Verfahren und Vorrichtung zum Fibrillieren eines bahnförmigen Textilflächengebildes durch Beaufschlagen mit einer Hochdruckflüssigkeit

Abstract

 Zum Fibrillieren eines kontinuierlich geförderten Textilflächengebildes (3) wird eine Flüssigkeit unter Hochdruck durch eine Breitschlitzdüse (6) als durchgehender Flüssigkeitsvorhang (14) auf das Flächengebilde (3) abgegeben. Mit dieser schonenden Art des Fibrillierens können alle Arten von Geweben fibrilliert werden, insbesondere auch leichte Stoffe. Die Breitschlitzdüse (6) ist einfach und kostengünstig herstellbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fibrillieren eines bahnförmigen Textilflächengebildes. Sie gehört damit ganz allgemein in das Gebiet der Textilveredelung.

[0002] Mit dem Begriff "Fibrillieren" wird das Erzeugen kurzer Faserstücke, sogenannter Mikrofibrillen, auf der Oberfläche der das Flächengebilde konstituierenden Fasern bezeichnet. Die Mikrofibrillen sind das Ergebnis von mechanischer, enzymatischer und/oder chemischer Behandlung des textilen Flächengebildes. Dadurch wird ein "seidenähnlicher" Griff erreicht. Die so entstandene "Pfirsichhaut" oder "Patina" verleiht dem Flächengebilde verbesserten Fall und Aussehen. Für das Fibrillieren von Textilflächengebilden sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, z.B. unter Zuhilfenahme körniger Schleifmittel, wie Sandpapier oder Diamantpapier, oder mittels rotierender Bürsten.

[0003] Ein Verfahren zum Fibrillieren mittels Beaufschlagen des Textilflächengebildes mit Hochdruckflüssigkeit ist Gegenstand von WO97/19213. Die Hochdruckflüssigkeit trifft dabei aus einer Vielzahl engstehender Öffnungen auf das kontinuierlich geförderte Textilflächengebilde auf. Die Herstellung einer Düse mit solchen Öffnungen ist aufwendig. Ausserdem kann der geringe Durchmesser der Öffnungen und ihr kleiner gegenseitiger Abstand durch Ablagerungen von in der Hochdruckflüssigkeit gelösten Salzen und Schmutzstoffen zu einem Verkleben der Bohrungen führen. Die aus den Öffnungen austretenden, voneinander getrennten Flüssigkeitsstrahlen können ferner zu einem ungleichmässigen, streifenförmigen Fibrillieren des bahnförmigen Textilflächengebildes führen.

[0004] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fibrillieren bahnförmiger Textilflächengebilde mittels Beaufschlagen mit Hochdruckflüssigkeit bereitzustellen, das die Nachteile des Bestehenden vermeidet. Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren eignen sich für alle Arten von Textilfasern, respektive für die daraus hergestellten Textilflächengebilde, bevorzugt jedoch für das schonende Fibrillieren von feinen und leichteren Geweben.

[0005] Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung, mit denen die Aufgabe gelöst wird, sind in den unabhängigen Patentansprüchen definiert.

[0006] Die Erfindung sieht vor, dass die Hochdruckflüssigkeit als durchgehender Flüssigkeitsvorhang über die gesamte Breite und auf wenigstens einer Seite des kontinuierlich geförderten Textilflächengebildes aus einer Breitschlitzdüse auftrifft. Eine solche Breitschlitzdüse ist einfach und kostengünstig herstellbar. Die Form des Austrittsspaltes der Breitschlitzdüse verhindert aufgrund ihrer grösseren räumlichen Abmessung und ihrer - im Vergleich zu diskreten Bohrungen - durchgehenden Austrittsöffnung ein Verstopfen durch Verschmutzungen der Hochdruckflüssigkeit. Ein weiterer Vorteil der nicht unterbrochenen, spaltförmigen Austrittsöffnung liegt in einem absolut gleichmässigen Flüssigkeitsvorhang, mit dem das bahnförmige Textilflächengebilde beaufschlagt wird. Unterbrechungen im Flüssigkeitsvorhang durch konstruktionsbedingte Mängel der Düsen treten nicht auf.

[0007] Vorteilhafte Fibrillierungsergebnisse werden erhalten, indem die Flüssigkeit mit einem Druck von 25 bis 70 bar der Breitschlitzdüse zugeführt wird und das laufende Textilflächengebilde an der Auftreffstelle der Flüssigkeit mit einer glatten, vorzugsweise undurchlässigen, Stützfläche, insbesondere in Form einer drehbaren Walze, unterstützt wird.

[0008] Die Kochdruckflüssigkeit, durch die das Fibrillieren bewirkt wird, kann zweckmässig überwiegend aus Wasser bestehen, dem, wenn erforderlich, Zusatzstoffe zusetzbar sind. Diese sollen das Fibrillieren erleichtern oder verbessern und sind vorzugsweise Quellmittel für cellulosehaltige Fasern. Als solche eignen sich insbesondere alkalische Lösungen, wie z.B. Natriumhydroxid oder Natriumcarbonatlösungen. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft durchführen, wenn die Flüssigkeit mit Luft vermischt der Breitschlitzdüse zugeführt wird.

[0009] Die Abgabe eines durchgehenden Flüssigkeitsvorhanges erfolgt vorzugsweise mittels einer Breitschlitzdüse, deren Austrittsspalt für die Flüssigkeit stufenlos in einer Breite zwischen 0.05 mm und 1 mm, vorzugsweise von 0.08 mm bis 0.15 mm einstellbar ist. Auch eine Lagerung der Breitschlitzdüse an schwenkbaren Armen erweist sich als besonders geeignet, ein hervorragendes Fibrillierungsergebnis zu erreichen. Mit dieser Massnahme ist der Auftreffwinkel, der zwischen dem Flüssigkeitsvorhang und dem Textilflächengebilde aufgespannt ist, damit stufenlos einstellbar. Der Winkel kann etwa in einem Bereich von 40° bis 150°, vorzugsweise 60° bis 120°, liegen.

[0010] Der Abstand zwischen Austrittsspalt der Breitschlitzdüse und Auftreffstelle auf dem Textilflächengebilde sollte bevorzugt 200mm nicht überschreiten, vorteilhaft nicht grösser sein als 150 mm. Dies ist von Relevanz, da ein zu grosser Abstand Druckverluste der Hochdruckflüssigkeit an der Auftreffstelle verursacht und dadurch zu einer unbefriedigender Fibrillierung führt.

[0011] Das Beaufschlagen des kontinuierlich geförderten bahnförmigen Flächengebildes lässt sich vorteilhaft durchführen, wenn die Flüssigkeitszufuhrleitung in ein Ende der Breitschlitzdüse mündet und an das andere Ende einer Rückführleitung für die Flüssigkeit angeschlossen ist. Mit diesem beidseitigem Anschluss kann die Flüssigkeit im Kreislauf gefördert werden, womit ein im wesentlichen gleichförmiger Flüssigkeitsdruck über die Länge der Breitschlitzdüse erzielt werden kann und allfällige Ablagerungen oder Verkrustungen fortgeschwemmt werden können.

[0012] Ausreichende und gleichmässige Zufuhr von Flüssigkeit und konstante Fibrillierung über die gesamte Spaltbreite lässt sich vor allem sicherstellen, wenn der Querschnitt der Zufuhrleitung für die Flüssigkeit wesentlich grösser ist, als der Gesamtquerschnitt des Austrittspalts.
Dadurch kann unter allen Betriebsbedingungen immer wesentlich mehr Flüssigkeit zur Breitsschlitzdüse gefördert werden, als diese durchlässt. Deshalb soll das Verhältnis der Fläche des Rohrquerschnitts der Zufuhrleitung der Düse zur Gesamtfläche der Durchlassöffnung des Austrittspalts wenigstens 30 zu 1 vorzugsweise 80 bis 100 zu 1 oder grösser sein.
Bei einem Austrittsspalt mit einer Gesamtfläche von 70 mm² bis 400 mm² ergibt sich daraus ein Rohrquerschnitt für das Zufuhrrohr mit einer Gesamtfläche von wenigstens 2100 mm² bis 40000 mm².

[0013] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Fibrillieren umfasst weiterhin eine Antriebseinrichtung zum Führen des Textilflächengebildes unter die Breitschlitzdüse und einer Antriebs- und Spannvorrichtung zum Weitertransport des Textilflächengebildes.

[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Maschine zum Fibrillieren eines bahnförmigen Textilflächengebildes,

Fig. 2

eine schematische Draufsicht auf die Maschine von Figur 1,

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer fibrillierten Faser, beispielsweise Cellulosefaser,

Fig. 4

eine perspektivische Darstellung einer im Kreislauf betriebenen Breitschlitzdüse und

Fig. 5

eine schematische Darstellung einer Fibrillierungsvorrichtung, die mit einseitigem Flüssigkeitsanschluss betrieben wird.

[0015] Die in Figur 1 und 2 dargestellte Maschine enthält eine drehbare Walze 1 mit glatter, undurchlässiger Oberfläche, die von einem Antriebsmotor 2 bewegt wird. Die Walze 1 unterstützt und führt ein kontinuierlich gefördertes bahnförmiges Textilflächengebilde 3, insbesondere an der Auftreffstelle 4 einer Hochdruckflüssigkeit.

[0016] Das Beaufschlagen des kontinuierlich geförderten Textilflächengebildes 3 mit Kochdruckflüssigkeit geschieht als durchgehender Flüssigkeitsvorhang 14 über die gesamte Breite des Gebildes 3 mittels eines stufenlos verstellbaren Spaltes 5 einer Breitschlitzdüse 6. Die Breite des Spaltes 5 der Breitschlitzdüse 6 wird bevorzugt in Bereichen zwischen 0.05 mm und 1 mm eingestellt. Der Abstand der Breitschlitzdüse 6 zur Führungswalze 1 beträgt in der Regel nicht mehr als 20mm und ist in diesem Ausführungsbeispiel 8mm. Die Flüssigkeit wird mit einem Druck im Bereich von 25 bis 70 bar der Breitschlitzdüse 6 zugeführt. Der Druck richtet sich in erster Linie nach der Beschaffenheit und der Transportgeschwindigkeit des Textilflächengebildes 3. Der Auftreffwinkel α der Flüssigkeit auf das Flächengebilde 3, gemessen zwischen dem Flüssigkeitsvorhang 14 und der Bewegungsrichtung des Flächengebildes 3 an der Auftreffstelle 4, kann zweckmässig einstellbar sein. Die Einstellbarkeit kann beispielsweise so erreicht sein, dass die Breitschlitzdüse 6 an Schwenkarmen (nicht dargestellt) gehalten ist, die um eine Achse schwenkbar sind, welche im wesentlichen mit der Auftrefflinie 4 zusammenfällt. Durch Verschwenken der die Breitschlitzdüse 6 haltenden Arme kann die Breitschlitzdüse dann etwa zwischen einer Stellung 6.1 - Auftreffwinkel α etwa 120° - und einer Stellung 6.2 - Auftreffwinkel α etwa 60° - verstellt werden. - Die Verstellbarkeit des Auftreffwinkels α könnte aber auch so erreicht werden, dass die Walze 1 an Schwenkarmen gelagert ist, die um eine mit der Auftrefflinie 4 im wesentlichen zusammenfallende Achse schwenkbar sind.

[0017] Allgemein liegt der Auftreffwinkel α im Bereich von 40° bis 150°, vorzugsweise im Bereich von 60° bis 120°.

[0018] Im Ausführungsbeispiel ist im Abstand zur drehbaren Walze 1 eine identische Kombination aus drehbarer Walze 7 mit glatter undurchlässiger Oberfläche, die von einem Antriebsmotor 9 bewegt wird, und Breitschlitzdüse 8 installiert. Auch in dieser Kombination wird das kontinuierlich geförderte Textilflächengebilde 3, jedoch auf seiner entgegengesetzten Seite, an einer Auftreffstelle 11 mit einem Hochdruckflüssigkeitsvorhang 14 beaufschlagt, der durch einen stufenlos einstellbaren Spalt 10 der Breitschlitzdüse 8 erzeugt wird. Auch die Breitschlitzdüse 8 kann zwischen Endpositionen schwenkbar sein, die einem Auftreffwinkel α von 120° (Position 8.1) und 60° (Position 8.2) entsprechen.

[0019] Ferner besitzt die Maschine Mittel zum Bewegen eines bahnförmigen Textilflächengebildes 3 in Berührung mit dem Umfang der ersten Walze 1 und der zweiten Walze 7. Zu diesen Mitteln gehört eine Einlassantriebseinrichtung 12 mit von einem Motor 15 drehbaren Förderwalzen. Die Antriebseinrichtung 12 nimmt das zulaufende Textilflächengebilde 3 auf und fördert es breit über die drehbaren Walze 1 und 7. Eine Auslassantriebs- und Spanneinrichtung 13 mit einem Antriebsmotor 16 zieht das Textilflächengebilde 3 breit von der Walze 7 ab. Das Zusammenwirken der Antriebseinrichtungen 12 und 13 erzeugt eine Bewegungsgeschwindigkeit des Textilflächengebildes in der Regel zwischen 0 m/min. und 30 m/min, vorzugsweise zwischen 5 m/min. und 20 m/min.

[0020] Die Anordnung ist wie dargestellt derart, dass die aus den Breitschlitzdüsen 6 und 8 austretenden Hochdruckflüssigkeitsvorhänge 14 auf je eine der beiden Seiten des laufenden Textilflächengebildes 3 über seine gesamte Breite auftreffen und Fibrillierung der Fasern verursachen.

[0021] Die Einlass-Antriebseinrichtung 12 und die Auslassantriebs- und Spanneinrichtung 13 sind durch den Fachmann so regelbar, dass im Textilflächengebilde 3 zwischen den beiden Einrichtungen 12 und 13 eine Zugkraft herrscht, die etwa zwischen 0 und 500 N pro cm Breite des Textilflächengebildes 3 beträgt, so dass die Hochdruckflüssigkeit den gewünschten Fibrilliereffekt erzeugt.

[0022] Die in Figur 2 gezeigten Positionen der Breitschlitzdüsen 6 und 8 entsprechen den Positionen 6.2 bzw. 8.1 in Figur 1.

[0023] Der Hochdruckflüssigkeitsvorhang 14 besteht in der Regel zumindest grösstenteils aus Wasser. Das Wasser kann in vorteilhafter Weise als Träger für Behandlungschemikalien dienen, insbesondere für Quellmittel, welche bei Naturfasern, insbesondere bei cellulosehaltigen Fasermaterialien die Faseroberfläche vergrössern und/oder aufweichen. Als Quellmittel die im Wasser gelöst vorliegen, kommen beispielsweise alkalische Lösungen (NaOH, Natriumcarbonat) und alkoholische Lösungen in Frage.

[0024] In der beschriebenen Weise können Textilflächengebilde aller Art fibrilliert werden, Gewebe, Gewirke, Gestricke, Vliesstoffe, und zwar sowohl aus natürlichen, als auch aus synthetischen Fasern.

[0025] Figur 3 zeigt schematisch ein fibrillierte Cellulosefaser C, die Bestandteil eines hier nicht dargestellten, in der beschriebenen Weise behandelten Textilflächengebildes ist. Von der Faser C stehen Fibrillen F ab.

[0026] Der in Figur 4 und Figur 5 perspektivisch dargestellte Ausschnitt zeigt die das bahnförmige Textilflächengebilde 3 unterstützende und führende Drehwalze 1 mit einer glatten undurchlässigen Oberfläche, die von einem Antriebsmotor 2 angetrieben wird. In der Ausführungsform, wie dargestellt in Figur 4, wird die Flüssigkeit durch die Breitschlitzdüse 6 im Kreislauf geführt. Eine Flüssigkeitszufuhrleitung 17, in der eine Pumpe 19 angeordnet ist, mündet in das eine Ende der Breitschlitzdüse 6, und das andere Ende der Breitschlitzdüse 6 ist mit einer Rückführleitung 18 verbunden. Die Zu- und Abfuhrleitungen 17 und 18 haben einen Durchmesserbereich von DN 20 mm bis DN 200 mm, und damit eine Durchlassfläche von 300 mm² bis 30000 mm². Das Verhältnis von Gesamtfläche der Durchlassöffnung der Zufuhrleitung 17 zur Durchlassfläche der Breitschlitzdüse 6 beträgt damit etwa 100:1. (Die Gesamtfläche der Durchlassöffnung berechnet sich aus der Länge der Öffnung multipliziert mit der Breite der Öffnung an der schmalsten Stelle des Düsenquerschnitts.)
Die Pumpe 19 stellt mit einer Förderleistung von 750 l/min sicher, dass eine ausreichende Flüssigkeitsmenge gefördert wird und auf die Auftreffstelle 4 prallt. Die Pumpe 19 dient dem Umpumpen der Flüssigkeit im Kreislauf. Als Flüssigkeit wird Wasser verwendet, das durch eine Leitung 20 zugeführt wird. An die Leitung 20 ist eine Zudosiereinrichtung 21 angeschlossen, welche dem zugeführten Wasser Zusatzstoffe und/oder Luft zudosiert.

[0027] In Figur 5 ist die Breitschlitzdüse 6 mit nur einseitiger Flüssigkeitszufuhr 17 gezeigt. Die Hochdruckflüssigkeit wird in diesem Fall nicht im Kreislauf gepumpt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Fibrillieren eines kontinuierlich geförderten bahnförmigen Textilflächengebildes (3) durch Beaufschlagen des Textilflächengebildes (3) mit Hochdruckflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit als durchgehender Flüssigkeitsvorhang (14) über die gesamte Breite auf wenigstens einer Seite des Textilflächengebildes (3) aus einer Breitschlitzdüse (6) abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit einem Druck von 25 bis 70 bar der Breitschlitzdüse (6) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierlich geförderte Textilflächengebilde (3) an der Auftreffstelle (4) der Flüssigkeit mit einer glatten, vorzugsweise undurchlässigen, Stützfläche, insbesondere in Form einer drehbaren Walze (1), unterstützt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckflüssigkeit einer Breitschlitzdüse (6) mit beidseitigem Flüssigkeitsanschluss (17, 18) zugeführt und im Kreislauf mittels einer Pumpe (19) umgepumpt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen Austrittsspalt der Breitschlitzdüse (6) und Textilflächengebilde (3) nicht mehr als 20 mm beträgt, vorzugsweise nicht mehr als 8 mm.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit im wesentlichen aus Wasser besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser Zusatzstoffe, insbesondere Quellmittel für Naturfasern, zugemischt werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftreffwinkel (α) der Flüssigkeit auf das Textilflächengebilde zwischen 40° und 150° liegt, bevorzugt zwischen 60° und 120° liegt.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit Luft vermischt der Breitschlitzdüse (6) zugeführt wird.

10. Vorrichtung zum Fibrillieren eines bahnförmigen Textilflächengebildes (3), mit Mitteln zum Beaufschlagen des Textilflächengebildes (3) mit einer Flüssigkeit unter Hochdruck und mit Mitteln zum kontinuierlichen Fördern des Textilflächengebildes (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beaufschlagen eine Breitschlitzdüse (6) zur Abgabe eines durchgehenden Flüssigkeitsvorhanges (14) auf das laufende Textilflächengebilde (3) enthalten.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine drehbare Walze (1), die bevorzugt eine glatte, undurchlässige Oberfläche aufweist, zum Unterstützen und Führen des Textilflächengebildes (3) an der Auftreffstelle (4) der Flüssigkeit.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bewegen des Textilflächengebildes (3) eine Antriebseinrichtung (12) zum Führen des Textilflächengebildes (3) unter die Breitschlitzdüse (6) und eine Antriebs- und Spannvorrichtung (13) zum Weitertransport des Textilflächengebildes (3) enthalten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Austrittsspaltes (5) der Breitschlitzdüse (6) stufenlos verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitschlitzdüse (6) derart an schwenkbaren Armen gehalten ist, dass der Auftreffwinkel (α) der Flüssigkeit auf das Textilflächengebilde (3) stufenlos verstellbar ist, vorzugsweise in einem Bereich von wenigstens 60° bis 120°.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeitszufuhrleitung (17) in ein Ende der Breitschlitzdüse (6) mündet und an das andere Ende eine Rückführleitung (18) für die Flüssigkeit angeschlossen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21) zum Zudosieren von Zusatzstoffen und/oder von Luft zu der der Breitschlitzdüse (6) zugeführten Hochdruckflüssigkeit.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Gesamtfläche der freien Durchlassöffnung des Austrittspalts zur Fläche des Rohrquerschnittes etwa 1:30 bis 1:100 und vorzugsweise 1:80 bis 1:100 beträgt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der freien Durchlassöffnung des Austrittspalts 70 mm² bis 400 mm² beträgt, und dass die Fläche des Rohrquerschnitts 2100 mm² bis 40000 mm² beträgt.

Zeichnung