AT....DE....FR....IT..............................
J
0648877
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19950419
EP
94890138.4
19940831
de
de
de
192693
19930916
CZ
19950419
199516
19950419
199516
6
6D 04H 1/44 A
6D 04H 1/46 B
6D 06C 23/02 B
de
Befestigungsverfahren für voluminöse Fasergebilde und Anlage zur Realisierung dieses Verfahrens
en
Method for consolidating a bulky fibrous article and device for carrying out this method
fr
Procédé pour la consolidation d'un article fibreux volumineux et dispositif pour la realisation de ce procédé
1
I.N.T., Prof.Radko Krcma, DrSc.
01831740
19742
Krcma, DrSc., I.N.T., Prof.Radko
Karla Capka 22
CZ-460 05 Liberec
CZ
Krcma, Radko, Prof. Ing. DrSc
Karla Capka 22
CZ-460 05 Liberec
CZ
Hanus, Jaroslav, Ing.
Vanurova 819
CZ-460 01 Liberec
CZ
Sametrnik, Filip
Sosnova 458
CZ-460 01 Liberec
CZ
Köhler-Pavlik, Johann, Dipl.-Ing.
00043571
Margaretenplatz 5
1050 Wien
AT
AT
DE
FR
IT
Verfahren und Anlage zur Verfestigung von voluminösen Fasergebilden wie pneumatisch hergestellten Vliesen oder Schichten aus senkrecht geschichtetem Kardenflor, eingestochener Textilie, Hecheltextilie, Haargarntextilie usw. Verfahren basiert auf schrittweisem Verspinnen der aus der Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden in Gestalt des Garnes mit Hilfe von Reihen rotierender Elemente, die zwischen den Aufnahmeelementen aus einer oder beiden Seiten in das verfestigte voluminöse Gebilde gesenkt werden.
Patentgegenstand bildet das Verfahren und Anlage zur Verfestigung von voluminösen Fasergebilden wie pneumatisch hergestellten Vliesen oder Schichten aus senkrecht geschichtetem Kardenflor, eingestochener Textilie, Hecheltextilie und Haargarntextilie. Dieses Verfahren basiert auf schrittweisem Verdrillen der aus der Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden in Gestalt des Garnes.

Bisheriger Stand der Technik
Hochvoluminöse Fasergebilden, die in Bekleidungsproduktion als Füllungen für Sport- und Arbeitsbekleidung, Steppdecken und Schlafsäcke, in Polsterproduktion als Füll-, Versteifungs- und Auflockerungsmaterial und im Bauwesen als Värmedämmungs-material dienen, werden aus den verschiedensten Fadenarten durch Bildung einer zusammenhängenden Faserschicht wie z.B. die eines Faservlieses mit ungleicher Faser-orientierung hergestellt und entweder mechanisch oder mit Hilfe von Adhesiven verfestigt.
Mechanische Vliesverfastigung durch Filznadelntechnik oder durch Nähwirktechnik mit oder ohne Fäden, führt zu übermässiger Abnahme der ursprünglichen Vliesstärke, nachfolgend zur Vliesverdichtung und zu entsprechender Beeinträchtigung der Värmedämmungseigenschaften. Aus diesem Grunde erscheinen jene Verfahren günstiger, die auf der Bindung des Ausgangsfaservlieses durch Bindemittel-dispersionen oder durch einen Anteil an thermoplastischen Bindemitteln basieren. In diesen Fällen kommt es zu beträchtlicher Verfestigung des ursprünglichen Fasergebildes - dies ist jedoch mit erhöhten Kosten für die verwendeten Bindemittel und hohem Energieverbrauch verbunden.
In den meisten Fällen wird dabei verlangt, da die Zusammenhaltbarkeit nur der Beanspruchung bei Verarbeitung entspricht und im Fasergebilde die Position der Faser stabilisiert ist, von der das geforderte Volumen und die damit zusammenhängenden Funktionseigenschaften abhängig sind. Werden aber so verfestigte Produkte bei höheren Temperaturen eingesetzt, z. B. über 300 C, degradieren die Bindemitteldispersionen oder thermoplastische Faser, ihre ursprüngliche Funktion im Produkt ist nicht mehr gewährleistet und bei ihrer Degradation setzen sie in den meisten Fällen umweltgefährdende Stoffe frei.

Das Wesen der Lösung eines Problems
Die oben aufgeführten Mängel werden grö tenteils durch Verfestigungsverfahren für voluminöse Fasergebilde und die Anlage zur Realisierung dieses Verfahrens gemä dieser Erfindung beseitigt. Prinzip dieses Verfestigungverfahrens für voluminöse Fasergebilde ist eine schrittweise Verspinnung der aus ersten und/oder zweiten Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden zu einer garnförmigen Verbindung. Die aus der ersten und/oder zweiten Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden können vorteilhaft zusammen mit weiterem fasrigem Längsgebilde verspinnt werden.
Auf die eine und/oder andere Oberfläche des Fasergebildes kann ein Netzgebilde oder Zwirnkette angebracht und die aus der einen und/oder anderen Oberfläche heraus-gezogenen Faserenenden erst dann verspinnt werden. Bei parallel zugeführten Fasergebilden können die aus diesen Gebilden herausgezogenen Faserenden in eine gemeinsame Verbindung verspinnt werden.
Die Vorrichtung für das o.g. Verfahren wird von reihenweise angeordneten und in einem Rahmen befestigten Verspinnugselementen gebildet, die sich in regulierbarer Höhe über dem Fasergebilde befinden.
In der gleichen Höhe befinden sich die Zubringer- und Abnahmescheiben für die Einstellung des -Winkels im Bereich von 45 - 135 zwischen der Achse des Verspinnungselements und der durch die Aufnahmeelemente gebildeten Ebene. Diese Scheiben stellen auch die Tauchtiefe H der Verspinnungselemente in die Schicht des Fasergebildes im Bereich zwischen 0 - 7 mm zwischen der Ebene der Aufnahmeelemente und dem Ende des Verspinnungselements ein. Aufnahmeelemente, Zubringer- und Abnahmescheiben können vorteilhaft durch Bandförderer zum Vorschieben des Fasergebildes ersetzt werden. Aufnahmeelemente, Zubringer- und Abnahmescheiben sowie die Rahmen mit Verspinnungselementen können spiegelverdreht gegeneinander in einem Abstand aufgestellt werden, der der Stärke des Fasergebildes entspricht. Die Rahmen mit Verspinnungselementen können vorteilhaft hintereinander in einem Abstand von 50 bis 50 mm angeordnet werden. Die Aufnahmelemente sind zur Bildung von gespannten Fäden bestimmt, die sich mit der Vorschubgeschwindigkeit des Fasergebildes bewegen.
Die Verspinnungselemente können vorteilhaft mit federnden Spitzen versehen werden, die durch Körper der Spitze und Borsten (-Winkel 120 - 180 mit Pinseldurchmesser 5 - 20 mm) gebildet werden, wobei die Verspinnungselemente mit den federnden Spitzen hohl sein können. Die Verspinnungselemente können vorteilhaft gemeinsam durch Keilriemen von einzigem Antriebsaggregat angetrieben werden.
Das aufgeführte Verfahren reduziert auf keine Weise die Stärke des ursprünglichen Fasergebildes - es kommt daher zu keinerlei Beeinträchtigung der Wärmedämmungs-eigenschaften. Die Kosten und Energieverbrauch sind relativ gering.

Beispiele der Realisierung
Auf Abbildung 1 befindet sich ein Beispiel der einseitigen Verfestigung des pneumatisch hergestellten Fasergebildes 7. Das Gebilde mit einem Gewicht von 250 g/m² und Stärke von 20 mm schiebt sich auf dem Förderer 20 unter die Zubringerscheibe 3, unter das aus Drähten gebildete Aufnahmeelement 1 und die Abhahmescheibe 4 .
Zwischen den Scheiben 3 und 4 und den Drähten des Aufnahmeelements 1 befindet sich Verspinnungselement 2 mit der elastischen Spitze 21, die in die Oberfläche des Fasergebildes 7 bis in die Tiefe H versenkt ist. Durch die Rotation des Verspinnungselements 2 kommt es zum Verspinnen der Faserenden, die sich in Greifweite der Spitze 21 befinden, in garnförmige Verbindung 8 und dadurch gleichzeitig zum Verfestigen des Fasergebildes 7. Die Verspinnungselemente 2 werden in einer Reihe mit Abständen von 25 mm angeordnet und im Körper 5 festgehalten, der auch die Einstellung der Höhe H und des -Winkels (zwischen der Achse des Verspinnungselements 2 und der Ebene der Aufnahmeelemente 1) ermöglicht. Schnitt durch das Produkt befindet sich auf der Abbildung 1a.
Auf der Abbildung 2 ist ein Beispiel der beidseitigen Verfestigung des Fasergebildes 7 veranschaulicht, das durch vertikale Schichtung des Kardenflors von Krempelmaschine hergestellt ist. Die Einrichtung zur Verfestigung ist vertikal aufgestellt, Höhe der Zusammenlegung des Spinngewebes im Fasergebilde 7 beträgt 20mm, Gewicht 300 g/m2, Vorschubgeschwindigkeit des Fasergebildes 7 beträgt 1,5 m/min, Drehzahl der Verspinnungselementen 2 ist 1500 1/min. Das Fasergebilde 7 wird unter die Aufnahmeelemente 1 aus Draht über Scheiben 3 eingezogen und über Scheiben 4 fortgezogen. Die Verspinnungselemente 2 werden gemeinsam durch Bänder 10 von der Welle 11 angetrieben.
Werden die Verspinnungselemente 2 im Körper 5 mit Abstand "R" gegenüberstehend in einer Reihe angeordnet und die Körper 5 gegeneinander, entsteht ein Produkt nach Abbildung 2a, sind diese gegeneinander versetzt um Abstand R/2, entsteht ein Produkt nach Abbildung 2b.
Auf Abbildung 3 befindet sich ein Beispiel der beidseitigen Verfestigung des Fasergebildes 7 von Abbildung 2, wobei die hintereinander und übereinander mit Verspinnungselementen 2a, 2a, 2b, 2b eingereihte Körper 5a, 5a, 5b, 5b Rotations- und Wendebewegung ausüben. Verbindungen 8 werden dann im Muster nach Abbildung 3a ausgeführt. Die Form des Musters ist also von dem Abstand, der Geschwindigkeit und der Amplitude der Vendebewegung der Körper 5 und von der Vorschubgeschwindigkeit des Fasergebildes 7 abhängig.
Auf Abbildung 4 ist ein Beispiel der einerseitigen Verfestigng des Fasergebildes 7 aus Beispiel 2 der Höhe 30 mm veranschaulicht, wobei das Fasergebilde 7 mit Armierungsnetz 9 geschichtet wird. Die Verspinnungselemente 2 befestigen das Armierungsnetz 9, dessen Maschengrösse 5 x 5 mm beträgt, am Fasergebilde 7 durch Verbindung 8. Kommt das Armierungsnetz 9 auch von der anderen Seite des Fasergebildes 7 hinzu und wird die Verfestigung auf der Anlage nach Abbildung 2 oder 3 durchgeführt, entsteht ein kompaktes Produkt.
Auf der Abbildung 5 ist ein Beispiel der beidseitigen Verfestigung des Fasergebildes 7 durch hohle Verspinnungselemente 2 veranschaulicht, durch die in die Verbindung 8 ein dünner Draht 13 aus Spulen 12 zugeführt wird. Es entsteht das Gebilde nach Abbildung 5a.
Auf der Abbildung 6 ist ein Beispiel der Verfestigung, die durch Schichtung von zwei durch vertikale Faltung und nachfolgende thermische Bindung des Kardenflors hergestellten Fasergebilden 7 und 7 verbunden ist. Inhalt der Bindfäden betrug 50%. Querschnitt des Erzeugnisses ist der Abbildung 6a zu entnehmen. Auf der Abbildung 7 ist ein Beispiel der einseitigen Verfestigung des Fasergebildes 7 veranschaulicht, wo die Aufnahmeelemente 1 nach Abbildung 1 durch ein System der aus Spulen 15 abgewickelten und zwischen der Bremsanlage 16 und Wickelvorrichtung 17 gespannten Fäden 14 ersetzt werden. Körper 5 mit Verspinnungselementen 2 pendelt in der Ebene des Fasergebildes 7. Fäden 14 werden durch Verbindung 8 an die Schicht 7 befestigt(Abb. 7a).
Auf Abbildung 8 ist ein Beispiel der Anordnung der Verfestigungsanlage dargestellt, wo Aufnahmeelemente 1, Zubringerscheiben 3 und Abnahmescheiben 4 aus der Abbildung 1 durch einen Band-förderer 19 ersetzt wurden. Auf Abbildung 9 ist ein Beispiel der gegenseitigen Stellung der Spitze 21 des hohlen Verspinnungselementen 2, der Aufnahmeelemente 1 und des Fasergebildes 7 dargestellt. Die Spitze 21 besteht aus Körper 22, eingeklebtem Röhrchen 24 und den in die Form des Pinsels mit Scheitelwinkel = 120, Durchschnitt 10 mm und Pinsellänge 15 mm zugerichteten Borsten 23.
Die Aufnahmeelemente 1 werden von Drähten mit Durchschnitt 4mm und Abstand 15mm gebildet, Fasergebilde 7 wurde durch vertikales Zusammenlegen des Kardenflors mit einem Gewicht von 400g/m2 und Stärke 25 mm hergestellt. Tauchtiefe H der Spitze 21 des Verspinnungselementen 2 unter die Ebene der Aufnahmeelementen 1 beträgt 2mm, Neigungswinkel der Elemente 5 beträgt 90°.

Industrielle Nutzbarkeit
Die Erfindung ist für Herrsteller des Faserisolierungmaterials aller Ausführungen (vor allem aus Textilrohstoffen) überall dort nutzbar, wo der Einsatz von klassischen Verfahren, wie z. B. Einstechen, die Dichte des Erzeugnisses übermä ig erhöht, oder in Fällen, wo das zur Verfestigung benutzte Material (Bindefäden, Bindepulver, Dispersionen u.ä.) die Benutzung der Isolation bei höheren Temperatutren wegen ihrer Brennbarkeit und Freisetzung von umweltgefährlichen Stoffen einschränkt.
Ebenso ist die Erfindung bei Herstellung von Isolierungen aus Abfall- oder minderwertigen Rohstoffen vorteilhaft nutzbar - in diesen Fällen verteuern die Bindefäden, -pulver oder Dispersionen das Produkt unnötig.
Die erforderliche Festigkeit kann immer durch Benutzung der Armierungstextilien oder der der Verbindung zugeführten Fäden erreicht werden. Das Verfestigungsverfahren nach dieser Erfindung hat im Vergleich mit Einstechen und thermischem Binden die niedrigsten Anforderungen an Energieverbrauch.
1. Verfahren zur Verfestigung von voluminösen Fasergebilden, das sich dadurch auszeichnet, da die aus einer und/oder anderer Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden schrittweise in eine farnförmige Verbindung verspinnt werden.
2. Verfahren zur Verfestigung nach Anspruch 1., das sich dadurch auszeichnet, da die aus einer und/oder anderer Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden zusammen mit weiterem fasrigen Längsgebilde verspinnt werden.
3. Verfahren zur Verfestigung nach Anspruch 1.oder 2., das sich dadurch auszeichnet, da auf die eine und/oder andere Oberfläche des Fasergebildes ein Netzgebilde oder Fadenkette angebracht und dann die aus der einen und/oder anderen Oberfläche des Fasergebildes herausgezogenen Faserenden schrittweise verspinnt werden.
4. Verfahren zur Verfestigung nach Anspruch 1., 2. oder 3., das sich dadurch auszeichnet, da bei parallel zugeführten Fasergebilden die aus beiden Oberflächen der parallel zugeführten Fasergebilden herausgezogene Faserenden zu einer gemeinsamen Verbindung verspinnt werden.
5. Anlage zur Realisierung des Verfahrens nach zumindest einem der oben genannten Ansprüche, die sich dadurch auszeichnet, da sie durch reihenweise im Rahmen (5) befestigte Verspinnungselemente (2), die sich zwischen festen Aufnahmeelementen (1) befinden, gebildet wird. Aufnahmeelemente befinden sich in regulierbarer Höhe über dem Fasergebilde (7) gleich wie die Zubringerscheiben (3) und Abnahmescheiben (4) zur Einstellung des -Winkels in einem Bereich von 45 - 135 zwischen der Achse des Verspinnungselements (2) und der durch Aufnahmeelemente (1) gebildete Ebene. Sie dienen gleichzeitig zur Einstellung der Tauchtiefe H der Verspinnungselemente (2) in die Schicht des Fasergebildes (7) in einem Bereich von 0 - 7 mm zwischen der Ebene der Aufnahmeelemente (1) und dem Ende des Verspinnungselements (2).
6. Anlage nach Anspruch 5, die sich dadurch auszeichnet, da die Aufnahmeelemente (1), Zubringerscheiben (3) und Abnahmescheiben (4) durch Bandförderer (19) zum Vorschieben des Fasergebildes (7) ersetzt sind.
7. Anlage nach Anspruch 5, die sich dadurch auszeichnet, da Aufnahmeelemente (1), Zubringerscheiben (3), Abnahmescheiben (4) und Rahmen mit Verspinnungselementen (2) spiegelverkehrt gegenüber in einem Abstand angeordnet sind, der der Stärke des Fasergebildes (7) entspricht.
8. Anlage nach Anspruch 5 und/oder 7, die sich dadurch auszeichnet, da die Rahmen (5) mit Verdrillungselementen (2) mit einem Abstand von 50 bis 500 mm hintereinander angeordnet sind.
9. Anlage nach Anspruch 5, 7 oder 8, die sich dadurch auszeichnet, da die Aufnahmeelemente (1) zur Bildung von gespannten Fäden (14) bestimmt sind, die sich mit Vorschubgeschwindigkeit des Fasergebildes (7) bewegen.
10. Anlage nach Anspruch 5, 7, 8 oder 9, die sich dadurch auszeichnet, da die Verspinnungselemente (2) mit elastischen Spizen (21) versehen sind, die aus Körper (22), Spitze (21) und in die Form eines Pinsels mit Scheitelwinkel = 120 - 180 und einem Durchmesser von 5 - 20 mm ausgerichteten Borsten (23) bestehen.
11. Anlage nach Anspruch 10, die sich dadurch auszeichnet, da Verspinnungselementen (2) mit elastischen Spitzen (21) hohl sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 11, die sich dadurch auszeichnet, da die Verspinnungselemente (2) einen gemeinsamen Riemenantrieb (10) von einzigem Antriebsaggregat (11) aufweisen.