Diese Erfindung betrifft ein dauerhaftes und abgebildetes, Flammen hemmendes, nicht gewebtes Textilerzeugnis, welches für Wandbekleidungen, Polstermaterial, Kleidung und andere entsprechende Anwendungen benutzt werden kann. Vor einigen Jahren entwickelte E.I. Du Pont de Nemours and Company Flammen hemmende Materialien, verkauft unter den Marken NOMEX^® und KEVLAR^®. NOMEX^®-Materialien wurden für Anwendungen entwickelt, welche dimensionale Stabilität und ausgezeichneten Wärmewiderstand fordern, und welche beim Erhitzen nicht fließen oder schmelzen. Zersetzung und Verbrennen findet mit einer signifikanten Rate nicht statt bis gut oberhalb 350°C ohne Schmelzen. NOMEX^®-Materialien in fasriger Form sind benutzt worden in Schutzkleidung oder ähnlichen Anwendungen, und können durch konventionelle Textiltechnologie verarbeitet werden. Bisher waren vergleichbare Flammen hemmende nicht gewebte Textilerzeugnisse kostspielig herzustellen, und da solche Fasern relativ glatt und steif sind und nicht gut kräuseln, waren sie nicht abbildungsfähig durch Hochdruckwasser-Verwirbelung. Besondere Beispiele der bekannten Materialien werden im Weiteren erläutert.

US-Patent Nr. 4 199 642 offenbart ein Flammen hemmendes Faserfüllflor, bestehend aus Polyesterfaser-Füll- und synthetischen organischen fasrigen Materialien einschließlich Poly(m-Phenylenisophthalamid), gemischt damit, welches seine physikalische Integrität behält, wenn es einer Flamme eines brennenden Zündholzes ausgesetzt ist.

US-Patent Nr. 4 463 465 offenbart ein Flugzeugsitzkissen, welches einen hoch hitzeempfindlichen Urethanschaum aufweist, welcher durch eine flexible Matrix bedeckt ist, welche ein NOMEX^®-Textilerzeugnis aufweisen kann. Es kann auch eine weitere Gassperrschicht vorgesehen sein, welche auch ein NOMEX^®-Textilerzeugnis sein kann.

Ein Nasstyp-Überlebensanzug ist in dem US-Patent Nr. 4 547 904 offenbart, welcher innere und äußere NOMEX^®-Schichten aufweist, welche einen maximalen Schutz gegenüber Feuer gewähren.

Ein Flammen hemmendes Panel ist in dem US-Patent Nr. 4 726 987 und Nr. 4 780 359 offenbart, welches ein oder mehrere Schichten aus NOMEX^®-Faser aufweist, das mit benachbarten fasrigen Schichten durch Vernadelung verbunden sein kann.

US-Patent Nr. 4 748 065 offenbart ein Flammen hemmendes Textilerzeugnis, in welchem ein spinnverwirbeltes Textilerzeugnis, gebildet aus Fasern wie NOMEX^®, mit einer wässrigen Schlemmung, welche aktivierte Kohlenstoffteilchen enthält, bürstenbeschichtet ist. Das sich ergebende Textilerzeugnis wurde anschließend getrocknet und durch Kräuseln erweicht. Laminate, welche spinnverwirbelte äußere Schichten aus NOMEX^®-Fasern aufweisen, sind ebenfalls offenbart.

Ein Feuer blockierendes Textilerzeugnis ist offenbart in US-Patent Nr. 4 750 443, welches einen Vielschichtaufbau aufweist, bestehend aus drei bis sieben nicht gewebten Schichten aus hydroverwirbelten nicht gewebten Textilerzeugnissen aus Poly(p-Phenylen-Therephthalamid)- und Poly(p-Phenylenisophthalamid)-Stapelfasern. Die Schichten aus verwirbelten Aramid-Textilerzeugnissen werden durch Nahtverklebung mit einem Aramid-Faden konsolidiert.

US-Patent Nr. 4 937 136 offenbart ein Laminat zur Verwendung in Feuerschutzkleidungsstücken. Das Laminat weist ein nicht gewebtes Textilerzeugnis auf, welches eine Mischung aus Wolle und synthetischen Fasern beinhaltet, geeignet für eine Hochtemperaturfunktion, wie NOMEX^®. Das Laminat beinhaltet eine äußere Schale, welche auch aus NOMEX^® geformt sein kann, und eine dazwischen liegende Feuchtigkeitssperrschicht.

Eine Tierbettdecke ist offenbart in US-Patent Nr. 5 226 384, welche aus einer Aramid-Textilerzeugnisschicht, z.B. KEVLAR^®, gebildet ist, wobei eine Polyester-Textilerzeugnisschicht darauf laminiert ist.

In US-Patent Nr. 5 252 386 ist ein Flammen hemmendes, verfitztes, nicht gewebtes Polyester-Textilerzeugnis offenbart, welches ausgeglichene Zugfestigkeitseigenschaften in Quer- und Maschinenrichtung und verbesserte Flammen hemmende Eigenschaften durch Querstrecken des verfitzten Textilerzeugnisses hat, nachdem das Textilerzeugnis mit einer wässrigen Flammen hemmenden Zusammensetzung befeuchtet worden ist, und Trocknen des befeuchteten Textilerzeugnisses, während es in seinem gestreckten Zustand gehalten wird.

US-Patent Nr. 5 279 879 offenbart ein Flammen hemmendes, nicht gewebtes Textilerzeugnis, welches aus teilweise graphitisierten Polyacrylonitril-Fasern geformt ist, welche gebunden sind durch Wasserstrahlnadeln. Das Textilerzeugnis kann verstärkt werden durch kettenmäßige und schussmäßige Fäden und das Textilerzeugnis kann kombiniert werden mit einem dekorativen Textilerzeugnis/Material durch Klebstoffbefestigung.

US-Patent Nr. 5 475 903 offenbart ein Textilerzeugnis, welches durch Krempeln von synthetischen Fasern wie Polyesterfasern gebildet wird, durch Querwickeln des gekrempelten Gewebes in die Fasern in Querrichtung auszurichten, durch Strecken des quergewickelten Gewebes, um bestimmte Fasern in der Maschinenrichtung wieder auszurichten, durch Aufbringen ungebundener Holzfasern auf die Oberseite des gestreckten Gewebes und durch Hydroverfitzen des sich ergebenden Gewebes, um die Holzfasern mit denjenigen des gestreckten Polyestergewebes zu verfitzen. Dann wird eine flüssige Flammen hemmende Zusammensetzung auf das hydroverfitzte Gewebe aufgebracht.

In US-Patent Nr. 5 578 368 ist ein Flammen hemmendes Material offenbart, welches ein Faserfüllplättchen aufweist, das Polyesterfasern aufweisen kann, und eine Flammen hemmende fasrige Aramid-Schicht wie NOMEX^® auf einer oder beiden Seiten des Plättchens. Die Aramid-Faserschicht kann mit dem Faserfüllplättchen durch Hydroverfitzen verbunden sein.

US-Patent Nr. 5 609 950 und Nr. 5 766 746 offenbarten ein Flammen hemmendes, nicht gewebtes Textilerzeugnis, in welchem Vlies, aufweisend Zellulosefasern mit einem Flammen hemmenden Mittel, enthaltend Phosphor, durch Wasserstrahlverfitzung gebunden wird.

Aus dem Vorhergehenden wird klar, dass dem Stand der Technik eine Lehre eines abgebildeten, Flammen hemmenden, nicht gewebten Textilerzeugnisses fehlt, und insbesondere ein solches Textilerzeugnis, welches relativ kostengünstig ist durch Laminierung durch Wasserstrahlverfitzung eines oder mehrerer relativ kostengünstiger Gewebe mit einem relativ hochpreisigen Flammen hemmenden Gewebe wie NOMEX^® oder dergleichen.

Das Textilerzeugnis der vorliegenden Erfindung ist ein Laminat, welches eine erste Schicht enthält, gebildet aus dimensionsmäßig stabilen hitzebeständigen Fasern wie NOMEX^®-Fasern, im Handel erhältlich von E.I. du Pont de Nemours and Company. Während die hitze- und flammenbeständigen Eigenschaften solcher Fasern gut verstanden und geschätzt werden, ist die Kommerzialisierung von Produkten mit solchen Fasern bis heute begrenzt gewesen, da solche Fasern relativ kostspielig sind, so dass Hersteller kommerzieller Produkte, in welchen die Hitze- und Flammenbeständigkeit wichtig sind, nach weniger kostspieligen Alternativen gesucht haben. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch Verwendung einer NOMEX^®-Schicht mit relativ geringer Flächenmasse und Verbinden einer weniger kostspieligen Trägerschicht mit einer höheren Flächenmasse mit dieser Schicht. Die weniger kostspielige Schicht liefert den Träger und das Grundgewicht, erforderlich zur Bildung des hochvolumigen, dreidimensionalen Musters in der Schicht von NOMEX^®-Fasern. Das sich ergebende Laminat ist ein relativ schwergewichtiges Textilerzeugnis, das auf eine dreidimensionale Trägerschicht abgebildet wird, um mindestens der NOMEX^®-Schicht ein ästhetisches Aussehen zu verleihen. Im Gebrauch wird beabsichtigt, dass die aus hitzebeständigen Fasern bestehende Schicht, anders als die Trägerschicht, der Flammenquelle gegenüberliegt. Das sich ergebende Laminat hat ein Flammen hemmendes Bindungsmittel, aufgebracht auf dieses, um das Bild zu stabilisieren, für erhöhte Beständigkeit zu sorgen und die Flammen hemmenden Eigenschaften des Laminats zu verbessern.

1 ist eine schematische Darstellung einer Produktionslinie, auf welcher das Verfahren der vorliegenden Erfindung praktiziert wird und das Textilerzeugnis der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die erste NOMEX^®-Schicht 10 vom Abwickler 12 und die zweite Trägerschicht 14 vom Abwickler 16 in Berührung mit einer Seite der ersten Schicht 10 gefördert.

Während es für die vorliegende Erfindung nicht kritisch ist, wird bevorzugt, dass die Schichten 10 und 14 beide vorgeformte und vorgebundene Schichten sind mit bekannten Flächenmassen und anderen physikalischen Eigenschaften, so dass die Schichten vorinspiziert werden können vor der Laminierung, um Prozessstartabfall zu minimieren und um zu gewährleisten, dass nur ein akzeptables Produkt hergestellt wird. Alternativ können die Schichten 10 und 14 in Linie geformt werden, und die Abwickler 12 und 16 können eliminiert werden. In jedem Falle kann die Schicht 10 aus NOMEX^®-Fasern durch Krempeln und Luftlegen, wie im Stand der Technik wohlbekannt, gebildet werden.

Die Trägerschicht 14 kann ein Stapelfasergewebe sein wie ein thermisch spitzgebundenes Polyesterspinnvliesgewebe. Alternativ und vorzugsweise kann die Schicht 14 ein kontinuierliches Polyesterfasergewebe sein, gebildet entsprechend den Lehren der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Serial Nr. 09/287,673, angemeldet am 7. April 1999, und seiner Continuation-in-part-Anmeldung Serial Nr. 09/475,544, angemeldet am 30. Dezember 1999. Solche kontinuierlichen Fasergewebe werden bevorzugt, da sie durch thermische Bindungen vorgebunden sind, welche das Laminierungsbinden zu der Schicht 10 aus NOMEX^®-Fasern, wie hiernach im Einzelnen beschrieben, nicht beeinträchtigen. Darüber hinaus sind die Fasern solcher kontinuierlicher Fasergewebe im Wesentlichen endlos, so dass keine Enden vorliegen, welche in die Schicht aus NOMEX^®-Fasern eindrigen und an deren Oberfläche auftreten könnten. Daher ergibt sich ein Oberflächenreichtum oder eine hohe Konzentration von NOMEX^®-Fasern auf einer Oberfläche oder Seite des sich ergebenden Laminats. Während Polyester das bevorzugte Material für die Trägerschicht 14 ist, können auch andere hoch schmelzende thermoplastische Materialien wie Nylon benutzt werden. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren der Schicht 14 für die Erfindung nicht kritisch, und eine große Vielfalt solcher Techniken ist für den Fachmann leicht erkennbar.

Da die NOMEX^®-Fasern relativ kostspielig sind, insbesondere verglichen mit den Kosten der Fasern oder Fäden der Schicht 14, erwägt die vorliegende Erfindung, dass die Flächenmasse der Schicht 10 wesentlich kleiner als die Flächenmasse der Schicht 14 sein wird. Diesbezüglich wird erwogen, dass die Flächenmasse der Schicht 10 von 33,9 bis 101,7 g/cm² (1 bis ungefähr 3 oz/yd.²) sein kann, wohingegen die Flächenmasse der Schicht 14 von 67,8 bis 169,5 g/cm² (2 bis ungefähr 5 oz/yd.²) sein kann. Wenn die Schicht 14 von spun-bonded Polyesterfasern gebildet wird, wird auch erwogen, dass die Schicht 14 eine Vielzahl von Unterschichten aufweisen kann, wobei jede Unterschicht im Wesentlichen die gleiche Flächenmasse hat.

Wieder unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden die Schichten 10 und 14 in Oberfläche-zu-Oberfläche-Berührung zueinander angeordnet und über Führungsrollen 18 und 20 zu einer Verfitzungstrommel 22 gefördert. Die Schicht 14 wird gegen die Trommel 22 angeordnet, und die Schicht 10 zeigt von der Trommel weg. Unter hohem Druck stehendes Wasser aus der Leitung 24 wird aus Hochdruckwasserdüsen 26 gegen die Schicht 10 gerichtet, welche radial beabstandet außerhalb der Trommel 22 angeordnet sind. Die Verfitzungstrommel 22 und die Hochdruckwasserdüsen 26 können geformt und betrieben werden, wie durch Evans in US-Patent Nr. 3 485 706 gelehrt. Die Schichten 10 und 14 werden miteinander durch die aus den Düsen 26 heraustretenden Hochdruckwasserstrahlen laminiert.

Das Laminat L wird dann über eine Führungsrolle 28 gezogen und zu einer Bildübertragungsvorrichtung 30 ausgerichtet, wo ein dreidimensionales Bild im Laminat L gebildet wird. Die Schicht 10 der NOMEX^®-Fasern liegt der Bildübertragungsvorrichtung 30 gegenüber, und das Hochdruckwasser aus der Leitung 24 wird gegen die nach außen gerichtete Schicht 14 von den Düsen 32 aus, welche radial beabstandet außerhalb der Bildübertragungsvorrichtung 30 angeordnet sind, gerichtet. Die Bildübertragungsvorrichtung 30 und die Düsen 32 können gebildet und betätigt werden entsprechend den Lehren der gemeinsam übertragenen US-Patente Nr. 5 098 764, 5 244 711, 5 822 833 und 5 827 597. Es wird derzeit bevorzugt, dass dem Laminat L eine Kordsamterscheinung gegeben wird, und eine dreidimensionale Formungsoberfläche wie die in den 17 bis 19 des gemeinsam übertragenen US-Patents Nr. 5 997 896 illustrierte kann für diesen Zweck geeignet sein.

Anstelle der oben beschriebenen doppelseitigen Behandlung ist es möglich, einige Erzeugnisse mit einer einseitigen Behandlung herzustellen. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung werden das Binden und Mustern in einem Schritt vollendet, und die Verfitzungstrommel 22 und die Düsen 26 werden eliminiert.

Das sich ergebende abgebildete Laminat IL wird dann zu einer Trocknungsstation 34 gefördert, wo einiges oder alles Wasser aus dem abgebildeten Laminat entfernt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das abgebildete Laminat zu einer chemischen Aufbringungsstation gefördert, wo ein Flammen hemmendes Bindungsmittel auf das abgebildete Laminat aufgebracht wird, um das dreidimensionale Bild zu stabilisieren und um erhöhte Flammen hemmende und Dauerhaftigkeitseigenschaften zu schaffen.

Während die vorliegende Erfindung in ihren breitesten Aspekten nicht beschränkt ist auf ein besonderes Bindungsmittel, ist festgestellt worden, dass ein Bindungsmittel mit der nachfolgenden Zusammensetzung besonders nützlich ist. Ein solches Bindungsmittel weist ungefähr 0,25% Defoam 525, ungefähr 0,5% Chem Wet MQ2, ungefähr 5% Antimigrant 942, und ungefähr 20,0% Pyron 6133 auf, wobei alle Bestandteile in Gewichtsprozent ausgedrückt sind und von Chemonics Industries verfügbar sind. Die Bestandteile werden in Wasser gemischt, ungefähr 75 Gew.-%, für ungefähr 15 Minuten und dann auf das abgebildete Laminat durch einen geeigneten, kommerziell erhältlichen Applikator wie ein Standard-Textil-Trimmer aufgebracht. Bindungsmittel-Ergänzungsmittel von ungefähr 130% sind im Allgemeinen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet. Zusätzlich zum Schaffen erhöhter Flammen hemmender Eigenschaften vermittelt das hinzugefügte Bindungsmittel Waschdauerhaftigkeit für das abgebildete Laminat, was für bestimmte Endprodukte wichtig ist.

Das abgebildete Laminat mit einem Flammen hemmenden Bindungsmittel darauf wird dann von der Aufbringungsstation 36 zur Trocknungsstation 38 gefördert, welche Standard-Textil-Trockungskannen aufweisen kann. Wenn das abgebildete Laminat mit dem aufgebrachten Bindungsmittel getrocknet ist, wird es auf eine Wicklungstrommel 40 gewickelt zur Speicherung vor der Umwandlung in das abschließende Endprodukt.

Gemäß noch einem anderen Aspekt dieser Erfindung kann das abgebildete Laminat mit dem darauf befindlichen Bindungsmittel strahlgetrocknet werden nachfolgend dem Trocknen und vor dem Wickeln auf die Trommel 40. In einem solchen kommerziell verfügbaren Strahltrocknungsgerät ist es möglich, den Farbstoff nur auf die Polyesterschicht 14 aufzubringen, so dass das sich ergebende Produkt zwei verschiedene Farben auf gegenüberliegenden Seiten aufweist.