[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten
Füll- oder Polsterstoffes mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm
3 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Ein Verfahren dieser Art ist aus EP-OS 42 150 bekannt. Dabei wird ein Vlies aus einer
Fasermischung mit niedrigschmelzenden, schrumpffähigen und höherschmelzenden, kräuselfähigen
Fasern einer Wärmebehandlung unterworfen derart, daß die Temperatur zwischen den Erweichungstemperaturen
der beiden Faserarten liegt. Dies hat zur Folge, daß die niedrigschmelzende-Komponente
schrumpft, die höherschmelzende Komponente sich kräuselt und durch diese Vorgänge
ein bauschiger Wattierungsstoff entsteht. Das Erweichen der niedrigschmelzenden Fasern
führt zu einer Klebebindung an den Faserkreuzungsstellen.
[0003] Das genannte Verfahren erfordert eine exakte Temperaturführung bezüglich eines jeden
Punktes des Vliesstoffes, da schon geringe Abweichungen das Schmelz-, Schrumpf- und
Kräuselverhalten der Faserkomponenten negativ beeinflussen. Ferner ist das simultane
Ablegen zweier Faserarten in einem definierten räumlichen und mengenmäßigen Verhältnis
zueinander nur mit einem hohen Aufwand in der Prozeßsteuerung während des Spinnens
und während der Vliesbildung zu realisieren.
[0004] Ein Verfahren unter Verwendung von nur einer schrumpffähigen Fasersorte wird in EP-OS
38 887 beschrieben. Die Verklebung der Fasern im Vlies wird dadurch erreicht, daß
bereits geschrumpfte und gekräuselte Fasern noch vor dem Ablegen zu einem Vlies mit
einem Schmelzkleber besprüht werden. Nach der Ablage wird in einem weiteren Verfahrensschritt
die Oberfläche des so gebildeten Füllvliesstoffes nochmals mit Bindemittel besprüht.
Durch anschließendes thermisches Erweichen des Bindemittels entsteht eine Verklebung
der Fasern an ihren Kreuzungspunkten und an der Vliesoberfläche. Anschließend wird
die Kräuselung der Fasern durch Erhitzen fixiert und gleichzeitig das Bindemittel
stabilisiert. Von Nachteil ist hier die Tatsache, daß die Einzelfasern trotz ihrer
Kräuselung steif bleiben, da das Bindemittel nach der Schrumpfung sich auf der gesamten
Mantelfläche der Fasern befindet und so eine federnde Bewegung blockiert. Dieser Umstand
wirkt sich negativ auf die Dehnbarkeit des Füllvliesstoffes aus. Ferner verursacht
die relativ hohe Menge an Bindemittel ein Verkleben an zu vielen Stellen im Fasergelege,
was zu Versteifungen und Unregelmäßigkeiten im Füllstoff führt; dadurch ist dessen
Verwendungsmöglichkeit beispielsweise in Sportbekleidung, wo hohe Flexibilität gefordert
wird, eingeschränkt.
[0005] Die DE-AS 12 20 141 enthält ein Verfahren, bei dem ein Faservlies aus latent schrumpf-
bzw. kräuselfähigen Fasern allein durch Nadelbehandlung verfestigt und danach geschrumpft
wird. Dieses Verfahren eignet sich jedoch ausschließlich zur Herstellung kompakter
Filzstoffe und würde bei Anwendung auf bauschige Füllstoffe den erforderlichen Zusammenhalt
der Fasern in keiner Weise gewährleisten.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
derart weiter zu entwickeln, daß die angesprochenen Nachteile vermieden werden. Das
Verfahren soll neben einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses insbesondere ermöglichen,
einen Füll- bzw. Polsterstoff zu schaffen, dessen Weichheit, Bausch und allseitige
Dehnbarkeit die bisher nach ähnlichen Methoden hergestellten Produkte übertrifft.
Diese Eigenschaften sollen mit einer solchen Festigkeit einhergehen, daß die Füllstoffe
auch als Wattierungen in Sportbekleidung bezüglich Zug-, Druck- und Knautschfähigkeit
hohen Beanspruchungen gewachsen sind. Ferner sollen gleichzeitig die für diesen Anwendungsbereich
wichtige Wärmedämmqualitäten verbessert werden.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die angegebenen Patentansprüche gelöst.
[0008] Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein nicht gewebter Füll- oder Polsterstoff
mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm
3 dadurch erhalten, daß man ein Vliesgelege mit einem Anteil von mindestens 30 Gew.%
latent kräuselfähigen Fasern bildet, ein Bindemittel beidseitig auf dieses Vlies sprüht,
das Vlies trocknet bei einer Temperatur, unter der keine Kräuselung der Fasern erfolgt,
und daß man anschließend die Schrumpfung des Vlieses einleitet, indem die Fasern einem
Kräuselungsprozeß unterzogen werden.
[0009] Als latent kräuselfähige Fasern können alle synthetischen organischen Endlosfäden
und/oder Stapelfasern Verwendung finden, sofern sie zu einem wesentlichen Anteil um
mindestens 15 % verkürzbar sind. Die Verkürzung sollte bevorzugt durch eine Kräuselung
erfolgen.
[0010] Unter den verschiedenen, für das vorliegende Verfahren einsetzbaren, kräuselfähigen
Fasertypen können bevorzugt Seite-an-Seite-Bikomponentenfasern verwendet werden, deren
Polymerbestandteile in ihrem thermischen Verhalten voneinander abweichen.
[0011] Andere bevorzugte thermoplastische Fasern sind solche, die bei ihrer Herstellung
in stark verdrehtem Zustand wärmefixiert und anschließend bei einer niedrigeren Temperatur
aufdreht werden.
[0012] Eine dritte bevorzugte Faserart besteht aus kantengeschrumpftem Garn. Das sind Fasern,
deren Kräuselfähigkeit auf Störungen bezüglich der einseitigen molekularen Ausrichtung
beruht.
[0013] Da die Dehnbarkeit eines jeden Polsterstoffes durch die Kräuselung der in ihm enthaltenen
Fasern erzeugt wird, muß eine Erhöhung der Anzahl von Faserkräuseln zu einer Verbesserung
der erzielbaren Verstreckeigenschaften des Füllstoffes führen. Infolgedessen werden
jene Faserarten ein besonders wertvolles Produkt bilden, deren Kräuselungsrate pro
Längeneinheit hoch ist.
[0014] Erfindungsgemäß wird das Vlies durch Kardieren oder Krempeln erzeugt. Der Faseraufbau
soll zu mindestens 30 Gew.%, vorzugsweise zu mehr als 50 Gew.%, aus latent kräuselfähigen
Fasern bestehen. Ein Unterschreiten des Wertes von 30 Gew.% führt zu Produkten mit
ungenügender Dehnbarkeit. Je größer der Anteil an latent kräuselfähigen Fasern ist,
desto besser verhält sich der Polsterstoff in bezug auf seine Streckbarkeit. Um daher
besonders gute Dehnwerte zu erhalten, wird man ein Vlies verwenden, das zur Gänze
aus latent kräuselfähigen Fasern besteht. Andernfalls sollten die kräuselfähigen Fasern
in einer Fasermischung möglichst viele Kräusel enthalten, sofern der Kardiervorgang
oder die Gleichförmigkeit des Vlieses hierdurch nicht beeinträchtigt werden. Fasern
mit niederer Kräuselzahl beeinflussen die Dehnbarkeit des Füllstoffes negativ.
[0015] Eine bevorzugte Verfahrensvariante beinhaltet einen Nadelvorgang nach der Vlieslegung.
[0016] Nach dem Kardieren oder Krempeln und gegebenenfalls Nadeln wird Bindemittel, z.B.
Acrylharz-Emulsion,auf das Vlies mittels einer Sprühvorrichtung aufgebracht. Gute
Werte für Dehnbarkeit, Dickenelastizität und Bausch werden nur erzielt, wenn die Klebepunkte
dreidimensional verteilt sind; daher ist ein Sprühverfahren notwendig. In Verbindung
mit diesem Sprühverfahren können auch Schmelzklebefasern in das Vlies eingemischt
sein, um eine dreidimensionale Klebepunktverteilung zu erreichen. Bei Anwendung dieses
Verfahrens besteht jedoch die Möglichkeit, daß während des Kräuselvorganges die Schmelzklebefasern
erneut erweichen und dadurch bereits geschrumpfte Fasern mit anderen verkleben, was
die Dehnbarkeit des Endproduktes beeinträchtigt. Solche Schmelzklebefasern dürfen
daher nur in geringer Anzahl zugesetzt werden. Die dreidimensionale Verteilung der
Klebepunkte kann vorzugsweise auch durch ein beidseitiges Besprühen des Vlieses mit
Klebstoff gewährleistet werden.
[0017] Nach der Klebstoffbehandlung wird der Vliesstoff einer Trocknung unterzogen, um die
notwendige Faser-Faser-Bindung zu erzielen. Erfindungsgemäß darf hierbei die Temperatur
keinesfalls die eine Kräuselung einleitenden Werte erreichen, da ansonsten infolge
gleichzeitiger Verklebung und Kräuselung eine ungleichmäßige Schrumpfung im Faserverbund
hervorgerufen würde, was eine unerwünschte Verformung und/oder ungenügende Dehnungseigenschaften
des Endproduktes zur Folge hätte.
[0018] Nach dem Trocknungsprozeß wird der Kräuselvorgang der Fasern eingeleitet. Dies kann
beispielsweise durch Einwirkung von Wärme unterhalb des Schmelzpunktes geschehen.
Um Dehnverhalten und Bauschigkeit des Produktes zu erhalten, sollte dabei möglichst
keinerlei Zugkraft auf das Vlies ausgeübt werden, die dessen Schrumpfen in einer Richtung
behindern würde.
[0019] Die Faserdichte des resultierenden Füll- oder Polsterstoffes soll 0,005 bis 0,05
g/cm
3, im Hinblick auf Wärmedämmeigenschaften und Zugfestigkeit vorzugsweise 0,1 bis 0,03
g/cm
3 betragen, Die nach der obigen Verfahrensweise hergestellten nicht gewebten Füll-
und Polster-Vliese zeichnen sich durch hohe Werte für Bausch und Dickenelastizität
aus. Ferner bewirkt der Umstand, daß erfindungsgemäß eine Vielzahl von Faserkräuseln
ungebunden bleibt, ein allseitig gleichförmiges und zufriedenstellendes Dehnverhalten.
Ein weiterer Vorteil besteht in der durch das Bindemittel-Sprühverfahren erzielten
hohen Waschbeständi
gkeit des Produktes, was insbesondere bei der Verwendung in Sport- und Winterbekleidung
von Vorteil ist. Infolge der hervorragenden Wärmedämmeigenschaften sind solche Füllstoffe
auch gut geeignet für Bettzeug, Schlafsäcke und Handschuhe.
[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen, welche jedoch keine Einschränkung
der Patentansprüche darstellen sollen, erläutert. In diesen Beispielen wird als Maß
für die Verstreckbarkeit die "prozentuale bleibende Verformung" verwendet. Es beruht
auf Meßdaten gemäß der japanischen Norm JIS L-1080. Hierbei wird das Probenstück zu
40 ö gestreckt und dann sich zurückformen gelassen. Nach zehnmaliger Wiederholung
dieses Vorganges wird der Quotient aus verbleibender Länge zur Ausgangslänge der Probe
gebildet und in Prozente umgerechnet.
Beispiel 1
[0021] 50 Gew.% an 3 den-Polyesterfasern mit einer Faserlänge von 51 mm und 7 Kräuseln/cm
(17/inch), welche durch ein Kantenschrumpfverfahren kräuselfähig gemacht wurden, und
50 Gew.% stark kräuselfähiger 3 den-Polyester-Mehrkomponentenfasemmit einer Länge
von 51 mm und 7 Kräuseln/cm (17/inch) wurden gemischt und dann durch eine Kreuzlege-Kardierung
in ein Vlies mit einem spezifischen Gewicht von 38 g/m
2 übergeführt. Beiderseits des Geleges wurde sodann eine Polyacrylester-Emulsion aufgesprüht
und anschließend das Ganze in einem Trockner getrocknet bei einer Temperatur unter
100°C. Zu diesem Zeitpunkt hatte das Vlies ein spezifisches Gewicht von 44 g/m
2. Nach beendigter Trocknung wurden die latent kräuselfähigen Fasern unter Verwendung
eines Trockners bei 170°C einer Kräuselbehandlung unterworfen, wobei kein oder nur
wenig Druck auf die Faserschicht ausgeübt wurde. Dabei begann der Vliesstoff zu schrumpfen.
[0022] Nach diesem Vorgang wiesen die Fasern einen Kräuselgrad von 13 Kräuseln/cm (34/inch)
auf, und der Schrumpfungsgrad des Vlieses betrug in Längsrichtung 17 %, in Querrichtung
23 %. Der resultierende Polsterstoff hatte ein spezifisches Gewicht von 70 g/m
2, eine Dicke von 7 mm und eine scheinbare Dichte von 0,01 g/cm
3.
[0023] Die bleibende Verformung, welche ein Maß für die Verstreckbarkeit des Polsterstoffes
darstellt, betrug 25 % in Längs-und 15 % in Querrichtung. Diese Werte zeugen von einer
sehr guten Verstreckbarkeit.
[0024] Ferner zeigte der Füllstoff eine gute Verstreckbarkeit nach einer Trockenreinigung,
mit Werten für die bleibende Verformung von 3,5 % in Längs- und 2,0 % in Querrichtung.
Es ergab sich also eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Trockenreinigung.
Vergleichsbeispiel
[0025] 100 Gew.% einer hoch kräuselfähigen Mehrkomponentenfaser von 3 den, 51 mm Faserlänge
und 7 Kräuseln/cm (17/inch) wurden zu einem Vlies von 38 g/m
2 durch ein Kreuzlege-Kardierverfahren bearbeitet. Danach wurde, wie in Beispiel 1,
eine Polyacryl-Emulsion über beide Oberflächen des Geleges gesprüht und dieses dann
mittels eines Trockners bei 150°C getrocknet. Das Vlies wog nach dieser Behandlung
44 g/m
2.
[0026] Der so erhaltene Füllstoff ließ sich bezüglich seiner Längsverstreckbarkeit nicht
messen, da er einer 40 %igen Längenänderung nicht stand hielt und brach. Auch in Querrichtung
zeigten sich schlechte Zugqualitäten mit einer bleibenden Restverformung von 15 %.
Beispiel 2
[0027] 100 Gew.% an Seite-an-Seite-Bikomponentenfasern mit 4 den und 51 mm Länge, bestehend
aus einer Polyesterkomponente mit einem Schmelzpunkt von 210°C und einer Schrumpf-Anfangstemperatur
von 160°C sowie einer Polyesterkomponente mit einem Schmelzpunkt von 255°C und einer
Schrumpf-Anfangstemperatur von 230°C wurden mittels einer gewöhnlichen Kreuzlege-Karde
zu einem Vlies mit 55 g/m
2 und einer Dicke von 10 mm verarbeitet. Das Vlies erfuhr danach eine Nadelbehandlung
unter Verwendung eines Nadelstuhls. Man erhielt ein filzartiges Produkt mit einer
Dicke von 4 mm. Auf seine beiden Seiten wurde eine Polyacrylester-Emulsion aufgesprüht
und der Vliesstoff dann bei 120°C getrocknet. Sein spezifisches Gewicht betrug danach
63 g/m
2. Nach der Trocknung erfolgte die Kräuselung der Fasern unter Verwendung eines Wärmeschrumpf-Apparates;
das Vlies erfuhr dabei eine Schrumpfung von 22 % in Längs- und 38 % in Querrichtung.
[0028] Der so erhaltene Polster- bzw. Füllstoff wies ein spezifisches Gewicht von 130 g/m
2, eine Dicke von 6 mm und eine scheinbare Dichte von 0,022 g/cm
3 auf. Die prozentuale bleibende Verformung betrug in Längsrichtung 1,5 110, in Querrichtung
1,0 %; das Produkt wies also bessere Werte auf als das in Beispiel 1.
[0029] Diese Verbesserung der Festigkeit durch Nadelbehandlung macht die erfindungsgemäß
hergestellten Füllstoffe besonders für die Anwendung in Sportkleidung geeignet.
1. Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten Füll- oder Polsterstoffes
mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kardiertes bzw. gekrempeltes Vliesgelege mit einem
Anteil von mindestens 30 Gew.% latent kräuselfähigen Fasern mit Bindemittel besprüht
und danach getrocknet wird, wobei die Trockentemperatur so niedrig liegt, daß keinerlei
Faserkräuselung erfolgt, und daß anschließend das Vlies einem allseitig ausgerichteten
Kräuselungsprozeß unterzogen wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als latent kräuselfähige Fasern Bikomponentenfasern des Seite-an-Seite-Typs
verwendet werden, deren Komponenten voneinander verschiedene, das Kräuseln auslösende
Temperaturen aufweisen.
3. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch l, dadurch
gekennzeichnet, daß thermoplastische Fasern mit latenter Verdrehbarkeit verwendet
werden.
4. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß Fasern verwendet werden, die infolge ihres molekularen Aufbaus
entlang einer Längskante latent kräuselfähig sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Fasern mit unterschiedlicher Kräuseltemperatur
verwendet werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff zu 100 % aus latent kräuselfähigen
Fasern besteht.
7. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesgelege weniger als 30 Gew.% thermoplastische
Bindefasern enthält.
8. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesgelege vor dem Auftragen des Bindemittels
genadelt wird.
9. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ober- und unterseitig auf das
Vlies aufgesprüht wird.