Bekannt ist die Verfestigung von Vliesen aus textilen Fasern wie organischen und anorga- nischen Stoffen sowie natürlichen und synthetischen Polymeren mittels des Spunlaceverfah- rens, wobei die Fasergebilde einer hydrodynamischen Vernadelung unterzogen werden.

Metallfasern werden beispielsweise nach dem Bündel-Kaltziehverfahren (US 3 379 000), einem spanabhebenden Verfahren (Abschälen des gerollten Randes einer Metallfolienrolle nach US 4 930 199) oder direkt aus der Schmelze, beispielsweise durch Extrusion, wie im U. S. Patent 5524704 beschrieben, hergestellt.

Die Vliesbildung aus z. B. 100 % Metallfasern erfolgt derzeit nach mechanischen Vliesbildungsverfahren überWalzenkrempeln, dem aerodynamischen Vliesbildungsverfahren und dem Nassviiesverfahren und verlangt spezielles Know-how.

Nachteile bei der Herstellung von Bändern, Kammgarnen und Streichgarnen aus Metallfa- sern ergeben sich insbesondere daraus, dass zur Aufrechterhaltung des Fadenbildungspro- zesses unbedingt ein Anteil textiler Trägerfasern erforderlich ist. Dabei können Fäden mit homogenen Mischungen über den Fadenquerschnitt realisiert werden, aber auch die Her- stellung von Multifilament-Umwindegarnen mit Metallfasern im Kern und textilen Fasern im Mantel wird praktiziert.

Bekannt ist auch die Herstellung von Flächengebilden aus derartigen fadenförmigen Gebil- den, wie es beispielsweise in der DE 699 01 941 T2 beschrieben ist. Danach werden Gestricke aus Garnen mit unterschiedlichem Metallfasergehalt hergestellt. Auch hierbei ist neben dem komplizierten Fadenbildungsprozess die Verwendung von textilen Fasermaterialien zur Aufrechterhaltung des Strickprozesses erforderlich.

Die Verfestigung aerodynamisch gebildeter Vliese nach dem mechanischen Nadelverfahren ist ebenfalls bekannt. So enthält eine in der DE 698 03 085 T2 beschriebene Brennermembrane zumindest eine mechanisch genadelt Metallfaserschicht. Nachteilig beim mechanischen Nadeln ist neben der diskontinuierlichen Arbeitsweise auch die <BR> Notwendigkeit, eine große Mindestmasse bzw. -dicke realisieren zu müssen, um einen Verfestigungseffekt erzielen zu können.

Nachteilig für alle genannten mechanischen Verfestigungsverfahren ist bei der Verarbeitung von Metallfasern neben den oben genannten Schwierigkeiten der hohe Verschleiß der Verfestigungselemente, wie z. B. Wirk-, Strick-, Feltingnadeln usw.. Sie müssen nach kurzer Nutzungszeit durch neue Verfestigungselemente ersetzt werden, wodurch zusätzlich die Kosten für das Verschleißmaterial anfallen und die aus dem Austauschen der verschlissenen Teile resultierenden Stillstandszeiten die Herstellungskosten eines verfestigten Metalifaservliesstoffes ansteigen lassen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Vliesstoff zu schaffen, bei dessen Herstellung der komplizierte arbeits-und zeitaufwändige Fadenbildungsprozess umgangen werden kann, zumindest teilweise, vorzugsweise 100 % Metallfasern, ohne jegliche textile Trägerfasern, zur Anwendung gelangen, der Verschleiß von Verfestigungselementen verringert wird bzw. gänzlich entfällt, und dünne Flächengebilde mit einem hohen Porenvolumen bei aber kleinen Porengrößen rea- lisiert werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass eine aus zumindest teilweise aus Metallfasern oder Metallfilamenten bestehende Warenbahn mittels energiereicher Wasserstrahlen zu einem gebrauchsfertigen wie Stoff od. dgl. verfestigt und/oder veredelt wird.

Durch die einerseits voranschreitende Verfeinerung der Metallfasern und andererseits durch die Verbesserung der Vliesbildung konnte im Zusammenhang mit der Anwendung hoher Arbeitsmitteldrücke überraschenderweise festgestellt werden, dass ein hydrodynamisches Verfestigen von Metallfaservliesen mittels energiereicher Wasserstrahlen nach dem be- kannten Spunlace-Verfahren möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Realisierung hoher Prallkräfte bzw. Impuls- kräfte durch die Anwendung von Arbeitsmitteldrücken > 200 bar und durch Nutzung spezieller Düsengeometrien (z. B. zylindrisch, konisch, doppelkonisch, zylind- risch und konisch kombiniert in verschiedenen Verhältnissen), Einsatz von Bohrungsdurchmessern z. B. zwischen 0,08 und 0,5 mm Auswahl einer auf den Verwendungszweck ausgerichteten Anzahl Düsen je inch Arbeits- breite Verwendung von mindestens 2 bis 8 Düsenbalken Verwendung von ein-bis vierreihigen Düsenbalken in gleichförmiger oder ungleichförmi- ger Anordnung der Kapillaren Beaufschlagung mit dem Verfestigungsmedium von beiden Seiten, z. B. im Wechsel nach jedem Düsenbalken oder erst nach dem Passieren mehrerer Düsenbalken Nutzung eines Trägerbandes bzw. einer durchbrochenen Trommel mit einer offenen Flä- che von 20 bis 50 %, oder eine Siebbespannung oder 20 bis 100 mesh, vorzugsweise 60 mesh, für das Abführen des Verfestigungsmediums gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein dünner, eine geschlossene oder mustergemäß durchbrochene Oberfläche aufweisender Spunlace-Vliesstoff aus auch 100% Metallfasern geschaffen, ohne dass bei seiner Herstellung textile Trägerfasern erforderlich sind, eine arbeits-und zeitaufwändige Fadenbildung notwendig ist, eine Präparation zur Vermeidung von statischen Aufladungen und zur Gewährleistung guter Fasergleiteigenschaften zwischen Faser/Faser, FaserNerfestigungselementen und Faser/Transportorganen benötigt wird und irgendein Verschleiß an den Verfestigungselementen eintritt, da als Verfestigungsmittel Wasser zur Anwendung gelangt.

Rein technisch ist jedoch die Mitverwendung nichtmetallischer textiler Fasermaterialien ohne Probleme möglich. Es entspricht deshalb auch dem Erfindungsgedanken, dass bei Erfordernis spezieller Erzeugniseigenschaften textile Fasern in jedem Mischungsverhältnis mit verwendet werden.

In Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Ausführungsbeispiel 1 : Ein aus 100 % Metallfasern bestehendes, 300 g/m2 schweres, aerodynamisch gebildetes Vlies wird der Spunlace-Anlage zugeführt. Die Normaldichte der Legierung der Metallfasern wurde mit 8 g/cm'festgestellt. Die in diesem Fall 12 um dicken, nichtrostenden Metallfasern bestehen aus einer Chrom-Eisen-Legierung. Das Metallfaservlies wird mit energiereichen Wasserstrahlen verfestigt. Das Wasser tritt aus einem Düsenblechen mit in einer Reihe angeordneten Düsen mit einem Durchmesser von 0,14 mm, in einer Kapillardichte von 40 Stck./inch Arbeitsbreite und unter einem Prozesswasserdruck von 20 bar an dem ersten Düsenbalken und 300 bar an dem zweiten Düsenbalken aus. Aus diesen Verfestigungspara- metern resultieren Höchstzugkräfte von 19 N in Längs-und 26 N in Querrichtung bei einer Höchstzugkraftdehnungen von 34 % in Längs-und 53 % in Querrichtung.

Ausführungsbeispiel 2 : Die Anordnung und die Art des Vlieses entspricht dem des Beispiels 1. Im Gegensatz zum Beispiel 1 werden Düsenbleche mit Düsen von 0,10 mm Durchmesser und 40 Stck./inch Ar- beitsbreite eingesetzt. Das Verfestigungsmedium steht unter einem Arbeitsdruck von 20 bzw.

400 bar. Das unter diesen Parametern verfestigte Metallfaserviies verfügt über Höchstzug- kräfte von 24 N in Längs-und 32 N in Querrichtung bei Höchstzugkraftdehnungen von 31 % in Längs-und 33 % in Querrichtung.

Ausführungsbeispiel 3 : Die Anordnung und die Art des Vlieses entspricht dem des Beispiels 2. Im Gegensatz zum Beispiel 2 kommen 36 Düsen pro inch Arbeitsbreite zum Einsatz. Die Höchstzugkräfte betra- gen 42 N in Längs-und 49 N in Querrichtung bei Höchstzugkraftdehnungen von 37 % in Längs-und 43 % in Querrichtung.

Der Spunlace-Vliesstoff dieses Beispiels verfügt im Anfangs-und mittleren Beanspru- chungsbereich für die Längs-und Querrichtung über vollkommen identische Kraft-Dehnungs- Werte, d. h. er ist dort absolut istotrop. Ebenso lässt sich durch die Wahl der Verfestigungs- parameter die Porosität des Metallfaservliesstoffes in weiten Bereichen einstellen. Das Porenvolumen beträgt 97-99. %. Es kann aber auch je nach Prozessdaten ein Porenvolumen von 60 bis 99 % erzielt werden.

Ausführungsbeispiel 4 : Die Anordnung und die Art des Vlieses entspricht dem des Beispiels 3. Im Gegensatz zum Beispiel 3 kommen drei Düsenbleche in entsprechenden Düsenbalken bei einem Arbeitsmitteldruck von 20/500/500 bar zur Anwendung Die Höchstzugkräfte betragen 89 N in Längs-und 78 N in Querrichtung bei Höchstzugkraftdehnungen von 29 % in Längs-und 34 % in Querrichtung. Mit diesem Beispiel kann gezeigt werden, dass eine höhere Festigkeit in Längsrichtung als in Querrichtung erzieit werden kann.

Ausführungsbeispiel 5 : Die Anordnung und die Art des Vlieses entspricht dem des Beispiels 3. Im Gegensatz zum Beispiel 3 schließt sich an den Verfestigungsvorgang durch energiereiche Wasserstrahlen ein Press-oder Kalibriervorgang an. Damit kann zusätzlich zur Verfestigung mittels Wasser- strahlen die Festigkeit und die Porosität des Metallfaservliesstoffes beeinflusst werden.

Diese Ausführungsbeispiele zeigen, dass die Höchstzugkraft in Längsrichtung (HZKL) und in Querrichtung (HZKQ) gezielt gesteuert werden können und das Verhältnis zwischen Höchst- zugkraft, längs zu Höchstzugkraft, quer von >1 über =1 bis <1 eingestellt werden kann. Von großer Bedeutung ist, dass es durch Anwendung ausgewählter Verfestigungsparameter möglich ist, das Kraft-Dehnungs-Verhalten im Anfangs-und mittleren Beanspruchungsbe- reich vollkommen isotrop zu gestalten. Im gleichen Maße ist es möglich, die Porosität des Metallfaservliesstoffes in weiten Bereichen zu einzustellen.

Ausführungsbeispiel 6 : Das zu verfestigende Metallfaserviies wird unter Anwendung von 36 Düsen pro inch Arbeits- breite mit einem Durchmesser von 0, 10 mm, eines Unterlagesiebes der Feinheit 20 mesh und eines Arbeitsmitteldruckes von 500 bar einer Spunlace-Behandlung unterzogen und dabei mustergemäß für den Einsatz als Brenneroberfläche oder dergleichen perforiert.

Ausführungsbeispiel 7 : Ein zwischen zwei Metallfaservliesen positioniertes Metalldrahtgewebe mit einer Maschen- weite von z. B. 10 x 10 mm wird unter Anwendung von 36 Düsen pro inch Arbeitsbreite mit einem Durchmesser von 0,10 mm, eines Unterlagesiebes von 60 mesh und eines Arbeits- mitteldruckes von 500 bar einer Spunlace-Behandlung unterzogen. Dabei tritt eine Verfesti- gung der Vliese zu einer glatten Oberfläche mit kleinen Porenöffnungen bei gleichzeitiger Einhausen des Metallgewebes ein. Derartige Metallverbunde kommen bei Filteraufgaben, bei denen eine hohe thermische Belastung eintritt, zum Einsatz. Dabei hat das verfestigte Metallfaservlies die Filteraufgaben und das Metallgewebe die Funktion des Festigkeitsträ- gers zu erfüllen.

In den Versuchen wurden Vliesstoffe in einer Dicke zwischen 1,5 und 3,4 mm hergestellt, Die Rohdichte war etwa 8 mm. Die Dichte der Spunlace-Vliesstoffe betrug zwischen 0,1 bis 0,2 g/cm3. Die erzielbare Porosität beträgt zwischen 60 bis 99 %.

Der Einsatz der beschriebenen Vliesstoffe kann beispielsweise in der Filter-und Brenner- technik, insbesondere dort, wo hohe thermische Belastungen auftreten, im EMV-Bereich, zur Realisierung des Explosionsschutzes usw. erfolgen.