[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten
Bahnen.
[0002] Faserverstärkte Bahnen werden aus den verschiedensten, elastischen Materialien hergestellt,
wobei neben der Verwendung von Rohmaterialien verstärkt auch Altmaterial zur Anwendung
gelangt.
[0003] Aus der DE-OS 2.162.233 ist es bekannt, granulierte, irreversibel vernetzte Elastomere
mit einem thermoplastischen Bindemittel zu vermischen, auf eine Temperatur oberhalb
des Schmelzpunktes des Bindemittels, aber unterhalb der Zersetzungstemperatur des
Elastomeren zu erhitzen, als Film aus einer Breitschlitzdüse zu extrudieren und zwischen
gekühlten Bändern einer Doppelbandpresse auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des
Bindemittels liegende Temperatur abzukühlen.
[0004] Aus der DE-AS 1.089.954 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Platten oder anderen
geformten Erzeugnissen aus Gummiabfall und Textilfasern aus Gummiabfall bekannt, bei
dem aus Cordeinlagen gebrauchter Fahrzeugluftreifen durch zerschneiden, brechen und
mahlen dieser Reifen gewonnene , imprägnierte Textilfäden mit einer kleinen Menge
von kleinstückigem Gummi unter Zusatz von Bindemitteln, wie Natur- oder Kunstharzen
oder Klebstoff vermischt werden und das Gemisch dann heiss gepresst wird.
[0005] Aus der DE-AS 1.038.266 ist ein Verfahren zur Herstellung von aus Textilfasern, insbesondere
Textilabfällen, und Bindemittel bestehendem, porösem Werkstoff bekannt, bei dem die
Textilfasern in trockenem Zustand zu kleinen Einheiten zusammengeballt und diese Faserballen
unter Umwälzung in einer Trommel mit einem flüssigen, tropfenförmig zerteiltem Bindemittel
besprüht werden, so dass dieses punktförmig auf der Oberfläche der Fasergutballen
haftet, worauf unter weiterer Umwälzung der entstehenden Masse ein Härtemittel aufgesprüht
und sodann die Masse geformt, getrocknet und gehärtet wird.
[0006] Aus der Kautschukherstellung ist es bekannt, elastische Bahnen dadurch herzustellen,
dass eine mastizierte, mit Vulkanisiermitteln versehene Bahn z.B. unter Dampfeinwirkung
ausvulkanisiert wird.
[0007] All diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass die noch nicht verfestigte bzw.
noch nicht vulkanisierte Bahn keinen Zusammenhalt über ihre gesamte Fläche aufweist.
Aus diesem Grunde muss die elastische Bahn bis zum Aushärten bzw. Ausvulkanisieren
durch einen Träger gestützt werden. Werden mehrere solcher noch nicht ausgehärteter
bzw. noch nicht ausvulkanisierter Bahnen übereinander zwischengelagert, so müssen
die einzelnen Bahnlagen zwischen sich Trennschichten, wie z.B. Silikonpapier, aufweisen.
Ein freies, nicht unterstütztes Bewegen solcher Bahnen, auch wenn es sich dabei z.B.
um ein mastiziertes Kautschukfell handelt,ist nicht möglich.
[0008] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von faserverstärkten
[0009] Bahnen zu schaffen, bei dem die Bahnen auch im nicht abgebundenen bzw. nicht vulkanisierten
Zustand einen eigenen inneren Zusammenhalt, insbesondere auch eine Faserverstärkung,
aufweisen.
[0010] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird das aus der Textiltechnik bekannte Verfahren des Vernadelns herangezogen.
[0011] Beim sogenannten Vernadeln werden aus einer auf eine andere Schicht aufgelegten,
faserhaltigen Schicht mittels mit Widerhaken versehener Nadeln Einzelfasern oder Faserbüschel
in die andere Schicht hineingestochen, in der sie beim Zurückziehen der Nadeln stecken
bleiben und dadurch die Verbindung der faserhaltigen Schicht mit der anderen Schicht
herbeiführen. Voraussetzung zur Durchführung der Technik des Vernadelns ist somit
das Vorhandensein einer Schicht aus "aktiv nadelfähigen Stoffen", d.h., einer Schicht,
welche aus zur Durchführung des Nadelprozesses heranziehbaren, faserförmigen Gebilden
besteht oder derartige Gebilde enthält. Die andere Schicht, in die die aktiv nadelbaren
Fasern eingebracht werden, muss mindestens passiv nadelbar sein, d.h., sie muss die
in sie eingestochenen Fasern halten können.
[0012] Eine solche passiv nadelbare Schicht kann selbst aktiv nadelfähig sein, passiv nadelbare
Schichten können aber auch bekannterweise durch Gewebe, Gewirke, Spunbonds, Folien
aus Kunststoff oder Papier oder dergleichen gebildet sein.
[0013] Sowohl die Deckschicht, als auch die Unterlagsschicht können auch mehrlagig aufgebaut
sein. So kann die Unterlagsschicht aus einer Kunststofffolie und aus einem Faservlies
bestehen, wobei z.B. die Folie der Kernschicht zugewandt ist.
[0014] Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass auch elastisches, unausgeschäumtes
Material, wie z.B. Granulate aus vulkanisiertem Gummi, sei es aus Altgummiabfällen
oder sei es extra hierfür hergestellt, synthetisch hergestellte, unausgeschäumte Elastomere,
mit oder ohne Bindemittel versehene, aus Nadelfilzbodenbelägen gewonnene Granulate
oder auch noch nicht vulkanisierte, mit Vulkanisierhilfsmitteln, insbesondere Weichmachern
versehene Kautschukfelle als zwischen zwei aussen liegenden Schichten befindliche
Kernschicht zwischen diesen eingenadelt werden kann.
[0015] Durch das Vernadeln der aus den einzelnen Schichten bestehenden, noch nicht abgebundenen
bzw. noch nicht vulkanisierten Bahnen können sehr schnell eine Vielzahl von Haltefasern
in relativ grosser Dichte in diese Bahnen eingebracht werden, wodurch die drei Schichten
untereinander gehalten werden und die in der Kernschicht vorhandenen, elastischen
Materialien, sowie diesen gegebenenfalls beigemischten Füllstoffe wie Sandpartikel
oder dergleichen, am Eintreten in die bzw. am Durchdringen der Aussenschichten gehindert
werden.
[0016] Die so gebildete faserverstärkte, elastische Bahn hat einen eigenen inneren Zusammenhalt
und kann nun auch ohne Trag- und/ oder Stützfläche - freischwebend - gehandhabt werden.
[0017] Eine solche Bahn kann als elastischer Boden für Sport- und Spielplätze verwendet
werden, wobei diese nicht abgebundene bzw. nicht ausvulkanisierte Bahn auf den abzudeckenden
Boden aufgebracht wird, der zuvor z.B. mit einer Klebeschicht versehen wurde, um der
Bahn eine Haftung gegenüber dem Untergrund zu vermitteln. Diese an den Boden haftende
Bahn wird daraufhin mit einem flüssigen Bindemittel, z.B. einem Zweikomponentenkleber
wie Polyurethan getränkt, worauf das eigentliche Abbinden im eingebauten Zustand der
Bahn erfolgt.
[0018] Als aktiv nadelfähige Fasern können herkömmliche Synthesefasern aus Polyester, Polyamid,
Polypropylen oder dergleichen oder natürliche Fasern, wie Baumwolle oder dergleichen
verwendet werden, die Auswahl ist hier auch in Bezug auf die zu vernadelnde Kernschicht
und auf die später erwünschten Eigenschaften der Bahn zu wählen. Die zweite Aussenschicht,
die, wie oben dargelegt, mindestens passiv vernadelbar sein muss, kann aus denselben
Fasern bestehen, es können aber auch die obengenannten Bahnen verwendet werden.
[0019] Die Vernadelung der drei Schichten bringt es mit sich, dass die nicht miteinander
verbundenen Teilchen bzw. die Masse der Kernschicht nicht nur zwischen den beiden
Aussenschichten gehalten werden, sondern auch an einem wesentlichen Verschieben in
der Erstreckungsebene der Bahn gehindert werden. Die bei der fabrikseitigen Herstellung
gleichmässig verteilten und mit einer konstanten Schichtdicke eingcbrachten Festteilchen
verbleiben somit auch ohne Abbindung bzw. Vulkanisation in ihrer einmal festgelegten
Lage. Dies auch dann, wenn in die nicht abgebundene bzw. nicht vulkanisierte Bahn
quer zu ihrer Erstreckungsebene Oeffnungen, wie Ausstanzungen, Schlitze oder dergleichen
angebracht werden.
[0020] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform besteht die aus einem elastischen, ungeschäumten
Material bestehende Kernschicht aus einem Granulat, das beim Vernadeln nicht durchstochen
werden kann. Die Korngrösse wird dabei je nach gewünschter Enddicke der Bahn gewählt,
bevorzugt beträgt die Korngrösse max. 5 mm. Es ist aber auch möglich, grösseres Granulat
zu vernadeln; dann sollte die Stichdichte, d.h. , die Anzahl der Nadeleinstiche pro
Flächeneinheit kleiner gewählt werden und es sollten Vernadelungsnadeln eines grösseren
Durchmessers zur Anwendung gelangen. Die vernadelten Haltefasern befinden sich dann
jeweils zwischen zwei oder mehr Partikeln. Aufgrund der Elastizität des Granulats
und des beim Nadeln hervorgerufenen Innendruckes - beim Vernadeln werden die Schichten
zusammengedrückt, wobei diese Verdichtung durch die Haltefasern aufrecht erhalten
wird - werden die Kontaktflächen zwischen den Granulatpartikeln vergrössert, so dass,
da die Granulatpartikel eine mindestens rauhe Oberfläche aufweisen, die Granulatpartikel
auch unter einander an einem Verrutschen gehindert werden.
[0021] Gemäss einer Ausführungsform wird das Granulat aus ausvulkanisiertem Gummi hergestellt,
d.h. granuliert. Es kann sich dabei um aufgearbeitete Gummiabfälle handeln, die z.B.
aus alten Autoreifen oder dergleichen gewonnen werden. Andererseits kann auch eine
speziell für den vorgesehenen Verwendungszweck hergestellte Gummimischung ausvulkanisiert
und granuliert werden. Dabei ist es möglich, der mastizierten Kautschukmasse bestimmte,
gewünschte Zusatzstoffe beizumischen. Es kann auch eine Mischung aus Abfall-Gummi
mit daraus festgelegten Eigenschaften und gesondert hergestelltem Gummi gewünschte
Eigenschaften als Kernschicht verwendet werden. Das verwendete Abfall-Gummi kann noch
Verstärkungsfasern, wie Cordeinlagen oder dergleichen, enthalten. Vor dem Vernadeln
können einer solchen Kernschicht noch Füllstoffe, wie Sandpartikel oder dergleichen,
beigemischt werden, wobei eine vernadelte Bahn einem solchen Gemisch einen Zusammenhalt
bietet, der bei einer bekannten Bahn erst durch das Verfestigen, z.B. durch vulkanisieren,
erhalten wird.
[0022] Gleiches gilt für den Fall, dass die Kernschicht aus Gummigranulat und/oder Füllstoffen
und aufschäumbaren Elastomeren besteht, wobei das Aufschäumen der Elastomere auch
noch viel später vorgenommen werden kann. Solche aufschäumbare Elastomere können in
Granulat- oder Kugelform vorliegen und z.B. mit Treibmitteln versehener Kautschuk
oder Kunststoff sein.
[0023] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gummipartikel und gegebenenfalls
die Füllstoffpartikel vor dem Einbringen zwischen die beiden äusseren Schichten mit
einem Ueberzug versehen worden, wobei dieser
Ueberzug gemäss einer Ausführungsform aus einem unter Hitze und/oder Druck aktivierbarem
Bindemittel besteht, welches erst nach dem Vernadeln der Bahn aktiviert wird.
[0024] Gemäss einer anderen Ausführungsform besteht dieser Ueberzug aus einer Komponente
eines Zwei-Komponenten-Bindemittels, wobei die zweite Komponente dieses Bindemittels
frühestens nach dem Vernadeln der Bahn, bevorzugt erst am Verwendungsort der Bahn
in flüssiger oder pulverförmiger Form in die Bahn eingebracht wird. So kann eine solche
mit der einen Komponente des Bindemittels versehene Bahn auf Sportplätzen ausgerollt
werden, worauf dann die zweite Komponente des Bindemittels aufgesprüht oder aufgestreut
wird.
[0025] Gemäss einer weiteren Ausführungsform besteht der Ueberzug der Partikel aus einem
Gleitmittel, wodurch beim Einstechen der Vernadelungsnadeln diese an den Partikeln
leichter entlanggleiten können und diese Partikel den Nadeln durch geringfügiges seitliches
Verschieben ausweichen können. Nach dem Vernadeln kann dieses Gleitmittel, insbesondere
unter Wärmezufuhr, verdunsten oder verdampfen, ein solches Gleitmittel kann aber auch
eine Vernetzung zwischen den einzelnen Gummipartikeln bewirken oder auch langsam in
das Granulat einziehen, ohne dessen Eigenschaften wesentlich zu verändern. Ein solches
Gleitmittel kann z.B. Wasser sein.
[0026] Die elastischen, nicht ausgeschäumten Granulatpartikel können auch mit einem Quellmittel
überzogen werden, wodurch die Oberfläche der Granulatpartikel mehr oder weniger tief
aufquillt. Dieses Aufquellen erleichtert den Vernadelungsnadeln das Durchdringen der
Kernschicht, da die Oberfläche des Granulates nicht nur weicher geworden ist, sondern
gegebenenfalls an den Widerhaken der Vernadelungsnadeln hängen gebliebene Teilchen
aus dem Granulat herausgerissen werden, ohne dass dieses selbst wesentlich seine Lage
verändert. Bevorzugt wird dieses Quellmittel nach dem Vernadeln wieder entfernt, wobei
dies z.B. unter nachfolgendem Heisskalandern durchführbar ist.
[0027] Als elastisches, ungeschäumtes, die Kernschicht bildendes Material ist auch ein Granulat
anzusehen, das durch Granulieren von Nadelfilzbodenbelägen gewonnen wird. Bei der
Herstellung von Nadelfilzbodenbelägen werden in der Regel als letztem Arbeitsschritt
die sogenannten Randstreifen, in denen aufgrund ihrer Randlage Unregelmässigkeiten
vorliegen,abgeschnitten. Auch am Anfang und am Ende einer Charge sind bei dem Bodenbelag
Flächen vorhanden, die einen bestimmten Qualitätswert des Bodenbelages unterschreiten
und deshalb als Abfall anzusehen sind. Die
Ela- stizität eines solchen Nadelfilzbodenbelages, der bisher als nicht wiederverwendbarer
Abfall betrachtet wurde, kann nun dadurch ausgenutzt werden, dass diese Abfallstreifen
oder -flächen zu einem Granulat mit einer Korngrösse von z.B. 2 - 5 mm granuliert
werden und als Kernschicht bei dem erfindungsgemässen
Verfahren eingesetzt wird. Dieses Granulat liegt dabei bevorzugt in Form von Faserklümpchen
vor, die vorzugsweise mindestens zum Teil mit einem Bindemittel aus Gummilatex verbunden
sind. Wird nun eine nicht voll deckende Deckschicht mit groben, aktiv nadelfähigen
Fasern, z.B. mit einem Fasertiter von 100 dtex, verwendet, und diese groben Fasern
mit einem geringen Flächengewicht auf die Kernschicht abgelegt, worauf diese Fasern
aktiv vernadelt werden, so bleiben die Granulate der Kernschicht zwischen diesen Fasern
sichtbar. Man'erhält dadurch eine Bahn, die wiederum als Teppich verwendet werden
kann, wobei, insbesondere wenn die Granulate verschiedene Farben aufweisen, eine optisch
ansprechende Gehseite erhalten wird. Die elastischen Eigenschaften dieser Bahn entsprechen
im wesentlichen denen der zuvor geschriebenen aus Gummigranulaten bestehenden Bahnen.
[0028] Während bei dem oben beschriebenen Vernadeln von Gummigranulat das Vernadeln den
nicht miteinander verbundenen Partikeln einen inneren Zusammenhang bietet,erhält dann,
wenn als elastisches, ungeschäumtes, die Kernschicht bildendes Material ein mastiziertes,
mit Vulkanisiermitteln versehenes Kautschukfell verwendet wird dieses eine Faserverstärkung,
die auch schon vor dem Vulkanisieren diesem Kautschukfell eine Verstärkung liefert.
Unvulkanisierte Kautschukfelle können sich aufgrund ihrer Plastizität sehr leicht
in ihrer Form verändern, insbesondere wenn sie ohne Stütz- bzw. Tragfläche gehandhabt
werden sollen. Dies beginnt bei einer Querschnittsverkleinerung und führt über ein
Einreissen des Felles bis zum vollständigen Durchreissen. Durch das Einstechen der
Vernadelungsnadeln werden zwar in dem
Kautschukfell schwächende Durchbrechungen geschaffen, da aber gleichzeitig die Verstärkungsfasern
mechanisch mit dem Kautschukfell verbunden werden, wird die eigene Stabilität einer
solchen Bahn vergrössert. Die durch die Nadeln hervorgerufenen Durchbrechungen werden
aufgrund der Plastizität des Kautschukfelles und des durch die beiden aussen liegenden
Schichten auf das Kautschukfell ausgeübten Druckes wieder geschlossen. Insbesondere
die vernadelten, Gummi- oder Teppichbodengranulate und gegebenenfalls Füllstoffe enthaltenden
Bahnen können, sei es fabrikseitig oder am späteren Verwendungsort, mit einem Bindemittel
getränkt oder beaufschlagt werden, wobei dieses Bindemittel Latex, Flüssiggummi, Bitumen,
modifiziertes Polyurethan, ein Duroplast oder auch Bauzement sein kann. Eine solche
Bahn kann aber auch mit einem Lösungsmittel getränkt oder beaufschlagt werden, wobei
zwischen den einzelnen Kautschukbestandteilen eine Vernetzung hervorgerufen wird.
[0029] Gemäss einer Ausführungsform wird die vernadelte Bahn gepresst oder kalandert, insbesondere
formgepresst bzw. -kalandert, wobei dies vor dem Vulkanisieren oder gleichzeitig zum
Vulkanisieren der Bahn durchgeführt wird. Das Vulkanisieren kann in bekannter Art
und Weise, z.B. unter Hitze und/oder Druck, durchgeführt werden. Mindestens die die
beiden Aussenschichten verbindenden Haltefasern werden beim Vulkanisationsprozess
in die vulkanisierende Kautschukmasse voll eingebunden. Ist z.B. auf eine vernadelte
Bahn Flüssiggummi aufgegeben worden, wird diese Bahn unter Druck vulkanisiert, so
wird mindestens die auf der Aufgabeseite des Flüssiggummis liegende äussere Schicht
mit in die Gummimasse eingebunden, so dass diese z.B. Fasern oder ein Gewebe enthaltende
Schicht bei der ausvulkanisierten Bahn nicht mehr sichtbar ist. Andererseits ist es
auch möglich, die Fasern aufweisende äussere Schicht oder z.B. das Gewebe mit einer
solchen Stärke auszubilden, dass dort auch nach dem Vulkanisationsprozess nur diese
Fasern bzw. dieses Gewebe sichtbar sind, die Bahn somit einen textilen Charakter aufweist.
Eine interessante Struktur lässt sich erzielen, wenn die Faserschicht so gewählt wird,
dass nach dem Vulkanisationsprozess zwar die
Fa-sern aussen sichtbar bleiben, die mittlere, Gummi enthaltende Schicht aber zwischen
den Fasern erkennbar bleibt. Analoges gilt auch für die Bahn, in die die Textilabfälle
eingearbeitet wurden, wobei man insbesondere dann, wenn man verschieden farbige Textilabfälle
benutzt und diese nach dem Vernadeln noch durchscheinen, eine interessante farbliche
Wirkung erreicht.
[0030] Neben dem obenangeführten Pressen oder Kalandern kann die vernadelte Bahn auch geformt,
insbesondere gewickelt werden, worauf die Bahn dann in dieser Form vulkanisiert wird
bzw. abbindet.
[0031] Gemäss einer besonderen Ausführungsform werden als aktiv nadelbare Fasern unter Hitzeeinwirkung
schrumpfbare Fasern verwendet und nach dem Vernadeln der Bahn ein Schrumpfprozess
durchgeführt, wodurch die Kernschicht weiter verdichtet wird.
[0032] Die zuvor beschriebenen Bahnen können als Teppich verwen- . det werden. Gegenüber
herkömmlichen Teppichen, die meist von der Unterlagsschicht her mit Latex oder dergleichen
beaufschlagt werden, wodurch die Fasern zusätzlich zum Vernadeln gebunden werden,
liegt nun hier eine Teppichbahn vor, bei der die zusätzliche Bindung nicht von aussen
aufgebracht wird, sondern als Kernschicht schon vor dem Vernadeln eingebracht ist.
[0033] Je nachdem wie dicht die Deckschicht, die in der Regel die aktiv nadelbaren Fasern
enthält, aufgelegt wurde, scheint die das elastische Material aufweisende Kernschicht
mehr oder weniger durch diese Deckschicht hindurch. Die Deckschicht kann allerdings
auch so dicht gemacht werden, dass die das elastische Material, wie Gummigranulat
oder dergleichen enthaltende Kernschicht überhaupt nicht sichtbar ist, eine erfindungsgemässe
Bahn somit den Eindruck eines herkömmlichen Nadelfilzbodenbelages bietet, der jedoch
gegenüber bekannten Bodenbelägen elastischer sein kann.
[0034] Die z.B. auf den Gummigranulaten liegenden Fasern der Deckschicht, die die Gehseite
darstellt, stellen eine Gleitfläche für die im wesentlichen aus Gummi bestehende Bahn
dar, während die Gummikernschicht verhindert, dass Wasser und Schmutzpartikel in die
Bahn eindringen bzw. die Bahn durchdringen können.
[0035] Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen beschrieben.
[0036] Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Schnittes durch eine vernadelte, Gummipartikel
und Füllstoffe aufweisende Bahn vor der Vulkanisierung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine vernadelte, elastische
Bahn, in der aufschäumbare Elastomere aufgeschäumt wurden;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch eine vernadelte und unter
Formen vulkanisierte Bahn, und
Fig. 5 eine vernadelte, elastische Bahn, die mit einer Nadelfilzbahn vernadelt wurde.
[0037] Gemäss Fig. 1 wird auf eine Fördereinrichtung, hier ein Förderband 1, eine Unterlagsschicht
2 abgelegt, auf die, hier von einer Austragsvorrichtung 3 dosiert, die Kernschicht
4 aufgetragen wird. Auf diese Kernschicht 4 werden aktiv nadelfähige Fasern, hier
in Form eines Faservlieses 5 aufgelegt, worauf dieses Dreischichtensystem einer Nadelmaschine
6 zugeführt wird.
[0038] Solche Nadelmaschinen 6 sind aus der textilen Nadelfilztechnik bekannt (vgl. z.B.
Krcma, Textilverbundstoffe, Seite 139 bis 141). Bei einer solchen Nadelmaschine 6
wird das zu vernadelnde System, hier das Dreischichtensystem, über eine mit Bohrungen
versehene Grundplatte 7 geführt. Oberhalb des zu vernadelnden Gegenstandes ist ein
die Vernadelungsnadeln 8 tragendes Nadelbrett 9 angeordnet, welches sich fortwährend
so weit auf und ab bewegt (Doppelpfeil 10), dass die Nadelspitzen 11 in ihrer untersten
Stellung den zu vernadelnden Gegenstand gewöhnlich ganz durchdrungen haben, während
sie in ihrer obersten Stellung mit dem noch zu vernadelnden Gegenstand keine Berührung
aufweisen. In dieser obersten Stellung kann der zu vernadelnde Gegenstand, hier das
Dreischichtensystem, in Vorschubrichtung (Pfeil 12) taktweise verschoben werden, während
es beim eigentlichen Vernadeln stillstehen muss. Die Vernadelungsnadeln 8 tragen an
ihrem Schaft mindestens einen - hier zwei - Widerhaken 13, mit denen sie einzelne
Fasern oder Faserbüschel ergreifen und in den zu vernadelnden Gegenstand hineinziehen,
bzw. durch diesen hindurchziehen. Beim Zurückfahren der Nadeln 8 lösen sich die mitgenommenen
Fasern oder Faserbüschel von den Widerhaken 13 und verbleiben in der passiv vernadelten
Schicht, hier der Unterlagsschicht 2 und der Kernschicht 4.
[0039] Während nun beim Vernadeln in der Textilindustrie, bei der Herstellung von Nadelfilzteppichen,
die eine Enddicke von z.
B. 4 - 6 mm aufweisen, die Nadelbretter 9 eine Vielzahl von dicht beieinander angeordneten
Nadeln besitzen und dieses Nadelbrett z.B. mit einer Geschwindigkeit von 700 Hüben
pro Minute bewegt werden kann, muss nun beim Vernadeln von elastischen, unausgeschäumten
Materialien, wie Gummigranulat, aufschäumbare Elastomere, mastizierten Kautschukfellen
oder Teppichbodengranulaten, denen gegebenenfalls noch Füllstoffe wie Sandpartikel
beigegeben wurden, die Dichte der Nadeln 8 in dem Nadelbrett 9 vergrössert und die
Hubzahl stark verringert werden.
[0040] Sind diese Kriterien erfüllt, so kann auch eine Schicht, die die vorgenannten Materialien
enthält, einem Nadelprozess zugeführt werden, wobei die Nadeln an den Gummi- bzw.
Füllstoffpartikeln entlang gleiten und diese gegebenenfalls geringfügig seitlich verschieben.
Dieses Entlanggleiten und seitliche Verschieben wird erleichtert, wenn die Partikel
mit einem ein Gleiten erleichternden Ueberzug versehen sind.
[0041] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verringert sich beim Vernadeln des Dreischichtensystems
die Dicke desselben, da zum einen die Fasern enthaltende Schicht 5 durch das Vernadeln
verdichtet wird, zum anderen diese Faserschicht 5 und, je nach Ausbildung, auch die
Unterlagsschicht 2 in die Randbereiche der Kernschicht aufgrund der Elastizität deren
Materials hineingezogen bzw. hineingedrückt werden. Darüberhinaus wird auch das elastische
Material der Kernschicht selbst etwas zusammengepresst und verbleibt unter einer gewissen
Spannung. Aufgrund der Elastizität dieser Partikel werden die Kontaktflächen zwischen
einzelnen Partikeln vergrössert, da die Oberflächen derselben nachgeben können. Aufgrund
dieses Zusammenpressens wird die spätere Vulkanisation der aus einzelnen Körnchen
bestehenden Bahn auch dann erleichtert, wenn nicht noch zusätzlich flüssige Bindemittel
wie Latex oder Flüssiggummi zugegeben werden.
[0042] Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Anlage zum Durchführen des
erfindungsgemässen Verfahrens wird die vernadelte, elastische Bahn zwischen zwei Kalanderwalzen
14 und 15 hindurchgeführt, mit denen, insbesondere wenn sie beheizt sind, die Vulkanisation
vorgenommen werden kann. Die beiden Kalanderwalzen 14 und 15 werden, zwischen sich
die Bahn führend und auf diese einen Druck von 2 - 5 bar/cm
2 ausübend, aufeinander zugedrückt.
[0043] Die aus den Kalanderwalzen austretende elastische Bahn 16 weist eine Dicke auf, die
nicht wesentlich kleiner ist, als die Dicke der Bahn 16 vor den Kalanderwalzen, da
das elastische Material sich nach dem Kalandern wieder ausdehnt.
[0044] Fig. 2 zeigt nun eine vernadelte, Gummipartikel 17 und Füllstoffpartikel 18 aufweisende
Bahn 16 in vergrösserter und schematisierter Darstellung, wobei ersichtlich ist, dass
die Unterlagsschicht 2 mit der Deckschicht 5 über die Haltefasern 19, die sich durch
die Kernschicht 4 hindurch erstrecken. In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 wird als
Unterlagsschicht 2 und als Deckschicht 5 ein aktiv vernadelbares Faservlies verwendet.
Die Bahn 16 ist hier von beiden Aussenseiten her vernadelt, was durch die "Fasertrichter"
20 ersichtlich ist, die sich an den Einstichstellen der Vernadelungsnadeln 8 ausbilden.
In diese Fasertrichter 20 werden auch Faserenden und Faserteile von Fasern, die nicht
durch die Widerhaken 13 ergriffen werden, teilweise hineingezogen. Die die Bahn 16
durchdringenden Haltefasern 19 sind über die Fläche der Bahn ungleichmässig verteilt,
weshalb bei einem Schnitt durch eine solche Bahn in der Praxis nur sehr wenig Haltefasern
19 zu sehen sind.
[0045] Fig. 3 zeigt nun eine vernadelte, elastische Bahn, in der aufschäumbare Elastomere
21 und Füllstoffpartikel 18 vernadelt wurden, worauf die Elastomere durch Aktivieren
des Treibmittels aufgeschäumt wurden. Die aufgeschäumten Elastomere 21 füllen nicht
nur die Zwischenräume zwischen den Füllstoffpartikeln 18 voll aus, sondern führen
auch dazu, dass die in den aussen liegenden beiden Schichten 2 und 5 befindlichen
Fasern nach aussen gedrückt werden, was zu einer kleine Wölbungen aufweisenden Oberflächenstruktur
der Bahn führt. Um ein Auseinanderplatzen der Bahn 16 zu verhindern, empfiehlt es
sich insbesondere hier die Bahn von beiden Seiten her zu vernadeln, um eine ausreichende
mechanische Verbindung zwischen den beiden Aussenschichten aufrecht zu erhalten. Der
Schäumvorgang kann allerdings auch in einer Doppelbandpresse vorgenommen werden, so
dass dem Schäumen der Elastomere 21 ein weiterer, dann äusserer Widerstand entgegengesetzt
wird. In der Fig. 3 sind die aufgeschäumten Elastomere 21 schraffiert gekennzeichnet.
Wenngleich dies dort so aussieht, sind die Haltefasern 19 nicht durch die Elastomere
21 hindurchgeführt, sondern sie sind lediglich von diesen beim Aufschäumen vollständig
umhüllt worden.
[0046] Für die Herstellung der in Fig. 4 gezeigten Bahn 16 wurden Gummigranulatteilchen
und Füllstoffpartikel 18, z.B. Sandkügelchen, zwischen zwei vorvernadelte Faservliesbahnen
gebracht, von beiden Seiten her vernadelt und dann in einer Formpresse vulkanisiert.
Diese Formpresse z.B. eine Doppelbandpresse, wies auf der einen Pressenseite eine
ebene, geschlossene Oberfläche auf, wodurch die in der Fig. 4 untere Seite der Bahn
eine glatte Oberfläche erhielt, während die andere Pressenseite eine ebene Oberfläche
besass, in der voneinander beabstandet eine Vielzahl von Oeffnungen vorgesehen waren,
so dass die Bahn im Bereich dieser Oeffnungen weniger stark zusammengepresst wurde,
als in den daneben liegenden Bereichen. Die ausvulkanisierte Bahn erhält dadurch die
in Fig. 4 ersichtlichen Noppen 22, die über die Fläche der Bahn 16 hervorstehen. Im
Bereich dieser Noppen 22 ist die Bahn 16 etwas elastischer als in den benachbarten
Bereichen.
[0047] Durch die Verwendung von dickeren, vorvernadelten Faservliesbahnen als Deckschicht
5 und/oder als Unterlagsschicht 2 weist eine solche Bahn 16 einen gegebenenfalls beidseitig
textilen Charakter auf. Wird eine solche Bahn auf eine besonders glatte und rutschige
Unterlage gelegt, so besteht die Gefahr, dass sie gegenüber einer solchen verrutscht.
Hier kann nun dadurch Abhilfe geschaffen werden, dass man den oberen Teil einer Noppe
22, wie in Fig. 4 anhand der rechten Noppe dargestellt ist, abschneidet, wodurch in
diesem Bereich die vulkanisierte Gummischicht nach aussen hervortritt. Wird nun eine
solche Bahn 16 mit ihren abgeschnittenen Noppen 22 so auf einen glatten Boden gelegt,
dass die hervorstehenden Noppen auf diesem Boden zu liegen kommen, d.h., genau umgekehrt,
wie in der Zeichnung dargestellt, so dienen die abgeschnittenen Noppen als Rutschsicherung.
[0048] Fig. 5 zeigt nun eine vernadelte, elastische Bahn 16, auf die eine Nadelfilzbahn
23 aufgenadelt wurde. Der Nadelfilzbahn 23 entnommene Haltefasern 24 wurden in die
elastische Bahn 16 hineingenadelt, wodurch die beiden Bahnen mechanisch miteinander
verbunden sind. Dieses Vernadeln der beiden Bahnen 16 und 23 kann sowohl vor dem Vulkanisieren
der elastischen Bahn 16, als auch nach dem Vulkanisieren derselben vorgenommen werden.
[0049] Nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein mastifiziertes, mit Vulkanisiermitteln
versehenes Kautschukfell zwischen die Unterlagsschicht und die Deckschicht eingebracht,
worauf diese drei Schichten miteinander vernadelt werden. Eine solche Bahn kann nun
frei, d.h. ohne Trag- oder Trägerschicht gehandhabt werden, ohne dass die Gefahr besteht,
dass das Kautschukfell sich in seiner Dicke ändert, einreisst oder zerreisst. Anstelle
der in Fig. 1 dargestellten Austragsvorrichtung 3 tritt dann die Zuführung, z.B. in
Form eines Bandförderers oder von einer Rolle.
[0050] Eine weiterte, nicht gesondert dargestellte, jedoch mit einer Anlage nach Fig. 1
herstellbare Ausführungsform besteht darin, als Kernschicht ein aus Nadelfilzbodenbelag
granuliertes Granulat einer Korngrösse von 2 - 3 mm zwischen die beiden Schichten
2 und 5 einzubringen und zu vernadeln. Solches Granulat liegt in Form von Faserklümpchen
vor und enthält zum Teil noch Gummilatex. Die Deckschicht 5 wird durch grobe Fasern,
z.B. Dorixfasern, gebildet, die nicht deckend auf die Kernschicht abgelegt werden.
Nach dem Vernadeln scheint die aus
Nadelfilzbodenbelag-Granulat bestehende Kernschicht durch die Deckschicht hindurch.
Durch Verwenden von verschieden farbigem Granulat, z.B. aus verschiedenen Chargen
der Teppichherstellung, wird eine Musterung erzielt. Auch hier ist es möglich, eine
solche vernadelte Bahn 16 mit Flüssiggummi zu beaufschlagen, um eine weitere Verfestigung
der Granulatteilchen zu erhalten.
[0051] Bei den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen können darüber hinaus vor dem Vernadeln
noch Einlagen eingebracht werden. So ist es möglich, die Kernschicht nicht mittels
einer Austragvorrichtung 4 aufzubringen, sondern davon mehrere vorzusehen und zwischen
diesen Austragsvorrichtungen der Kernschicht Cordfäden aus synthetischem Material
oder auch Stahlfäden einzubringen. Diese Fäden lassen sich wie oben für die Füllstoffe
beschrieben mitvernadeln. Als Einlage können aber auch Metallplättchen eingebracht
werden, wobei dann beim Vernadeln darauf geachtet werden muss, dass im Bereich dieser
Metallplättchen keine Nadeln durchgestochen werden.
[0052] Die Fäden oder die Metallplättchen werden zuvor entsprechend bearbeitet, so dass
beim Vulkanisieren eine Haftwirkung zwischen den Kautschukmassen und den Einlagen
vorhanden ist.
Beispiel:
[0053] Es wurden zwei identische Faservliese aus Polyesterfasern mit 70 % Fasern eines Titers
von 6,7 dtex und 30 % Fasern eines Titers von 17 dtex mit einem Flächengewicht von
115 g/m
2 und einem Bafatexträger mit einem Flächengewicht von 25 g/
m2 unter jeweils zweiseitigem Vernadeln mit einer Stichdichte von 24 Einstichen/cm
2 hergestellt.
[0054] Auf das eine Faservlies als Unterlagsschicht wurde Gummigranulat mit einer Korngrösse
von 1 mm mit einem Flächengewicht von 3,7 kg/m
2 abgelegt, mit dem anderen Faservlies abgedeckt und mit einer Stichdichte von 24 Einstichen/cm
2 vernadelt.
[0055] Auf die vernadelte Bahn wurde 720 g/m
2 eines Gemisches 1:1 von Latex 160 und Wasser aufgetragen und bei 130°C vier Stunden
lang getrocknet.
[0056] Man erhielt eine elastische Bahn mit einer Dicke von 4 mm.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
[0057]
1 Förderband
2 Unterlagsschicht
3 Austragsvorrichtung
4 Kernschicht
5 Faservlies
6 Nadelmaschine
7 Grundplatte
8 Nadel
9 Nadelbrett
10 Doppelpfeil
11 Nadelspitze
12 Pfeil
13 Widerhaken
14 Kalanderwalze
15 Kalanderwalze
16 Bahn
17 Gummipartikel
18 Füllstoffpartikel
19 Haltefaser
20 Fasertrichter
21 Elastomer
22 Noppen
23 Nadelfilzbahn
24 Haltefaser
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von faserverstärkten Bahnen, bei dem
ein elastisches, unausgeschäumtes Material als Kernschicht zwischen eine Unterlagsschicht
und eine Deckschicht gebracht werden, von denen mindestens eine äussere Schicht aus
aktiv nadelfähigen Fasern besteht, worauf die drei Schichten miteinander vernadelt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten durch der
Deckschicht und der Unterlagsschicht entnommene Haltefasern vernadelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches,
unausgeschäumtes Material für die Kernschicht von den Vernadelungsnadeln nicht durchstechbares
Granulat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltefasern zwischen
den Granulatpartikeln eingebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus
vulkanisiertem Gummi gewonnen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernschicht
vor dem Vernadeln Füllstoffe wie Sandpartikel oder dergleichen beigemischt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht
aus Gummigranulat und/oder Füllstoffen und aufschäumbaren, nicht durchstechbaren Elastomeren
besteht, welch letztere nach dem Vernadeln aufgeschäumt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumbaren Elastomere
in Granulat- oder Kugelform vorliegen.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als aufschäumbare
Elastomere ein mit Treibmitteln versehener Kautschuk oder Kunststoff verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummipartikel
und gegebenenfalls die Füllstoffpartikel vor dem Einbringen zwischen die beiden äusseren
Schichten mit einem Ueberzug versehen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem
unter Hitze und/oder Druck aktivierbaren Bindemittel überzogen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel nach
dem Vernadeln der Bahn aktiviert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ueberzug die eine
Komponente eines Zwei-Komponenten-Bindemittels ist und die zweite Komponente frühestens
nach dem Vernadeln eingebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem
Gleitmittel überzogen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel mit einem
Quellmittel beaufschlagt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Quellmittel nach
dem Vernadeln, vorzugsweise unter Heisskalandern, wieder entfernt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat durch
Granulieren von Nadelfilzbodenbelägen gewonnen ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Granulat aus Faserklümpchen
besteht, die vorzugsweise mindestens zum Teil mit einem Bindemittel aus Gummilatex
verbunden sind.
19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches,
unausgeschäumtes, die Kernschicht bildendes Material ein mastiziertes, mit Vulkanisationshilfsmitteln,
insbesondere Weichmachern, versehenes Kautschukfell verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine nicht voll deckende Deckschicht mit groben, aktiv nadelfähigen Fasern verwendet
wird und diese groben Fasern aktiv vernadelt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die groben Fasern mit
einem so geringen Flächengewicht auf die Kernschicht abgelegt und vernadelt werden,
dass die Kernschicht zwischen diesen Fasern sichtbar sind.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vernadelte Bahn mit einem Bindemittel getränkt oder beaufschlagt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Latex,
Flüssiggummi, ein Thermoplast, wie Polyäthylen, elastomerer Bitumen oder dergleichen
verwendet werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die
vernadelte Bahn mit einem Lösungsmittel getränkt oder beaufschlagt wird.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vernadelte Bahn gepresst oder kalandert, insbesondere formgepresst bzw. -kalandert
wird.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vernadelte Bahn, insbesondere unter Hitze und/oder Druck, vulkanisiert, abgebunden
oder ausgehärtet wird.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vernadelte Bahn geformt, insbesondere gewickelt wird, und gegebenenfalls in dieser
Form vulkanisiert wird bzw. abbindet.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
als aktiv nadelbare Fasern unter Hitzeeinwirkung schrumpfbare Fasern verwendet werden
und dass nach dem Vernadeln der Bahn ein Schrumpfprozess durchgeführt wird.