Verfahren zur. Herstellung eines drapierbaren Nonwovens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines drapierbaren Non- wovens, welches eine Dichte von 0,28 bis 0,7 g/cm3 und ein Verhältnis von Reissfestigkeit zur Drapier- steifheit von wenigstens 0,84 kg/cm2 aufweist, unter Verwendung von synthetischen organischen, latent kräuselbaren Fasern oder Filamenten.
Die Stoffe fallen im allgemeinen in zwei Klassen, die Klassen der gewebten und der nicht gewebten Stoffe. Gewebe einschliesslich Gewirke werden gebil det, indem man ein oder mehrere Garne oder Fäden in einem regelmässigen Muster miteinander verflicht bzw. versc'h'lingt.
Nicht gewebte Stoffe anderseits werden gewöhnlich durch eine regellose Ablagerung von Garnen, Fäden oder Fasern unter Erzeugung eines flächenhaften Gebildes oder Vlieses gebildet, das dann einer Bindung unterworfen wird, um ihm Festigkeit und Formbeständigkeit zu erteilen.
Webwaren sind gewöhnlich fester, flexibler, leich ter in geringen Quadratmetergewichten herzustellen und besser drapierbar als nicht gewebte Stoffe. Nicht gewebte Stoffe, wie Filze, haben jedoch den Vorteil, dass man sie direkt aus der Einzelfaser herstellen kann, ohne die kostspieligen Stufen des Erspinnens dies Garns und Webens zu benötigen.
Die niedrigen Kosfiten und bestimmte auf ihren Eigenschaften be ruhende Vorteile haben den nicht gewebten Materia lien gewisse Anwendungszwecke erschlossen, aber für die meisten Bekleidungszwecke waren sie nicht geeig net. Damenröcke werden gelegentlich aus nicht ge webten Filzen hergestellt, aber diese Produkte haben keinen breiten Eingang gefunden.
Die Herstellung von Damenkleidern, Anzügen und Kostümen, Män teln, Sweatern und dergleichen aus nicht gewebten Stoffen isst unüblich, und zwar hauptsächlich, weil die herkömmlichen nicht gewebten Stoffe zu steif und voluminös sind und sich daher schlecht drapieren lassen.
Nonwovens, weiche die Zugfestigkeit, die Drapier- barke;it und andere Eigenschaften gewebter Stoffe halben, sind erhältlich, wenn bestimmten kritischen Bedingungen in bezug auf Struktur und Bindemittel genügt wird.
So wurde beispielsweise in der belgischen Patent schrift Nr. 564 206 bereits vorgeschlagen, Nonwovens unter Verwend'un'g von einem geeigneten prozentu alen Anteil' an Fibriden mit geeignetem Ausgangs modul aus Polymermaterial als Bindemittel zu ver wenden.
Diese Patentschrift gibt jedoch keinen Hin weis auf die Wichtigkeit der Verwendung von Fasern oder Filamenten mit mindestens 30 Kräuselungen pro 2,54 cm, und es wurde in dieser Patentschrift auch nicht erkannt, dass die Kombination des Gehaltes an Bindemittel von einem bestimmten Modul im Non- woven, wobei der prozentuale Gehallt und das Modul des Bindemittels in einem bestimmten Verhältnis zu- einander stehen,
der Verwendung von Fasern mit wenigstens 30 Kräuselungen pro 2,54 cm, einer durchschnittlichen Faserlänge zwischen den Binde punkten von mindesteins dem 1,25fachen des durch schnittlichen geradlinigen Abstandes zwischen diesen Bindepunkten, hoher Dichte und einem Verhältnis von Reissfestigkeit zu Drapiersteifheit von wenigstens 0,84 kg/cm2,
von ausschlagender Bedeutung für die Qualität der erzielten Nonwovens ist. Die Produkte gemäss der belgischen Patentschrift Nr. 564 206 sind dann auch filz- oder lederähnfieh, gegenüber den Eigenschaften der Produkte nach dem erfindungs- gemässen Verfahren, welche die Reissfestigkeit, Dra- pierbarkeit und andere Eigenschaften von dichtgewo benen Geweben aufweisen.
Ein anderes Verfahren schlägt die Verwendung eines zusammengesetzten Garnes zur Herstellung von Nonwovens vor, wobei dieses Garn aus wenigstens zwei Faserstängen besteht, wovon einer spontan und irreversibel ausdehnbar und somit spontan kräuselbar ist. Auch in diesem Verfahren wird die Kombina tionswirkung der Entwicklung einer gewissen Kräuse lung dieser Fasern, zusammen mit der Verwendung eines Bindemittels bestimmter Eigenschaften nicht erkannt.
Ein anderes Verfahren lehrt wohl die Verwen dung von Filamenten mit wenigstens 20 Kräuselungen pro 2,54 cm zur Herstellung von Garn aus gekräusel- ten Endlosfilamenten, ohne jedoch Bezug zu nehmen auf die Verwendung derartiger Garne oder Filamente zur Herstellung von Nonwovens und ohne die Kom bination der kritischen Bedingungen des erfindungs gemässen Verfahrens zu offenbaren. Die Vorteile, welche durch die Verwendung derartiger Kräuselung zur Herstellung eines verfestigten Nonwovens erzieh bar sind, werden weder erkannt noch. offenbart.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung eines neu artigen Polstermaterials beschreibt die Verwendung einer Schicht gekräuselter Fasern und einer Schicht ungekräuselter Fasern, welche mittels einfies Bindemit tels verfestigt werden. Es werden keine Angaben über kritische Grenzen von Bindemittel oder Filament- kräuselung oder über bestimmte Kombination des Bindemittelmoduls oder -gehaltes und der Faserkräu selung gemacht.
Ausserdem bezieht sich dieses Ver fahren auf die Herstellung von Polstermaterialen ohne Anführung der Anwendungsmöglichkeit zurr Herstellung von textilen Erzeugnissen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass man a) dem Nonwoven während oder nach dessen Her stellung ein Bindemittel mit einem Reissfestigkeits anfangsmodul (Mi) von 0,002-25 g/den in einer solchen Menge zugibt, dass die Bindemittelpro zente multipliziert mit einen Wert ergeben, der kl'ei'ner
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dis 40 ist, und die Menge des Bindemittels 3-50 % des Gesamt- Qewidhtes des Nonwovens einschliesslich des Bindemittels beträgt, b) die Fasern oder Filamente im Nonwoven auf min destens 30 Kräuselungen pro 2,54 cm vor, wäh rend oder nach der Bindung kräuselt und c) die Filamente durch Erhitzen,
Pressen oder Trocknen des Nonwovens bindet und auf diese Weise zu einem Nonwoven gelangt, in welchem das Bindemittel im ganzen Nonwoven verteilt ist und das Bindemittel die Fasern und Filamente so bindet, dass die durchschnittliche Faserlänge zwi schen den Bindepunkten mindestens dass 1,25fache des durchschnittlichen geradlinigen Abstandes zwi schen diesen Bindepunkten beträgt. Die Herstellung der Nonwovens erfolgt .nach er- findungsgemässem Verfahren, indem man, vorzugs weise in regelloser Weise, latent kräuselbare syn thetische Fasern oder Filamente aus organischen Polymerisaten in Form eines flächenhaften Gebildes oder Vlieses ablagert.
Während oder nach der Ab lagerung wird das Bindemittel dem Gebilde so zu gesetzt, dass es in ihm verteilt ist. Das Bindemittel er gibt -bei dem Zusatz oder bei einer anschliessenden Behandlung, wie Erhitzen, eine Bindung. Main kann die Kräuselung während oder nach der Ablagerung oder sogar nach dem Binden entwickeln.
Die regenlose Ablagerung der Filamente und/oder Fasern zu dem flächenhaften Gebinde kann nach jeder herkömmlichen Technik erfolgen. Zum Beispiel kann man Fasern aus einer Aufschlämmung unter Ver wendung von Papierherstellungsmaschinen abschnei den. In ä'hnl'icher Weise kann man sie aus einem Gas strom ablagern.
Die Einzelfilamente oder -fasern in diesen Non- wovens weisen aufgrund der grossen freien Faserlänge zwischen den Bindungspunkten eiirre starke seitliche Freiheit und Flexibilität in drei Dimensionen zwi schen nichtgebundenen Kreuzungspunkten und Bin dungspunkten auf.
Diese Nonwovens haben aus die sem Grund eine hohe Drapierbarkeit und Weichheit, eine hohe Zugfestigkeit, eine geringe Voluminosität und einen weichen Griff im gleichen Bereich wie Gewebe.
Die Drapierbarkeit kann bestimmt werden, in dem man die Länge des Nonwovens misst, die erfor derlich ist, damit sich die Ware ohne Einwirkung von Haltekräften so weit aus der Horizontalen durch biegt, dass sie eine schiefe Ebene berührt, die unter einem Winkel von 411,120 geneigt ist und von der Horizontalen ausgeht. Man arbeitet mit eiirrem Holz block oder einer anderen horizontalen Oberfläche, an weiche die unter 41!z= geneigte schiefe Ebene an stösst.
Auf die Oberfläche wird ein Warenstreifen von 2,54 cm Breite so aufgelegt, dass seine Schmalseite an der Übergangsstelle zwischen der Horizontalen und der schiefen Ebene liegt. Der Streifen wird dann über die schiefe Ebene vorgeschoben, bis sein freies Ende die unter 411/.z geneigte Oberfläche des Prüfblocks berührt.
Die mit C bezeichnete Drapiersteifigkeit wird in Zentimeter der halben freien Probenlänge ausgedrückt,<B>die</B> sich über den Rand der horizontalen Oberfläche erstreckt.
Die Voluminosität eines Nonwovens ist gleich dem Volumen je Gewichtseinheit. Die Reissfestigkeit wird an eänem 2,54 cm breiten Probestreifen in her kömmli!c'her Weise auf einem Ins@tron-Reissfestigkeits- prüfer bestimmt, wobei die Reissfestigkeit als die Festigkeit bei Raumtemperatur und bei einer relativen Feuchte der Umgebung von 65 % definiert wird.
Das Verhältnis der Reissfestigkeit eines Nonwovens zu seiner Drapiersteifheit ist für den Vergleich von er findungsgemäss hergestellten Nonwovens mit her- kömmliic!hen Geweben, Filzen und Papier von Wert.
Das Verhältnis vom Reissfestigkeit zur Drapiersteifheit wird nach der nachstehenden Gleichung :errechnet:
EMI0003.0001
Die Zeichnungen d'i'enen der Erläuterung der Er findung; in ihnen zeigt: Fig. 1 einen Teil eines mich dem erfindungsgemä ssen Verfahren hergestellten Nonwovens, dessen Fa sern an Fadenkreuzungspunkten gebunden sind, Fig. 2 die Struktur eines grösseren Teils eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Non- wovens in starker Vergrösserung.
Die Zahl der Kräusel je Längeneinheit in einem Faden kann in herkömmlicher Weise durch direkte Beobachtung mittels eines Mikroskops oder durch Projektion bestimmt werden.
Die Fäden liegen ihn Nonwoven in einer statistisch ungeordneten Form und, abgesehen von ihrer Kräuse lung, so stark in schliefiger bzw. biegungs- oder win dungsartiger Form vor, dass im Durchschnitt jeder Faden in der Schicht :eine freie Fadenlänge gleich dem mindestens Eineinviertelfachen dies kürzesten Ab- staindes zwischen Bindungspunkten des Fadens mit anderen Fäden halt.
Die Stärke (Amplitude) der Abweichung von einer geraden Linie ist das Mass für die Fadenkräuse lung. Sie beträgt im erfindungsgemäss -hergestellten Nonwoven weniger als das Dreifache des Krüm mungsradius der Kräuselung, wobei der Krümmungs radius stets geringer als 1,3 cm ist. Fadenschleifen bzw. -biegungen und -windungen weichen dabei im mer von einer geraden Linie um mindestens 1,5 cm ab und weisen einen Krümmungsradius von minde stens 0,5 cm oder aber von mehr als 1,3 cm auf. Un ter freier Faserlänge ist :
die Länge jedes Faserteils zwischen Bindungspunkten -des Filaments zu verste hen, bestimmt bei einer genügenden Ausdehnung des Filamentteils, dass jegliche Kräuselungen oder Schlei fen- bzw. Biegungs- oder Windungsbildungen entfernt sind.
Fig. 1 zeigt in einfacher Darstellung bei starker Vergrösserung die Struktur eines Nonwovens, das nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellt ist und dass gekräuselt und schleifig bzw. windungs- oder biegungsartig vorliegende Filamente 15 aufweist, die an im Abstand voneinander stehenden Punkten 16 gebunden sind.
Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Teil eines erfin dungsgemäss hergestellten Nonwovens, der eine Vieh zahl der in Fig. 1 gezeigten Teile umfasst, und erl'ä'u- tert die regellose Anordnung der Fasern und ihn Ab- ,stand stehende Bindungspunkte in dem gesamten Nonwoven.
Die Bindung der Fasern oder Filamente erfolgt mittels Bindemitteln, welche z. B. aus synthetischen organischen Polymerisaten bestehen und die Bin dung der Fasern oder Filamente des Nonwovens durch Schmelzen und/oder durch mechanische Ineinander- einwirrung oder Verwicklung miteinander bewirken. Im Falle, dass schmelzbare Bindemittel verwendet werden, müssen diese einen niedrigeren Schmelzpunkt als die Fasern oder Filamente haben, die zu binden sind.
Ein anderer ausgezeichneter Weg zur Bündlung beisteht darin, auf die Filamentschicht während ihrer Bildung Fibriden aufzusprühen oder sie mit diesen zu beflocken, wobei mit niedrigschmelzenden Fibri- den gearbeitet und durch Erhitzen ein gewisses Schmelzen derselben bewirkt wird. Aber selbst ohne Schmelzbehandlung ,lassen sich unter Verwendung von Fibriden -Bindern geeignete Nonwovens her- stellen.
Bei, Verwendung von Fibriden -Bindern, ins- besoind'ere in grossen Anteilen, kaum. das Bindemittel material in Form einer kontinuierlichen oder halb- koldtinuGleA'ichen, netzartigen Schicht vorliegen, die mit der Schicht der Endlos- oder Stapelfasern in Ein- griff ;
steht. Eine solche zusammenhängende oder halb zusammenhängende Verteilung des Bindemittels wird bevorzugt, da sie einen Stoff mit ungewöhnlich glatter Oberfläche und gleichmässiger Dicke liefert.
Bei der Herstellung der Fibrillen kann jedes rein synthetische Polymerisatgut Verwendung finden, das bei Raumbedingungen fegt ist. Bevorzugt verwe'nde't man < Fibrillen , deren Blattprodukte bei 12stündiger Trocknung bei einer Temperatur unterhalb des Er- weichungspumkte:s des Polymerisats, aus dem sie her gestellt .sind (das heisst :
der Mindesttemperatur, bei welcher eine Probe des Polymerisats eine feuchte Schmelzspur hinterlässt, wenn man mit der Probe unter mässigem Druck über die gl'a'tte Oberfläche eines erhitzten Blocks streichst), eine Festigkeit von mindestens etwa 0,005 g/den haben.
Fibrid -Teilchen und ihre Herstellung sind im einzelnen in der be'l'gischen Patentschrift Nr. 564 206 beschrieben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht eile nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestelltes Nonwoven aus 3 bis 50 Gew.% eines Fibrid -Bindemittels und mindestens 50 Gew.% an spontan ausdehnbaren Filamenten bzw. Fasern aus einem synthetischen Polymer. Bei der Ausdehnung unter dem EM,uss von Wärme bildet dass Faser- oder Filamentgut eine Kräuselung aus. Vorzugsweise bil den beide genannten Komponenten zusammen min destens 85 Gew.% des gesamten Nonwovens.
Der Rest kann von einem beliebigen Faser- oder Filamentgut aus synthetischen organischen Polymerisaten gebildet werden. Sollehe Stoffe hoben eine ausgezeichnete Dra pierbarkeit.
Ein spontah ausdehnbares, dar, heisst lätent kräu- selbares Faser- bzw. Filame ntgut ist ein Material, das bei geeigneter Wärmebehandlung einer Längen- zunahme von 3 bis 25 % oder mehr seiner ursprüng lichen Länge unter'l'iegt. Die spontane Ausdehnung bei einem Faser- bzw.
Filamentgut aus renn, syntheti schen organischen Polymerisaten isst im. der belgischen Patentschrift Nr. 566 145 in bezug auf Polyester be schrieben. Die spontane Ausdehnung ist jedoch auch bei Fasergut aus anderen synthetischen organischen Polymerisaten bekannt. Zum Beispiel ist ein Poly amid, das durch Umsetzung von p-Xylylendiamin und Azelainsäure hergestellt wird, spontan ausdehnbar. Kondensationspolymerisate allgemein, wie Polyester, Polyamide und Polyurethane, sind spontan ausdehn bar.
Auch Acryl-, Olefin- und andere Polymerisate des Additionstyps sind spontan ausdehnbar. Die Poly esterfaser stellt das bevorzugte, spontan ausdehnbare Gut für nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellten Nonwoven aus Stapelfasern dar, während für die Herstellung von Nonwovens aus Endlos- filamenten sowohl Polyamid- als auch Polyester- Filamente bevorzugt werden.
Ausser dem Bindemittel und den spontan aus dehnbaren Fasern bzw. Filamenten kann man diesen bevorzugten Produkten eine kleinere Menge anderer faserartiger Stoffe einverleiben, wie herkömmliche Sta pelfasern aus Stoffen wie Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen, Acrylharzen, Polyäthylen, Polypropy len, Viskosekunstseide, Celluloseacetat und derglei chen. Man kann mit gekräuselten wie auch ungekräu- selten Fasern dieser Art arbeiten.
Wenn die Menge einer solchen Faser unterhalb 15 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Stoffes, gehalten wird, werden die gewünschten Eigenschaften der Stoffe gemäss der Er- findung nicht verschlechtert, und sie können manch mal verbessert sein.
Ausser dem Bindemittel und der faserartigen Komponente kann man in den erfindungsgemäss her gestellten Nonwovens mässige Mengen nicht faserarti ger Materialien verwenden. Solche Materialien kön nen in einer Menge von nicht mehr als 10 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Nonwovens, einverleibt werden, um eine Vielfalt spezieller Vorteile, wie Farbe, Oberflächeneigenschaften und :
dergleichen, zu erzielen. Man kann kleine Mengen zerteilten- Mate rialien, wie Pigmente, Tone, Metalloxyde, synthe tische organische Polymerisatharze, synthetische Ela stomere und dergleichen zusetzen. Wenn gewünscht, können die anorganischen Zusatzstoffe Fibriden einverleibt werden.
Nach einer anderen erwünschten Ausführungs form der Erfindung wird mit einem elastomeren Bindemittel gearbe'i'tet. Die entstehenden Produkte weisen eine einzigartige und überraschende Kombi nation von geringer Voluminosität, hoher Flexibilität und hoher Festigkeit auf, wobei sie in ihren physikali schen Eigenschaften den Geweben äquivalent wer den.
Ein ausgezeichnetes Produkt dieser Art wird aus mindestens 25 Gew.% eines elastomeren Fibrid - Bindemittels (hierunter ist ein Fibrid -Binder aus einem synthetischen elastomeren Polymerisat mit einem Modul zwischen etwa 0,002 und 0,9 g/den zu verstehen) zusammen mit mindestens 50 Gew.% einer spontan ausdehnbaren Faser, wobei der Rest eine be liebige organische synthetische Faser sein kann, her gestellt.
Vorzugsweise hat das elastomere Fibrid ein Modul zwischen 0,002 und 0,1; die besten Pro dukte enthalten ein elastomeres Fibrid mit eignem Modul zwischen 0,005 und 0,05.
Wenn eine Pressung durchgeführt wird, um ein Nonwoven hoher Festigkeit zu erhalten, kann mäh auch gleichzeitig in den Stoff ein Muster einpressen oder ihm eine Prägung erteilen, um das Aussehen zu verbessern, das Oberflächenverhalten zu modifi zieren oder ändere bekannte Modifikationen zu er zielen.
Wenn die Pressung zwischen Sieben erfolgt, unterl'i'egen selbstausdehnbare Fasern einer Ausdeh nung unter Annahme einer dreidimensionalen Form auf der Oberfläche des Nonwovens, da Teile der Fasern in die Siebzwischenräume eindringen.
Die Bindemittel, die für dass erfindungsgemässe Verfahren verwendbar sind, können von einem belie bigen synthetischen organischen polymeren Material' bestehen, das ein Modul zwischen 0,002 und 25 g/den hat. Im allgemeinen sollte bei eignem Polymerisat- Harzbindemittel mit einem Anfangsmodul von mehr als 0,9 g/den mit einer Bindemittelmenge von weni ger als etwa 25 %, bezogen auf das Stoffgesamt gewicht, arbeiten, um Stoffe zu erhalten,
welche die Eigenschaften von Geweben des gleichen Gewichtes und Fasergehaltes haben. Wenn eine Bindemittel von mehr als 25 % verwendet werden soss, soll man mit einem elastomeren Bindemittel arbeiten, um gute physikalische Eigenschaften zu erzielen. Beispielhaft für Elastomer-Bindemittel dieser Klasse sind die verschiedenen Butadien-Styrol-Misch polymerisate, die 30 bis 70"0 gebundenes Butadien enthalten, und ebenso Terpolymerisate von Butadien, Styrol und Acrylnitril.
Zu anderen wertvollen elasto- meren Bindemitteln gehören Mi'sc'h- und Terpoly- merisate, die einen grösseren Anteil Poly-(methyl- methacrylat) rund kleinere Mengen an anderen Acry- laten und Acrylsäure enthalten; etwa 10 Teilte eines Gemisches von 98 % Polymethylmethacrylat zuzüg- lieh 2 % Glycidylmethacrylat und etwa 86 Teile des obengenannten Acrylatester-Mischpolymerisats;
ein Terpolymerisat, das Methylacrylat, Methylmethacry- lat und Acrylsäure ent'hä'lt; ein Mischpolymerisat von Äthylacrylat mit 2 % Acrylsäure; ein Gemisch von 49 Teilen Polyhexylmethacrylat, 49 Teilen Polyäthyl- acrylat und 2 Teilen Polyacrylsäure, hergestellt durch Lösungspolymerisation in Benzol unter Verwendung von Benzolperoxyd .als Initiator; und Poly-(äthylen/ propylen) mit einem Gehalt an 3 % Dicumylperoxyd.
Ein anderes wertvoll'e's elastomeres Bindemittel wird erhalten, wenn man Poly-(tetramethylenäther)-glykol mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1000 mit Toluylen-2,4-diisocyanat unter Bildung einer Glykol- end'gruppen aufweisenden Makrozwischenverbindung umsetzt und die letztgenannte durch Vereinigung mit Methylen - bis - (4 - phenyl - isocyanat) unter Bildung eines Isocyanatendgruppen aufweisenden, niedermole kularen. Polymerisats umsetzt.
Dieses niedermoleku lare Polymerisat wird dann weiter mit Hydrazin um gesetzt, um ein hochmolekulares elastomeres Poly merisat zu erhalten (vgl. französische Patentschrift Nr. 1 172 566).
Beispielhaft für nic'h't elastomere Bindemittel, die beim erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt wer den können, sind Polyamide, wie Polyhexamethylen- adipamid, Polycaproamid, Mischpolymerisate von Polyhexamethylenadipamid und Polycaproamid (vor zugsweise mit einem Gehallt der Komponenten von 80:
20), Poly-N-methoxy-hexamethylenadipamid und dergleichen. Beispielhafte Polyester, die sich als Bindemittel eignen, sind Polyäthylenterephthalat, Polyäthylenisophthalat, Mischpolymerisate von Poly- äthylenterephthalat und Polyäthylenisophthalat (vor zugsweise mit einem Ge'hal't der Komponenten ihn Verhältnis 80:20), Poly-(hexahydro-p-xylylen-tere- phthalat) usw.
Zu besonders wertvollen Urethan- Bindemitteln gehören :die Urethane, die man durch Umsetzung von Piperazin und Äthylen-bis-chlor- formiat erhält, und die Polyurethane aus Hexamethy- lendiamin und Äthylen-bis-chlorformiat usw.
Am besten für die Zwecke der Erfindung sind Fasern mit einer Biegesteifigkeit, die dem Produkt aus dem Anfangsmodul (Mi) der Faser und der ein- eih halbfachen Potenz des Fasertiters proportional ist. Für die Zwecke der Erfindung soll das Produkt Mi X d3/2 zwischen 1 und 1000 und vorzugsweise 5 und 250 Ziegen.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Er- fäuterung der Erfindung. Adle erläuterten verfestigten Nonwovens besitzen die Struktureigenart und physi- kal'ischen Eigenschaften der Produkte gemäss der Er- findung.
<I>Beispiel 1</I> Eine wässrige Dispersion eines Elastomer-Terpoly- merisats, das 92 % Äthylacrylat, 6 % Methylacrylat und 2% Acrylsäure enthält ( Rhoplex B-15 ), mit eignem Feststoffgehalt von 46 % wird nach . dem Ver fahren der belgischen Patentschrift Nr. 564 206 in hochbeständige Fibriden übergeführt. Die Fibriden werden in Form der bei der Herstellung erhaltenen Aufschlämmung verwendet.
Nach der belgischen Patentschrift Nr. 556 145 hergestellte, spontan ausdehnbare Fasern aus Poly- äthylenterephthalat mit eignem Modul von etwa 20 werden als Stapelfasern (Länge 6,4 mm, Titer 3 den) in Form einer Aufschlämmung, welche 3 Teile Sta pelfasern und 2 Teile der obenbeschriebenen Elasto- merfibriden in 10 000 Teilen Wasser en'thäl't, auf ein Sieb gegeben. Nach Abscheidung des Wassers wird das erhaltene Blatt vom Sieb abgenommen, getrock net, zwischen ein Baumwolltuch und ein, Sieb mit einer Maschenöffnung von 1,68 mm gebracht und 3 Min.. bei 120 C getrocknet.
Das getrocknete Blatt wird dann zwischen Siebe mit einer Maschenöffnung von 0,30 mm gebracht und 1 Min. bei 205 C und 14 kg/cm2 geprägt und gebunden. Es wird weiter ge- härtet, indem man 5 Min. Luft von 165 C einwirken lässt, und dann vor der Prüfung gewaschen und trom melgetrocknet.
Der Stoff enthält 40 % elastomeres Bindemittel, dar. eiirren Modul von 0,01 g/den vor der Härtung und von 0,015 nach der Härtung halt. Die Reissfestigkeit beträgt 31,1 g/cm/g/m2, das Quadrat metergewicht 119 g/m2, die Drapiersteifheit 1,9 cm und die Nassreissfestigkeit 23,7 g/cm/g/m2. Bei mikro- skopischer Untersuchung zeigt sich,, dass die Einzel falsern hochgekräuselt und verschlungen sind, 23,6 bis 31,5 Kräusel/cm und eine freie Fäserlänge gleich dem etwa 1,6fachen der Entfernung benachbarter Bindungsstellen aufweisen.
Der Stoff behält seine Festigkeit in guter Weise bei, wenn er Trockenreim= gungs-Lösungsmitteln ausgesetzt wird. Die Präge behandlung ergibt einen Stoff, der dem Aussehen hach Oxford;> äh'nel't, einen ausgezeic'hne'ten Weiss gradhat, den Weissgrad gut beibehält und eine mitt lere Porosität und einen guten Griff aufweist.
Das erhaltene Produkt zeigte eine Dichte von etwa 0,4 -/cm-3 und ein Verhältnis der Reissfestigkeit zur Drapiersteifheit von wenigstens 2,0 kg/cm2. Das Produkt der Mu'ltip'likation von Bindemittel=% mit
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betrug 9,8.
<I>Beispiel 2</I> Es wird eine wässerige Suspension von selbst ausdehnbaren Fasern, die nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift Nr. 556 145 hergestellt sind und beim Eintauchen in siedendes Wasser eine spon tane Ausdehnung von 10 % ergeben, zubereitet, in dem man 10 000 Teile Wasser mit 3 Teilen Stapel fasern (Stapellänge 6,4 mm, Fasertiter 3 den) aus diesen selbstausdehnbaren Polyesterfasern vereinigt, die gründlich mit einer 5 % igen Lösung eines ober flächenaktiven Mittels ( Alkanol HC , ein Umset zungsprodukt aus einem Fettalkohol und Äthylen oxyd) benetzt ist.
Dieser Fasersuspension wird eine genügende Menge einer Elastomerfibriden - Auf- schlämmung, hergestellt aus einem Butadien-Styrol- Elastomeren (Verhä'l'tnis der Komponenten 45: 55) zugesetzt, um 2,0 Teile der gemischten Fibriden ih Suspensionsform zu erhalten. Das Butadien-Styrol- Elastomere hat ein Modul von 0,008 g/den. Diese Faser-Bindemittel-Suspension wird dann in dien Kopf behälter einer Blattform gegossen, worauf man auf einem 20,3 X 20,3 cm grossen Sieb mit Sieböffnungen von 0,15 mm unter Saugwirkung ein Blatt abscheid'e't.
Das überschüssige Wasser wird von dem Blatt ab gequetscht, indem rain es, noch auf einem 0,15-mm- Sieb, zwischen absorbierende Tücher bringt und mit einem Stahlwalzstift walzt. Das Blatt wird dann vom Sieb abgenommen und zwischen 0,30-mm-Siebe ge- bracht, die man ihrerseits zwischen Zellstoffpappe bringt und ih einer Presse 10 Min. bei 150 C 6,7 kg/cm2 Druck trocknet.
Das bei dieser Press- behandlung erhaltene Nonwoven hat die Form eines Stoffs, der durch die Eindrücke des 0,15-mm- und des 0,30-mm-Siebes, die während des Pressens mit ihm in Berührung standen, eine Gewebetextur auf- weist.
Die freie Faserlänge beträgt etwa dass Einein- halbfache (im Mittel Eineinhalbfache des Abstandes längs einer Geraden zwischen Bindungspunkten), die Kräuselstärke etwa 23,6 Kräusel/cm und die Stoff dichte 0,4 g/cm3 und das Flächengewicht etwa 120 g/m2. Das Nonwoven wird auf seine physikali schen Eigenschaften geprüft; man er'häl't eine Reiss festigkeit von 16,4 g/cm/g/m2 und eine Weiterreiss festigkeit von 13,5 g je g/m2. Die Drapiersteifheit be trägt 20,2 mm. Wenn man diese Ware in einem syn thetischen Detergent wäscht, nimmt ihre Festigkeit zu: Die Reissfestigkeit beträgt 27,8 g/cm/g/m2 und die Weiterreissfestigkeit 15,5 g je g/m2.
Die Drapier- steifheit nimmt etwa auf 18,3 mm ab.
Das erhaltene Produkt zeigte eine Dichte von etwa 0,4 g/cm3 und ein Verhältnis der Reissfestigkeit zur Drapiersteifheit von etwa 1,82 kg/cm2. Das Pro dukt der Multiplikation von Bindemittel- % mit
EMI0006.0010
betrug 8,0.
Wenn man nach der gleichen Arbeitsweise an stelle des Elastomer-Fibridenbindemittels harte Fibriden als Bindemittel verwendet, werden ausge zeichnete Nonwovens mit einem Gelallt an 7,5 Copolyester - Fibridenbindemittel (80 % Äthyleniso- phthalat und 20 % Äthylenterephthalat) und 92,5 der Fasern gemäss Beispiel 1 erhalten.
<I>Beispiel 3</I> Aus endlosen, latent schrumpf- und kräuselbaren Filamenten aus Polyäthylenterephthalat wurde ein gleichmässiges Vlies mit einem Flächengewicht von 17 g/m2 hergestellt, welches verfestigt wurde, indem man es zwischen Drahtsiebe brachte und mit 7,0 kg/cm2 bei 50 C presste.
Die Filamentschicht wurde dann von den Sieben abgenommen, mit Wasser benetzt, das ein synthetisches Netzmittel enthielt, und auf einen Glasfaserstoff aufgebracht, der mit Poly tetrafluoräthylenharz überzogen war. Man unterwarf das Gebilde 10 Sek. der Einwirkung von Dampf bei Atmosphärendruck, wodurch eiirre Filamentschrump- fung und -kräuselung eintrat, die zu einer Flächenver minderung der Schicht von 75 % führte.
Dieses vorgeschrumpfte Gebilde wurde dann un ter Verwendung einer wässerigen Dispersion d es Ter- polymerisat-Harzmaterials gemäss Beispiel 1 gebun den. Die Harzimprägnierung dieses Gebildets ergab ein verfestigtes Nonwoven mit einem Bindemittel gehalt von 40 Gew.%. Das verfestigte Nonwoven wurde nun eiirrer Wärmebehandlung unterworfen, um die Ausdehnung der Filamente zu bewirken und gleichzeitig die Harzbindung und die Vernetzung zu Ende zu führen. Hierzu wurde dass Gebilde zwischen 0,30-mm-Drahtsiebe gebracht und in einer Presse 1 Min. bei 210 C und 14,1 kg/cm2 Druck gepresst.
Nach dieser Behandlung wurde das Nonwoven ih einem Ofen 5 Min. bei 175 C gehärtet und dann ge waschen und getrocknet.
Das erhaltene Nonwoven war ein weiches, dra- pierbares Material, das einen angenehmen Griff und eine Textur ähnlich, einem Gewebe aus dem gleichen Material aufwies. Die Polyesterfasern wiesen eine Kräuselung von 31,5 oder mehr Kräuseln/cm auf, und die freie Faserlänge betrug das ungefähr 1,6fache. Das Modell dies Bindemittels betrug 0,015 g/den. Die Polyesterfilamente hätten ein Modell von ungefähr 20 g/den, und der Titer dieser Filamente betrug uh- gefähr 1,4 den.
Das Nonwoven hätte ein Quadrat metergewicht von 108 g/m2, eine Reissfestigkeit von 39,5 g/cm/g/m2, eine Weiterreissfestigkeit von 18,7 g je g/cm2, eine Dichte von 0,37 g/cm3, eine Drapier- µteiTheit von 1,8 cm sowie ein Verhältnis von Reiss festigkeit zu Drapiersteifheit von 2,45 kg/cm2. Das Produkt der Multiplikation von Bindemittel-% mit
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betrug 9,8.
<I>Beispiel 4</I> Ein einheitliches flächenhaftes Gebilde aus end losen Polyhexamethylenadipamid-Filamenten mit we nigstens 60 Kräuselungen pro 2,54 cm wurde mit flaumgetrockneten Copolymerfasern mit einem Modul von 3 g/den aus einem 80/20 Copolymer von Poly- hexamethylenadipamid und Polycaproamid besprüht. Dieses Gebilde wurde zwischen zwei Sieben (Sieböff nung 0,30 mm) während 1i!2 Min. bei 175 C mit 352 kg/cm2 gepresst.
Das erhaltene Nonwoven isst weich, drapierbar, tuchartig und ohne Papiereigenschaften. Aufgrund dies Prägeeffektes der Siebe hat es das Aussehen ge wobenen Tuches. Die chemische Analyse ergibt einen Gehalt an der Bindemittelkomponente von 3,9 %. Das Quadratmetergewicht beträgt 105 g/m2, die Dichte ungefähr 0,28 g/cm3, die Drapiersteifheit 2,5 cm, die Reissfestigkeit 33 g / cm / g / m2 und das Verhältnis von Reissfestigkeit zur Drapiersteifheit ungefähr 1,37 kg/cm2.
Dieses Nonwoven ist in der nachstehenden Ta belle I als Muster 4a bezeichnet. Tabelle I ist eine Zusammenfassung der Eigenschaften verschiedener nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellter Nonwovens.
Ein ähnliches Nonwoven, das 3,6 % Fibriden- Bindemittel enthält, wird 45 Sek. bei 3,5 kg/cm2 ge presst, wobei man ein flächenhaftes Gebil'd'e mit einer Drapiersteifheit von 1,5 cm er'häl't. Dieses Nonwoven ist in Tabelle I als Muster 4b bezeichnet. Andere weiche, drapierbare Nonwovens werden in ä'hnl'ichen Versuchen mit einem Bindemittelgehalt von 4 bis 23% hergestellt.
Weitere Nonwovens werden unter Im prägnierung mit einer Dispersion eines elsastomeren Hairzes hergestellt. Allre diese Nonwovens haben ihren Anteil an dien genannten erwünschten physikalischen Eigenschaften und sind in Tabelle I als Muster 4c bezeichnet.
In Tabelle I ist dos Nonwoven aus Beispiel 1 mit 1 bezeichnet, und die Muster<I>2a</I> bzw.<I>2b</I> sind Non= wovens aus Beispiel 2 vor bzw.
nach dem Waschen. Die Muster 4c und 4d in Tabelle I sind hergestellt, indem man unter kräftigem Rühren 3 Teile Stapel- fasern in Gegenwart einer kleinen Menge eines Alko- hols als Netzmittel milt 8000 Teilen Wasser vermischt. Der so gebildeten Fäsersuspension wird eine wässrige
Aufschlämmung zugesetzt, die 2 Teile der genannten Fibriden enthält. Man giesst dieses Gut in den Kopf- bellä'lter einer Blattform und scheidet auf, einem 20,3 X 20,3 ein grossen 0,15-mm-Sieb ein Blatt ab. Man entnimmt das Sieb mit dem abgeschiedenen Blatt aus der Form, bringt es zwischen absorbierende Tücher und walzt mit einem Stahlwalzstift, um über schüssiges Wasser zu entfernen. Das Blatt wird dann zwischen Sieben 10 Min. bei 130 C und 3,5 kg/cm2 Druck getrocknet. Die Siebe erteilen dem entstehen den Nonwoven eine Musterung, die einem Gewebe ähnlich ist.
Das Muster 4e in Tabelle I ist in ähnlicher Weise wie die Muster 4c und 4d, aber in Abwesenheit von Elastomeren hergestellt. Das Blatt wird dann mit einer 46 % igen wässrigen Dispersion von Rhoplex B-15 benetzt und das behandelte B'la'tt danach 10 Min. bei 13 0 C und 3,5 kg/cm2 Druck gehärtet.
In der Tabelle sind folgende Kurzzeichen ver wendet: A: Selbstausdehnbare Polyesterfaser des Beispiels 1 (Mi - 10); B: Fibriden, hergestellt aus einem elastomeren Ter- polymerisat, enthaltend 92% Äthylacrylat, 6 Methylmethacryfat und 2/10 Aerylsäüre, gebildet durch Scher-Ausfällung und -Koagulation (Mi = 0,7); C: Selbstausdehnbare Polyamidfasern [Polly-(p-xyly- len-azeleamid)]; D:
Das El'as'tomere wird als Dispersion in Wassere zu gesetzt (in der als Rhoplex B-15 der Rohm & Haas Co. im Handel befindlichen Form); E: Ein nicht gewehtes Faserprodukt (66-Nylon), das mit einem synthetischen Polymerisat-Bindermittel gebunden ist.
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Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellten Nonwovens zeichnen sich durch eine hohe Drapierbarkeit und Flexibilität, einen wünschenswer ten Bauschigkeitsgrad und guten Griff aus.
Aufgrund dieser und anderer Eigenschaften eignen sie sich gut für Endzwecke, bei denen man bisher Gewebe ver- schIedener Gewichte und Webarten verwendet halt.
Es sei hier ausdrücklich hervorgehoben, dass das erfindungsgemässe Verfahren mit Vliesen aus synthe tischen organischen Fasern oder Filamenten aus jeder beliebigen Quelle durchgeführt werden kann.
Procedure for. Production of a drapable nonwoven The present invention relates to a method for the production of a drapable nonwoven which has a density of 0.28 to 0.7 g / cm3 and a ratio of tear strength to drapability of at least 0.84 kg / cm2, using synthetic organic, latently puckerable fibers or filaments.
The fabrics generally fall into two classes, the woven and non-woven classes. Fabrics, including knitted fabrics, are formed by weaving or interlacing one or more yarns or threads with one another in a regular pattern.
Nonwoven fabrics, on the other hand, are usually formed by the random deposition of yarns, threads or fibers to form a sheet or fleece which is then bonded to give it strength and dimensional stability.
Woven fabrics are usually stronger, more flexible, easier to manufacture in small square meter weights and more drapable than non-woven fabrics. However, nonwoven fabrics such as felts have the advantage that they can be made directly from the single fiber without the costly steps of spinning the yarn and weaving it.
The low cosfites and certain advantages based on their properties have given the nonwoven materials certain uses, but they have not been suitable for most apparel purposes. Women's skirts are occasionally made from non-woven felt, but these products have not found wide acceptance.
The manufacture of women's dresses, suits and costumes, coats, sweaters and the like from non-woven fabrics is unusual, mainly because the conventional non-woven fabrics are too stiff and bulky and therefore difficult to drape.
Nonwovens, which reduce the tensile strength, the drapability, and other properties of woven fabrics, are available if certain critical conditions with regard to structure and binding material are met.
For example, in Belgian patent specification no. 564 206 it has already been proposed to use nonwovens as binders using a suitable percentage of fibrids with a suitable starting module made of polymer material.
However, this patent gives no indication of the importance of using fibers or filaments with at least 30 crimps per 2.54 cm, and it was also not recognized in this patent that the combination of the content of binder of a certain module in the non- woven, where the percentage content and the module of the binder are in a certain ratio to each other,
the use of fibers with at least 30 crimps per 2.54 cm, an average fiber length between the binding points of at least 1.25 times the average linear distance between these binding points, high density and a ratio of tensile strength to drape stiffness of at least 0.84 kg / cm2,
is of decisive importance for the quality of the nonwovens obtained. The products according to Belgian patent specification No. 564 206 are then also felt or leather-like, compared to the properties of the products according to the method according to the invention, which have the tensile strength, drape ability and other properties of densely woven fabrics.
Another method proposes the use of a composite yarn for the production of nonwovens, this yarn consisting of at least two fiber strands, one of which is spontaneously and irreversibly expandable and thus spontaneously crimped. In this process, too, the combination effect of developing a certain amount of crinkling in these fibers, together with the use of a binder with certain properties, is not recognized.
Another method teaches the use of filaments having at least 20 crimps per 2.54 cm to make yarn from crimped continuous filaments, but without reference to the use of such yarns or filaments to make nonwovens and without the combination to reveal the critical conditions of the fiction, according to the method. The advantages which can be gained through the use of such crimps to produce a consolidated nonwoven are neither recognized nor are they. disclosed.
Another method for producing a novel cushioning material describes the use of a layer of crimped fibers and a layer of non-crimped fibers, which are consolidated by means of a binder. No information is given about the critical limits of binder or filament crimp or about a specific combination of binder module or content and fiber crimp.
This process also relates to the production of upholstery materials without specifying the possible application for the production of textile products.
According to the invention, this is achieved by a) adding a binder with an initial tensile strength modulus (Mi) of 0.002-25 g / den to the nonwoven during or after its manufacture in such an amount that the binder percentage multiplied by a value results, the little one
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dis is 40, and the amount of binder is 3-50% of the total Qewidhtes of the nonwoven including the binder, b) the fibers or filaments in the nonwoven to at least 30 crimps per 2.54 cm before, during or after the binding curls and c) the filaments by heating,
Pressing or drying the nonwoven binds and in this way arrives at a nonwoven in which the binder is distributed throughout the nonwoven and the binder binds the fibers and filaments in such a way that the average fiber length between the binding points is at least 1.25 times the average straight line Distance between tween these tie points is. The production of the nonwovens takes place according to the process according to the invention by depositing, preferably in a random manner, latently crimpable synthetic fibers or filaments made from organic polymers in the form of a flat structure or fleece.
During or after storage, the binding agent is added to the structure in such a way that it is distributed throughout it. The binding agent creates a bond when it is added or during a subsequent treatment, such as heating. Mainly, the pucker may develop during or after deposition, or even after binding.
The rain-free deposition of the filaments and / or fibers to form the flat container can be carried out using any conventional technique. For example, one can cut fibers from a slurry using papermaking machines. They can be deposited in a similar way from a gas stream.
The individual filaments or fibers in these nonwovens have, due to the large free fiber length between the binding points, a great deal of lateral freedom and flexibility in three dimensions between unbound crossing points and binding points.
For this reason, these nonwovens have high drapability and softness, high tensile strength, low bulk and a soft feel in the same area as fabrics.
The drapability can be determined by measuring the length of the nonwoven, which is necessary for the goods to bend so far from the horizontal without the influence of holding forces that they touch an inclined plane that is inclined at an angle of 411.120 is and starts from the horizontal. One works with a block of wood or another horizontal surface, on which the inclined plane at 41! Z = abuts.
A strip of goods 2.54 cm wide is placed on the surface in such a way that its narrow side lies at the transition point between the horizontal and the inclined plane. The strip is then advanced over the inclined plane until its free end touches the surface of the test block which is inclined at 411 / .z.
The draping stiffness labeled C is expressed in centimeters of half the free sample length, which extends over the edge of the horizontal surface.
The bulk of a nonwoven is equal to the volume per unit weight. The tear strength is determined on a 2.54 cm wide test strip in a conventional manner on an Ins @ tron tear strength tester, the tear strength being defined as the strength at room temperature and at a relative humidity of the environment of 65% .
The ratio of the tear strength of a nonwoven to its drape stiffness is of value for a comparison of nonwovens produced according to the invention with conventional fabrics, felts and paper.
The ratio of tear strength to drape stiffness is calculated using the following equation:
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The drawings d'i'enen explaining the invention; They show: FIG. 1 a part of a nonwoven produced by the method according to the invention, the fibers of which are bound at crosshair points, FIG. 2 the structure of a larger part of a nonwoven obtained according to the method according to the invention, greatly enlarged.
The number of crimps per unit length in a thread can be determined in a conventional manner by direct observation using a microscope or by projection.
The nonwoven threads are in a statistically disordered form and, apart from their crimp, are so loose or bend-like or twist-like that, on average, every thread in the layer: a free thread length equal to at least one and a quarter times the shortest The distance between the tie points of the thread and other threads.
The strength (amplitude) of the deviation from a straight line is the measure of the thread curling. In the nonwoven produced according to the invention, it is less than three times the radius of curvature of the crimp, the radius of curvature always being less than 1.3 cm. Thread loops or bends and turns always deviate from a straight line by at least 1.5 cm and have a radius of curvature of at least 0.5 cm or more than 1.3 cm. Below the free fiber length is:
Understanding the length of each fiber part between binding points of the filament determines, given sufficient expansion of the filament part, that any crimps or loops or bends or turns are removed.
Fig. 1 shows in a simple representation at a high enlargement the structure of a nonwoven which is produced according to the method according to the invention and which has crimped and loopy or twisted or bend-like filaments 15 which are bound at points 16 spaced from one another .
FIG. 2 shows an enlarged part of a nonwoven produced according to the invention, which comprises a number of the parts shown in FIG. 1, and explains the random arrangement of the fibers and the spacing between them throughout Nonwoven.
The fibers or filaments are bound by means of binders which, for. B. consist of synthetic organic polymers and cause the binding of the fibers or filaments of the nonwoven by melting and / or by mechanical entanglement or entanglement with one another. In the event that fusible binders are used, they must have a lower melting point than the fibers or filaments that are to be bound.
Another excellent way of bundling is to spray fibrids onto the filament layer during its formation or to flock them with them, working with low-melting fibers and causing them to melt to a certain extent by heating. But even without enamel treatment, suitable nonwovens can be produced using fibrid binders.
When using fibrid binders, especially in large proportions, hardly any. the binder material is in the form of a continuous or semi-colourfull, reticulated layer that engages with the layer of continuous or staple fibers;
stands. Such a contiguous or semi-contiguous distribution of the binder is preferred because it provides a material with an unusually smooth surface and uniform thickness.
In the production of the fibrils, any purely synthetic polymer can be used that is sweeping under room conditions. Preference is given to using fibrils whose leaf products are dried for 12 hours at a temperature below the softening point of the polymer from which they are made (that is to say:
the minimum temperature at which a sample of the polymer leaves a moist trace of melt when the sample is brushed over the smooth surface of a heated block under moderate pressure), have a strength of at least about 0.005 g / denier.
Fibrid particles and their production are described in detail in the Belgian Patent No. 564,206.
According to a preferred embodiment, a nonwoven produced by the process according to the invention consists of 3 to 50% by weight of a fibrid binder and at least 50% by weight of spontaneously expandable filaments or fibers made of a synthetic polymer. When expanding under the EM, flow of heat, the fiber or filament material forms a crimp. Preferably, the two components mentioned together form at least 85% by weight of the total nonwoven.
The remainder can be made up of any fiber or filament material made from synthetic organic polymers. Sollehe fabrics have excellent printability.
A spontaneously expandable, that is to say latently crimpable fiber or filament material is a material which, with suitable heat treatment, is subject to an increase in length of 3 to 25% or more of its original length. The spontaneous expansion in a fiber resp.
Filament material made from synthetic organic polymers is eaten by the. Belgian Patent No. 566 145 with respect to polyester. However, spontaneous expansion is also known in the case of fibers made from other synthetic organic polymers. For example, a poly amide made by reacting p-xylylenediamine and azelaic acid is spontaneously expandable. Condensation polymers in general, such as polyesters, polyamides and polyurethanes, can be expanded spontaneously.
Acrylic, olefin and other addition-type polymers are also spontaneously expandable. The polyester fiber is the preferred, spontaneously expandable material for nonwovens made from staple fibers by the process according to the invention, while both polyamide and polyester filaments are preferred for the production of nonwovens from continuous filaments.
In addition to the binder and the spontaneously stretchable fibers or filaments, these preferred products can incorporate a smaller amount of other fibrous materials, such as conventional Sta pelfasen made of materials such as polyamides, polyesters, polyurethanes, acrylic resins, polyethylene, polypropylene, rayon, cellulose acetate and the like chen. You can work with curled and uncurled fibers of this type.
If the amount of such a fiber is kept below 15%, based on the total weight of the fabric, the desired properties of the fabrics according to the invention are not impaired and they can sometimes be improved.
In addition to the binder and the fibrous component, moderate amounts of non-fibrous materials can be used in the nonwovens produced according to the invention. Such materials can be incorporated in an amount not greater than 10% based on the total weight of the nonwoven to provide a variety of special benefits such as color, surface properties and:
the like to achieve. You can add small amounts of divided mate rials such as pigments, clays, metal oxides, synthetic organic polymer resins, synthetic elastomers and the like. If desired, the inorganic additives can be incorporated into fibrids.
According to another desirable embodiment of the invention, an elastomeric binder is used. The resulting products have a unique and surprising combination of low bulk, high flexibility and high strength, while their physical properties are equivalent to fabrics.
An excellent product of this type is made from at least 25% by weight of an elastomeric fibrid binder (this is to be understood as a fibrid binder made from a synthetic elastomeric polymer with a module between about 0.002 and 0.9 g / den) together with at least 50% by weight .% of a spontaneously expandable fiber, with the remainder being any organic synthetic fiber.
Preferably the elastomeric fibrid has a modulus between 0.002 and 0.1; the best products contain an elastomeric fibrid with its own modulus between 0.005 and 0.05.
If a pressing is carried out to obtain a nonwoven of high strength, mäh can also simultaneously press a pattern into the fabric or give it an embossing in order to improve the appearance, to modify the surface behavior or to achieve other known modifications.
When the compression takes place between screens, self-expanding fibers undergo expansion assuming a three-dimensional shape on the surface of the nonwoven, since parts of the fibers penetrate into the screen spaces.
The binders which can be used for the process according to the invention can consist of any synthetic organic polymeric material which has a modulus between 0.002 and 25 g / den. In general, with your own polymer resin binder with an initial modulus of more than 0.9 g / den, you should work with an amount of binder of less than about 25%, based on the total fabric weight, in order to obtain fabrics,
which have the properties of fabrics of the same weight and fiber content. If a binder of more than 25% is used, an elastomeric binder should be used in order to achieve good physical properties. Examples of elastomer binders of this class are the various butadiene-styrene mixed polymers containing 30 to 70 "0 bonded butadiene, as well as terpolymers of butadiene, styrene and acrylonitrile.
Other valuable elastomeric binders include mixed and terpolymers, which contain a larger proportion of poly (methyl methacrylate) or smaller amounts of other acrylates and acrylic acid; about 10 parts of a mixture of 98% polymethyl methacrylate plus 2% glycidyl methacrylate and about 86 parts of the above-mentioned acrylate ester copolymer;
a terpolymer containing methyl acrylate, methyl methacrylate and acrylic acid; a copolymer of ethyl acrylate with 2% acrylic acid; a mixture of 49 parts of polyhexyl methacrylate, 49 parts of polyethylene acrylate and 2 parts of polyacrylic acid, prepared by solution polymerization in benzene using benzene peroxide as an initiator; and poly (ethylene / propylene) containing 3% dicumyl peroxide.
Another valuable elastomeric binder is obtained when poly (tetramethylene ether) glycol having a molecular weight of about 1000 is reacted with toluene-2,4-diisocyanate to form a glycol-terminated macro intermediate compound and the latter by combining with Methylene bis (4 - phenyl isocyanate) with the formation of a low molecular weight which has isocyanate end groups. Polymer converts.
This low molecular weight polymer is then further reacted with hydrazine in order to obtain a high molecular weight elastomeric polymer (cf. French Patent No. 1,172,566).
Examples of non-elastomeric binders which can be used in the process according to the invention are polyamides, such as polyhexamethylene adipamide, polycaproamide, copolymers of polyhexamethylene adipamide and polycaproamide (preferably with a component content of 80:
20), poly-N-methoxy-hexamethylene adipamide and the like. Exemplary polyesters which are suitable as binders are polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, copolymers of polyethylene terephthalate and polyethylene isophthalate (preferably with a content of the components having a ratio of 80:20), poly (hexahydro-p-xylylene-tere) - phthalate) etc.
Particularly valuable urethane binders include: the urethanes, which are obtained by reacting piperazine and ethylene-bis-chloroformate, and the polyurethanes made from hexamethylene diamine and ethylene-bis-chloroformate, etc.
For the purposes of the invention, fibers are best with a bending stiffness which is proportional to the product of the initial modulus (Mi) of the fiber and one-half the power of the fiber titer. For the purposes of the invention, the product Mi X d3 / 2 should be between 1 and 1000 and preferably 5 and 250 goats.
The following examples serve to further explain the invention. The consolidated nonwovens explained by Adle have the structural characteristics and physical properties of the products according to the invention.
<I> Example 1 </I> An aqueous dispersion of an elastomer terpolymer which contains 92% ethyl acrylate, 6% methyl acrylate and 2% acrylic acid (Rhoplex B-15), with its own solids content of 46%, is used. the process of Belgian patent specification No. 564 206 converted into highly resistant fibrids. The fibrids are used in the form of the slurry obtained in the manufacture.
According to Belgian Patent No. 556 145 produced, spontaneously expandable fibers made of polyethylene terephthalate with their own module of about 20 are staple fibers (length 6.4 mm, titer 3 den) in the form of a slurry, which 3 parts of staple fibers and 2 parts of the elastomer fibrids described above in 10,000 parts of water, placed on a sieve. After the water has separated off, the sheet obtained is removed from the sieve, dried, placed between a cotton cloth and a sieve with a mesh opening of 1.68 mm and dried at 120 ° C. for 3 minutes.
The dried sheet is then placed between sieves with a mesh opening of 0.30 mm and embossed and bound for 1 minute at 205 ° C. and 14 kg / cm2. It is cured further by allowing air to act at 165 C for 5 minutes, and then washing and drum drying before the test.
The fabric contains 40% elastomeric binding agent, which represents an error modulus of 0.01 g / denier before curing and 0.015 after curing. The tear strength is 31.1 g / cm / g / m2, the square meter weight 119 g / m2, the drape stiffness 1.9 cm and the wet tear strength 23.7 g / cm / g / m2. Microscopic examination shows that the individual falsers are curled up and intertwined, have 23.6 to 31.5 curls / cm and a free fiber length equal to about 1.6 times the distance from neighboring binding sites.
The fabric retains its strength well when exposed to dry cleaning solvents. The embossing treatment results in a material that looks like Oxford, has an excellent degree of whiteness, retains the degree of whiteness well and has a medium porosity and a good feel.
The product obtained showed a density of about 0.4 - / cm-3 and a ratio of tear strength to drape stiffness of at least 2.0 kg / cm2. The product of the multiplaction of binder =% with
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was 9.8.
<I> Example 2 </I> An aqueous suspension of self-expandable fibers, which are produced according to the process of Belgian patent specification No. 556 145 and give a spontaneous expansion of 10% when immersed in boiling water, is prepared in by combining 10,000 parts of water with 3 parts of staple fibers (staple length 6.4 mm, fiber titer 3 denier) from these self-expanding polyester fibers, which are thoroughly mixed with a 5% solution of a surface-active agent (alkanol HC, a reaction product made from a fatty alcohol and ethylene oxide) is wetted.
A sufficient amount of an elastomer fibrid slurry made from a butadiene-styrene elastomer (ratio of components 45: 55) is added to this fiber suspension in order to obtain 2.0 parts of the mixed fibrids in suspension form. The butadiene-styrene elastomer has a modulus of 0.008 g / den. This fiber-binder suspension is then poured into the top container of a sheet mold, whereupon a sheet is deposited on a 20.3 X 20.3 cm sieve with sieve openings of 0.15 mm under suction.
The excess water is squeezed off the leaf by bringing it between absorbent cloths, still on a 0.15 mm sieve, and rolling it with a steel roller pin. The sheet is then removed from the sieve and placed between 0.30 mm sieves, which in turn are placed between cellulose cardboard and dried in a press for 10 minutes at 150 ° C. 6.7 kg / cm 2 pressure.
The nonwoven obtained in this pressing treatment is in the form of a fabric which has a fabric texture due to the impressions of the 0.15 mm and 0.30 mm sieves that were in contact with it during pressing .
The free fiber length is about one and a half times (on average one and a half times the distance along a straight line between tie points), the crimp thickness about 23.6 crimp / cm and the fabric density 0.4 g / cm3 and the basis weight about 120 g / m2. The nonwoven is tested for its physical properties; You get a tear strength of 16.4 g / cm / g / m2 and a tear strength of 13.5 g per g / m2. The drape stiffness is 20.2 mm. If you wash these goods in a synthetic detergent, their strength increases: the tear strength is 27.8 g / cm / g / m2 and the tear strength is 15.5 g per g / m2.
The drape stiffness decreases to about 18.3 mm.
The product obtained showed a density of about 0.4 g / cm3 and a ratio of tear strength to drape stiffness of about 1.82 kg / cm2. The product of multiplying the binder% with
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was 8.0.
If hard fibrids are used as binders instead of the elastomer fibrid binder in the same way, excellent nonwovens with a gel of 7.5 copolyester fibrid binders (80% ethylene isophthalate and 20% ethylene terephthalate) and 92.5 of the fibers are obtained according to Example 1 obtained.
<I> Example 3 </I> A uniform fleece with a basis weight of 17 g / m2 was produced from endless, latently shrinkable and crimpable filaments made of polyethylene terephthalate, which was consolidated by placing it between wire screens and weighing 7.0 kg / cm2 pressed at 50 C.
The filament layer was then removed from the sieve, wetted with water containing a synthetic wetting agent, and applied to a fiberglass which was coated with poly tetrafluoroethylene resin. The structure was subjected to the action of steam at atmospheric pressure for 10 seconds, as a result of which filament shrinkage and curling occurred, which led to a reduction in area of the layer of 75%.
This pre-shrunk structure was then bound using an aqueous dispersion of the terpolymer resin material according to Example 1. The resin impregnation of this structure resulted in a consolidated nonwoven with a binder content of 40% by weight. The solidified nonwoven was then subjected to a severe heat treatment in order to bring about the expansion of the filaments and at the same time to complete the resin bond and the crosslinking. For this purpose, the structure was placed between 0.30 mm wire screens and pressed in a press for 1 minute at 210 ° C. and 14.1 kg / cm2 pressure.
After this treatment, the nonwoven was cured in an oven at 175 ° C. for 5 minutes and then washed and dried.
The nonwoven obtained was a soft, drippable material, which was pleasant to the touch and had a texture similar to a fabric made from the same material. The polyester fibers had a crimp of 31.5 or more crimps / cm, and the free fiber length was about 1.6 times. The model of this binder was 0.015 g / den. The polyester filaments had a model of approximately 20 g / denier, and the titer of these filaments was approximately 1.4 denier.
The nonwoven would have a square meter weight of 108 g / m2, a tear strength of 39.5 g / cm / g / m2, a tear strength of 18.7 g per g / cm2, a density of 0.37 g / cm3, a drape - Thickness of 1.8 cm and a ratio of tear strength to drape stiffness of 2.45 kg / cm2. The product of multiplying the binder% by
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was 9.8.
<I> Example 4 </I> A uniform, two-dimensional structure of endless polyhexamethylene adipamide filaments with at least 60 crimps per 2.54 cm was made with fluff-dried copolymer fibers with a module of 3 g / den from an 80/20 copolymer of poly- hexamethylene adipamide and polycaproamide sprayed. This structure was pressed between two sieves (sieve opening 0.30 mm) for 1½ minutes at 175 ° C. at 352 kg / cm2.
The obtained nonwoven is soft, drapable, cloth-like and has no paper properties. Because of this embossing effect of the sieves, it has the appearance of woven cloth. The chemical analysis shows a content of the binder component of 3.9%. The square meter weight is 105 g / m2, the density about 0.28 g / cm3, the drape stiffness 2.5 cm, the tear strength 33 g / cm / g / m2 and the ratio of tear strength to drape stiffness about 1.37 kg / cm2.
This nonwoven is referred to in Table I below as sample 4a. Table I is a summary of the properties of various nonwovens produced by the process of the invention.
A similar nonwoven which contains 3.6% fibrid binder is pressed for 45 seconds at 3.5 kg / cm 2, a planar structure with a drape stiffness of 1.5 cm being obtained . This nonwoven is identified in Table I as Sample 4b. Other soft, drapable nonwovens are produced in similar tests with a binder content of 4 to 23%.
Other nonwovens are produced with impregnation with a dispersion of an elastomeric hairz. All of these nonwovens have their share of the stated desired physical properties and are identified in Table I as sample 4c.
In Table I, the nonwoven from example 1 is denoted by 1, and the patterns <I> 2a </I> and <I> 2b </I> are nonwovens from example 2 before or
after washing. Samples 4c and 4d in Table I are produced by mixing 3 parts of staple fibers with vigorous stirring in the presence of a small amount of an alcohol as a wetting agent with 8000 parts of water. The fiber suspension thus formed becomes an aqueous one
Added slurry containing 2 parts of the fibrids mentioned. This material is poured into the head bell of a leaf form and a leaf is separated from a 20.3 X 20.3 and a large 0.15 mm sieve. The sieve with the separated sheet is removed from the mold, placed between absorbent cloths and rolled with a steel roller pin to remove excess water. The sheet is then dried between sieves for 10 minutes at 130 ° C. and 3.5 kg / cm 2 pressure. The screens give the nonwovens a pattern that is similar to a woven fabric.
Sample 4e in Table I is made in a manner similar to Samples 4c and 4d, but in the absence of elastomers. The sheet is then wetted with a 46% aqueous dispersion of Rhoplex B-15 and the treated B'la'tt is then cured for 10 minutes at 13 ° C. and 3.5 kg / cm 2 pressure.
The following abbreviations are used in the table: A: Self-expandable polyester fiber of Example 1 (Mi - 10); B: Fibrids, produced from an elastomeric terpolymer containing 92% ethyl acrylate, 6% methyl methacrylate and 2/10 arylic acid, formed by shear precipitation and coagulation (Mi = 0.7); C: Self-expandable polyamide fibers [Polly- (p-xylylene-azeleamide)]; D:
The el'as'tomere is added as a dispersion in water (in the form commercially available as Rhoplex B-15 from Rohm & Haas Co.); E: A non-blown fiber product (66 nylon) bonded with a synthetic polymer binder.
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The nonwovens produced by the process according to the invention are distinguished by high drapability and flexibility, a desirable degree of bulkiness and good handle.
Because of these and other properties, they are well suited for end-uses where fabrics of various weights and weaves have previously been used.
It should be expressly emphasized here that the method according to the invention can be carried out with nonwovens made of synthetic organic fibers or filaments from any source.