Historie
Die Geschichte der Vliesherstellung finden ihren Ursprung schon bei den Höhlenmenschen. Schon früh haben sie herausgefunden, dass Tierhaare durch starke Reibung, Hitze oder Wasser miteinander verfestigt werden können.
Im Zuge des Mittelalters machten sich die Menschen dieses Phänomen zu nutze und lösten jegliche vorstellbare Produkte in kleinste Fasern auf und erstellten daraus textile Flächen. Die Technik wurde mit der Zeit verbessert und im Zuge der Industrialisierung wurden, wie in den anderen Bereichen der Textiltechnologie auch, hoch technische Maschinen erfunden, die feinste Produkte aus nahezu allen erdenklichen Materialien erstellen konnten.
Vliesbildung
Es wird in der Vliesbildung unterschieden zwischen der Vlieserzeugung und der Vliesverfestigung. Die Vlieserzeugung ist die erste Stufe der Vliesherstellung. Das Produkt nennt sich Vlies. Es werden viele sehr dünne Lagen eines Flores übereinander gelegt und leicht verzogen, sodass die Lagen leicht übereinander haften. Ein Flor ist die dünnst mögliche erzeugbare Faserfläche.
Die zweite Stufe der Vliesbildung ist die Vliesverfestigung. Hierbei entsteht der fertige Vliesstoff. Die übereinandergelegten Flore – das Vlies – wird verfestigt. Dies kann durch verschiedene Technologien erfolgen. Die Verfahren sorgen dafür, dass die Fasern des gesamten Vlieses durch physikalische oder chemische Wechselwirkungen zusammen gehalten werden.
Vliesherstellungsverfahren
Es gibt vier verschiedene Verfahren, um ein Vlies herzustellen. Jede der Varianten hat einen Einfluss auf die Qualitäts- und Eigenschaftsparameter des finalen Vliesstoffes.
Bei der mechanische Herstellung werden die Fasern geöffnet, gereinigt, gemischt, kardiert und durchlaufen die Strecke. Danach wird das Streckenband der sogenannten Täfeler zugeführt. Diese Maschine erstellt aus den Steckenbändern einzelne Flore, die er dann über einander legt. Der aerodynamischen Herstellungsmethode liegt eine Wirrwalze zugrunde, die die Fasern des Streckenbandes wieder auflöst und durch Luft verbläst. Die verblasenen Fasern werden auf ein Sieb abgesaugt, welches für die Florbildung sorgt. Anschließend wird auch dieser Flor geschichtet. Die hydrodynamische Herstellung funktioniert ähnlich zu der Papierherstellung. Das Fasermaterial wird in einer Flüssigkeit in einer Mischbütte - meist Wasser – dispergiert. Anschließend wird ein Sog unter Wasser erzeugt, der die Fasern auf einen Siebboden zieht. Dadurch lagert sich eine Faserschicht auf dem Sieb ab, welche abgenommen und getrocknet wird. Diese Flore werden ebenfalls mehrmals übereinander geschichtet. Die vierte Möglichkeit ist das Spunlaying. Das Spunlaying ist die Herstellung eines synthetischen Garnes, welches nicht zu einem Garn weiter verarbeitet wird, sondern zu einem Vlies. Hier wird, nach Abzug des Filamentfadens aus dem geschmolzenen Granulat, das Filament gekühlt und direkt auf ein Fließband abgelegt. Dabei entsteht eine wirre Anordnung der endlosfäden. Auch das hier entstandene Flor wird anschließend mehrschichtig übereinander gelegt.
Vliesverfestigungsverfahren
Die übereinander gelegten Flore müssen fixiert werden, dass sie eine stabile Fläche ergeben. Hierbei gibt es ebenfalls mehrere mögliche Verfahren.
Bei dem Verfilzen wird das Vlies durch eine Dampfkammer geführt, in welcher mit Tücher bestückte Walzen über das Vlies reiben. Dabei werden die Fasern an der Oberfläche mit einander verknotet. Je länger dieses Verfahren angewendet wird, desto stärker ist die Verfestigung und desto steifer wird der Vliesstoff.
Die mechanische Verfestigung kann durch Wasserstrahlen oder Nadeln erfolgen. Das Prinzip der beiden Verfahren ist das selbe. Es werden Wasserstrahlen oder Nadeln in das Vlies eingetragen. Beim Durchlaufen des Vlieses ziehen die Strahlen und die Nadeln Fasern mit in das Innere des Vlieses und Verknoten so die Fasern. Auch hier gilt: je länger das Verfahren angewendet wird, desto stärker ist die Verfestigung.
Wird ein Vlies chemisch verfestigt, so werden bestimmte Chemikalien zu dem Vlies gegeben, welches die Fasern verklebt oder anlöst und verbindet. Hier werden die Fasern im Endeffekt mittels Kleber zusammen gehalten
Die letzte Möglichkeit der Verfestigung ist das thermische Verschmelzen. Das Vlies wird in eine Kamer geführt, in welcher die Temperatur stark erhöht wird. So schmelzen die Fasern des Vlieses an und verkleben rückstandslos miteinander. Diese Verfahren kann jedoch nur bei Synthesefasern angewendet werden, da Naturfasern keinen Schmelzpunkt besitzen.
Faserlage
Generell wird zwischen drei Vlieslagenarten unterschieden: dem Parallelvlies, dem Kreuzvlies und dem Wirrvlies. Jede der drei Arten besitzt andere Eigenschaften, die für spezielle Anwendungen nötig sind. Gerade die Belastbarkeit der Vliese wird durch die Faserlage beeinflusst.
Bei einem Parallelvlies liegen alle Fasern parallel in eine Richtung gestreckt vor. Dadruch entsteht eine große Festigkeit in die Faserrichtung, da sehr viel Reibung zwischen den Fasern aufgebracht wird. Wird die Kraft quer zur Faserrichtung aufgetragen, so reißt das Vlies sofort.
Bei einem Kreuzvlies liegen die Fasern 90 Grad zueinander gedreht vor. Dieses Vlies entsteht durch übereinanderlegen zweier Parallelvliese, wobei das obere um 90 Grad gedreht wird. Dieser Vliesstoff ist belastbar in genau zwei Richtungen. Bringt man Zug auf das Vlies abseits von der Horizontalen oder Vertikalen, so reißt der Vliesstoff.
Das Wirrvlies ist am belastbarsten. Hier liegen die Fasern gestreckt, aber ohne Orientierung vor. Dieser Zustand wird als isotrop bezeichnet. Bringt man Auf ein Wirrvlies Kraft auf, so ist es in jeder Richtung gleich stabil.
Autorin: Isabel Hofmann, Textiltechnologin, 2018