[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flock aus Synthesefasern,
insbesondere aus Polyacrylnitrilfasern und Polyamidfasern.
[0002] Das Verfahren der mechanischen und elektrostatischen Beflockung ist bekannt und
weit verbreitet. Dabei werden Fasern mit einer Länge von bis zu 15 mm, hauptsächlich
im Bereich bis zu 3 mm, die eine bestimmte für den elektrostatischen aber auch für
den mechanischen Beflockungsprozeß notwendige Oberflächenleitfähigkeit besitzen,
auf eine mit Klebstoffen versehene Unterlage aufgebracht, so daß eine velourähnliche
Oberfläche erzeugt wird. Die Herstellung der Flockfasern ist beispielsweise in der
Schweizer Patentschrift 426 723, der DE-A-2 431 847 sowie der DE-A-2 800 109 beschrieben.
Bei den bekannten Verfahren wird das Flockkabel, gleichgültig ob rohweiß, substanzgefärbt
oder im Kabel gefärbt, zunächst auf die für das Verfahren gewünschte Faserschnittlänge
geschnitten, anschließend gegebenenfalls gefärbt und dann in mehreren Schritten mit
der notwendigen elektrostatischen Oberflächenausrüstung versehen.
[0003] Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen. Beispielsweise erfolgt das Waschen,
Färben und Präparieren in mehreren Stufen in einem sehr langen Flottenverhältnis 1:15
bis 1:40 je nach Feinheit und Schnittlänge des Flocks. Dabei wird eine sehr große
Wassermenge benötigt, deren Erhitzung auf die notwendigen Temperaturen einen hohen
Energiebedarf hat.
[0004] Da das Färben und die elektrostatische Behandlung des Flocks unter starkem Rühren
vorgenommen wird und dadurch die Flockteilchen einer starken Scherbeanspruchung ausgesetzt
werden, kommt es zu deutlichen geometrischen Veränderungen der Flockfasern. Die Krümmung
der Flockteilchen kann soweit gehen, daß nur noch eine qualitativ minderwertige Beflockung
möglich ist. Mit einem solchen qualitativ geringerwertigen Flock ist u.U. auch nur
eine geringe Beflockungsgeschwindigkeit zu erreichen, wodurch wirtschaftliche Nachteile
entstehen können.
[0005] Aufgabe der Erfindung war es, hochwertigen Flock auf einfache und preiswerte Art
herzustellen und die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden.
[0006] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flocks für die mechanische
und/oder elektrostatische Beflockung aus einem Flockkabel und Behandlung des Flocks
in einer Behandlungsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Flockkabel in eine
für die Flüssigkeit des Behandlungsbades durchlässige Hülle eingebracht wird, in
dieser Form wenigstens einem Behandlungsbad unterzogen und dann zu Flock geschnitten
wird.
[0007] Vorzugsweise wird die Hülle vor dem Schneiden des Flocks entnommen. Es ist aber auch
möglich, die Hülle nicht vom Flockkabel zu entfernen, sondern sie beim Schneideprozeß
mitzuschneiden und anschließend vom Flock zu separieren, z.B. durch Siebvorgänge.
[0008] Das Flockkabel besteht vorzugsweise aus einem Bündel endloser parallel liegender
Fasern. Besonders bevorzugt sind Chemiefasern, insbesondere Viskose, Polyacrylnitril-,
Polyamid- und Polyesterfasern. Besonders bevorzugt sind Polyacrylnitril und Polyamid.
Das in die schlauchförmige Hülle eingebrachte Flockkabel hat vorzugsweise einen Bandtiter
von 25 ktex bis 3000 ktex, insbesondere von 50 ktex bis 1500 ktex. Die Hülle besteht
vorzugsweise aus einem Flächengebilde anderer chemischer Zusammensetzung als das Flockkabel.
Die Hülle sollte bei den Behandlungsprozessen nicht chemisch verändert werden und
deshalb aus indifferentem Material bestehen. Sie kann beispielsweise aus einer perforierten
Folie oder aus einem textilen Netzwerk, z.B. auch einer Strickware, Wirkware, einem
Gewebe, Vlies oder Fadengelege bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht
die Hülle aus einem Netzgewirke oder einer Rundstrickware aus Polyester, Polyamid
oder Polypropylen.
[0009] Bei dem Behandlungsbad handelt es sich im allgemeinen um ein Färbebad bzw. um ein
Ausrüstungsbad mit Textilhilfsmitteln zur Faserpräparation. Es können auch mehrere
dieser Bäder nacheinander verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Flockkabel in der schlauchförmigen Hülle zuerst einem Färbebad und dann wenigstens
einem Bad mit geeigneten Textilhilfsmitteln unterworfen. Das Färbebad kann eine an
sich bekannte zur Verarbeitung schlauchförmigen endlosem Textilmaterials handelsübliche
Maschine, z.B. eine Haspelkufe oder ein Jet-Färbeapparat, sein. Die Behandlung im
Färbebad findet unter an sich üblichen Bedingungen statt, wobei aber der Wasserbedarf
- verglichen mit den aus vorgenannten Patentschriften bekannten Verfahren - auf 25
bis 50 % reduziert werden kann. Durch die mögliche Reduktion des Wasserbedarfs wird
zusätzlich Energie eingespart und die Abwasserbelastung von biologischen Kläranlagen
reduziert. Es können die zum Färben von Chemiefasern üblichen und bekannten Farbstoffe
verwendet werden.
[0010] Als Avivagemittel eignen sich Mineralsalze, Tannine, Gerbstoffe, Kaliumantinonyltartrat
sowie anionenaktive oder nichtionogene Avivagemittel und Kombinationen dieser Produkte.
[0011] Als anionenaktive Verbindungen kommen z.B. in Frage:
C₁₂-H₂₅OSO₃Na
C₁₈H₃₇OSO₃Na
C₁₂H₂₅O(CH₂CH₂O)₄SO₃Na
[C₁₈H₃₅O(CH₂CH₂O)₅]₂

ONa
Sulfonierungsprodukte pflanzlicher und tierischer Öle, wie z.B. die Sulfonierungsprodukte
von Olivenöl, Rizinusöl, Spermöl oder Rindertalg.
[0012] Geeignete nichtionogene Produkte haben z.B. die Formeln
C₁₈H₃₇CON(CH₂CH₂OH)₂
C₁₈H₃₇COO(CH₂CH₂O)₆H
C₁₈H₃₇O(CH₂CH₂O)₂₀H
Bevorzugt werden anionenaktive Verbindungen, beispielsweise die Sulfate höhermolekularer
Alkohole.
[0013] Die Avivage kann sowohl im gleichen Bad bei z.B. gleicher oder tieferer Temperatur
und gleichem pH-Wert ("einbadig") als auch nachfolgend in getrennten Bädern bei verschiedenen
Temperaturen wie die erste Behandlung und anderen pH-Werten ("getrenntbadig") erfolgen.
[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden:
[0015] Das Flockkabel wird in der schlauchförmigen Hülle in einer handelsüblichen Haspelkufe
in eine wäßrige Lösung, enthaltend einen Farbstoff, bei 20°C bis 40°C eingebracht.
Un ein endloses Kabelband zu erhalten, werden die beiden Enden der Hülle auf geeignete
Weise, z.B. durch überlappendes Zusammennähen oder Verwirbeln (Spleißen) der Kabelenden
miteinander verbunden.
[0016] Die wäßrige Flotte hat dabei einen pH-Wert zwischen 4 und 8. Das Verhältnis von Flockkabel
zu wäßriger Flotte liegt zwischen 1:8 und 1:25. Anschließend wird das Flockkabel bei
geeigneten Temperaturen gefärbt, bei Polyacrylnitrilfasern zwischen 80° und 100°C,
bei Polyamidfasern zwischen 60° und 100°C.
[0017] Nach dem Färben wird die Flottentemperatur auf 50-70°C reduziert und der Flotte
die in der 1. Ausrüstungsstufe notwendigen Chemikalien nacheinander zugesetzt. Vorzugsweise
eignen sich dazu Kaliumaluminiumsulfat (Alaun), Tannine, Kaliumtimonyltartrat (Brechweinstein)
und Essigsäure. Nach Entfernen der wäßrigen Flotte und Einbringen einer neuen Flotte
wird das Kabel bei Temperaturen zwischen 15 und 50°C, vorzugsweise zwischen 20-45°C
nacheinander oberflächlich mit anionaktiven oder nicht ionogenen Weichmachern, Kaliumaluminiumsulfat
und Alkalisalzen, vorzugsweise Natriumchlorid, Ammoniumsulfat oder Natriumacetat
behandelt.
[0018] Nach Beendigung des Färbe- und Ausrüstungsprozesses wird das feuchte Flockkabel aus
der Färbeeinrichtung herausgenommen, vorzugsweise von der zur Vermeidung der Faserverwirrung
umgebenden indifferenten Hülle befreit und in an sich bekannter Weise auf Flockschneidemaschinen
zu Flock geschnitten. Das noch feuchte Schnittgut wird anschließend in an sich bekannter
Weise getrocknet, durch Sieben von Unregelmäßigkeiten befreit und klimatisiert, um
für den Gebrauch bereitzustehen.
[0019] Das Verfahren besitzt eine Reihe von Vorteilen, die es von dem bisher üblichen Verfahren
positiv abhebt.
[0020] Beispielsweise ist der so hergestellte Flock praktisch frei von Verkrümmungen. Dadurch
wird die Flächendichte der Flockartikel erheblich erhöht, beispielsweise bis zu 50
% und damit die Qualität der Artikel deutlich angehoben.
[0021] Alternativ kann zur Erzielung einer sonst üblichen Flock-Flächendichte die Produktionsgeschwindigkeit
beim Beflockungsprozeß erheblich gesteigert werden.
[0022] Außerdem läßt sich auch aus feineren Titern wegen fehlender Krümmung ein im Vergleich
zur Standardware längerer Flock herstellen und verarbeiten.
[0023] Durch die Möglichkeit, die Färbung des in der schlauchförmigen Hülle befindlichen
Flockkabels auch in unter Druck stehenden handelsüblichen Färbeapparaten, z.B. Jet-Färbeapparaten,
vornehmen zu können und damit Färbetemperaturen oberhalb 100°C zu erreichen, wird
die zur Färbung notwendige Zeit erheblich reduziert. Außerdem kann die Echtheit der
Färbungen verbessert und die Baderschöpfung der Färbeflotten erhöht werden, wodurch
die Umweltbelastung reduziert wird.
[0024] Der zum Färben und Ausrüsten des Flocks notwendige Wasserbedarf kann auf 25-50 %
des bekannten ursprünglichen Ver fahrens reduziert werden bei trotzdem gleichzeitig
verbesserten Eigenschaften des Flocks.
[0025] Der maschinelle Aufwand zum Färben ist geringer, wodurch Investitionen für die Flockherstellungsanlage
reduziert werden können.
[0026] So kann beispielsweise auf eine Zentrifuge verzichtet werden, da das gefärbte und
mit der Avivage beaufschlagte Flockkabel durch Abquetschen nur noch einen Wassergehalt
von 30-60 % besitzt und nach dem Schneiden direkt getrocknet werden kann.
[0027] An den nachfolgenden Beispielen wird das Verfahren beschrieben, ohne daß damit die
Möglichkeiten erschöpft sind.
Beispiel 1
[0028] 11 Polyacrylnitril-Flockbänder mit einem Fasertiter von 0,6 dtex und mit einem Bandtiter
von 90 ktex werden zu einem Kabelband von 990 ktex gefacht und in einem Polyester-Netzgewirke
eingenäht. 10 Laufmeter dieses Kabels werden in einer handelsüblichen Färbehaspel,
mit einem Fassungsvermögen von 100 l, eingebracht und an den Enden dort verknüpft.
Das Kabel wird anschließend mit einem handelsüblichen Farbstoff 1 Stunde bei 98-99°C
eingefärbt.
[0029] Nach dem Färben wird die Flotte abgelassen und durch Hinzufügen von kaltem Wasser
auf 66°C abgekühlt. Danach erfolgt die zweistufige Ausrüstung des Kabelbandes mit
Textilhilfsmitteln.
Stufe 1
[0030]

[0031] Nach Ablassen der Flotte wird das Band durch Abquetschen bis auf eine Restfeuchte
von ca. 50 % entwässert und anschließend erneut, wie oben beschrieben, in die Haspel
eingebracht. Nach Aufheizen der Flotte aus frischem Wasser auf 45°C wird die zweite
Ausrüstungsstufe vorgenommen:
Stufe 2
[0032]

[0033] Nach dem Ablassen des Bades und der Entwässerung des Bandes auf eine Restfeuchte
von ca. 50 % wird nach dem Entfernen der Umhüllung das Band einer Pekrunschneide FLN
120 zugeführt und zu Flock mit einer Länge von 0,6 mm geschnitten.
[0034] Das noch feuchte Schnittgut wird in bekannter Weise in einem Zyklonentrockner bei
70°C getrocknet, durch Sieben von Unregelmäßigkeiten befreit und bei 20°C, 65 % rel.
Luftfeuchtigkeit klimatisiert. Der so hergestellte Flock hat einen Widerstand von
8.10⁶ Ohm, gemessen nach DIN 54345, Blatt 1, und besitzt eine sehr gute Rieselfähigkeit.
Er ist weitgehend frei von Verkrümmungen und bei der elektrostatischen Beflockung
in eine wäßrige Acrylatdispersion wird eine bis zu 50 % höhere Flächendichte als
bei konventionell hergestelltem Flock erzielt (s. Tabelle).
Beispiel 2
[0035] 10 Polyacrylnitril-Flockbänder mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einem Bandtiter
von 95 ktex werden zu einem Kabelband von 950 ktex gefacht und in ein Polypropylen-Netz
eingenäht, 15 Laufmeter dieses Kabels werden in einer handelsüblichen Färbehaspel
mit 120 l Wasser eingebracht und dort endlos verknüpft. Das Kabel wird anschließend
eingefärbt mit einem handelsüblichen Farbstoff bei einer Färbezeit von 1 Stunde bei
98-99°C.
[0036] Nach dem Färben wird die Flotte durch Hinzufügen von kaltem Wasser auf 66°C abgekühlt.
Danach erfolgt die zweistufige Ausrüstung des Kabelbandes:
Stufe 1
[0037]

[0038] Nach Ablassen der Flotte wird das Band durch Abquetschen bis auf eine Restfeuchte
von ca. 50 % entwässert und anschließend erneut, wie oben beschrieben, in die Haspel
eingebracht. Nach Aufheizen der Flotte auf 45°C wird die zweite Ausrüstungsstufe vorgenommen:
Stufe 2
[0039]

[0040] Nach dem Ablassen des Bades und der Entwässerung des Bandes auf eine Restfeuchte
von ca. 50 % wird nach dem Entfernen der Umhüllung das Band zu Flock mit einer Länge
von 1,5 mm geschnitten.
[0041] Das noch feuchte Schnittgut wird in bekannter Weise in einem Zyklontrockner bei 70°C
getrocknet, durch Sieben von Unregelmäßigkeiten befreit und bei 20°C, 65 % rel. Luftfeuchtigkeit
klimatisiert. Der so hergestellte Flock hat einen Widerstand von 2.10⁷ Ohm gemessen
nach DIN 54345, Blatt 1, und besitzt eine sehr gute Rieselfähigkeit. Er ist weitgehend
frei von Verkrümmungen und bei der elektrostatischen Beflockung in eine wäßrige Acrylatdispersion
wird eine bis zu 50 % höhere Flächendichte als bei konventionell hergestelltem Flock
erzielt (s. Tabelle).
Beispiel 3
[0042] 10 Nylon-6-Flockbänder mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einem Bandtiter von
100 ktex, gefacht zu einem Kabelband von 1000 ktex und auf eine Länge von 10 m, werden
wie unter Beispiel 1 beschrieben mit einem Polyesternetzgewirke umhüllt und in die
Färbehaspel eingebracht und anschließend eingefärbt mit einem handelsüblichen Farbstoff.
Nach kurzem Vorlauf bei 40°C wird in 30 min auf 98°C erhitzt und anschließend 30
min gefärbt.
[0043] Nach dem Färben wird die Flotte durch Hinzufügen von kaltem H₂O auf 66°C abgekühlt
und das Kabelband zweistufig ausgerüstet:
Stufe 1
[0044]

[0045] Nach Ablassen der Flotte und Entwässerung des Kabelbandes auf 50 % Restfeuchte wird
das Flockband wie unter Beispiel 1 beschrieben, erneut in die Färbehaspel eingebracht
und weiter ausgerüstet bei 40°C.
Stufe 2
[0046]

[0047] Nach dem Abquetschen des Flockbandes auf eine Restfeuchte von ca. 40 % wird nach
dem Abziehen der Ummantelung das Band einer Flockschneidemaschine zugeführt und zu
Flock mit einer Länge von 1,25 mm geschnitten. Das feuchte Schnittgut wird dann wie
unter Beispiel 1 beschrieben, weiter behandelt.
[0048] Der Flock hat nach Klimatisierung einen Oberflächenwiderstand von 6.10⁷ Ohm, besitzt
eine gute Rieselfähigkeit und gutes Springvermögen im elektrischen Hochspannungsfeld.
Der Flock ist weitgehend frei von Verkrümmungen. Eine in eine Acrylatdispersion durchgeführte
Beflockung zeigt auch hier eine größere Beflockungsdichte als bei einem nach herkömmlichen
Verfahren hergestellten Flock (s. Tabelle).
Vergleichsbeispiel 4
[0049] 10 Polyacrylnitrilflockbänder mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einem Bandtiter
von 95 ktex werden auf einer Flockschneidemaschine des in Beispiel 2 beschriebenen
Typs zu einem Flock einer Länge von 1,5 mm geschnitten. Der Flock wird anschließend
in einem Behältnis aus Edelstahl mit einem Flottenverhältnis von 1:30 unter intensivem
Rühren mittels eines in die Wasser-Flockdispersion eingebrachten metallischen Flügelrührers,
wie in Beispiel 2 beschrieben, gefärbt. Um ein Überschäumen der Färbeflotte in der
Nähe des Kochpunktes zu vermeiden, wird die Färbetemperatur auf maximal 97°C begrenzt.
Dadurch verlängert sich die Färbezeit gegenüber Beispiel 2 auf 2 Stunden. Nachdem
der Farbstoff von den Fasern aufgenommen ist, wird die Temperatur der Flotte durch
Hinzufügen kalten Wassers auf 66°C reduziert und der Flock stufenweise mit den in
Beispiel 2 beschriebenen Produkten zweistufig ausgerüstet:
Stufe 1
[0050]

[0051] Nach Ablassen der Flotte wird der Flock in einer Zentrifuge bis zu einer Restfeuchte
von 20 % entwässert, anschließend erneut in das Behältnis eingebracht und in Stufe
2 im gleichen Flottenverhältnis mit den in Beispiel 2 beschriebenen Ausrüstungsprodukten
behandelt. Im Anschluß daran wird der Flock abermals in einer Zentrifuge entwässert
und in bekannter Weise in einem Zyklontrockner bei 70°C getrocknet, durch Sieben von
Unregelmäßigkeiten befreit und bei 20°C und 65 % rel. Luftfeuchte klimatisiert. Der
Flock hat einen Widerstand von 9.10⁶ Ohm und besitzt nur eine mäßige Rieselfähigkeit.
Der überwiegende Teil der Flockteilchen ist in seiner geometrischen Form stark verändert,
d.h. gekrümmt. mehrfach verbogen oder gekräuselt. Bei einer elektrostatischen Beflockung
in eine wäßrige Acrylatdispersion ergibt sich eine Flächendichte von 83 g/m².
Vergleichsbeispiel 5
[0052] 11 Polyacrylnitrilflockbänder mit einem Fasertiter von 0,6 dtex und einem Bandtiter
von 90 ktex werden auf einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Flockschneidemaschine
zu einem Flock einer Länge von 0,6 mm geschnitten. Der Flock wird anschließend in
einem Flottenverhältnis von 1:40 wie in Beispiel 4 beschrieben, gefärbt und elektrostatisch
ausgerüstet. Der Flock hat nach Klimatisierung einen Widerstand von 5.10⁶ Ohm. In
Folge der unter dem Mikroskop erkennbaren starken Veränderung der Flockgeometrie
praktisch aller Flockteilchen besitzt der Flock nur eine schlechte Rieselfähigkeit.
Bei der Beflockung in eine wäßrige Acrylatdispersion wird eine Flächendichte von 35
g/m² erzielt.
Vergleichsbeispiel 6
[0053] 10 Nylon 6 Flockbänder mit einem Fasertiter von 3,3 dtex und einem Bandtiter von
100 ktex werden zu einem Kabelband von 1.000 ktex gefacht und mit einer Flockschneidemaschine,
wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Flock einer Länge von 1,25 mm geschnitten. Der Flock
wird dann wie in Beispiel 4 beschrieben, im Flottenverhältnis von 1:20 bei einer Temperatur
von 85°C gefärbt und ausgerüstet. Nach Klimatisierung hat der Flock einen Widerstand
von 4.10⁶ Ohm und besitzt aber nur eine mäßige Rieselfähigkeit. Ein großer Teil der
Flockteilchen ist leicht gekrümmt. Bei der Beflockung in eine wäßrige Acrylatdispersion
wird eine Flächendichte von 105 g/m² erzielt.
Beflockung von Trägermaterialien
[0054] Zur Beurteilung der Flächendichte des Flocks bei der Beflockung wurden mit dem beispielhaft
hergestellten Flock vergleichbare Beflockungsversuche durchgeführt. Dazu wurde ein
hydrophobiertes leinwandbindiges Gewebe aus einem Baumwolle-/Polyestergarn 50/50 mit
einer handelsüblich verdickten Dispersion eines Polyacrylsäureester-Copolymerisates
in einer Schichtdicke von 300 µm bestrichen.
[0055] Das so vorbereitete, beschichtete Textil wurde auf einer vibrierenden Metall-Platte
positioniert. Zwischen dem beschichteten Textil und dem den Flock aufnehmenden Dosiersieb
befand sich in einem Abstand von 100 mm zum Textil eine Metallelektrode aus einem
Siebgewebe, beispielhaft mit einer Maschenweite von 4·7 mm. An die Elektrode wurde
mit einem Hochspannungselektrostaten Static 90, Fa. Maag & Schenk, eine Spannung von
40 kV angelegt, was einer Feldstärke von 4 kV/cm entspricht. Die Beflockung wurde
1 min durchgeführt. Anschließend wurde das beflockte Gewebe in einem Heißluftofen
bei einer Temperatur von 160°C 15 min getrocknet und der Beflockungsklebstoff vernetzt.
Das beflockte Textil wurde durch gründliches Absaugen mit einem kräftigen industriellen
Staubsauger von nicht eingebundenem, losem Flock befreit. Das Flächengewicht des
Flocks wurde nach den üblichen Verfahren bestimmt.
[0056] Die nachfolgende Tabelle enthält die mit dem beispielhaft hergestellten Flock ermittelten
Flächengewichte.

1. Verfahren zur Herstellung eines Flocks für die mechanische und/oder elektrostatische
Beflockung aus einem Flockkabel und Behandlung des Flocks in einer Behandlungsflüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß das Flockkabel in eine für die Flüssigkeit des Behandlungsbades
durchlässige Hülle eingebracht wird, in dieser Form wenigstens einem Behandlungsbad
unterzogen und dann zu Flock geschnitten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flockkabel aus Chemiefasern
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flockkabel aus Synthesefasern
verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Flockkabels
das Färben und Ausrüsten des Flockkabels mit Textilhilfsmitteln umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als durchlässige Hülle ein
schlauchförmiges Flächengebilde aus Polyester, Polyamid oder Polypropylen verwendet
wird.
6. Flock, hergestellt nach den Verfahren 1 bis 5.