Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von durchbrochenen gemusterten Nonwovens aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder Mischungen davon durch Behandlung eines Faservlieses auf einem mit Öffnungen versehenen Musterungsbilder mit einem nichtkomprimierbaren fliessfähigen Medium sowie auf die nach diesem Verfahren hergestellten Nonwovens.
Die Technologie der Papierherstellung lehrt die Verwendung von Wasser, um kurze Fasern auf Sieben in Form einheitlicher, ungewobener Papierblätter abzulegen. In Erweiterung dieses Standes der Technik lehren die US-Patentschriften Nrn. 2 862 251 und 3 033 721 das Besprühen von Faservliesen, welche in einem Abstand von ungefähr 10 cm von Sprühdüsen auf gelochten Platten liegen, mit Wassertröpfchen aus festen Kegelsprühdüsen, denen das Wasser mit einem Druck von 5-7 kg/cm zugeführt wird, um durch die Wasserströmung die Fasern in die Öffnungen der Unterlage zu tragen. Dermassen hergestellte Flächengebilde bestehen aus Faseragglomeraten und Gruppen von praktisch parallelen Fasern von garnähnlichem Aussehen, welche die Agglomerate untereinander verbinden.
Diese Faseragglomerate entstehen durch die Schwemmkraft des fliessenden Wassers auf der Oberfläche der gelochten Unterlage. Die nach diesem Verfahren gebildeten Produkte von geringem Gewicht sind selbsttragend, haben jedoch ohne zusätzliche Anwendung von Bindemittel keine geneigende Festigkeit, um für textile Verwendungszwecke geeignet zu sein.
Die US-Patentschrift Nr. 3 081515 beschreibt die Herstellung vom Nonwovens mit einem vorbestimmten Lochmuster. Die Fasern in diesem Nonwoven sind im Gleichgewicht und zeigen keine Neigung, sich gegeneinander zu verschieben. Dieses Nonwoven ist wohl selbsttragend, zeigt jedoch für viele Verwendungszwecke keine genügende Festigkeit, und für textile Zwecke wird die Verwendung von Bindemitteln vorgeschlagen.
Die vorliegende Erfindung verschafft ein ökonomisches Verfahren zur direkten Umwandlung von bauschigen Fasermaterialien in zusammenhängende, hochstabile starke Flächengebilde aus Fasern, welche ohne den Einsatz konventioneller Verfahrensschritte wie Weben, Wirken oder ähnlichem und ohne die Notwendigkeit spezieller Bindemittel, die Eigenschaften von Geweben aufweisen. Diese Nonwovens besitzen ohne die Verwendung von Bindemitteln Festigkeit und Drapierfähigkeit von textilen Geweben. Derartige Verfahren und Produkte waren bisher unbekannt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung solcher Nonwovens ist dadurch gekeunzeichnet, dass das nichtkomprimierbare fliessfähige Medium in Form eines oder mehrerer säulenförmiger Strahlen mit einem totalen Divergenzwinkel von höchstens 50 angewendet wird, welche aus Austrittsöffnungen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3000 cm/sek austreten und das Faservlies mit einem Aufpralldruck von mindestens
6kg.m sek2cm2 beaufschlagen, wobei eine nichtmechanische Verfestigung des Nonwovens dadurch erfolgt, dass entweder das fliessfähige, nichtkomprimierbare Medium erhitzt und/oder das Nonwoven anschliessend einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Das Faservlies kann in irgendeiner beliebigen Form aus textilen Endlosfilamenten, Stapelfasern, Garnen oder mehrschichtigen Zusammensetzungen derartiger Vliese vorliegen. Es können auch Mischungen von chemisch verschiedenen Fasern von unterschiedlicher Länge, Titer und anderen Eigenschaften verwendet werden. Das Vlies kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen und ein Netz oder anderweitiges Verstärkungsmaterial enthalten, welches durch das erfindungsgemässe Verfahren selbst nicht verändert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Musterungsbildner aus einer perforierten Platte oder einem feinen Drahtsieb mit 3,8-620 Löchern/cm2, welche in einem einheitlichen Muster angeordnet sind und eine Öffnungsfläche von 10-98 S; ergeben. Bei einer Ausführungsform beträgt die grösste Abmessung der Löcher 0,025-0,65 cm.
Als Aufpralldruck wird die Kraft pro Flächeneinheit bezeichnet, mit welcher das fliessfähige Medium auf die Oberfläche des Vlieses prallt. Der Aufpralldruck ist gleich der Aufschlagkraft des Mediumstrahls geteilt durch den wirksamen Querschnitt dieses Strahls auf Höhe der Vliesoberfläche. Die Aufschlagkraft des Mediumstrahls kann experimentell festgestellt werden, indem die Schale einer Waage in bekanntem Abstand unterhalb der Austrittsöffnung des Strahls aufgestellt und von diesem beaufschlagt wird und die zur Ausbalancierung der Waage benötigte Kraft gemessen wird.
Die gemessene Aufschlagkraft ist mathematisch äquivalent zum Durchflussmoment des Strahls auf der Ebene der Waage, vorausgesetzt, dass der Aufprall zwischen Mediumstrom und Waage unelastisch ist. Das Durch ffussmoment ist das Ausmass des Durchflusses durch eine quer zum Mediumstrahl liegende Ebene und kann aus dem Durchlauf einer bestimmten Medium menge durch eine bestimmte Austrittsöffnung in einem bestimmten Zeitabschnitt errechnet werden.
Der Aufpralldruck kann bestimmt werden, indem die gemessene oder errechnete Aufschlagkraft durch den wirksamen Querschnitt des Mediumstrahls, dort wo dieser auf das Vlies auftrifft, dividiert wird. Er errechnet sich aus der Formel
EMI2.1
worin - für die Dichte der Flüssigkeit, V für die Fliessgeschwindigkeit an der Düsenöffnung, A für den Querschnitt des Flüssigkeitsstroms an der Düsenöffnung und a für den Querschnitt des Flüssigkeitsstroms am Aufprallpunkt auf das Vlies stehen.
Der Querschnitt des Mediumstroms kann mit Leichtigkeit auf Photographien von diesem Strahl bestimmt werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Nonwovens hoher Festigkeit werden mit säulenförmigen Strahlen erzielt. Derartige Strahlen werden erhalten, indem ein nichtkomprimierbares Medium wie beispielsweise Wasser, mit hohem Druck durch Öffnungen von geringem Durchmesser gepresst wird.
Vorzugsweise sind diese Austrittsöffnungen von rundem Querschnitt. Der Strahl kann aus diesen Austrittsöffnungen zusammenhängend, unzusammenhängend oder pulsierend austreten.
Unter dem Begriff säulenförmig wird verstanden, dass die Strahlen einen totalen Divergenzwinkel von höchstens 50 aufweisen. Besonders starke und oberflächenstabile Nonwovens werden mit Hochdruckmedienstrahlen erhalten, welche einen Divergenzwinkel von höchstens 3 aufweisen. Die säulenförinigen Strahlen setzen die Luftwirbelbildung an der Oberfläche des Vlieses während der Behandlung auf ein Minimum herab.
Der Aufpralldruck variiert in Abhängigkeit vom Druck, mit welchem die Flüssigkeit der Austrittsöffnung zugeführt wird, und in Abhängigkeit von Form und Zustand dieser Austrittsöffnung. In der nachstehenden Tabelle werden die Variationen des Aufpralldruckes in Abhängigkeit vom Wasserdruck für säulenförmige Strahlen angeführt.
Der Aufpralldruck wurde hierbei in einem Abstand von 5,1 cm von der Austrittsöffnung, welche einen Durchmesser von 0,0127 cm aufweist, gemessen:
Wasserdruck Aufpralldruck kg/cm2 kg. mlSek.2 cm2
7,04 6,0
14,08 12,0
21,12 16,1
28,16 18,4
35,20 19,7
42,24 20,4
49,28 21,0
56,32 21,9
63,36 22,5
Es wurde gefunden, dass diffuse Wasserstrahlen von niedrigem Aufpralldruck aus konventionellen Düsen für kegelförmiges Sprühen mit Durchsätzen von bis zu
19 1/min und Drücken von bis zu 10,5 kglcma zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens nicht geeignet sind. Derartige Strahlen haben nicht genügend Aufpralldruck und schleppen grosse Mengen Luft mit sich. Dies ergibt starke Luftbewegung an der Oberfläche des Vlieses und führt zu Ungleichmässigkeiten im endgültigen Nonwoven.
Derartige Ungleichmässigkeiten können durch Zwischenschaltung eines gewobenen Drahtnetzes oder anderen perforierten Gegenstandes zwischen Vlies und Austrittsöffnungen vermindert werden, jedoch hat dies die unerwünschte Nebenwirkung, den Aufpralldruck an der Vliesoberfläche herabzusetzen.
Eine konventionelle Kegelsprühdüse mit einem Diver genzwinkel von 22 , welche Wasser mit einem Durchsatz von 3,79 1/min unter einem Druck von 7,04 kg!cm9 versprüht, ergibt in einem Abstand von 10 cm von der Austrittsöffnung einen Aufpralldruck von nur
0,24 kg.m sek2 cm2 Wenn man zwischen die Sprühdüse und das Vlies ein Sieb mit 79 x 79 Drähtenlcm einschaltet, wird der Aufpralldruck auf etwa
0,11 kg.m sek2 . cm2 herabgesetzt. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Nonwovens können unter Verwendung derartiger Düsen nicht erzielt werden.
Falls gewünscht, können die Fasern oder das Vlies mit einem Netzmittel oder anderen oberflächenaktiven Mitteln vorbehandelt werden, um die Behandlung zu erleichtern, oder es können derartige Mittel dem fliessfähigen Medium zugesetzt werden. Ebenfalls kann die Verarbeitbarkeit steifer Fasern verbessert werden, indem das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung einer heissen Flüssigkeit durchgeführt wird
Der durch das Medium ausgeübte Aufpralldruck kann durch Veränderung des Durchmessers der Austrittsöffnung, des Drucks des Mediums, des Abstandes zwischen Austrittsöffnung und Vlies und des Mediums, reguliert werden. Andere Variablen des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen in der Anzahl und Richtung der Durchgänge des Vlieses unter den Strahlen und in der Oberflächenbeschaffenheit der als Musterungsbildner dienenden Unterlage.
Im allgemeinen können Vliese mit einem Flächengewicht von 8,5 g/m2 oder weniger bis zu ungefähr 406 g/m2 oder mehr aus natürlichen, Cellulose- und/oder vollständig aus synthetischen Fasern mit Leichtigkeit unter Verwendung von Wasser in den nachstehenden Bedingungs-Bereichen verarbeitet werden: Durchmesser der Austrittsöffnung 0,0076-0,076 mm Abstand der Austrittsöffnungen 0,025-0,25 cm Wasserdruck 7-880 kg/cm2 Abstand zwischen Vlies und
Austrittsöffnung 0-15,2 cm Zahl der Durchgänge 1-100
In einer bevorzugten kontinuierlichen Ausführungsform wird das Vlies auf einer Unterlage unter meheren oszillierenden Medium strahlen hindurchgeführt. Bei diesem Verfahren werden viele Bereiche starker Faserverschlingung erhalten.
Es können viele Serien von Mediumstrahlen eingesetzt werden, um zu erzielen, dass die durch die Wirkung eines Strahls erhaltenen Bereiche verschlungener Fasern an solche Bereiche anstossen, welche durch die Wirkung anderer Strahlen gebildet wurden oder diese Bereiche sogar überlappen.
Je höher der Modul und/oder Titer der Fasern, um so höher wird der zur Behandlung benötigte Aufpralldruck und um so länger die nötige Behandlungszeit.
Gekräuselte Fasern sind vorzuziehen.
Ebenfalls steigt die zur Durchdringung des Vlieses benötigte Kraft mit zunehmendem Gewicht oder Dicke des Vlieses.
Zur Verbesserung des nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Nonwovens können diese jeder beliebigen textilen Nachbehandlung unterzogen werden.
Bei Verwendung von Fasermischungen aus langen und kurzen Fasern wird eine überraschend hohe Oberflächenstabilität und Reissfestigkeit erhalten.
In Abhängigkeit von der Art der verwendeten Unterlage können im erfindungsgemässen Verfahren verschiedene Musterungen der Nonwovens erzielt werden.
Die Fasermasse neigt dazu, sich während der Verschlingung der Oberflächenbeschaffenheit des als Unterlage dienenden Musterungsbildners anzupassen. Wenn eine flache gelochte Platte verwendet wird, verdichten sich die Fasern während derer Verschlingung über den Öffnungen. Dies kann die Fasern auf den flachen, un gelochten Teilen der Oberfläche dazu bringen, zwischen den Bereichen verschlungener Fasern geradlinige Ver bindungen zu bilden.
Ein mit Öffnungen versehener Musterungsbildner kann eine gelochte Platte, ein gewobenes Sieb, eine Wabenform oder ähnliches aus jedem geeigneten Material, welches durch das im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzte Medium nicht angegriffen wird, sein.
Passenderweise wird eine gelochte Platte aus rostfreiem
Stahl verwendet. Diese ist normalerweise flach, kann je doch in dreidimensionaler Form verformt sein. Die Öff nungen im Musterungsbildner können jede gewünschte
Form und Grösse aufweisen und können in jedem Mu sterungsbild, beispielsweise in parallelen oder gestaffel ten Reihen, angeordnet sein.
Die Öffnungsfläche des gelochten Musterungsbildners und die Grösse und Anordnung der Öffnungen müssen geeignet gewählt werden, um den Fasern des Vlieses zu erlauben, sich in Form des gewünschten Musters anzuordnen.
Die Durchführbarkeit des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch die Verwendung unebener Musterungsbildner verbessert und diese Verbesserung nimmt mit zunehmender Tiefe oder Höhe der Vertiefungen bzw. Erhöhungen zu. Bezeichnend für geeignete Musterungsbildner sind grobe, normale oder feingewobene Drahtnetze mit 1,18-31,4 Drähten eines Durchmessers von 0,0127-0,0635 cm pro cm und einer Öffnungsfläche von 10-98 %. Andere Beispiele sind perforierte Metallplatten mit runden Löchern im Bereich von 0,025 bis 0,635 cm Durchmesser, welche in parallelen oder gestaffelten Reihen angeordnet sind und eine Öffnungsfläche von 10-98 % ergeben. Perforierte Platten mit Schlitzen, Dreiecken und/oder anders geformten Öffnungen sind auch geeignet. Ausserdem ist es nicht nötig, dass alle Öffnungen in einer bestimmten Platte gleichen Durchmesser oder gleiche Form aufweisen.
Gerillte Platten oder solche von anderer Oberflächenbeschaffenheit können auch verwendet werden.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Nonwovens sind gekennzeichnet durch Bereiche, in denen Fasern solcherart mit anderen Fasern verschlungen sind, dass a) der Nichteindringwert (I) in den Bereichen verschlungener Fasern mindestens 0,5 und b) das Ausmass der Faserverschlingung (Su) wenigstens 0,1 betragen.
In einer Ausführungsform sind die Bereiche verschlungener Fasern voneinander getrennt und bilden ein Muster, und das Vlies kann in einem vorbestimmten Muster durchbrochen sein.
Die Bereiche verschlungener Fasern können durch garnähnliche Fasergruppen untereinander verbunden sein.
Das Faservlies kann aus kurzen und langen Fasern bestehen, wobei die kurzen Fasern in grösserem Ausmass in den Bereichen der höchsten Faserschlingung vorhanden sind.
In dieser Ausführungsform sind die langen Fasern vorzugsweise endlose Filamente und die kurzen Fasern in der Länge von den zur Papierfabrikation verwendeten Fasern (üblicherweise weniger als 1,3 cm), wobei die ersteren 90-25 Gew.% des Vlieses und die letzteren den Rest darstellen.
Ein bevorzugtes Musterungsbild besteht in einem wiederholten Rapport von praktisch endlosen Rippen auf wenigstens einer Seite des Nonwovens, welche längs parallelen geraden Rillen verlaufen oder in einem wiederholten Rapport von längs den Rillen angeordneten Öffnungen und zwischen den Rillen und den Öffnungen liegenden Bereichen hoher Faserverschlingung, welche mit den praktisch endlosen Rippen verbunden sind.
Vorzugsweise enthält das Nonwoven wenigstens 50 Gew.% Polyacrylfasern, um hohe Flüssigkeitsaufnahme und geringe Tendenz zur Ausbreitung der Flüs sigkeit im ganzen Nonwoven zu erzielen, wo dieses wünschenswert scheint.
In einer höchst bevorzugten Ausführungsform be trägt das Flächengewicht nicht mehr als 170 g/m2, per
5-%-Sekanten-Modul in wenigstens einer Richtung, vor zugsweise weniger als
10,6 g cm. gim2 die Biegelänge in wenigstens einer Richtung vorzugsweise weniger als 2,0 cm, die Streifen-Reissfestigkeit in einer Richtung vorzugsweise mehr als
10,6 g cm. g/m2 und die Zungen-Reissfestigkeit in wenigstens einer Richtung vorzugsweise mehr als 9,4 g/g/mê. Diese Angaben beziehen sich selbstverständlich auf ein bindemittelfreies Nonwoven.
Ein in bezug auf Festigkeit und Zusammenhalt von der Verschlingung zwischen den einzelnen Fasern abhängiges Fasergebilde wird charakterisiert durch: das Ausmass an Reibung zwischen den einzelnen Fasern in den Bereichen höchster Verschlingung, was ein Mass für die Verschlingung darstellt; die Wechselwirkung zwischen der Vollständigkeit der Verschlingung und der Zusammenwirkung von Fasern zwischen voneinander getrennten Verschlingungsbereichen in bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen Belastung.
I ist ein Mass für die Reibung zwischen den einzelnen Fasern in den Bereichen verschlungener Fasern und somit ein Mass für die Verschlingung. I bezeichnet das Verhältnis der Anzahl der beschriebenen Bereiche verschlungener Fasern, in welche in bezug auf die geprüfte Gesamtzahl eine bestimmte Nadel nicht eindringt.
Das Prüfverfahren besteht darin, eine bestimmte Nadel unter bestimmten Bedingungen auf bestimmte Bereiche fallen zu lassen, welche für die Struktur der Bereiche verschlungener Fasern repräsentativ sind. Dieser Versuch wird mit 25 verschiedenen von diesen Bereichen durchgeführt. bI entspricht der Anzahl von Bereichen, in welche die Nadel nicht eingedrungen ist, dividiert durch 25.
S ist ein Mass der Faserverschlingung und -zusammenwirkung und wird ausgedrückt durch die Gleichung: pd
F
Der Faktor für die Faserkonzentration (p) ist das Verhältnis des Gewichtes einer Flächeneinheit des verschlungenen Bereiches (W1) zum Gewicht einer Flächeneinheit des gesamten Nonwovens (W2), d.h.
P = W1/W2.
Bei Nonwovens mit einheitlich verschlungenen Fasern entspricht p - 1.
Die Dichte des Bereiches verschlungener Fasern wird mit (d) bezeichnet.
F , der Faktor der mittleren freien Faserlänge, ist ein Mass für die Faserzusammenwirkung unter Belastung und wird in den Bereichen bestimmt, wo derartige Fasern vorkommen, nämlich an Fasern zwischen den verschlungenen Bereichen.
Aus der Gleichung für S geht hervor, dass der Faktor der freien Faserlänge umgekehrt proportional zur Festigkeit steht, d. h. je grösser der Faktor der freien Faserlänge ist, um so weniger kann eine gute Faser Zusammenwirkung erwartet werden.
Der 5-%-Sekanten-Modul ist der Sekanten-Modul bei 5 % Dehnung auf der bei der Streifen-Reissfestigkeitsprüfung mit einer Klemmen geschwindigkeit von 2,54 cm/min und einer Messlänge von 5,08 cm aufgezeichneten Spannungs/Belastungs-Kurve. Die Streifen Reissfestigkeit wird auch nach dieser Methode, unter Verwendung eines 1,27 cm breiten Streifens, bestimmt.
Die Zungen-Reissfestigkeit wird mit Mustern von 10,16 x 1,27 cm bei einer Messlänge von 2,54 cm und einer Klemmengeschwindigkeit von 25,4 cm/min bestimmt. Im Muster wird in der Prüfrichtung ein Schlitz angebracht und gegenüberliegende Seiten des Prüflings zwischen Klemmbacken geklemmt, wonach die zum Zerreissen benötigte Kraft gemessen wird.
Die Bestimmung der Biegelänge erfolgt nach ASTM Prüfnorm 1288-55T.
Bindungsfreier Zustand bedeutet die Abwesenheit jeglichen andern Zusammenhangs zwischen den Fasern als des durch die Faserverschlingung erzeugten, d. h.
dass diese Prüfungen in Abwesenheit von Bindemitteln oder Verschweissungs- bzw. Verklebungspunkten zwischen einzelnen Fasern durchgeführt werden.
In Abwesenheit von Bindemitteln heisst in Abwesenheit irgendwelcher Klebemittel aus Kunstharzbasis oder von durch nichtfasrige Substanzen erzeugten Bindungen.
CharakterisierungsprEifunges7.
Der Iz,-Test dient zur Prüfung der Bereiche verschlungener Fasern eines Musters durch das Nicht-Eindringen einer Nadel. Die verwendete Nadel hat einen Schaft von 0,038 cm Durchmesser, mit einer konischen Spitze, deren Seiten in bezug auf die Längsachse einen Winkel von 260 aufweisen. Die Nadel steckt in einem Nadelfutter C der Bauart L. S. Starret und das Totalgewicht von Nadel und Futter beträgt 24 g. Diese Nadel wird in Verbindung mit einer 0,078 cm dicken Unterlagsplatte verwendet, welche Löcher von verschiedenen Durchmessern, die auf der Platte angegeben sind, aufweist.
Zur Bestimmung des Nicht-Eindringwertes (I) wird ein Teil des Nonwovens markiert, welcher 25 runde Bereiche verschlungener Fasern aufweist. Der mittlere Durchmesser der Bereiche verschlungener Fasern wird an Hand einer Vergleichsskala geschätzt und das Muster so auf die Unterlagsplatte gelegt, dass für hydraulisch hergestellte Nonwovens diejenige Seite gegen die Platte gekehrt ist, welche bei der Herstellung gegen die Wassersäulen gerichtet war und der zu prüfende Bereich verschlungener Fasern über einem Loch in der Platte liegt, dessen Durchmesser nicht mehr als 75 % des ver schlungenvn Bereiches beträgt. Für die Prüfung nichthydraulisch hergestellter Nonwovens spielt es keine Rolle, welche der Flächen gegen die Unterlagsplatte gerichtet ist.
Zur Prüfung von Bereichen verschlungener Fasern, deren Durchmesser kleiner ist als das ungefähr
1,33fache des Durchmessers des Nadelschaftes, wird der verschlungene Bereich über ein Loch gelegt, dessen Durchmesser um ein Geringes grösser ist als derjenige des Nadelschaftes. Eine Lichtquelle unter dem Loch in der Platte und geeignete optische Vergrösserung unterstützen die richtige Plazierung über dem Loch. Die Nadel wird in vertikaler Stellung auf die Mitte des verschlungenen Bereiches aufgesetzt und unter ihrem Eigengewicht darauf belassen, wobei sie mit der Hand seitlich abgestützt wird, um sie in der vertikalen Lage zu halten. Hierauf wird festgestellt, ob die Nadel in den Bereich der verschlungenen Fasern eindringt oder nicht. Dieser Test wird 25 mal wiederholt.
Der Nicht Eindringwert (I) ist das Verhältnis der Anzahl verschlungener Bereiche, in welche die Nadel nicht eindringt zur Gesamtzahl der durchgeführten Prüfungen.
Diese Prüfung berücksichtigt die Schwankungen in der Verschlingung in den verschiedenen Bereichen in einem bestimmten Muster und ergibt ein Mittel der repräsentativen verschlungenen Bereiche, in welche die Nadel nicht eindringt. Die verschlungenen Bereiche der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens haben einen Nicht-Eindringwert von wenigstens 0,5.
Die zur Ermittlung von S benötigten W1 und Wo werden im Prüfmuster durch direkte Messung ermittelt, indem für W1 zehn Abschnitte der Bereiche verschlungener Fasern aus dem Prüfling mittels einer geeigneten Schablone herausgeschnitten werden. Die Fläche entspricht dann der zehnfachen Fläche der Schablone. Die zehn Ausschnitte werden dann zusammen gewogen und das Mittel einer Flächeneinheit (W1) errechnet.
Die Dichte (d) des Bereiches verschlungener Fasern wird bestimmt, indem die Volumen der vorstehend beschriebenen Ausschnitte errechnet werden. Zu diesem Zwecke werden diese Ausschnitte axial aufgespiesst und mit 20facher Vergrösserung als Querschnitte photographiert. Diese Querschnitt-Photographien können unregelmässige Form aufweisen. In diesem Falle wird die Form annähernd auf Recht- oder Dreiecke interpoliert, ausgemessen und deren Volumen errechnet. Das Totalgewicht der zehn Ausschnitte wird dann durch die Summe der zehn Volumen dividiert und ergibt die mittlere Dichte (d) des Bereiches verschlungener Fasern in g/cm.
Die mittlere freie Länge (F) der Fasern wird durch Vergleich der ausserhalb der Bereiche verschlungener Fasern liegenden Fasern mit einer Vergleichsskala unter dem Mikroskop geschätzt. Hierzu werden die Fasern in Flächen- und Querschnitt-Ansicht beobachtet. Die fünf Vergleichsmuster und deren entsprechende Kurven und freien Faserlängen sind in Fig. 13 dargestellt. Wenn beispielsweise die Fasern visuell auf eine durchschnittliche Kurve geschätzt werden, deren Verhältnis von Höhe (h) zur halben Faserlänge (hl) der in der Gruppe vorhandener Fasern 0,5 ist, erhalten sie die Bewertung 3. Diese Schätzung wird 3fach unabhängig voneinander durchgeführt und das Mittel aus der Beobachtung in der Ebene und im Querschnitt des Nonwovens bestimmt.
Die beiden Schätzungen werden dann geometrisch kombiniert, indem die Quadratwurzel aus der halben Summe der Quadrate der beiden Werte gezogen wird. Wenn der Wert für die Schätzung in der Ebene des Nonwovens als F1 und derjenige für die Schätzung im Querschnitt als F. eingesetzt wird, errechnet sich die mittlere freie Faserlänge (F) aus der Gleichung:
EMI5.1
Es wurde beobachtet, dass Nonwovens aus geraden, d. h. ungekräuselten oder ungewellten Fasern, nicht Werte von 1, welche der Kurvenfreiheit entsprechen würden, aufweisen. Zur Verwendung mit Nonwovens aus geraden Fasern ist F = 1,4. Ebenfalls wurde beobachtet, dass der Wert für Muster aus konventionellen Stapelfasern oder schwach gekräuselten Endlosfilamenten im Bereich von 1,8-2,5 liegt. Für derartige Fasern kann ein Durchschnittswert von F = 2,1 eingesetzt werden.
Für stark gekräuselte Fasern sollte der effektiv bestimmte Wert F verwendet werden.
In leiner weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sind die Fasern in den Bereichen der höchsten Faserverschlingung praktisch nicht voneinander trennbar.
Mit nicht voneinander trennbar ist gemeint, dass die Fasern oder Endlosfilamente in den Bereichen der Faserverschlingung derartig ineinander verschlungen sind, dass ein beträchtlicher Anteil der Fasern beim Trennen aus der verschlungenen Masse zerreissen.
Bevorzugte Produkte des erfindungsgemässen Verfahrens weisen hohe Flexibilität und Nachgiebigkeit auf.
Gleichzeitig besitzen sie ohne das Vorhandensein von Bindemitteln oder Verschweissungspunkten Streifen Reissfestigkeiten von mehr als
10,6 g cm. g/m2 und Zungen-Reissfestigkeiten von mehr als
9,4 g gim2
Die Anwesenheit kurzer Fasern von weniger als der halben Länge anderer im Vlies vorhandener Fasern verschafft Verankerungspunkte in den Bereichen verschlungener Fasern und unterstützt die Oberflächen Stabilität der Nonwovens dadurch, indem der Abrieb individueller langer Fasern oder deren Loslösung aus dem Faserverband erschwert wird.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens können für alle textilen Verwendungszwecke eingesetzt werden wie für Behänge und Vorhänge, industrielle Gewebe, Kleidungsstücke, absorbierende Gewebe und ähnliches. Das hochwertige, ge webeähnliche Aussehen, kombiniert mit der Festigkeit gewobener oder gewirkter Textilien macht sie verwendungsfähig für den gesamten Bereich textiler Verwendungszwecke unter Einschluss vieler Spezialanwendungen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nach dem er findungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens gewünschtenfalls zusätzlich verfestigt, wie normale Textilien ausgerüstet, gefärbt oder irgendwelchen Nachbehandlungen unterzogen werden können.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Art einer zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeignete Vorrichtung,
Fig. 2 in schematischer, isometrischer Darstellung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von gemusterten Nonwovens bei hoher Arbvitsgeschwindig- keit,
Fig. 3 eine photographische Mikro aufnahme (40fache Vergrösserung) eines Teils eines gemusterten Nonwovens aus Fäden, die nach der Bildung des Nonwovens einer starken Kräuselung unterworfen worden sind (wie in Beispiel 11 beschrieben),
Fig. 4 eine entsprechende Mikro aufnahme (40fache Vergrösserung) des Nonwovens von Fig. 3 unter einer genügenden, mehrachsig wirkenden Spannung, um es um 15 S auszudehnen,
Fig.
5 an einer stark vergrösserten Draufsicht auf einen Teil eines plattenförmigen Musterungsbildners die versetzte Anordnung der Öffnungen bei der Herstellung der dreieckmaschigen Nonwovens von Fig. 3,
Fig. 6 eine photographische Mikroaufnahme (40fache Vergrösserung) eines Teils der dreieckmaschigen Probe A gemäss Beispiel 12,
Fig. 7 eine photographische Aufnahme der Probe A von Beispiel 12, nachdem das Nonwoven der Zungen Reissfestigkeitsprüfung unterworfen worden ist,
Fig. 8 eine photographische Mikroaufnahme (40fa- che Vergrösserung) eines Teils der Probe B von Beispiel 12,
Fig. 9 eine photographische Aufnahme der Probe B von Beispiel 12 nach der Durchführung der Zungen Reissfestigkeitsprüfung,
Fig. 10 eine photographische Mikroaufnahme (25fache Vergrösserung) eines Teils der quadratmaschigen Probe C von Beispiel 12,
Fig.
11 eine photographische Mikroaufnahme (8fache Vergrösserung) des quadratmaschigen Nonwovens von Beispiel 6,
Fig. 12 eine stark vergrösserte Draufsicht auf einen Teil des in Beispiel 7 zur Musterbildung verwendeten Siebes,
Fig. 13 eine Tabelle für die Beurteilung des oben beschriebenen Faktors der mittleren freien Länge (F) der Fasern.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 wird Wasser mit dem normalen Leitungsdruck von ungefähr 4,93 kg/cm2 über das Ventil 1 durch die Leitung 2 einer Hochdruckwasserpumpe 3 zugeführt. Die Pumpe kann als doppeltwirkende Einkolben-Pumpe ausgebildet sein, die mit Luft aus der Leitung 4 (Luftquelle nicht eingezeichnet) über das Druckregelventil 5 betrieben wird, wobei die Luft durch die Rohrleitung 6 wieder aus der Pumpe austritt. Durch die Leitung 7 gibt die Pumpe Wasser mit dem gewünschten Druck ab. An der Hochdruck Wasserleitung 7 ist ein Druckwasserspeicher 8 angeschlossen, mit welchem von der Pumpe 3 kommende Druckwellen und -schwankungen geglättet werden. Der Speicher ist durch eine flexible Membran 11 in zwei Kammern 9 und 10 unterteilt.
Die Kammer 10 wird mit Stickstoff auf einen Druck von t bis /s des gewünschten Betriebswasserdruckes (Zuführung durch die Rohrleitung 12 über das Ventil 13 aus einer Stickstoff-Flasche 14, die mit einem Regelventil 15 ausgestattet ist) und die Kammer 9 dann mit Wasser von der Pumpe 3 gefüllt. Eine Entlastung des Stickstoffdrucks in der Anlage kann mittels des Ventils 16 erfolgen. Das Wasser wird mit dem gewünschten Druck durch das Ventil 17 und die Rohrleitung 18 dem Verteiler 19 zugeführt, der die Austrittsöffnungen 20 bedient. Die aus den Austrittsöffnungen 20 austretenden, feinen, säulenförmigen Wasserstrahlen 21 treffen auf die lose Faserschicht 22 auf, die von dem Öffnungen aufweisenden Musterungsbildner 23 unterstützt wird.
Durch Bewegung des Musterungsbildners 23 und beziehungsweise oder des Verteilers 19 werden die Strahlen über die Schicht hinweggeführt, bis alle zu behandelnden Teile der Schicht bei hohem Aufpralldruck gemustert sind. Im allgemeinen wird die Faserausgangsschicht vorzugsweise behandelt, indem man den Musterungsbildner 23 unter einer Reihe feiner, säulenförmiger Strahlen hinwegführt, die in Abständen quer zu dem Behandlungsgut angeordnet sind. Zur rascheren, kontinuierlichen Produktion können Reihen oder Bänke solcher im Abstand angeordneten Strahlen Anwendung finden. Solche Reihen können sich unter rechtem Winkel oder unter anderen Winkeln zur Bewegungsrichtung der Schicht erstrecken und können zur gleichmässigeren Behandlung hin und her gehend (oszillierend) angeordnet werden.
Man kann auf die Schicht während ihres Hinweglaufens unter den Bänken auch die Strahlen mit zunehmend höherem Aufpralldruck zur Einwirkung bringen. Die Strahlen können in Rotation oder Schwingung versetzt werden oder stetig oder pulsierend strömen und ferner senkrecht oder unter anderen Winkeln zur Schichtebene gerichtet werden, solange sie nur mit genügend hohem Aufpralldruck auf die Schicht auftreffen.
Eine zur kontinuierlichen Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Faserschicht 29 auf dem Öffnungen aufweisenden Musterungsbildner 30 wird kontinuierlich dem laufenden Förderband 31 aus flexiblem porösem Material, beispielsweise einem Sieb, zugeführt, das von zwei oder mehr Walzen 32 und 33 getragen wird, die zum kontinuierlichen Antrieb des Bandes mit entsprechenden (nicht eingezeichneten) Antrieben ausgestattet sind. Über dem Band sind sechs Reihen von Austritts öffnungen vorgesehen, welche auf die Faserschicht Flüssigkeitsstrahlen 34 an aufeinanderfolgenden Stellen während des Durchlaufens auf dem Förderband richten.
Die Faserschicht läuft zuerst unter den Verteilerrechen 35 und 36 hinweg, die einstellbar angeordnet sind. Die Austrittsöffnungs-Rechen 37, 38, 39 und 40 sind einstellbar an einem Rahmen 41 angeordnet, dessen eines Ende beweglich auf einem ortsfest angeordneten Lager 42 ruht, während das andere Ende von dem Hin- und Herführer 43 getragen wird, welcher den Rahmen zur gleichmässigeren Behandlung quer zur Faserschicht hin und her zu schwingen vermag.
Den Verteilern wird wie in Fig. 1 durch die Rohrleitung 18 erhitzte Hochdruck < Flüssigkeit zugeführt. Jeder Verteiler ist über eine getrennte Leitung, einschliesslich eines flexiblen Schlauchs 44, eines Nadelventils 45 zur Druckeinstellung, eines Druckmessers 46 und eines Filters 47, welche Fremdteilchen vom Ventil zurückhält, an die Leitung 18 angeschlossen. Wie bei den in der Zeichnung gezeigten Druckmessern angedeutet, werden die Ventile so eingestellt, dass jeder in der Arbeitsrichtung folgende Verteiler mit höherem Druck arbeitet, so dass die Faserschicht 29 während des Hindurchlaufens durch die säulenförmigen Flüssigkeitsstrahlen 34 bei zunehmend höheren Aufpralldrücken behandelt wird. Die Bedingungen lassen sich jedoch leicht so einstellen, dass man die bei verschiedenen Faserausgangsschichten jeweils gewünschte Behandlung erhält.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, wobei Teile, wenn nicht anders angegeben, jeweils Gewichtsteile sind.
Die in den Beispielen genannten Festigkeitseigenschaften werden auf einem Instron -Prüfgerät bei 210 C und 65 % relativer Feuchte bestimmt. Die Streifen Reissfestigkeitsprüfung erfolgt gemäss ASTM-Prüfnorm D-1117-19 an einer Probe von 1,27 cm Breite bei einer Probenlänge von 5,08 cm unter Ausdehnung mit 50 %/Minute. Die Zungen-Reissfestigkeit wird an einer Probe von 10,16 cm Breite unter Ausdehnung mit 400 %/Minute bestimmt. Die Bestimmung des Anfangsmoduls erfolgt durch Messung der Anfangsneigung der Spannungs-Belastungs-Kurve.
Der 5-%-Sekanten-Modul wird nach der ASTM-Prüfnorm E6-61, Teil 10, Seite 1836, bestimmt. Die Be stimmung des 20-%-Sekanten-Moduls wird in der gleichen Weise durchgeführt.
Die Drapiersteifheit oder Biegelänge wird an einer Probe von 2,54 cm Breite und 15,2 cm Länge bestimmt, wobei man die Probe parallel zu ihrer Längserstreckung langsam so vorwärtsbewlegt, dass ihr Ende über den Rand einer horizontalen Fläche hinaus steht. Man misst die Länge des Überhangs, wenn das vordere Probenende sich unter seinem Eigengewicht bis zu dem Punkt gesenkt hat, an welchem die Verbindungslinie zwischen dem Probenende und dem Rand der Oberfläche mit der Horizontalen einen Winkel von 41,50 bildet. Der halbe Wert dieser Länge in cm ist gleich der Biegelänge der Probe.
Die Undurchsichtigkeit wird nach der T.A.P.P.I. Prüfnorm T425M-60 bestimmt.
Die Dicke wird mit Ames -Dickelehren bestimmt.
Die Zungen-Reissfestigkeit wird entsprechend der ASTM-Prüfnorm D-39 mit der Abänderung bestimmt, dass man eine Probe von 5,71 x 5,08 cm mit einem 2,54-cm-Schlitz verwendet und eine konstante Gleitbacken-Geschwindigkeit von 25,4 cm/Minute anwendet.
Die Dehnungserholung wird auf einem Instron Prüfgerät an einer Probe von 7,6 x 2,54 cm bei einer Messlänge von 5,08 cm unter Ausdehnung mit 50%/ Minute bestimmt. Man bestimmt die Spannungs-Belastungs-Kurve der Probe bis zu 15 C Ausdehnung (Anfangsdehnung) und lässt das Prüfgerät nach 30 Sekunden zurücklaufen und auf die ursprüngliche Messlänge von 5,08 cm zurückgehen. Nach weiteren 30 Sekunden wird das Prüfgerät wieder laufen gelassen, bis der verbleibende Durchhang der Probe aufgenommen ist, und an diesem Punkt die Dehnung in Prozent (bleibende Dehnung) aufgezeichnet.
Die Dehnungserholung wird aus der folgenden Gleichung errechnet: Dehnungserholung = Anfangsdehnung - Bleibende Dehnung/Anfangsdehnung x 100
Beispiel 1
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines sehr drapierfähigen, dreieckmaschig gemusterten Nonwovens aus Polyäthylenterephthalat-Endlosfäden.
Als Ausgangsmaterial wird lein Vlies (IFlächen- gewicht etwa 41 glm2) aus regellos angeordneten, schrumpfbaren Endlosfäden aus Polyäthylenterephthalat mit folgenden Eigenschaften verwendet:
Fadentiter, tex 0,19
Reissfestigkeit, g/tex 26,5
Dehnung, % 129
Anfangsmodul, g/tex 222,6
Man gibt das Vlies auf eine gelochte Platte, die Löcher von 0,192 cm Durchmesser, versetzt in 0,25-cm Mittenabständen (17,4 Löcher/cm2, Öffnungsfläche etwa 50-S), aufweist. Unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 wird die Schicht-Platten-Anordnung insgesamt achtmal in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende erhitzte Wasserstrahlen geführt, die aus in Mittenabständen von 0,064 cm angeordneten 0,01 3-cm-Austrittsöff- nungen austreten.
Der Wasserdruck bei der Behandlung beträgt 70 kg/cm2, die Wassertemperatur 500 C und der Abstand der Schicht von den Austrittsöffnungen 5 bis 7,6 cm. Man erhält ein festes, dreieckmaschig gemustertes Nonwoven mit einem 5 -%-Sekanten-Modul von etwa 26 bis 32 g/cm je g/m2.
Man gibt dieses Nonwoven dann etwa 2 bis 3 Minuten in eine Kammer, die Wasser von 850 C enthält.
Bei einem Kontrollversuch ergeben Fäden der gleichen Art wie in der Ware bei der gleichen Heisswasserbehandlung die folgenden Eigenschaften:
Reissfestigkeit, g/tex 24,0
Dehnung, S 163
Anfangsmodul, g/tex 189
Die Faser unterliegt unter der Wirkung des heissen Wassers einer linearen Schrumpfung von etwa 305S, wobei die Warenfläche um etwa 50% eingeht. Das Nonwoven erweist sich beim Entnehmen aus dem Wasser als voluminöser und zeigt eine Musterung geringerer Grösse als zuvor.
Nach dem Trocknen wird das Nonwoven zwischen zwei Sieben mit 79 x 79 Drähten/cm angeordnet, um die Fasern unter eine Haltekraft zu setzen, und die Anordnung in einem Luftofen 1 Minute auf ungefähr 180 bis 2000 C erhitzt. Das Nonwoven hat hierauf folgende Eigenschaften:
Flächengewicht, g/m2 61,7
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 43,2
Dehnung, S 160
5 %-Sekanten-Modul, g/cm je g/m2 3,7
Biegelänge, cm 1,75
Das Nonwoven erweist sich als weich, fest, elastisch, dehnbar, massbeständig, zusammenhaltend, waschbar und sehr drapierfähig. Es eignet sich für Blekleidungszwecke und für die Wohnungsausstattung, wie für Bezugszwecke, Vorhänge, Bettdecken, Hemden, Unterwäsche, Socken und dergleichen.
Beispiel 2
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von sehr drapierbaren, dreieckigmaschig gemusterten Nonwovens aus spontan ausdehnbaren Fasern.
Als Ausgangsfaserschicht dient ein Vlies aus regellos angeordneten, spontan ausdehnbaren Polyäthylenterephthalat-Endlosfäden, die um etwa 15 % spontan ausdehnbar sind und im übrigen folgende Eigenschaften besitzen:
Reissfestigkeit, g/tex 17,1
Dehnung, tot 238,0 Anfangsmodul, g/tex 119,7
Fadentiter, tex 0,4
Die Ausgangsschicht wird auf eine Platte aufgebracht, die in Mittenabständen von 0,28 cm versetzt angeordnete Löcher von 0,196 cm Durchmesser (14,9 Löcher/cm , Öffnungsfläche ungefähr 45SO) aufweist.
Unter Verwendung der Vorrichtung von Fig. 1 wird die Schicht-Platten-Anordnung durch Strahlen, die aus in Mittenabständen von 0,064 cm angeordneten, mit erhitztem Wasser von 91 kg/cm2 Druck gespiesen 0,013 -cm-Austrittsöffnungen austreten, hindurchgeführt und in vier Richtungen (Winkelabstände 450) behandelt, bis ein gut ausgebildetes Muster vorliegt. Man nimmt die Schicht dann von der Platte ab, gibt sie zwischen Siebe mit 79 x 79 Drähten/cm und unterwirft sie in einem Luftofen von 2000 C einer Wärmebehandlung.
Die Wärmeeinwirkung ruft die spontane Ausdehnung der Fäden hervor. Das erhaltene Nonwoven, das gut drapierbar, weich und fest ist und sich gut für Bekleidungszwecke, für die Wohnungsausstattung und andere herkömmiiche Anwendungszwecke von Geweben und dergleichen eignet, hat folgende Eigenschaften:
Flächengewicht, g/m" 92,5
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 32,2
Dehnung, , 171
5 oÓ-Sekanten-Modul, g/cm je g/m3 2,68
Biegelänge, cm 1,25
Beispiel 3
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines gut drapierbaren, festen, dreieckmaschig gemusterten Nonwovens aus nachkräuselfähigen Zwei-Komponenten-Fäden und ferner die Herstellung von flanellartigen Nonwovens.
Für die Ausgangsfaserschicht wird ein Vlies aus regellos angeordneten Zwei-Komponenten-Fäden, erhalten aus Polyhexamethylenadipamid und Polycaproamid (Gewichtsverhältnis 50 : 50), von trilobalem Querschnitt mit einem Flächengewicht von etwa 71 g/m2 verwendet. Die Schicht wird auf einen plattenförmigen Mu stertmgsbildner aufgegeben, der in Mittenabständen von 0,24 cm versetzt angeordnete Löcher von 0,16 cm Durchmesser (20,4 Löcher/cm2, Öffnungsfläche 41 %) aufweist.
Auf der Vorrichtung von Fig. 1 wird die Schicht-Platten-Anordnung wiederholt durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende erhitzte Wasserstrahlen hin und her geführt, die aus in Mittenabständen von 0,064 cm linear angeordneten Austrittsöffnungen von 0,013 cm Durchmesser austreten. wobei man den Wasserdruck stufenweise erhöht (1,75, 7, 21, 42 und 56 kgícm' und bei einer Wassertemperatur von 609 C arbeitet. Die Behandlung wird fortgesetzt, bis ein Nonwoven mit Dreieckmaschen-Muster vorliegt. Das Nonwoven - wird dann 5 Minuten abgekocht, wobei es einer Flächenschrumpfung von 12 % unterliegt.
Ein Teil des erhaltenen Nonwovens wird nach dem Trocknen verfestigt, indem man die Probe zwischen glatten Platten 5 Sekunden bei ungefähr 21 kg/cma Druck und einer Temperatur von 192 C presst. Eigenschaften der beiden Nonwovens:
Eingenschaften Nach dem Nach Abkochen Abkochen u. Verfestigen
Flächengewicht, g/m2 70 78
Streifen-Reissfestigkeit, g/cmjeg/m2 22,6 23,8 Dehnung, 115 153 Anfangsmodul, g/cmjeg/m2 5,5 3,5
Biegelänge, cm 1,19 1,55
Beide dreieckmaschig gemusterten Nonwovens sind gut drapierbar und eignen sich für typische Gewebe Anwendungen, wie für Bekleidungszwecke und dergleichen.
Dann wird ein flanellartiges Nonwoven mit einem warmen, weichen Griff hergestellt, indem man jede Seite des oben beschriebenen, verfestigten Nonwovens mit Schmirgelpapier behandelt, um lange Faserschlingen abzubrechen, den erhaltenen Flor von Oberflächenfasern mit einer Haarschneidemaschine (Schneidkopf 000) schert und die gescherte Ware 5 Sekunden bei 1920 C zwischen glatten Pressplatten bei ungefähr 21 kg/cm' Druck verfestigt.
Beispiel 4
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines dreieckmaschig gemusterten Nonwovens aus Zwei-Komponenten-Endlosfäden und dessen nachfolgende Behandlung zur Verdichtung des Musters und Erhöhung der Deckkraft.
Als Ausgangsschicht wird ein Vlies aus regellos angeordneten Endlosfäden mit einem Fadentiter von 0,33 tex verwendet, das man aus nachkräuselbaren Zwei-Komponenten-Fäden herstellt, die als eine Komponente Polyhexamethylenadipamid und als andere Komponente ein Copolyamid aus Hexamethylenadipamid und Hexamethylensebacamid aufweisen. Man gibt das Vlies auf einen plattenförmigen Musterungsbildner, der in Mittenabständen von 0,24 cm versetzt angeordnete Löcher von 0,16 cm Durchmesser aufweist (20,4 Löcheqem2. Öffnungsfläche 41 %), und führt sie durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende erhitzte Strahlen, die aus in Mittenabständen von 0,064 cm angeordneten, bei Drücken bis zu maximal 35 kg/cm2 gespeisten 0,01 3-cm-Austrittsöffnungen austreten, bis ein klares, deutliches Muster vorliegt.
Das Nonwoven wird dann in heisses Wasser getaucht, bis in den Fasern eine Kräuselung entwickelt und die Warenfläche sich um 25% verkleinert hat. Ein typischer Teil des Nonwovens ist in Fig. 3 in 40facher Vergrösserung gezeigt.
Das Ausmass, in welchem die Kräuselung das Muster verdichtet, wird ersichtlich, wenn man durch Straffziehen der Ware die Fäden geradezieht (in Fig. 4 bei 40facher Vergrösserung gezeigt). Das Nonwoven ist fest und besitzt Zusammenhalt.
In der gleichen Weise wird ein anderes Nonwoven hergestellt, wobei man vor dem Kräuseln die Undurch sichtigkeit bestimmt, für die sich ein Wert von 31 S ergibt. Durch Eintauchen des Nonwovens in siedendes Wasser wird dann eine starke Kräuselung der Fasern hervorgerufen, was zu einer Flächenverminderung von S0 % führt. Das Nonwoven wird nun in einer wässrigen Dispersion eines Acrylharzes geklotzt (Beladung mit 10 Gew.m und bei 88,3 kg'cm und 800 C gepresst.
Die Fertigware, die eine Undurchsichtigkeit von 76,3 % und ein Flächengewicht von 102 g/m2 besitzt, ist gut drapierbar, hat eine gute Deckkraft und eignet sich gut für herkömmliche Verwendungszwecke von Geweben wie Bekleidungszwecke und dergleichen. Das Nonwoven zeigt bei 40facher Vergrösserung ein ähnliches Aussehen wie in Fig. 3 erläutert.
Beispiel 5
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines au ssergewöhnlich gut drapierbaren, dreieckmaschiggemu- sterten Nonwovens aus relativ geraden PolyacryliFasern.
Ein Vlies (Flächengewicht ungefähr 68 g/m2) aus Polyacryl-Stapelfasern des Handels mit einem Fasertiter von 0,17 tex und einer Stapellänge von 3,8 cm wird auf einen plattenförmigen Musterungsbildner aufgegeben, der im Mittenabstand von 0,25 cm versetzt angeordnete Löcher von 0,19 cm Durchmesser (17,4 Lö cher/cm2, Öffnungsfläche 50 ,') aufweist.
Auf der Vorrichtung von Fig. 1 wird die Schicht in insgesamt 10 Durchgängen (jeweils 5 in zwei zueinander senkrechten Richtungen) mit hohem Aufpralldruck arbeitenden erhitzten Wasserstrahlen (50 C), die aus in Mittenabständen von 0,064 cm angeordneten 0,013-cm Austrittsöffnungen erhalten werden, in einem Abstand von 7,6 bis 10 cm von den Austrittsöffnungen aus gesetzt, wobei während der Behandlung der Wasserdruck in Stufen von 0 auf 70 kg/cm2 erhöht wird. Das anfallende dreieckmaschig gemusterte Nonwoven wird etwa 5 Minuten in siedendes Wasser getaucht, getrocknet und geprüft. Es stellt ein festes Nonwoven dar, das aussergewöhnlich gut drapierbar ist und sich somit besonders gut für Bekleidungszwecke eignet.
Eigenschaften:
Flächengewicht, g/m2 75
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 23
Dehnung, % 611 5%-Sekanten-Modul, g/cm je g/m2 1,6
Biegelänge, cm 1,53 Knäuelfestigkeitsverh ältnis 0,83
Beispiel 6
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines gut drapierbaren, dreieckmaschig gemusterten Nonwovens, das eine hohe Deckkraft besitzt und einem Gewirk ähnelt.
Es werden Fäden von bandförmigem Querschnitt verwendet, die erhalten werden können, indem man Polyäthylenterephthalat und Polyhexamethylenadipamid (Gewichtsverhältnis 50: 50) Seite an Seite durch einen Spinnschlitz von 0,008 x 0,152 cm verspinnt, wobei die Komponenten an den beiden Schlitzenden versponnen werden. In einer Hochtemperaturbehandlung der Fäden wird dann die Polyäthylenterephthalat-Kompo- nente unter Bildung von Fäden mit etwa 25 Kräuseln/cm geschrumpft. Solche Fäden werden in Form eines Vlieses mit einem Flächengewicht von ungefähr 88 g/m2 aus regellos angeordneten, gekräuselten Endlosfäden gesammelt.
Die Schicht wird auf einen plattenförmigen Musterungsbildner aufgegeben, der 71 konische Löcher/cm' aufweist, die versetzt angeordnet sind und sich in Rich tung von der Schicht weg auf einen kleinsten Durchmesser von 0,094 cm verengen. Die Plattendicke beträgt 0,008 cm und die Öffnungsfläche 50 S.
Die Schicht wird auf der Platte mittels mit hohem Aufpralldruck arbeitenden säulenförmigen erhitzten Wasserstrahlen (600 C) behandelt, die aus hintereinander in einer Dichte von 15,8 Öffnungen/cm angeordneten Austrittsöffnungen von 0,013 cm Durchmesser austreten, wobei der Abstand von den Austritts öffnungen etwa 2,5 cm beträgt. Die Schicht wird in einem Durchgang bei einem Wasserdruck von
1,4 kg/cm2, dann in drei Durchgängen in der gleichen Richtung bei 14 kg/cm2 und darauf in drei Durchgän gen senkrecht zur Richtung der Behandlung mit
14 kg/cm2 bei 35 kg/cm2 behandelt.
Man nimmt die
Schicht dann von der Musterungsplatte ab, wendet sie, verdreht sie um 900 in bezug auf das Plattenmuster, gibt sie wieder auf die Musterungsplatte auf und be handelt sie dann zunächst in drei Durchgängen bei
35 kg/cm2, dann in drei Durchgängen bei 70 kg/cm2 und schliesslich in drei Durchgängen bei 105 kg/cm2.
In jeder Stufe wird die Schicht senkrecht zur Richtung der vorhergehenden Stufe behandelt.
Das erhaltene Nonwoven wird dann von der Platte abgenommen, getrocknet und wärmefixiert, indem man es zwischen zwei Siebe mit 23,6 x 23,6 Drähten/cm bringt und 30 Sekunden bei 0,7 kg/cm2 Druck auf 2000 C erhitzt. Nach dem Wärmefixieren wird die Ware dreimal jeweils etwa 15 Minuten in einer Flügel-Haushaltswaschmaschine unter Verwendung von heissem Wasser (etwa 500 C) und eines Wäscherei-Detergents gewaschen, wobei man weitere Waren mitwäscht, um die Wasch-Normalbedingungen besser nachzuahmen. Man entnimmt dann das Nonwoven und trocknet es in einem Heissluft-Trommeltrockner. Das Nonwoven bleibt stabil und behält seinen Zusammenhalt, wobei keine Anzeichen für ein Ausfasern an der Oberfläche oder Pilling auftreten.
Das gewaschene Nonwoven hat folgende Eigenschaften:
Flächengewicht, g/m2 85
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 17,7
Dehnung, % 147
5 %dekanten-Modul, g/cm je g/m2 0,86
Biegelänge, cm 0,84
Das Nonwoven ist weich, drapierbar und besitzt die allgemeine Beschaffenheit eines Baumwollgewirkvs.
In der obigen Weise hergestellte Nonwovens werden dann zu Trikotunterhemden verarbeitet und auf ihre Waschbarkeit geprüft, wobei sie sich noch nach 25 aufeinanderfolgenden Wäschen in der Waschmaschine wie vorstehend beschneben als zufriedenstellend erweisen.
Beispiel 7
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Nonwovens, das einem Gewirk ähnelt und eine sehr hohe Knäueldichte besitzt.
Als Ausgangsschicht wird ein Vlies (Flächengewicht 85 g/m2) aus regellos angeordneten, hochgekräuselten Zwei-Komponenten-Fäden von trilobalem Querschnitt (mit etwa 83 Kräuseln/cm) verwendet, die aus Polyäthylenterephthalat und Polyhexamethylenadipamid (Ge wichtsverhältnis 50 : 50) hergestellt sind.
Man bringt die Schicht auf einen plattenförmigen Musterungsbildner von etwa 0,005 cm Dicke mit 162 versetzt angeordneten, konischen Löchern (Öffnungsfläche 50 S) auf, die sich zu der schichtfernen Platten seite hin auf einen kleinsten Durchmesser von 0,061 cm verjüngen.
Die Schicht wird auf der Platte der Einwirkung mit hohem Aufpralldruck arbeitender erhitzter Wasserstrahlen (500 C) ausgesetzt, die aus hintereinander in einer Dichte von 15,7 Öffnungen/cm angeordneten Austritts öffnungen von 0,013 cm Durchmesser erhalten werden, und in einer Reihe von Durchgängen bei Drücken bis zu einschliesslich 84 kg/cm2 behandelt, bis ein klares, deutliches Muster vorliegt.
Man nimmt das erhaltene Nonwoven von der Platte ab, trocknet es und unterwirft es dann der Wärmefixierung, indem man es zwischen Siebe mit 23,6 x 23,6 Drähten/cm bringt und 30 Sekunden bei 1 kg/cm2 Druck auf 2000 C erhitzt. Das Nonwoven wird dann etwa 15 Minuten auf einer herkömmlichen Flügel-Haushaltswaschmaschine unter Verwendung von heissem
Wasser (etwa 500 C) und eines Wäscherei-Detergents gewaschen, wobei man zur Nachahmung der normalen Waschbehandlung andere Waren mitwäscht, dann aus der Maschine entnommen und in einem Heissluft-Trom meltrockner getrocknet.
Das gewaschene Nonwoven be sitzt folgende Eigenschaften:
Maschinen- Querrichtung richtung Flächengewicht, g/m2 92,6 86,5 Streifen-Reissfestigkeit, g/cmjeg/m2 10 8,7 Dehnung, /Ot 151 203 5 O-Sekanten-Modul, g/cmjeg/m 5,3 Biegelänge, cm 1,25 1,06
Das Nonwoven ist weich und drapierbar und ähnelt allgemein in Griff und Aussehen einem Baumwollgewirk. Es hat auf Grund der Feinheit seines Musters eine hohe Deckkraft.
Beispiel 8
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von gemusterten Nonwovens, die auf ihren Oberflächen sinusförmig verlaufende Rippen aufweisen, aus Polyestvr-Sta- pelfasern, wobei auch die Auswirkungen einer Veränderung des Flächengewichts der Schicht und der Öffnungsfläche des Siebes gezeigt sind.
Als Ausgangsmaterial dienen durch Abscheidung aus der Luft gebildete Vliese mit Flächengewichten von ungefähr 68, 102 und 136 g/m aus regellos angeordneten Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern (Fasertiter 0,17 tex, Stapellänge 3,82 cm), die beim Eintauchen in siedendes Wasser linear um ungefähr 40/0 zu schrumpfen vermögen.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art werden gemusterte Nonwovens wie folgt hergestellt. Das Ausgangsvlies wird auf ein in Leinwandbindung gewebtes Drahtsieb der folgenden Kennwerte gelegt: Siebfeinheit Drahtdurch- Öffnungs
Drähte/cm messer, mm fläche, %
A 7,9 0,381 49
B 7,9 0,508 36
C 7,9 0,635 25
D 7,9 0,711 19
Auf das Vlies wird eine 0,0051 cm dicke, perforierte Platte aufgelegt, die Löcher von 0,074 cm Durchmesser (ungefähr 111 Löcher/cm2, Öffnungsfläche 50 S) aufweist, wobei diese Deckplatte lediglich die Aufgabe hat, das Vlies bei der anfänglichen Behandlung in seiner Lage zu halten, und die Musterung des Vlieses nicht beeinflusst.
Der Aufbau wird 20mal durch mit einem hohen Aufpralldruck arbeitende s äulenförmige erhitzte Wasserstrahlen (etwa 500 C) geführt, die bei einem Wasserdruck von 119 kg/cm2 aus 0,01 27-cm-Austrittsöffnungen erhalten werden, welche hintereinander längs eines Rohres von 0,635 cm Aussendurchmesser auf einer Strecke von 20,3 cm in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm angeordnet sind. Man nimmt dann die Deckplatte ab und behandelt die Schicht in weiteren 80 Durchgängen durch die Strahlen. Die Behandlung erfolgt in Richtung jeder Siebachse bei einem Abstand des Vlieses von den Austrittsöffnungen von ungefähr 2,54 cm. Das anfallende, gemusterte Nonwoven wird auf dem Musterungssieb in einem Luftofen bei ungefähr Raumtemperatur getrocknet.
Die Eigenschaften der Nonwovens vor und nach der Entwicklung der latenten Schrumpfung der Faser sind in der folgenden Tabelle aufgeführt (wobei alle Werte das Mittel aus der Durchlauf- und der Querrichtung darstellen); zum Schrumpfen wird das Gebilde 15 bis 60 Sekunden in siedendes Wasser getaucht, getrocknet, geglättet bei niedriger Temperatur gebügelt) und in einem Standard Flach-Trockner ohne Druck 1 bis 5 Minuten bei 185 bis 1900 C wärmefixiert, wobei ein Flächenschrumpf von etwa 32 bis 40 % eintritt.
Musterungssieb 5%-Sekanten-Modul, Maschen- Öffnungs- Flächengewicht, g/mê Reissfestigkeit, g/cm je g/mê Dehnung, % g/cm je g/mê Undurchsichtigkeit, % grösse fläche vorher nachher vorher nachher vorher nachher vorher nachher vorher nachher Drähte/cm %
7,9 49 71,2 98,3 29,0 26,4 94 99 7,9 7,9 47 59
7,9 36 78,0 108,5 32,7 30,6 85 92 17,4 10,6 47 59
7,9 25 74,6 108,5 31,2 31,2 80 89 14,8 10,0 42 57
7,9 19 71,2 112,0 32,7 31,2 89 94 8,4 6,3 40 62
7,9 49 101,7 156,0 23,2 20,6 91 125 10,6 3,2 60 72
7,9 36 105,0 149,0 19,5 19,5 85 118 11,6 3,7 61 73
7,9 25 108,5 159,0 25,8 21,1 86 96 12,1 4,7 57 70
7,9 19 98,3 152,5 21,1 19,5 81 99 11,6 5,8 54 68
7,9 49 132,0 206,8 23,2 19,5 95 112 7,9 3,2 69 81
7,9 36 115,1 173,0 26,9 24,2 85 102 13,7 6,3 62 76
7,9 25 122,0 176,1 17,4 13,2 87 88 8,9 4,2 62 75
7,9 19 128,8 210,0 21,1 17,9 85 118 9,5 4,2 60 78
Die vorstehende Tabelle
erläutert die erwünschten Eigenschaften der Nonwovens. Die Nonwovens sind allgemein weich, fest, drapierbar und gewebeartig. Ihr Aussehen kann je nach der Fasergewichtsmenge, die je Flächeneinheit des Siebes in bezug auf die Öffnungsfläche des letzteren eingesetzt worden ist, von offenmaschig gearbeiteten geringen Gewichts bis zu verhältnismässig schweren, gewebeartigen Nonwovens reichen.
Die Produkte zeichnen sich nach der Schrumpfung allgemein durch eine höhere Deckkraft aus, die in den Un durchsichtigkeits-Bestimmungen zum Ausdruck kommt, und sind, wie die Sekanten-Mcdul-Bestimmungen erläu tern, drapierbarer als die ungeschrumpften Produkte.
Auf der dem Musterungsbildner zugewandten Fläche jedes Nonwovens verlaufen sinusförmige Rippen, die von Bereichen parallelisierter Fasern gebildet werden, die mit Bereichen stark ineinander verschlungener Fasern abwechseln, wobei die letzgenannten Bereiche mit zunehmender Öffnungsfläche, wie bei der Öffnungsfläche von 49,ru, stärker in Erscheinung treten. Bei einer Betrachtung der dem Musterungsbildner abgewandten Fläche sind bei den Nonwovens geringeren Gewichts sinusförmig verlaufende Rippen sichtbar, wobei mit zunehmendem Gewicht die Fläche in ihrem allgemeinen Aussehen regelloser wird. Am Umfang jeder Öffnung befinden sich lokalisierte Bereiche mit vielen zur Oberfläche der Ware senkrecht orientierten Fasern.
Die den Wellungen des unteren Drahtes entsprechenden Öffnungen sind bei den Nonwovens geringeren Flächengewichts zum Teil verdeckt und gehen schliesslich bei den Nonwovens höheren Flächengewichts vollständig verloren.
AvIit zunehmender Öffnungsfläche der Musterungssiebe, wie den Sieben mit 36 und 49 Öffnungsfläche, werden Nonwovens mit kleineren Öffnungen und grösserer Deckkraft erhalten. Nonwovens mit grösserer Deckkraft können auch unter Verwendung von Musterungssieben geringer Öffnungsfläche (zum Beispiel von 16 bis 27 %) und feineren Maschen zum Beispiel 9,5 x 9,5 bis 15,7 , 15,7 Drähten/cm) und beziehungsweise oder durch Entwicklung der latenten Eigenschaften, wie der Nachkräuselbarkeit, der Fasern erhalten werden.
Beispiel 9
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von gemusterten Nonwovens, die unter Entstehen eines Köpermusters auf den Warenflächen kurze, rippenartige, diagonal verlaufende Elemente aufweisen, aus Polyester Stapelfaser, wobei eine Herstellung auf mehreren verschiedenen Sieben erfolgt.
Als Ausgangsmaterial wird ein Vlies mit einem Flächengewicht von etwa 85 g/m2 aus regellos angeordneten Polyester-Stapelfasern mit einem Fasertiter von 0,17 tex und einer Stapellänge von 3,81 cm verwendet, das durch Abscheidung aus der Luft hergestellt worden ist.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art werden gemusterte Nonwovens wie folgt hergestellt. Das Ausgangsvlies wird auf ein in Köperbindung gewebtes Drahtsieb mit den folgenden Kennwerten aufgelegt: Sieböffnung, Drahtdurch- Öffnungs Drähte/cm messer, mm fläche, %
A 7,9 X 11,8 0,457 31
B 9,5 X 9,5 0,585 20
C 11,8 X 11,8 0,432 23,9
D 15,7 X 15,7 0,343 21
Die Oberfläche jedes Siebes kennzeichnet sich durch in regelmässigen Abständen vorliegende, rechteckige Kanäle, die in bezug aufeinander diagonal zum Sieb versetzt und voneinander durch dazwischenliegende Siebdrähte getrennt sind.
Auf das Vlies wird eine 0,0076 cm dicke Platte mit Löchern von 0,094 cm Durchmesser (etwa 72 Löcher/ cm', Öffnungsfläche 50/0) aufgelegt, wobei diese Platte nur die Aufgabe hat, das Vlies während der anfänglichen Behandlung in seiner Lage zu halten, und die Musterung des Vlieses nicht beeinflusst. Der Aufbau wird 20mal durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende säulenförmige erhitzte Wasserstrahlen (etwa 50 C) hindurchgeführt, die aus mit Wasser von 141 kg/cmo Druck gespeisten, 0,01 27-cm-Austrittsöffnungen austretlen, welche längs eines Rohres auf einer Strecke von 12,7 cm Länge in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm hintereinander angeordnet sind. Man nimmt dann die Deckplatte ab und behandelt die Schicht in weiteren 80 Durchgängen.
Die Behandlung erfolgt in den Richtungen der Siebachsen, wobei der Abstand des Vlieses von den Austrittsöffnungen ungefähr 2,54 cm beträgt. Die so erhaltenen, gemusterten Nonwovens werden auf dem Musterungssieb in einem Luftofen bei etwa 400 C getrocknet. Man misst in Richung der vier Hauptachsen der Nonwovens, einschliesslich der Köperrichtung und in der Senkrechten hierzu, die Eigenschaften jedes Nonwovens;
die Mittel der vier Messwerte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Flächen- Reissfestigkeit, Dehnung, 5'0,-Sekanten- Biegelänge, Sieb gewicht, g/cm je g/m2 % Modul, gim2 g/cm je g/m2 g/cm je g/m2 cm
A 84,8 32,2 76 5,8 1,8
B 88,1 29,5 78 3,7 1,5
C 88,1 29,5 92 4,2 1,7
D 74,5 22,6 89 3,7 1,6
Die Fasern in diesen köpergemusterten Nonwovens zeigen ein Aussehen und eine Anordnung wie folgt: Bei allen Produkten kennzeichnet sich die dem Musterungsbildner zugewandte Fläche durch rechteckige, rippenartige Elemente, die in bezug aufeinander in der Diagonalen versetzt sind. Die Rippen enthalten, angrenzend an Bereiche einer starken Regellosigkeit und Verschlingung der Fasern, Bereiche mit starker Faserparallelisierung.
Diese rippenartigen Elemente entsprechen den oben genannten, rechteckigen Kanälen der musternd wirkenden Sieboberfläche. Die Fasern in den Rippen stehen in Zusammenhang mit auf einer zweiten Höhe des Nonwovens befindlichen und überwiegend von der dem Musterungsbildner abgewandten Warenseite sichtbaren Fasern. Die Fasern auf dieser zweiten Höhe bilden Verbindungen zwischen aufeinanderfolgenden Rippen der ersten Höhenlage, wobei diese gegenseitigen Verbindungen die From gut geordneter, breiter Bänder parallelisierter Fasern haben können, die sich aus der Oberfläche hervorwölben, oder Bereiche von regellos angeordneten, verschlungenen Fasern bilden oder eine Kombination beider darstellen können.
Die gegenseitigen Verbindungen und die Rippen bilden zusammen in regelmässigen Abständen vorliegende Öffnungen, die ebenfalls in der Diagonalrichtung liegen und den hervorstehenden Drahtwellungen entsprechen.
Die den Drahtwellungen entsprechenden Öffnungen können manchmal auch nur zum Teil ausgebildet sein.
Im allgemeinen wird mit zunehmendem Flächengewicht des Ausgangsmaterials und beziehungsweise oder abnehmender Höhe der Drahtwellungen die Tendenz zur Verkleinerung der in dem Endprodukt vorliegenden Öffnungen bezüglich Grösse und Ausmass und zur Steige- rung des Ausmasses und der Intensität der Regellosigkeit der Fasern und der Verschlingung zunehmend stärker. Von der dem Musterungsbildner abgewandten Fläche aus betrachtet, sind bandartige Fasergruppen zu erkennen, die sich von einer Öffnung zu einer benachbarten Öffnung erstrecken und am Umfang der Öffnungen senkrecht zur Oberfläche des Nonwovens orientiert sind.
Beispiel 10
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von gemusterten Nonwovens aus Polyester-Stapelfasern auf in Köperbindung gewebten Sieben als auch auf Langloch Sieben.
Als Ausgangsmaterial wird ein durch Ablegung aus der Luft erhaltenes Vlies Flächengewicht 84,7 g/m2) aus regellos angeordneten, nachkräuselbaren Polyäthylenterephthalat-Fasern (Fasertiter 0,17 tex, Stapellänge 3,81 cm) verwendet, die beim Eintauchen in siedendes Wasser in der Länge um etwa 40 S zu schrumpfen vermögen.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art werden der obigen Beschreibung entsprechende Schichten auf den folgenden Sieben gemustert:
Maschengrösse, Dsaht- bezeich- Siebart Drähte/cm durchmesser mm nung Drähte/cm durchmesser, mm
A Köpergewebe 5,5 X 15,8 0,584
B Langloch 11,8 X 3,16 0,457 X 0,813
C Langloch 9,45 X 1,97 0,635 X 0,889
D Langloch 4,7 X 1,97 0,813
Auf die Schicht wird eine Deckplatte der in Beispiel 23 beschriebenen Art aufgelegt, um die Schicht bei der anfänglichen Behandlung in ihrer Lage zu halten, während die Platte die Musterung der Schicht nicht beeinflusst.
Der Aufbau wird 20mal durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende Wasserstrahlen etwa 500 C) geführt, die aus mit heissem Wasser von 141 kg/cm2 gespeisten 0,01 27-cm-Austrittsöffnungen austreten, die längs eines Rohrs auf einer Strecke von 12,7 cm hintereinander in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm angeordnet sind. Man nimmt dann die Deckplatte ab und behandelt die Schicht weiter in 80 Durchgängen mit den Strahlen. Die Behandlung erfolgt in den Richtungen der Siebachsen und die Schicht wird in einem Abstand von ungefähr 2,54 cm von den Austrittsöffnungen gehalten. Die so erhaltenen, gemusterten Nonwovens werden auf dem Musterungssieb in einem Luftofen bei etwa 400 C getrocknet, worauf man die Eigenschaften jedes Gebildes in Richtung jeder Hauptachse und in der Diagonalrichtung (450) bestimmt.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt (wobei MD die Messung längs der Körperrippen, XD die Messung im rechten Winkel zu MD und Diag. die Messung unter einem Winkel von 450 zu MD bedeutet). Flächen Sieb gewicht, Reissfestigkeit, g/cm je g/mê Dehnung, % 5%-Sekanten-Medul, g/cm je g/mê Biegelänge, cm g/mê MD XD Diag. MD XD Diag. MD XD Diag. MD XD Diag.
A 81,4 37 27 31 46 58 60 32 8,4 2,6 - 1,6 1,9
B 81,4 26 27 30 57 55 63 11 11 2,1 1,8 1,7 1,8
C 81,4 36 28 34 56 67 71 22 7,4 3,2 2,2 1,6 1,7
D 88,1 31 31 33 49 56 63 42 2,6 1,1 2,7 1,7 1,8
Wie die Tabelle zeigt, besitzen diese Nonwovens sehr erwünschte, gewebeartige Eigenschaften. Bemerkenswert ist die sehr geringe Höhe der Sekanten-Mo duln in der Diagonalen, woraus sich die guten Drapiereigenschaften der Nonwovens ergeben.
Beispiel 11
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines gemusterten Nonwovens, das an einer Fläche sinusförmig verlaufende Rippen und auf der anderen Fläche regellos orientierte Fasern aufweist, aus einer Mischung von Polyacryl- und Reyonfasern.
Als Ausgangsmaterial dient ein durch Abscheidung aus der Luft erhaltenes Vlies (Flächengewicht etwa 102 g/m2) aus einer gleichteiligen Mischung von Polyacryl- und Reyon-Stapelfaser (Fasertiter jeweils 0,17 tex, Stapellänge bei der Polyacrylfaser 3,81 cm und bei der Reyonstapelfaser 3,97 cm).
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art wird das Vlies auf einem aus Drähten von 0,104 cm Durchmesser in Leinwandbindung gewobenen Sieb mit 5,9 Drähten/cm (Öffnungsfläche 15,2%) behandelt. Man führt das Sieb in 20 Durchgängen durch mit hohem Aufpralldruck arbeitende säulenförmige erhitzte Wasserstrahlen (etwa 500 C), die aus längs eines Rohres mit einer Wandstärke von 0,038 cm auf einer Strecke von 12,7 cm in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm angeordneten 0,01 27-cm-Austrittsöffnungen erhalten werden, wobei für den gleichen Zweck wie in Beispiel 22 eine perforierte Deckplatte mit 71,5 Öffnungen/cm (Öffnungsfläche 50 S) verwendet wird.
Dann wird das Decksieb abgenommen und die Behandlung in weiteren 30 Durchgängen wiederholt, hierauf die Probe abgenommen, gewendet und wieder sorgfältig so auf das Sieb aufgelegt, dass die ursprüngliche Deckung mit dem Siebmuster beibehalten bleibt. Die oben beschriebenen Behandlungen werden nun (mit und ohne Decksieb) wiederholt. Die Behandlung erfolgt in Richtung jeder Achse des Siebes. Der Wasserdruck wird auf 141 kg/cm" gehalten, und der Vliesabstand von den Austrittsöffnungen beträgt etwa 2,54 cm. Das gemusterte Nonwoven wird auf dem Sieb bei etwa 400 C getrocknet.
Die Eigenschaften der Nonwovens sind in der folgenden Tabelle für den bei der Herstellung erhaltenen Zustand wie auch den Zustand nach dem Waschen in einer Flügel-Haushaltswaschmaschine bei Einstellung auf Baumwolle oder starke Hitze und unter Verwendung eines Wäscherei-Detergent zusammengestellt (wobei MD die Bestimmung in Richtung der sinusförmig verlaufenden Rippen und XD eine Messung unter rechtem Winkel zu MD bedeutet).
Flächen- Streifen-Reissfestigkeit, 5 % Dehnung, % g/cm je gim2 Ware gewicht, g/cm je g/mê D@@@@@@g, 70 g/cm je g/mê Diege@ange, g/mê MD XD MD XD MD XD cm in der erzeugten Form 97 24,8 20,0 61 50 7,9 14,8 2,7 nach dem Waschen 97 23,7 21,1 61 47 3,6 14,2 2,2
Das gemusterte Nonwoven ist, wie die Tabelle zeigt, fest und besitzt gewebeartige Eigenschaften, wobei es diese Eigenschaften beim Waschen beibehält. Es ist weich und eignet sich besonders für Verwendungszwecke, bei denen eine hohe Absorptionsfähigkeit benötigt wird, wie für Windeln, Binden und Bänder und dergleichen. Bleim Waschen ergibt sich darüber hinaus eine Neigung zu Verstärkung von Voluminosität und Weichheit.
In der bei der Herstellung erhaltenen Form besitzt das Nonwoven sinusförmig verlaufende Rippen, die, wie eine Betrachtung der dem Musterungsbildner zugewandten Fläche deutlich zeigt, dicht gepackte Bezirke aus hochparallelisierten Fasern aufweisen, die mit Bezirken stark verschlungener Fasern abwechseln. Diese Gruppierungen parallelisierter Fasern stellen keine ausgeprägten, isolierten Bündel dar, sondern stossen vielmehr an Bereiche einer regellosen Faseranordnung, die sich an der dem Musterungsbildner abgewandten Fläche befinden, sowie bandartige Zwischengruppen parallelisierter Fasern an, die unter den sinusförmigen Rippen (im Inneren des Nonwovens) und im allgemeinen quer zu den Rippen verlaufen.
Die verschlungenen Faserbereiche des Nonwovens, die bei einer Betrachtung der dem Musterungsbildner zugewandten Oberfläche deutlich sichtbar sind, erstrecken sich über die Dicke des Nonwovens und verleihen ihm Zusammenhalt und Festigkeit. Auf der dem Musterungsbildner abgewandten Fläche liegen Faserbündel vor, die über die verschlungenen Faserbereiche hinwegzuspringen scheinen, sich längs der Ränder der Löcher im Nonwoven vertikal erstrecken und in der Masse verschlungener Fasern auf der anderen Seite der Nonwovens verschwinden.
Beispiel 12
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von gemusterten Nonwovens wie in Beispiel 11 bei leicht abgeänderten Arbeitsbedingungen.
Die Nonwovens werden aus zwei Ausgangsvliesen (A und B) der in Beispiel 11 beschriebenen Art hergestellt, die sich in ihrem Flächengewicht leicht unter scheiden. Die Vliese werden, vom Wasserdruck und der Hindurchführung durch die Strahlen abgesehen, wie in Beispiel 11 behandelt, wobei man hier jedes Vlies in 20 Durchgängen bei 17,1 kg/cm , 20 Durchgängen bei 35,2 kg/cm2 und 80 Durchgängen bei 127 kg/cm2 Wasserdruck behandelt und während der genannten Behandlung ohne jedes Decksieb arbeitet und das Vlies nicht wendet. Das gemusterte Nonwoven wird dann von dem Sieb abgenommen und auf einem Flachtrockner ohne Druck bei etwa 1000 C getrocknet.
Die Eigenschaften des Nonwovens sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt (wobei MD eine Messung in Richtung der sinusförmig verlaufenden Rippen und XD eine Messung unter rechtem Winkel zu MD bedeutet).
Flächen- Streifen-Reissfestigkeit Dehnung, % 5% -Sekanten-Modul, Biegelänge Ware gewicht g/cm je gim2 MD XD g/cm je gim2
MD XD cm gim2 MD XD MD XD
A 132,3 22,2 17,4 50 57 6,8 12,1 2,4
B 84,7 22,2 17,9 38 45 8,4 24,2 1,9
Beispiel 13
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines sechs eckmaschig gemusterten Nonwovens aus einer Endlosfadenschicht.
Als Ausgangsmaterial dient ein Vlies mit einem Flächengewicht von etwa 42,4 g/m9 aus regellos angeordneten, schrumpfbaren Endlosfäden (Fadentiter etwa 0,17 tex) aus Polyäthylenterephthalat, die beim Eintauchen in siedendes Wasser um etwa 30% linear zu schrumpfen vermögen.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art wird die Schicht auf einem plattenförmigen Musterungsbildner mittels mit hohem Aufpralldruck arbeitender säulenförmiger Wasserstrahlen (etwa 500 C) behandelt, die aus 0,0127-cm-Austrittsöffnungen bei einem Druck von 105 kg/cm erhalten werden. Die Schicht befindet sich während der Behandlung in einem Abstand von etwa 2,5 bis 5,1 cm von den Austritts öffnungen und wird mehrmals durch die Strahlen geführt, bis ein klar definiertes Muster vorliegt.
Dabei wird eine Musterungsplatte verwendet, die durch Modifizierung einer Messingplatte mit versetzt angeordneten Löchern von 0,19 cm Durchmesser (17,4 Löcher/cm2, Öffnungsfläche 50 so) erhalten wird, indem man jedes dritte Loch durch Einfügung von Nieten ausfüllt, wobei der Nietkopf auf der Plattenoberfläche an der Stelle, an welcher die Niete eingefügt worden ist, jeweils einen halbkugeligen Vorsprung bildet derart, dass bei der mit Nieten versehenen Platte die offengebliebenen Löcher die Eckpunkte von Sechsecken bilden.
Allgemein lässt sich eine Schicht auf der modifizierten Platte leichter als auf der ursprünglichen Platte mustern. Das auf der modifizierten Platte erhaltene Produkt besitzt Knäuel (verschlungene Faserbereiche), die im Bereich der Plattenöffnungen entstehen und miteinander durch Bündel parallelisierter Fasern unter Bildung eines sechseckigmaschigen Musters verbunden sind. Bei diesem speziellen Produkt liegen die verschlungenen Faserbereiche im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Faserbündel, d. h. sie stehen nicht aus der Oberfläche hervor, was zum Teil auf der besonderen Anordnung der Fasern in dem Sechseck-Muster beruhen dürfte, bei dem sich an jedem Knäuel 3 radiale Bündel (im Gegensatz zu 6 Bündeln bei dem dreieckmaschigen Muster) treffen.
Die so erhaltene Schicht wird von der Platte abgenommen, etwa 2 Min. in siedendes Wasser getaucht, um die Fasern zu schrumpfen, und dann durch Pressen bei 2000 C wärmefixiert, während man sie zwischen Sieben mit 39,3 Drähten/cm unter einer leichten Hemmkraft hält.
Eigenschaften des Nonwovens:
Flächengewicht, g/m2 65,1
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 34,8
Dehnung, % 137
5 %-Sekanten-Modul, g/cm je g/m2 1,48
Das Nonwoven stellt eine gut drapierbare, feste Ware dar, die sich für Bekleidungszwecke eignet.
Beispiel 14
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines gemusterten Nonwovens, bei welchem die verschlungenen Faserbereiche aneinander angrenzen, d. h. in so geringem Abstand voneinander vorliegen, dass sie durch einzelne, sehr kurze Fasersegmente, die in ziemlich gleichmässigen Abständen um den verschlungenen Bereich (Knäuel) herum vorliegen, untereinander verbunden sind, wobei die Segmente nur bei naher Betrachtung unterscheidbar werden.
Zur Herstellung des Ausgangsmaterials werden drei Krempelvliese mit einem Flächengewicht von jeweils etwa 34 g/m2, die aus nachkräuselbaren Polyacryl Stapelfasern mit einem Fadentiter von 0,67 tex hergestellt worden sind, ins Kreuz gelegt. Das Ausgangsmaterial wird auf einen plattenförmigen Musterungsbildner mit versetzt angeordneten Löchern von 0,25 cm Durchmesser (9 Löcher/cm2, Öffnungsfläche 49SO) aufgegeben.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art wird das Ausgangsmaterial auf der Platte durch säulenförmige Strahlen geführt, die aus Austritts öffnungen von 0,0127 cm austreten, welche in einem Verteiler hintereinander in einer Dichte von 16 Löchern/cm angeordnet sind und mit Wasser von etwa 500 C gespeist werden, wobei der Abstand der Schicht von den Austrittsöffnungen in allen Durchgängen etwa 2,5 bis 5,1 cm beträgt. Man führt den Aufbau in jeweils zwei Durchgängen bei 7, 21,1, 35,2 und 56,4 kg/cm2 durch die Strahlen, nimmt die Probe dann von der Platte ab, wendet sie und gibt sie wieder auf die Platte, legt auf die Probe drei weitere, in bezug aufeinander ins Kreuz gelegte Vliese auf und wiederholt die obige Behandlung.
Das so erhaltene Produkt wird dann auf der Platte gewendet und in 2 Durchgängen bei 35,2 kg/cm2, 2 Durchgängen bei 70,4 kg/cm2 und 6 Durchgängen bei 84,5 kg/cm2 behandelt.
Das gemusterte Nonwoven besitzt Knäuel (verschlungene Faserbereiche), die in bezug aufeinander versetzt und einander benachbart sind. Eine nahe Betrachtung zeigt, dass sich Einzelfasern in einem fast kontinuierlichen Schema um den Umfang jedes Knäuels herum erstrecken und fast sofort in einem Nachbarknäuel verschwinden.
Das auf diese Weise erhaltene gemusterte Nonwoven wird 5 Min. in Wasser abgekocht, wobei es einem Flächenschrumpf von etwa 24 % unterliegt, und dann 5 Waschbehandlungen auf einer herkömmlichen Haushaltswaschmaschine unterworfen. Das so behandelte Nonwoven hat folgende Eigenschaften:
:
Flächengewicht, g/m2 220
Streifen-Reissfestigkeit, g/cm je g/m2 6,9
Dehnung, S 5,5
5 %-Sekanten-Modul, g/cm je g/m2 3,2
Dicke, cm 0,15 Bege1äage, cm 2,4 Musterungsplatten mit versetzt angeordneten Löchern können allgemein zur Herstellung gemusterter Produkte Anwendung finden, die einander benachbarte, verschlungene Faserbereiche (im Gegensatz zu verschlungenen Faserbereichen, die miteinander über Bündel parallelisierter Fasern verbunden sind) aufweisen, indem man ein Ausgangsmaterial einsetzt, dessen Flächengewicht in bezug auf die Lochgrösse hoch ist. Bei den Bedingungen des vorliegenden Beispiels wird die entsprechende Beziehung bei dem Polyacryl-Stapelfaservlies bei etwa 203 g/mi erreicht.
Bei Verwendung anderer Fasern und bzw. oder Musterungsplatten lassen sich ähnliche Nonwovens erhalten, wobei auch gröbere oder feinere Muster erzielbar sind. Produkte mit aneinander angrenzenden, verschlungenen Faserbereichen eignen sich besonders für Endverwendungszwecke, bei denen man eine hohe Deckkraft und bzw. oder Volu- minosität benötigt, wie z. B. Decken oder schwere Kleiderstoffe.
Beispiel 15
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von mehrschichtigen gemusterten Nonwovens aus einem geschichteten Ausgangsmaterial, das mindestens in Form einer Komponente eine Schicht sich in einer Richtung erstrekkenden Endlosfasergutes, wie eine Kette aufweist.
Man stellt eine gleichmässige Kette (Flächengewicht etwa 51 gZm2) aus hochfestem 68fädigem Polyamidgarn mit einem Gesamttiter von 15,7 tex (Festigkeit der Fäden 66 g/tex) her und fügt sie zwischen zwei Schichten aus regellos angeordneten Poyäthylenterephthalat-Stapelfasern (Fasertiter 0,168 tex, Stapellänge 3,8 cm) mit einem Flächengewicht von jeweils 17 g/m2 ein. Der so erhaltene Schichtaufbau wird auf ein leinwandbindiges Drahtsieb mit 3,95 Drähten/cm aus Draht von 0,137 cm Durchmesser (Öffnungsfläche 21 %) aufgegeben, bei dem die sich in der einen Richtung erstreckenden Drähte eine geringe Wellungsamplitude aufweisen, wodurch in dieser Richtung kleinere Vorsprünge vorliegen, während die sich in der Querrichtung dazu erstreckenden Drähte unter Bildung von grösseren Vorsprüngen in der Querrichtung eine hohe Wellungsamplitude besitzen.
Der Schichtaufbau wird so auf das Sieb aufgelegt, dass der Kettfaserverlauf der Achse des Siebes entspricht, in welcher die grösseren Vorsprünge liegen.
Unter Verwendung einer Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art wird der Schichtaufbau auf dem Sieb mittels mit hohem Aufpralldruck arbeitender säulenförmiger erhitzter Wasserstrahlen (etwa 650 C) behandelt, die aus 0,01 27-cm-Austrittsöffnungen austreten, die in einem Verteiler von 0,635 cm Durchmesser hintereinander in einer Dichte von etwa 16 Öffnungen/cm auf einer Strecke von 20,3 cm angeordnet sind. Man gibt auf den Schichtaufbau eine Deckplatte mit etwa 111 Löchern/cm2 (Öffnungsfläche 50S) auf (die nur dazu dient, den Schichtaufbau während der anfänglichen Behandlung in seiner Lage zu halten, d. h. keine Beeinflussung der Musterung bezweckt) und führt den Aufbau bei einem Wasserdruck von 133 kg/cm2 zehnmal durch die Strahlen.
Dann wird die Deckplatte abgenommen und der Schichtaufbau in weiteren 10 Durchgängen mit den Strahlen behandelt, wobei in allen Durchgängen die Behandlung in der Kettfaserrichtung erfolgt.
Während der Behandlung tritt eine Trennung der Ktettfaser in parallele, bandartige Bündel aus Endlosfasern ein, welche den tief eingeschnittenen Rillen des Siebes folgen, die sich parallel zu der Achse erstrecken, auf welcher die grösseren Drahtvorsprünge liegen. Im allgemeinen quer zu den bandartigen Bündeln liegen Bündel parallelisierter Fasern von im wesentlichen rundem Querschnitt, die in sinusförmigen Bahnen über die Ware laufen und in Form von Rippen aus einer Wa renfläche hervorstehen. Diese letztgenannten Bündel werden von parallelisierten Fasersegmenten gebildet, die in dem Bezirk, in dem sie sich mit den bandartigen Bündeln schneiden, axial durch Verschlingung untereinander in Verbindung stehen, wobei an diesen Schnittstellen bestimmte Fasersegmente über und unter den bandartigen Bündeln hinweggehen.
Die in sinusförmigen Bahnen verlaufenden Bündel sind ebenfalls an den Schnittstellen mit den band artigen Bündeln verschlungen.
Das Nonwoven hat nach dem Trocknen folgende Eigenschaften (wobei MD eine Messung in der Kettrichtung und XD eine Messung unter rechtem Winkel zur Kettrichtung bedeutet):
MD XD Flächengewicht, g/m 90 Streifen-Reissfestigkeit, g/cmjeg/m2 210 7,9 Dehnung, % 33 66 Anfangsmodul, g/cm je g/m2 665 11 Ähnliche Nonwovens können mit anderen Ober- und bzw. oder Unterschichten aus gekrempelten Fasern oder regellosen Schichten unter Verwendung einer in einer einzigen Richtung orientierten oder eine Kreuzkette bildenden Faseranordnung als Verstärkung erhalten werden.
Andere erwünschte Nonwovens lassen sich nach der obigen Arbeitsweise unter Verwendung von drei Kreuzketten aus hochgekräuselten, texturierten Garnen erhalten, wobei die Ober- und Unterkette quer zur Zwischenkette angeordnet werden. Die auf diese Weise erhaltenen Nonwovens weisen Garnbündel-Schnittstellen auf, an denen die Fasern gerade durch die Schnittstelle hindurchlaufen, so dass die Faserbündel in der einen Achsenrichtung des Nonwovens in bezug auf die Faserbündel in der anderen Achsenrichtung vollständig beweglich sind. Bei diesen Nonwovens ergibt sich die Festigkeit und Stabilität anstatt aus einer Verknäwelung an der Schnittstelle aus der Verknänelung der Fasern längs der Faserbündel zwischen den Schnittstellen.
Mit Endlosfaser verstärkte Nonwovens lassen sich in geringen Netzgeweben entsprechenden Flächengewichten oder in schwereren Arten herstellen. Die netzgewebeartigen Nonwovens eignen sich zum Ersatz von Geweben, wie Crinoline-, Steifleinen-, Marquisette-, Voileund anderen verhältnismässig grobmaschigen Waren.
Ähnliche Ergebnisse wie in den vorstehenden Beispielen werden erhalten, wenn man Vlies oder Gewebe aus verschiedenen Fasern und Mischungen verschiedener Fasern, einschliesslich Mischungen von Reyonstapelfasern, von Baumwollfasern, von Fasern auf Hydroxypivalinsäure-Grundlage und von Wollfasern verwendet. Vergleichsversuch Aus Stapelfasern oder Endlosfilamenten wurden verschiedene Arten von Nonwovens vergleichend nach bisher bekannten Verfahren mit versprühtem Wasser und mit säulenförmigen Wasserstrahlen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt. Die nach dem er- findungsgemässen Verfahren hergestellten Nonwovens besitzen einen S-Wert von wenigstens 0,10 und einen I-Wert von wenigstens 0,5.
Die Herstellungsbedingungen und die Eigenschaften der dabei erhaltenen Nouwovens sind in der nachstehenden Tabelle augeführt: Abstand Gelochter Musterungsbildner Eigenschaften des Nonwovens Maximaler Faservlies: Düsenart und Faserart + Öffnungs- Löcher Reissfestigkeit S I R Wasserdruck Austrits- Bohrung, cm fläche, % cmê g/cm je g/mê kg/cmê öffnung,
cm
9,35 10,2 Vollkonus Dacron -Endlosfilament 41 20,4 - 0,03 0
Sprühdüse* - - Dacron -Stapel - - 0,21 0,045 0 0,32
7.04 10,2 Rayon -Stapel 41 20,4 0,78 X 0,84x 0,055 0 0,33
7.04 10,2 Rayon -Stapel 41 20,4 1,42 0,058 0 0,27
7,73 - Zwei-Komponenten-Endlosfilament 66
Nylon- Dacron 41 20,4 3,94 0,062 0 0,27
7.04 10,2 Zwei-Komponenten-Endlosfilament 66
Nylon-66/610-Nylon 41 20,4 0,73 0,066 0 0,39 35,2 5,1 0,0076 Rayon -Stapel 41 20,4 6,3 0,080 0,5 0,67
7,04 10,2 Vollkonus Zwei-Komponenten-Endlosfilament 66
Sprühdüse* Nylon-66/610-Nylon 41 20,4 0,89 0,085 0 0,59 126,0 53,8 0,0126 Orlon -Stapel 50 17,3 21,0 0,107 1
7,04 2,54 0,0076 Rayon -Stapel 41 20,4 11,0 0,102 1 0,77
70,4 2,54 0,0076 Zwei-Komponenten-Endlosfilament 66
Nylon-66/610-Nylon 41 20,4 26,3 0,126 0,80 0,65 105 - 0,0126 Zwei-Komponenten-Endlosfilament 66
Nylon- Dacron 50 40,4 24,7 0,139 1 0,92
70,4 7,6 0,0076
Rayon -Stapel 41 20,4 15,8 0,156 0,93 1,15
70,4 - 0,0126 Dacron -Endlosfilament 45 14,8 39,4 0,217 0,92 1,24 - - - Dacron -Stapel - - 39,4 0,327 1 1,34 105 7,6 0,0126 Dacron -Endlosfilament 50 17,3 57,8 0,387 1 1,86 * Unter Verwendung eines Decksiebes + Vliese aus Endlosfilamenten sind Wirrfaservliese, aus Stapeltasern kardierte Bahnen x Speziell in einer Richtung
The present invention relates to a process for the production of openwork patterned nonwovens from natural or synthetic fibers or mixtures thereof by treating a nonwoven fabric on an apertured patterning image with a non-compressible flowable medium and to the nonwovens produced by this process.
Papermaking technology teaches the use of water to deposit short fibers on screens in the form of uniform, unwoven sheets of paper. As an extension of this prior art, US Pat. Nos. 2,862,251 and 3,033,721 teach the spraying of nonwovens, which are about 10 cm from spray nozzles on perforated plates, with water droplets from solid cone spray nozzles, which the water with a pressure of 5-7 kg / cm is applied in order to carry the fibers into the openings of the support by the water flow. The fabric produced in this way consists of fiber agglomerates and groups of practically parallel fibers with a yarn-like appearance, which connect the agglomerates to one another.
These fiber agglomerates are created by the floating force of the flowing water on the surface of the perforated base. The light weight products formed by this process are self-supporting but, without the additional use of binder, have no inclined strength to be suitable for textile uses.
U.S. Patent No. 3,081,515 describes the manufacture of nonwovens with a predetermined hole pattern. The fibers in this nonwoven are in equilibrium and show no tendency to shift against each other. This nonwoven is probably self-supporting, but does not show sufficient strength for many purposes, and the use of binders is proposed for textile purposes.
The present invention provides an economical process for the direct conversion of bulky fiber materials into cohesive, highly stable, strong sheets of fibers which have the properties of fabrics without the use of conventional process steps such as weaving, knitting or the like and without the need for special binders. Without the use of binders, these nonwovens have the strength and drapability of textile fabrics. Such processes and products were previously unknown.
The inventive method for producing such nonwovens is characterized in that the non-compressible, flowable medium is used in the form of one or more columnar jets with a total divergence angle of at most 50, which emerge from outlet openings at a speed of at least 3000 cm / sec and the fiber fleece with an impact pressure of at least
Load 6 kgm sec2cm2, whereby a non-mechanical solidification of the nonwoven takes place in that either the flowable, non-compressible medium is heated and / or the nonwoven is then subjected to a heat treatment.
The nonwoven fabric can be in any desired form made of continuous textile filaments, staple fibers, yarns or multilayer compositions of such nonwovens. Mixtures of chemically different fibers of different lengths, denier and other properties can also be used. The fleece can consist of one or more layers and contain a net or other reinforcing material which is not changed by the method according to the invention itself.
In a preferred embodiment, the pattern former consists of a perforated plate or a fine wire screen with 3.8-620 holes / cm2, which are arranged in a uniform pattern and an opening area of 10-98 S; surrender. In one embodiment, the largest dimension of the holes is 0.025-0.65 cm.
The force per unit area with which the flowable medium hits the surface of the fleece is called impact pressure. The impact pressure is equal to the impact force of the medium jet divided by the effective cross section of this jet at the level of the fleece surface. The impact force of the medium jet can be determined experimentally by setting up the bowl of a scale at a known distance below the outlet opening of the jet and acting on it and measuring the force required to balance the scale.
The measured impact force is mathematically equivalent to the flow moment of the jet at the level of the balance, provided that the impact between the medium flow and the balance is inelastic. The flow torque is the extent of the flow through a plane lying transversely to the medium jet and can be calculated from the passage of a certain amount of medium through a certain outlet opening in a certain period of time.
The impact pressure can be determined by dividing the measured or calculated impact force by the effective cross-section of the medium jet where it hits the fleece. It is calculated from the formula
EMI2.1
where - stands for the density of the liquid, V for the flow velocity at the nozzle opening, A for the cross section of the liquid flow at the nozzle opening and a for the cross section of the liquid flow at the point of impact on the fleece.
The cross-section of the medium flow can be determined with ease on photographs of this jet.
The high strength nonwovens obtained by the process according to the invention are achieved with columnar jets. Such jets are obtained by forcing a non-compressible medium such as water at high pressure through openings of small diameter.
These outlet openings are preferably of round cross section. The jet can emerge from these outlet openings in a coherent, incoherent or pulsating manner.
The term columnar is understood to mean that the rays have a total divergence angle of at most 50. Particularly strong and surface-stable nonwovens are obtained with high-pressure media jets which have a divergence angle of at most 3. The columnar rays minimize the formation of air turbulence on the surface of the fleece during the treatment.
The impact pressure varies as a function of the pressure with which the liquid is supplied to the outlet opening and as a function of the shape and state of this outlet opening. The table below shows the variations in impact pressure depending on the water pressure for columnar jets.
The impact pressure was measured at a distance of 5.1 cm from the outlet opening, which has a diameter of 0.0127 cm:
Water pressure impact pressure kg / cm2 kg. mlsec. 2 cm2
7.04 6.0
14.08 12.0
21.12 16.1
28.16 18.4
35.20 19.7
42.24 20.4
49.28 21.0
56.32 21.9
63.36 22.5
It has been found that diffuse water jets of low impingement pressure from conventional nozzles allow for conical spraying with throughputs of up to
19 1 / min and pressures of up to 10.5 kglcma are not suitable for carrying out the method according to the invention. Such jets do not have enough impact pressure and drag large amounts of air with them. This results in strong air movement on the surface of the nonwoven and leads to irregularities in the final nonwoven.
Such irregularities can be reduced by interposing a woven wire mesh or other perforated object between the fleece and the outlet openings, but this has the undesirable side effect of reducing the impact pressure on the surface of the fleece.
A conventional cone spray nozzle with a divergence angle of 22, which sprays water with a throughput of 3.79 1 / min under a pressure of 7.04 kg! Cm9, results in an impact pressure of only 10 cm from the outlet opening
0.24 kg.m sec2 cm2 If a sieve with 79 x 79 wires is inserted between the spray nozzle and the fleece, the impact pressure is increased to approx
0.11 kg.m sec2. cm2 reduced. The nonwovens obtained by the process according to the invention cannot be obtained using such nozzles.
If desired, the fibers or web can be pretreated with a wetting agent or other surface-active agent to facilitate treatment, or such agents can be added to the flowable medium. The processability of stiff fibers can also be improved by carrying out the method according to the invention using a hot liquid
The impact pressure exerted by the medium can be regulated by changing the diameter of the outlet opening, the pressure of the medium, the distance between the outlet opening and the fleece and the medium. Other variables of the method according to the invention consist in the number and direction of the passages of the fleece under the rays and in the surface properties of the base serving as a patterning agent.
In general, nonwovens with a basis weight of 8.5 g / m 2 or less up to about 406 g / m 2 or more made from natural, cellulosic and / or wholly synthetic fibers can be processed with ease using water in the following condition ranges : diameter of the outlet opening 0.0076-0.076 mm distance between the outlet openings 0.025-0.25 cm water pressure 7-880 kg / cm2 distance between fleece and
Outlet opening 0-15.2 cm number of passages 1-100
In a preferred continuous embodiment, the fleece is passed through on a base under several oscillating medium rays. In this process, many areas of strong fiber entanglement are obtained.
Many series of medium jets can be used in order to achieve that the areas of intertwined fibers obtained by the action of one beam abut those areas which were formed by the action of other beams or even overlap these areas.
The higher the module and / or titer of the fibers, the higher the impact pressure required for the treatment and the longer the treatment time required.
Crimped fibers are preferred.
The force required to penetrate the fleece also increases with increasing weight or thickness of the fleece.
In order to improve the nonwovens obtained by the process according to the invention, they can be subjected to any desired textile aftertreatment.
When using fiber mixtures of long and short fibers, a surprisingly high surface stability and tear strength is obtained.
Depending on the type of base used, various patterns of the nonwovens can be achieved in the process according to the invention.
The fiber mass tends to adapt to the surface properties of the patterning agent serving as a base during the entanglement. If a flat perforated plate is used, the fibers will condense during their entanglement over the openings. This can cause the fibers on the flat, unperforated portions of the surface to form straight connections between the areas of tangled fibers.
A pattern former provided with openings can be a perforated plate, a woven screen, a honeycomb shape or the like made of any suitable material which is not attacked by the medium used in the method according to the invention.
Fittingly, a perforated plate is made of stainless
Steel used. This is usually flat, but can be deformed into a three-dimensional shape. The openings in the pattern maker can be any
Have shape and size and can be arranged in any pattern, for example in parallel or staggered rows.
The opening area of the perforated patterning device and the size and arrangement of the openings must be selected appropriately in order to allow the fibers of the fleece to arrange themselves in the form of the desired pattern.
The feasibility of the method according to the invention is improved by the use of uneven patterning agents and this improvement increases with increasing depth or height of the depressions or elevations. Coarse, normal or finely woven wire nets with 1.18-31.4 wires with a diameter of 0.0127-0.0635 cm per cm and an opening area of 10-98% are indicative of suitable patterning agents. Other examples are perforated metal plates with round holes ranging from 0.025 to 0.635 cm in diameter, which are arranged in parallel or staggered rows and give an opening area of 10-98%. Perforated plates with slots, triangles and / or other shaped openings are also suitable. In addition, it is not necessary that all openings in a particular plate have the same diameter or the same shape.
Grooved plates or those with a different surface finish can also be used.
The nonwovens obtained by the process according to the invention are characterized by areas in which fibers are intertwined with other fibers in such a way that a) the non-penetration value (I) in the areas of intertwined fibers is at least 0.5 and b) the extent of the fiber entanglement (Su) at least Be 0.1.
In one embodiment, the areas of entangled fibers are separated from one another and form a pattern, and the web can be perforated in a predetermined pattern.
The areas of intertwined fibers can be connected to one another by yarn-like fiber groups.
The fiber fleece can consist of short and long fibers, the short fibers being present to a greater extent in the areas of the highest fiber loop.
In this embodiment, the long fibers are preferably continuous filaments and the short fibers are the length of the fibers used in papermaking (usually less than 1.3 cm), the former being 90-25% by weight of the web and the latter being the remainder .
A preferred pattern consists in a repeated repeat of practically endless ribs on at least one side of the nonwoven, which run along parallel straight grooves or in a repeated repeat of openings arranged along the grooves and areas of high fiber entanglement lying between the grooves and the openings, which with the practically endless ribs are connected.
The nonwoven preferably contains at least 50% by weight of polyacrylic fibers in order to achieve high liquid absorption and a low tendency for the liquid to spread throughout the nonwoven, where this appears desirable.
In a highly preferred embodiment, the weight per unit area is not more than 170 g / m2 per
5% secant modulus in at least one direction, preferably less than
10.6 g cm. gim2 the bending length in at least one direction preferably less than 2.0 cm, the tear strength of the strip in one direction preferably more than
10.6 g cm. g / m2 and the tongue tear strength in at least one direction preferably more than 9.4 g / g / mê. Of course, this information relates to a binder-free nonwoven.
A fiber structure that is dependent on the entanglement between the individual fibers in terms of strength and cohesion is characterized by: the degree of friction between the individual fibers in the areas of greatest entanglement, which is a measure of the entanglement; the interaction between the completeness of the entanglement and the interaction of fibers between separate entanglement areas in relation to resistance to stress.
I is a measure of the friction between the individual fibers in the areas of intertwined fibers and thus a measure of the intertwining. I denotes the ratio of the number of described areas of intertwined fibers into which a specific needle does not penetrate in relation to the total number tested.
The test procedure consists in dropping a particular needle under certain conditions onto certain areas which are representative of the structure of the areas of intertwined fibers. This experiment is carried out with 25 different of these areas. bI is the number of areas the needle did not penetrate divided by 25.
S is a measure of fiber entanglement and interaction and is expressed by the equation: pd
F.
The factor for the fiber concentration (p) is the ratio of the weight of a unit area of the intertwined area (W1) to the weight of a unit area of the entire nonwoven (W2), i.e.
P = W1 / W2.
In the case of nonwovens with uniformly intertwined fibers, p = 1.
The density of the area of entangled fibers is denoted by (d).
F, the factor of the mean free fiber length, is a measure of the fiber interaction under load and is determined in the areas where such fibers occur, namely on fibers between the intertwined areas.
From the equation for S it can be seen that the free fiber length factor is inversely proportional to strength; H. the greater the factor of the free fiber length, the less good fiber interaction can be expected.
The 5% secant module is the secant module at 5% elongation on the stress / load curve recorded in the strip tensile strength test with a clamping speed of 2.54 cm / min and a measuring length of 5.08 cm. The strip's tear strength is also determined by this method, using a 1.27 cm wide strip.
The tongue tear strength is determined with samples of 10.16 x 1.27 cm with a measuring length of 2.54 cm and a clamp speed of 25.4 cm / min. A slot is made in the sample in the test direction and opposite sides of the test specimen are clamped between clamping jaws, after which the force required to tear is measured.
The bending length is determined according to ASTM test standard 1288-55T.
Unbonded state means the absence of any other connection between the fibers than that created by the fiber entanglement, i.e. H.
that these tests are carried out in the absence of binding agents or welding or bonding points between individual fibers.
In the absence of binders means in the absence of any synthetic resin-based adhesive or of bonds created by non-fibrous substances.
Characterization tests 7.
The Iz, test is used to test the areas of entangled fibers in a sample due to the non-penetration of a needle. The needle used has a shaft 0.038 cm in diameter with a conical tip the sides of which are at an angle of 260 ° with respect to the longitudinal axis. The needle is in a needle chuck C of the L. S. Starret type and the total weight of the needle and chuck is 24 g. This needle is used in conjunction with a 0.078 cm thick backing plate which has holes of the various diameters indicated on the plate.
To determine the non-penetration value (I), a part of the nonwoven is marked, which has 25 round areas of intertwined fibers. The mean diameter of the areas of tangled fibers is estimated on the basis of a comparison scale and the sample is placed on the base plate in such a way that for hydraulically produced nonwovens that side is turned towards the plate that was directed against the water columns during manufacture and the area to be tested more tangled Fibers lies over a hole in the plate, the diameter of which is no more than 75% of the looped area. For the testing of non-hydraulically manufactured nonwovens, it does not matter which of the surfaces is facing the production plate.
For testing areas of tangled fibers with a diameter smaller than approximately
1.33 times the diameter of the needle shaft, the tangled area is placed over a hole, the diameter of which is slightly larger than that of the needle shaft. A light source under the hole in the plate and suitable optical magnification aid in correct placement over the hole. The needle is placed in the vertical position in the middle of the tangled area and left on it under its own weight, while it is supported by the hand to the side to keep it in the vertical position. It is then determined whether or not the needle penetrates the area of the entangled fibers. This test is repeated 25 times.
The non-penetration value (I) is the ratio of the number of tangled areas that the needle does not penetrate to the total number of tests performed.
This test takes into account the variations in tangle in the various areas in a particular pattern and gives an average of the representative tangled areas that the needle does not penetrate. The intertwined areas of the nonwovens produced by the method according to the invention have a non-penetration value of at least 0.5.
The W1 and Wo required to determine S are determined in the test sample by direct measurement by cutting out ten sections of the areas of intertwined fibers from the test specimen using a suitable template for W1. The area then corresponds to ten times the area of the template. The ten sections are then weighed together and the mean of a unit area (W1) is calculated.
The density (d) of the entangled fiber region is determined by calculating the volumes of the sections described above. For this purpose, these sections are axially impaled and photographed as cross-sections at a magnification of 20 times. These cross-sectional photographs may have an irregular shape. In this case, the shape is approximately interpolated on rectangles or triangles, measured and their volume is calculated. The total weight of the ten sections is then divided by the sum of the ten volumes and gives the mean density (d) of the area of intertwined fibers in g / cm.
The mean free length (F) of the fibers is estimated by comparing the fibers lying outside the areas of intertwined fibers with a comparison scale under the microscope. For this purpose, the fibers are observed in planar and cross-sectional views. The five comparison samples and their corresponding curves and free fiber lengths are shown in FIG. For example, if the fibers are visually estimated on an average curve whose ratio of the height (h) to half the fiber length (hl) of the fibers present in the group is 0.5, they are given a rating of 3. This estimation is made 3 times independently and the mean is determined from the observation in the plane and in the cross section of the nonwoven.
The two estimates are then combined geometrically by taking the square root of half the sum of the squares of the two values. If the value for the estimate in the plane of the nonwoven is used as F1 and that for the estimate in the cross-section as F., the mean free fiber length (F) is calculated from the equation:
EMI5.1
It has been observed that nonwovens made from straight, i.e. H. uncrimped or unwaved fibers, do not have values of 1, which would correspond to the freedom from curves. For use with straight fiber nonwovens, F = 1.4. It was also observed that the value for samples made from conventional staple fibers or lightly crimped continuous filaments lies in the range of 1.8-2.5. An average value of F = 2.1 can be used for such fibers.
For strongly curled fibers the effectively determined value F should be used.
In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the fibers are practically inseparable from one another in the areas of the highest fiber entanglement.
What is meant by not separable from one another is that the fibers or continuous filaments are intertwined in the areas of the fiber entanglement in such a way that a considerable proportion of the fibers tear when they are separated from the entangled mass.
Preferred products of the process according to the invention have a high level of flexibility and resilience.
At the same time, without the presence of binders or weld points, they have tear strengths of more than strips
10.6 g cm. g / m2 and tongue tear strengths of more than
9.4 g gim2
The presence of short fibers of less than half the length of other fibers in the fleece creates anchoring points in the areas of intertwined fibers and supports the surface stability of the nonwovens by making it more difficult for individual long fibers to rub off or detach them from the fiber structure.
The nonwovens produced by the process according to the invention can be used for all textile purposes such as for hangings and curtains, industrial fabrics, items of clothing, absorbent fabrics and the like. The high-quality, fabric-like appearance, combined with the strength of woven or knitted textiles, makes them usable for the entire range of textile uses, including many special applications.
It is pointed out that the nonwovens produced by the process according to the invention can, if desired, be additionally strengthened, finished like normal textiles, dyed or subjected to any after-treatments.
The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawings shows:
1 shows a schematic representation of a type of device suitable for carrying out the method according to the invention,
2 shows a schematic, isometric representation of a device for the continuous production of patterned nonwovens at high work speed,
3 is a photomicrograph (40 times magnification) of a portion of a patterned nonwoven made of threads which have been subjected to strong crimping after the formation of the nonwoven (as described in Example 11),
4 shows a corresponding micrograph (40 times magnification) of the nonwoven of FIG. 3 under sufficient, multi-axis tension to expand it by 15 S,
Fig.
5 shows the staggered arrangement of the openings in the production of the triangular-meshed nonwovens from FIG. 3 on a greatly enlarged plan view of part of a plate-shaped patterning device,
6 shows a photographic micrograph (40 times magnification) of part of the triangular-mesh sample A according to Example 12,
7 is a photograph of sample A from example 12 after the nonwoven of the tongues has been subjected to a tensile strength test;
8 is a photomicrograph (40x magnification) of part of sample B from example 12;
9 is a photograph of sample B from example 12 after the tongue tear strength test has been carried out;
10 is a photomicrograph (25 times magnification) of part of the square-mesh sample C of Example 12;
Fig.
11 a photomicrograph (8 times magnification) of the square-meshed nonwoven from Example 6,
12 shows a greatly enlarged plan view of part of the screen used for pattern formation in Example 7,
13 is a table for evaluating the above-described factor of the mean free length (F) of the fibers.
In the device according to FIG. 1, water with the normal line pressure of approximately 4.93 kg / cm 2 is supplied via the valve 1 through the line 2 to a high-pressure water pump 3. The pump can be designed as a double-acting single-piston pump, which is operated with air from the line 4 (air source not shown) via the pressure control valve 5, the air exiting the pump again through the pipe 6. The pump delivers water at the desired pressure through line 7. A pressurized water reservoir 8 is connected to the high pressure water line 7, with which pressure waves and fluctuations coming from the pump 3 are smoothed. The memory is divided into two chambers 9 and 10 by a flexible membrane 11.
The chamber 10 is filled with nitrogen to a pressure of t to / s of the desired operating water pressure (supply through the pipe 12 via the valve 13 from a nitrogen bottle 14, which is equipped with a control valve 15) and the chamber 9 then with water from the pump 3 filled. The nitrogen pressure in the system can be relieved by means of valve 16. The water is supplied at the desired pressure through the valve 17 and the pipeline 18 to the distributor 19, which serves the outlet openings 20. The fine, columnar water jets 21 emerging from the outlet openings 20 strike the loose fiber layer 22, which is supported by the pattern former 23 having openings.
By moving the pattern former 23 and / or the distributor 19, the jets are guided over the layer until all parts of the layer to be treated are patterned at high impact pressure. In general, the fiber source layer is preferably treated by passing the pattern former 23 under a series of fine, columnar jets spaced across the material to be treated. Rows or banks of such spaced-apart beams can be used for faster, continuous production. Such rows can extend at right angles or at other angles to the direction of movement of the layer and can be arranged to reciprocate (oscillate) for more uniform treatment.
One can also bring the rays with increasingly higher impact pressure to act on the layer as it travels under the benches. The rays can be set in rotation or oscillation or flow continuously or pulsating and furthermore be directed perpendicularly or at different angles to the layer plane, as long as they only hit the layer with a sufficiently high impact pressure.
An apparatus suitable for continuously carrying out the method according to the invention is shown in FIG. The fiber layer 29 on the patterning agent 30 with openings is continuously fed to the moving conveyor belt 31 made of flexible porous material, for example a sieve, which is carried by two or more rollers 32 and 33 which, for the continuous drive of the belt, are supplied with corresponding (not shown) Drives are equipped. Six rows of outlet openings are provided above the belt, which direct jets of liquid 34 onto the fiber layer at successive points during the passage on the conveyor belt.
The fiber layer first runs under the distribution rakes 35 and 36, which are arranged to be adjustable. The outlet rakes 37, 38, 39 and 40 are adjustably arranged on a frame 41, one end of which rests movably on a stationary bearing 42, while the other end is carried by the to-and-fro guide 43, which makes the frame more even Treatment can swing back and forth across the fiber layer.
As in FIG. 1, heated high pressure liquid is fed to the distributors through the pipe 18. Each manifold is connected to line 18 by a separate line including flexible hose 44, a needle valve 45 for pressure adjustment, a pressure gauge 46, and a filter 47 which retains foreign particles from the valve. As indicated in the pressure gauges shown in the drawing, the valves are set so that each distributor following in the working direction works at higher pressure, so that the fiber layer 29 is treated at increasingly higher impact pressures as it passes through the columnar liquid jets 34. However, the conditions can easily be adjusted so that the treatment desired in each case for different fiber starting layers is obtained.
The following examples serve to further illustrate the invention, parts being parts by weight unless otherwise specified.
The strength properties mentioned in the examples are determined on an Instron® tester at 210 ° C. and 65% relative humidity. The strip tensile strength test is carried out in accordance with ASTM test standard D-1117-19 on a sample 1.27 cm wide and 5.08 cm long with expansion at 50% / minute. The tongue tensile strength is determined on a sample 10.16 cm wide with expansion at 400% / minute. The initial modulus is determined by measuring the initial slope of the stress-load curve.
The 5% secant modulus is determined in accordance with ASTM test standard E6-61, part 10, page 1836. The determination of the 20% secant module is carried out in the same way.
The drape stiffness or bending length is determined on a specimen 2.54 cm wide and 15.2 cm long, the specimen being slowly moved forward parallel to its length so that its end protrudes beyond the edge of a horizontal surface. The length of the overhang is measured when the front end of the specimen has sunk under its own weight to the point at which the connecting line between the specimen end and the edge of the surface forms an angle of 41.50 with the horizontal. Half the value of this length in cm is equal to the bending length of the specimen.
The opacity is determined according to the T.A.P.P.I. Test standard T425M-60 determined.
The thickness is determined with Ames thickness gauges.
The tongue tear strength is determined in accordance with ASTM test standard D-39 with the modification that a specimen measuring 5.71 x 5.08 cm with a 2.54 cm slot is used and a constant sliding jaw speed of 25 4 cm / minute applies.
Elongation recovery is determined on an Instron tester on a 7.6 x 2.54 cm specimen with a gauge length of 5.08 cm with extension at 50% / minute. The stress-load curve of the specimen is determined up to an expansion of 15 C (initial expansion) and the test device is allowed to run back after 30 seconds and return to the original measuring length of 5.08 cm. After a further 30 seconds, the tester is run again until the sample's remaining sag has been taken up, at which point the percentage elongation (permanent elongation) is recorded.
The stretch recovery is calculated from the following equation: Stretch recovery = initial stretch - remaining stretch / initial stretch x 100
example 1
This example explains the production of a very drapable, triangular-mesh patterned nonwoven from continuous polyethylene terephthalate filaments.
The starting material used is a non-woven fabric (I basis weight approx. 41 glm2) made of randomly arranged, shrinkable continuous filaments made of polyethylene terephthalate with the following properties:
Filament denier, tex 0.19
Tear strength, g / tex 26.5
Elongation,% 129
Initial modulus, g / tex 222.6
The fleece is placed on a perforated plate which has holes 0.192 cm in diameter, offset at 0.25 cm center spacings (17.4 holes / cm2, opening area about 50-S). Using the device according to FIG. 1, the layer-plate arrangement is guided a total of eight times in two mutually perpendicular directions by heated water jets operating at high impact pressure which emerge from 0.01-3 cm outlet openings spaced 0.064 cm apart .
The water pressure during the treatment is 70 kg / cm2, the water temperature 500 C and the distance between the layer and the outlet openings is 5 to 7.6 cm. A solid, triangular-meshed patterned nonwoven with a 5% secant module of about 26 to 32 g / cm per g / m2 is obtained.
This nonwoven is then placed in a chamber containing water at 850 ° C. for about 2 to 3 minutes.
In a control test, threads of the same type as in the goods with the same hot water treatment give the following properties:
Tear strength, g / tex 24.0
Stretching, p 163
Initial modulus, g / tex 189
Under the action of the hot water, the fiber is subject to a linear shrinkage of approx. 305S, with the area of the fabric shrinking by approx. 50%. When removed from the water, the nonwoven turns out to be more voluminous and shows a pattern that is smaller than before.
After drying, the nonwoven is placed between two screens with 79 x 79 wires / cm to place the fibers under a holding force and the assembly is heated in an air oven to approximately 180 to 2000 ° C. for 1 minute. The nonwoven has the following properties:
Basis weight, g / m2 61.7
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 43.2
Stretching, p 160
5% -secant module, g / cm per g / m2 3.7
Bending length, cm 1.75
The nonwoven proves to be soft, firm, elastic, stretchable, dimensionally stable, cohesive, washable and very drapable. It is suitable for lead clothing and home furnishing such as upholstery, curtains, bed covers, shirts, underwear, socks and the like.
Example 2
This example illustrates the production of very drapable, triangular-meshed patterned nonwovens from spontaneously expandable fibers.
The starting fiber layer is a nonwoven made of randomly arranged, spontaneously expandable continuous polyethylene terephthalate filaments, which are spontaneously expandable by around 15% and which also have the following properties:
Tear strength, g / tex 17.1
Elongation, tot 238.0 initial modulus, g / tex 119.7
Thread denier, tex 0.4
The starting layer is applied to a plate which has holes 0.196 cm in diameter (14.9 holes / cm, opening area approximately 45 °) arranged offset at center distances of 0.28 cm.
Using the device of FIG. 1, the layer-plate arrangement is passed through jets which exit from 0.013 cm outlet openings arranged at a center distance of 0.064 cm and fed with heated water at 91 kg / cm2 pressure, and in four directions ( Angular distances 450) treated until a well-developed pattern is present. The layer is then removed from the plate, placed between screens with 79 × 79 wires / cm and subjected to a heat treatment in an air oven at 2000 ° C.
The action of heat causes the threads to expand spontaneously. The obtained nonwoven, which is easily drapable, soft and strong and which is well suited for clothing purposes, for furnishing homes and other conventional uses of fabrics and the like, has the following properties:
Basis weight, g / m "92.5
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 32.2
Elongation,, 171
5 oÓ secant module, g / cm per g / m3 2.68
Bending length, cm 1.25
Example 3
This example explains the production of a well drapable, solid, triangular-meshed patterned nonwoven from two-component threads that can be post-crimped and also the production of flannel-like nonwovens.
For the starting fiber layer, a nonwoven made of randomly arranged two-component threads, obtained from polyhexamethylene adipamide and polycaproamide (weight ratio 50:50), with a trilobal cross-section and a basis weight of about 71 g / m2 is used. The layer is applied to a plate-shaped pattern former, which has holes 0.16 cm in diameter (20.4 holes / cm2, opening area 41%) offset at center distances of 0.24 cm.
On the device of FIG. 1, the layer-plate arrangement is repeatedly guided back and forth by heated jets of water which work at high impact pressure and which exit from outlet openings with a diameter of 0.013 cm, which are linearly spaced 0.064 cm apart. the water pressure is increased in steps (1.75, 7, 21, 42 and 56 kgícm 'and working at a water temperature of 609 C. The treatment is continued until a nonwoven with a triangular mesh pattern is obtained. The nonwoven - then takes 5 minutes boiled, whereby it is subject to an area shrinkage of 12%.
After drying, part of the obtained nonwoven is solidified by pressing the sample between smooth plates for 5 seconds at a pressure of approximately 21 kg / cm 2 and a temperature of 192 ° C. Properties of the two nonwovens:
Properties After boiling after boiling and boiling Solidify
Basis weight, g / m2 70 78
Strip tensile strength, g / cmjeg / m2 22.6 23.8 elongation, 115 153 initial modulus, g / cmjeg / m2 5.5 3.5
Bending length, cm 1.19 1.55
Both triangular-meshed patterned nonwovens are easy to drape and are suitable for typical fabric applications, such as for clothing purposes and the like.
Then a flannel-like nonwoven with a warm, soft feel is produced by treating each side of the above-described solidified nonwoven with emery paper to break off long fiber loops, shearing the resulting pile of surface fibers with a hair clipper (cutting head 000) and the sheared goods 5 Solidified for seconds at 1920 C between smooth press plates at approximately 21 kg / cm 'pressure.
Example 4
This example explains the production of a triangular-meshed patterned nonwoven from two-component continuous filaments and its subsequent treatment to compact the pattern and increase the covering power.
A fleece made of randomly arranged continuous threads with a thread count of 0.33 tex is used as the starting layer, which is produced from post-crimped two-component threads which have polyhexamethylene adipamide as one component and a copolyamide of hexamethylene adipamide and hexamethylene sebacamide as the other component. The fleece is placed on a plate-shaped patterning agent, which has holes 0.16 cm in diameter offset at center intervals of 0.24 cm (20.4 holesqem2. Opening area 41%), and passed through heated jets working at high impact pressure, which emerge from 0.01-3 cm outlet openings at a center distance of 0.064 cm and fed at pressures up to a maximum of 35 kg / cm2, until a clear, distinct pattern is present.
The nonwoven is then immersed in hot water until the fibers develop a crimp and the area of the fabric has been reduced by 25%. A typical part of the nonwoven is shown in FIG. 3 enlarged 40 times.
The extent to which the crimp compresses the pattern can be seen if the threads are straightened by pulling the fabric taut (shown in FIG. 4 at a 40x magnification). The nonwoven is firm and has cohesion.
Another nonwoven is produced in the same way, the opacity being determined before the crimping, for which a value of 31 S results. Immersing the nonwoven in boiling water then causes the fibers to crimp, which leads to an area reduction of 50%. The nonwoven is now padded in an aqueous dispersion of an acrylic resin (load with 10 wt.m and pressed at 88.3 kg / cm and 800 C.
The finished product, which has an opacity of 76.3% and a basis weight of 102 g / m2, is easily drapable, has good covering power and is well suited for conventional uses of fabrics such as clothing and the like. When enlarged 40 times, the nonwoven shows an appearance similar to that explained in FIG.
Example 5
This example explains the production of an extraordinarily drapable, triangular-meshed nonwoven from relatively straight polyacrylic fibers.
A nonwoven (surface weight about 68 g / m2) made of polyacrylic staple fibers from the trade with a fiber titer of 0.17 tex and a staple length of 3.8 cm is applied to a plate-shaped patterning device with holes spaced 0.25 cm apart 0.19 cm in diameter (17.4 holes / cm2, opening area 50 ').
On the device of Fig. 1, the layer is in a total of 10 passes (5 in each case in two mutually perpendicular directions) working at high impact pressure heated water jets (50 C), which are obtained from 0.013-cm outlet openings spaced 0.064 cm apart, in at a distance of 7.6 to 10 cm from the outlet openings, the water pressure being increased in steps from 0 to 70 kg / cm2 during the treatment. The resulting triangular-mesh patterned nonwoven is immersed in boiling water for about 5 minutes, dried and tested. It is a solid nonwoven that is exceptionally drapable and therefore particularly suitable for clothing purposes.
Properties:
Basis weight, g / m2 75
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 23
Elongation,% 611 5% -secant modulus, g / cm per g / m2 1.6
Bending length, cm 1.53 Tangle strength ratio 0.83
Example 6
This example explains the production of an easily drapable, triangular-mesh patterned nonwoven that has a high covering power and is similar to a knitted fabric.
Filaments of ribbon-shaped cross-section are used, which can be obtained by spinning polyethylene terephthalate and polyhexamethylene adipamide (weight ratio 50:50) side by side through a spinning slot of 0.008 x 0.152 cm, the components being spun at the two ends of the slot. In a high-temperature treatment of the threads, the polyethylene terephthalate component is then shrunk to form threads with about 25 crimps / cm. Such threads are collected in the form of a fleece with a weight per unit area of about 88 g / m 2 from randomly arranged, crimped continuous threads.
The layer is applied to a plate-shaped patterning agent which has 71 conical holes / cm 'which are offset and narrow in the direction away from the layer to a smallest diameter of 0.094 cm. The plate thickness is 0.008 cm and the opening area 50 S.
The layer is treated on the plate by means of column-shaped, heated water jets (600 C) working at high impact pressure, which emerge from outlet openings of 0.013 cm diameter arranged one behind the other at a density of 15.8 openings / cm, the distance from the outlet openings about 2 .5 cm. The layer is applied in one pass at a water pressure of
1.4 kg / cm2, then in three passes in the same direction at 14 kg / cm2 and then in three passes perpendicular to the direction of treatment with
14 kg / cm2 treated at 35 kg / cm2.
You take that
Layer then away from the pattern plate, turns it around, rotates it by 900 in relation to the plate pattern, puts it back on the pattern plate and then treats it first in three passes
35 kg / cm2, then in three passes at 70 kg / cm2 and finally in three passes at 105 kg / cm2.
In each stage the layer is treated perpendicular to the direction of the previous stage.
The obtained nonwoven is then removed from the plate, dried and heat-set by placing it between two screens with 23.6 x 23.6 wires / cm and heating at 2000 ° C. for 30 seconds at 0.7 kg / cm 2. After heat setting, the goods are washed three times for about 15 minutes each time in a winged domestic washing machine using hot water (about 500 C) and a laundry detergent, with other goods being washed with them in order to better mimic normal washing conditions. The nonwoven is then removed and dried in a hot air drum dryer. The nonwoven remains stable and cohesive, with no signs of surface fraying or pilling.
The washed nonwoven has the following properties:
Basis weight, g / m2 85
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 17.7
Elongation,% 147
5% decant module, g / cm per g / m2 0.86
Bend length, cm 0.84
The nonwoven is soft, drapable and has the general texture of a cotton knitted fabric.
Nonwovens produced in the above manner are then processed into tricot undershirts and tested for their washability, and they prove to be satisfactory even after 25 successive washes in the washing machine as described above.
Example 7
This example explains the production of a nonwoven that is similar to a knitted fabric and has a very high ball density.
A fleece (surface weight 85 g / m2) made of randomly arranged, highly crimped two-component threads with a trilobal cross-section (with about 83 crimps / cm) made of polyethylene terephthalate and polyhexamethylene adipamide (weight ratio 50:50) is used as the starting layer.
The layer is applied to a plate-shaped patterning agent about 0.005 cm thick with 162 staggered, conical holes (opening area 50 S) which taper towards the side of the plate remote from the layer to a smallest diameter of 0.061 cm.
The layer is exposed on the plate to the action of high impact pressure working jets of heated water (500 C), which are obtained from outlet openings of 0.013 cm diameter arranged one behind the other at a density of 15.7 openings / cm, and in a series of passages at Pressures up to and including 84 kg / cm2 treated until a clear, distinct pattern is present.
The nonwoven obtained is removed from the plate, dried and then subjected to heat setting by placing it between screens with 23.6 x 23.6 wires / cm and heating at 2000 ° C. for 30 seconds at 1 kg / cm 2. The nonwoven is then about 15 minutes on a conventional wing domestic washing machine using hot
Washed water (about 500 C) and a laundry detergent, where you wash other goods to imitate the normal washing treatment, then removed from the machine and dried in a hot air drum dryer.
The washed nonwoven has the following properties:
Machine cross direction direction grammage, g / m2 92.6 86.5 Strip tensile strength, g / cmjeg / m2 10 8.7 elongation, / Ot 151 203 5 O-secant module, g / cmjeg / m 5.3 bending length , cm 1.25 1.06
The nonwoven is soft and drapable and generally resembles a knitted cotton fabric in terms of feel and appearance. Due to the delicacy of its pattern, it has a high opacity.
Example 8
This example explains the production of patterned nonwovens, which have sinusoidal ribs on their surfaces, from polyester staple fibers, the effects of a change in the weight per unit area of the layer and the opening area of the screen being also shown.
The starting material used is nonwovens formed by deposition from the air with weights per unit area of approximately 68, 102 and 136 g / m from randomly arranged polyethylene terephthalate staple fibers (fiber titer 0.17 tex, staple length 3.82 cm), which change linearly when immersed in boiling water can shrink about 40/0.
Using an apparatus of the type shown in Figure 1, patterned nonwovens are made as follows. The initial fleece is placed on a plain weave wire screen with the following characteristics: Screen fineness, wire opening
Wires / cm knife, mm area,%
A 7.9 0.381 49
B 7.9 0.508 36
C 7.9 0.635 25
D 7.9 0.711 19
A perforated plate 0.0051 cm thick and having holes 0.074 cm in diameter (approximately 111 holes / cm2, opening area 50 S) is placed on the fleece, this cover plate only having the task of maintaining the fleece in its initial treatment To hold position and does not affect the pattern of the fleece.
The structure is passed 20 times by column-shaped, heated water jets (approx. 500 C) working at high impact pressure, which are obtained at a water pressure of 119 kg / cm2 from 0.01 27 cm outlet openings, which are successively along a pipe of 0.635 cm Outside diameter are arranged over a distance of 20.3 cm at a density of about 16 openings / cm. The cover plate is then removed and the layer is treated in a further 80 passes through the rays. The treatment takes place in the direction of each sieve axis at a distance of the fleece from the outlet openings of approximately 2.54 cm. The resulting patterned nonwoven is dried on the pattern screen in an air oven at approximately room temperature.
The properties of the nonwovens before and after the development of the latent shrinkage of the fiber are listed in the following table (all values representing the mean of the feed and the transverse directions); To shrink, the structure is dipped in boiling water for 15 to 60 seconds, dried, ironed smoothed at a low temperature) and heat-set in a standard flat dryer without pressure for 1 to 5 minutes at 185 to 1900 C, with an area shrinkage of about 32 to 40 % entry.
Pattern screen 5% -secant module, mesh opening weight per unit area, g / mê tensile strength, g / cm per g / mê elongation,% g / cm per g / mê opacity,% size area before after before after before after before before afterwards wires / cm%
7.9 49 71.2 98.3 29.0 26.4 94 99 7.9 7.9 47 59
7.9 36 78.0 108.5 32.7 30.6 85 92 17.4 10.6 47 59
7.9 25 74.6 108.5 31.2 31.2 80 89 14.8 10.0 42 57
7.9 19 71.2 112.0 32.7 31.2 89 94 8.4 6.3 40 62
7.9 49 101.7 156.0 23.2 20.6 91 125 10.6 3.2 60 72
7.9 36 105.0 149.0 19.5 19.5 85 118 11.6 3.7 61 73
7.9 25 108.5 159.0 25.8 21.1 86 96 12.1 4.7 57 70
7.9 19 98.3 152.5 21.1 19.5 81 99 11.6 5.8 54 68
7.9 49 132.0 206.8 23.2 19.5 95 112 7.9 3.2 69 81
7.9 36 115.1 173.0 26.9 24.2 85 102 13.7 6.3 62 76
7.9 25 122.0 176.1 17.4 13.2 87 88 8.9 4.2 62 75
7.9 19 128.8 210.0 21.1 17.9 85 118 9.5 4.2 60 78
The table above
explains the desired properties of nonwovens. The nonwovens are generally soft, firm, drapable and fabric-like. Depending on the amount of fiber weight that has been used per unit area of the screen in relation to the opening area of the latter, their appearance can range from open-meshed low weight to relatively heavy, fabric-like nonwovens.
After shrinking, the products are generally characterized by a higher opacity, which is expressed in the opacity provisions, and, as the secant-Mcdul provisions explain, they are more drapable than the unshrunk products.
On the surface of each nonwoven facing the pattern maker, sinusoidal ribs run, which are formed by areas of parallelized fibers that alternate with areas of strongly intertwined fibers, the latter areas becoming more prominent as the opening area increases, as with the opening area of 49, ru . When looking at the surface facing away from the pattern maker, sinusoidal ribs are visible in the case of the lighter weight nonwovens, with the surface becoming more random in its general appearance with increasing weight. At the circumference of each opening there are localized areas with many fibers oriented perpendicular to the surface of the goods.
The openings corresponding to the corrugations of the lower wire are partially covered in the nonwovens with a lower basis weight and are finally completely lost in the nonwovens with a higher basis weight.
With an increasing opening area of the patterning screens, such as the screens with 36 and 49 opening areas, nonwovens with smaller openings and greater opacity are obtained. Nonwovens with greater coverage can also be produced using patterning screens with a small opening area (for example from 16 to 27%) and finer meshes, for example 9.5 x 9.5 to 15.7, 15.7 wires / cm) and / or by development the latent properties such as post-crimpability of the fibers can be obtained.
Example 9
This example explains the production of patterned nonwovens, which have short, rib-like, diagonally extending elements on the surface of the goods with the creation of a twill pattern, from polyester staple fiber, with production taking place on several different screens.
The starting material used is a fleece with a weight per unit area of about 85 g / m2 made of randomly arranged polyester staple fibers with a fiber titer of 0.17 tex and a staple length of 3.81 cm, which has been produced by air separation.
Using an apparatus of the type shown in Figure 1, patterned nonwovens are made as follows. The starting fleece is placed on a twill weave wire screen with the following parameters: Screen opening, wire diameter, opening wires / cm, mm area,%
A 7.9 X 11.8 0.457 31
B 9.5 X 9.5 0.585 20
C 11.8 X 11.8 0.432 23.9
D 15.7 X 15.7 0.343 21
The surface of each sieve is characterized by rectangular channels which are present at regular intervals and which are offset diagonally to the sieve in relation to one another and separated from one another by sieve wires lying in between.
A 0.0076 cm thick plate with holes 0.094 cm in diameter (about 72 holes / cm ', opening area 50/0) is placed on the fleece, this plate only having the task of holding the fleece in place during the initial treatment and does not affect the pattern of the fleece. The structure is passed 20 times by column-shaped, heated water jets (approx. 50 C) working at high impact pressure, which emerge from 0.01 27 cm outlet openings fed with water at 141 kg / cmo pressure, which run along a pipe for a distance of 12 , 7 cm in length are arranged one behind the other at a density of about 16 openings / cm. The cover plate is then removed and the layer is treated in a further 80 passes.
The treatment takes place in the directions of the sieve axes, the distance between the fleece and the outlet openings being approximately 2.54 cm. The patterned nonwovens thus obtained are dried on the pattern screen in an air oven at about 400.degree. The properties of each nonwoven are measured in the direction of the four main axes of the nonwovens, including the direction of the body and perpendicular thereto;
the means of the four measured values are compiled in the following table:
Surface tensile strength, elongation, 5'0, -secant bending length, sieve weight, g / cm per g / m2% module, gim2 g / cm per g / m2 g / cm per g / m2 cm
A 84.8 32.2 76 5.8 1.8
B 88.1 29.5 78 3.7 1.5
C 88.1 29.5 92 4.2 1.7
D 74.5 22.6 89 3.7 1.6
The fibers in these twill patterned nonwovens have an appearance and an arrangement as follows: In all products, the surface facing the pattern maker is characterized by rectangular, rib-like elements that are offset diagonally with respect to one another. The ribs contain, adjacent to areas of strong irregularity and entanglement of the fibers, areas with strong fiber parallelization.
These rib-like elements correspond to the above-mentioned rectangular channels of the patterned screen surface. The fibers in the ribs are related to fibers located at a second level of the nonwoven and predominantly visible from the side of the fabric facing away from the patterning agent. The fibers at this second level form connections between successive ribs of the first level, which mutual connections may be in the form of well-ordered, broad bands of parallelized fibers bulging out of the surface, or areas of randomly arranged, intertwined fibers, or a combination both can represent.
The mutual connections and the ribs together form openings which are present at regular intervals and which also lie in the diagonal direction and correspond to the protruding wire corrugations.
The openings corresponding to the wire corrugations can sometimes be formed only in part.
In general, with increasing surface weight of the starting material and / or decreasing height of the wire corrugations, the tendency to reduce the size and extent of the openings in the end product and to increase the extent and intensity of the irregularity of the fibers and the entanglement becomes increasingly stronger. Viewed from the surface facing away from the pattern former, ribbon-like fiber groups can be seen which extend from one opening to an adjacent opening and are oriented on the circumference of the openings perpendicular to the surface of the nonwoven.
Example 10
This example explains the production of patterned nonwovens from polyester staple fibers on screens woven in twill weave as well as on elongated screens.
The starting material used is a nonwoven fabric (weight per unit area of 84.7 g / m2) made of randomly arranged, post-crimped polyethylene terephthalate fibers (fiber titer 0.17 tex, staple length 3.81 cm), which when immersed in boiling water in the Able to shrink length by about 40 S.
Using an apparatus of the type shown in Figure 1, layers corresponding to the description above are patterned on the following screens:
Mesh size, Dsaht- denotes sieve wires / cm diameter mm voltage wires / cm diameter, mm
A twill fabric 5.5 X 15.8 0.584
B slot 11.8 X 3.16 0.457 X 0.813
C elongated hole 9.45 X 1.97 0.635 X 0.889
D elongated hole 4.7 X 1.97 0.813
A cover plate of the type described in Example 23 is placed on the layer in order to hold the layer in its position during the initial treatment, while the plate does not affect the patterning of the layer.
The structure is guided 20 times by water jets working at high impact pressure (approx. 500 C), which emerge from 0.01 27 cm outlet openings fed with hot water of 141 kg / cm2, which run along a pipe over a distance of 12.7 cm one behind the other are arranged at a density of about 16 openings / cm. The cover plate is then removed and the layer is further treated with the rays in 80 passes. The treatment is carried out in the directions of the sieve axes and the layer is kept at a distance of approximately 2.54 cm from the exit openings. The patterned nonwovens thus obtained are dried on the patterning screen in an air oven at about 400 ° C., whereupon the properties of each structure are determined in the direction of each major axis and in the diagonal direction (450).
The results are compiled in the following table (where MD means the measurement along the ribs of the body, XD means the measurement at right angles to MD and Diag. Means the measurement at an angle of 450 to MD). Area of sieve weight, tensile strength, g / cm per g / mê elongation,% 5% -secant medule, g / cm per g / mê bending length, cm g / mê MD XD Diag. MD XD Diag. MD XD Diag. MD XD Diag.
A 81.4 37 27 31 46 58 60 32 8.4 2.6 - 1.6 1.9
B 81.4 26 27 30 57 55 63 11 11 2.1 1.8 1.7 1.8
C 81.4 36 28 34 56 67 71 22 7.4 3.2 2.2 1.6 1.7
D 88.1 31 31 33 49 56 63 42 2.6 1.1 2.7 1.7 1.8
As the table shows, these nonwovens have very desirable, fabric-like properties. What is remarkable is the very low height of the secant modules in the diagonal, which results in the good draping properties of the nonwovens.
Example 11
This example explains the production of a patterned nonwoven, which has sinusoidal ribs on one surface and randomly oriented fibers on the other, from a mixture of polyacrylic and rayon fibers.
The starting material is a fleece (surface weight about 102 g / m2) made of an equal mixture of polyacrylic and rayon staple fibers (fiber titer 0.17 tex each, staple length for polyacrylic fibers 3.81 cm and for rayon staple fibers), obtained by separation from the air 3.97 cm).
Using an apparatus of the type shown in Fig. 1, the web is treated on a screen woven from wires 0.104 cm in diameter in a plain weave at 5.9 wires / cm (opening area 15.2%). The sieve is passed in 20 passes through columnar, heated water jets (about 500 ° C.) working at high impact pressure, which are arranged along a pipe with a wall thickness of 0.038 cm over a distance of 12.7 cm at a density of about 16 openings / cm 0.01 27 cm exit openings can be obtained using a perforated cover plate with 71.5 openings / cm (opening area 50 S) for the same purpose as in Example 22.
Then the cover sieve is removed and the treatment is repeated in a further 30 passes, then the sample is removed, turned and carefully placed on the sieve again so that the original cover with the sieve pattern is retained. The treatments described above are now repeated (with and without a cover sieve). The treatment takes place in the direction of each axis of the screen. The water pressure is kept at 141 kg / cm ″, and the distance between the fleece and the outlet openings is approximately 2.54 cm. The patterned nonwoven is dried on the sieve at approximately 400.degree.
The properties of the nonwovens are compiled in the following table for the condition obtained during manufacture as well as the condition after washing in a wing domestic washing machine with setting on cotton or high heat and using a laundry detergent (where MD the determination in direction the sinusoidal ribs and XD means a measurement at right angles to MD).
Flat strip tear strength, 5% elongation,% g / cm per gim2 goods weight, g / cm per g / mê D @@@@@@ g, 70 g / cm per g / mê Diege @ ange, g / mê MD XD MD XD MD XD cm as produced 97 24.8 20.0 61 50 7.9 14.8 2.7 after washing 97 23.7 21.1 61 47 3.6 14.2 2.2
As the table shows, the patterned nonwoven is strong and has fabric-like properties, and it retains these properties when washed. It is soft and is particularly suitable for uses where high absorbency is required, such as diapers, sanitary napkins and tapes and the like. In addition, lead washing tends to increase bulk and softness.
In the form obtained during manufacture, the nonwoven has sinusoidal ribs which, as a consideration of the surface facing the patterning agent clearly shows, have densely packed areas of highly parallel fibers that alternate with areas of strongly intertwined fibers. These groupings of parallelized fibers do not represent distinct, isolated bundles, but rather abut areas of a random fiber arrangement that are located on the surface facing away from the patterning agent, as well as ribbon-like intermediate groups of parallelized fibers that under the sinusoidal ribs (inside the nonwoven) and generally transverse to the ribs.
The tangled fiber areas of the nonwoven, which are clearly visible when looking at the surface facing the patterning agent, extend over the thickness of the nonwoven and give it cohesion and strength. On the surface facing away from the patterning agent, there are fiber bundles that appear to jump over the intertwined fiber areas, extend vertically along the edges of the holes in the nonwoven and disappear in the mass of intertwined fibers on the other side of the nonwoven.
Example 12
This example explains the production of patterned nonwovens as in Example 11 with slightly different working conditions.
The nonwovens are made from two starting nonwovens (A and B) of the type described in Example 11, which differ slightly in their weight per unit area. Apart from the water pressure and the passage through the jets, the nonwovens are treated as in Example 11, each nonwoven being here in 20 passes at 17.1 kg / cm, 20 passes at 35.2 kg / cm2 and 80 passes at 127 kg / cm2 water pressure and works without any cover sieve during the mentioned treatment and does not turn the fleece. The patterned nonwoven is then removed from the screen and dried on a flat dryer at about 1000 ° C. without pressure.
The properties of the nonwoven are summarized in the table below (where MD means a measurement in the direction of the sinusoidal ribs and XD means a measurement at right angles to MD).
Surface strip tensile strength elongation,% 5% -secant module, bending length goods weight g / cm per gim2 MD XD g / cm per gim2
MD XD cm gim2 MD XD MD XD
A 132.3 22.2 17.4 50 57 6.8 12.1 2.4
B 84.7 22.2 17.9 38 45 8.4 24.2 1.9
Example 13
This example explains the production of a six square-mesh patterned nonwovens from a continuous thread layer.
The starting material is a fleece with a weight per unit area of about 42.4 g / m9 made of randomly arranged, shrinkable continuous filaments (filament denier about 0.17 tex) made of polyethylene terephthalate, which are able to shrink linearly by about 30% when immersed in boiling water.
Using an apparatus of the type shown in Figure 1, the layer is treated on a plate-shaped pattern former by means of high impact pressure columnar water jets (about 500 ° C) obtained from 0.0127 cm orifices at a pressure of 105 kg / cm will. During the treatment, the layer is at a distance of about 2.5 to 5.1 cm from the outlet openings and is passed through the beams several times until a clearly defined pattern is present.
A pattern plate is used which is obtained by modifying a brass plate with staggered holes of 0.19 cm diameter (17.4 holes / cm2, opening area 50 see above) by filling every third hole by inserting rivets, the rivet head Forms a hemispherical projection on the plate surface at the point at which the rivet has been inserted, in such a way that the holes left open form the corner points of hexagons in the plate provided with rivets.
In general, a layer on the modified plate is easier to pattern than on the original plate. The product obtained on the modified plate has tangles (intertwined fiber areas) which arise in the area of the plate openings and are connected to one another by bundles of parallelized fibers to form a hexagonal mesh pattern. In this particular product, the intertwined areas of fibers lie essentially in the same plane as the fiber bundles; H. they do not protrude from the surface, which is due in part to the special arrangement of the fibers in the hexagonal pattern, in which 3 radial bundles meet at each ball (as opposed to 6 bundles in the triangular mesh pattern).
The layer thus obtained is removed from the plate, immersed in boiling water for about 2 minutes to shrink the fibers, and then heat-set by pressing at 2000 ° C. while being placed between sieves at 39.3 wires / cm under a slight restraining force holds.
Properties of the nonwoven:
Basis weight, g / m2 65.1
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 34.8
Elongation,% 137
5% -secant module, g / cm per g / m2 1.48
The nonwoven is an easily drapable, solid product that is suitable for clothing purposes.
Example 14
This example illustrates the production of a patterned nonwoven in which the intertwined fiber areas are adjacent to one another, i.e. H. are so small that they are connected to each other by individual, very short fiber segments that are fairly evenly spaced around the tangled area (tangle), the segments only being distinguishable on closer inspection.
To produce the starting material, three carded nonwovens, each with a weight per unit area of about 34 g / m2, made from post-crimped polyacrylic staple fibers with a thread count of 0.67 tex, are placed in the cross. The starting material is applied to a plate-shaped pattern former with staggered holes 0.25 cm in diameter (9 holes / cm2, opening area 49SO).
Using a device of the type shown in Fig. 1, the starting material is guided on the plate by columnar beams that exit from outlet openings of 0.0127 cm, which are arranged in a distributor one behind the other at a density of 16 holes / cm and with Water of about 500 C are fed, the distance of the layer from the outlet openings in all passages is about 2.5 to 5.1 cm. The assembly is carried out in two passes at 7, 21.1, 35.2 and 56.4 kg / cm2 through the beams, the sample is then removed from the plate, turned and placed on the plate again the sample is placed on three more fleeces placed in a cross in relation to one another and the above treatment is repeated.
The product thus obtained is then turned over on the plate and treated in 2 passes at 35.2 kg / cm2, 2 passes at 70.4 kg / cm2 and 6 passes at 84.5 kg / cm2.
The patterned nonwoven has balls (intertwined areas of fibers) which are offset with respect to one another and are adjacent to one another. A close look reveals that individual fibers extend in an almost continuous pattern around the circumference of each ball and disappear almost immediately into a neighboring ball.
The patterned nonwoven obtained in this way is boiled in water for 5 minutes, whereby it is subject to an area shrinkage of about 24%, and then subjected to 5 washing treatments on a conventional domestic washing machine. The nonwoven treated in this way has the following properties:
:
Basis weight, g / m2 220
Strip tensile strength, g / cm per g / m2 6.9
Elongation, S 5.5
5% -secant module, g / cm per g / m2 3.2
Thickness, cm 0.15, cm 2.4 Pattern plates with staggered holes can generally be used to manufacture patterned products that have adjacent, intertwined fiber areas (as opposed to intertwined fiber areas that are connected to one another by bundles of parallelized fibers), by using a starting material whose surface weight is high in relation to the hole size. Under the conditions of the present example, the corresponding relationship is achieved for the polyacrylic staple fiber fleece at about 203 g / ml.
If other fibers and / or pattern plates are used, similar nonwovens can be obtained, and coarser or finer patterns can also be achieved. Products with adjacent, intertwined fiber areas are particularly suitable for end-use purposes that require high coverage and / or bulk, such as B. blankets or heavy clothing.
Example 15
This example explains the production of multilayered, patterned nonwovens from a layered starting material which has, at least in the form of a component, a layer of continuous fiber material extending in one direction, such as a warp.
A uniform warp (weight per unit area approx. 51 gZm2) is made from high-strength 68-thread polyamide yarn with a total denier of 15.7 tex (thread strength 66 g / tex) and is inserted between two layers of randomly arranged polyethylene terephthalate staple fibers (fiber denier 0.168 tex, Stack length 3.8 cm) with a basis weight of 17 g / m2 each. The layer structure obtained in this way is placed on a cloth-woven wire screen with 3.95 wires / cm made of wire 0.137 cm in diameter (opening area 21%), in which the wires extending in one direction have a low undulation amplitude, resulting in smaller protrusions in this direction are present, while the wires extending in the transverse direction have a high undulation amplitude with the formation of larger projections in the transverse direction.
The layer structure is placed on the screen in such a way that the warp fiber course corresponds to the axis of the screen in which the larger protrusions are located.
Using an apparatus of the type shown in Figure 1, the build-up of layers on the screen is treated by high impingement pressure columnar jets of heated water (about 650 ° C) emerging from 0.01 27 cm exit orifices in a manifold of 0.635 cm in diameter are arranged one behind the other at a density of about 16 openings / cm over a distance of 20.3 cm. A cover plate with about 111 holes / cm2 (opening area 50S) is placed on the layer structure (which only serves to hold the layer structure in its position during the initial treatment, i.e. does not aim to influence the pattern) and the structure is carried out under water pressure of 133 kg / cm2 ten times through the rays.
Then the cover plate is removed and the layer structure is treated with the rays in a further 10 passes, the treatment taking place in the warp fiber direction in all passes.
During the treatment there occurs a separation of the warp fibers into parallel, ribbon-like bundles of continuous fibers, which follow the deeply cut grooves of the screen which extend parallel to the axis on which the larger wire protrusions lie. Generally transverse to the ribbon-like bundles are bundles of parallelized fibers of substantially round cross-section, which run in sinusoidal paths over the goods and protrude in the form of ribs from a Wa ren surface. These last-mentioned bundles are formed by parallelized fiber segments which are axially connected to one another by entanglement in the area in which they intersect with the ribbon-like bundles, with certain fiber segments passing over and below the ribbon-like bundles at these interfaces.
The bundles running in sinusoidal paths are also intertwined with the ribbon-like bundles at the interfaces.
After drying, the nonwoven has the following properties (where MD means a measurement in the warp direction and XD a measurement at right angles to the warp direction):
MD XD weight per unit area, g / m 90 strip tensile strength, g / cmjeg / m2 210 7.9 elongation,% 33 66 initial modulus, g / cm per g / m2 665 11 Similar nonwovens can be made with other top and / or bottom layers carded fibers or random layers can be obtained using a fiber array oriented in a single direction or forming a cross chain as reinforcement.
Other desirable nonwovens can be obtained using the above procedure using three cross warps of highly crimped, textured yarns, with the top and bottom warps being arranged across the intermediate warp. The nonwovens obtained in this way have yarn bundle interfaces at which the fibers run straight through the interface so that the fiber bundles are completely movable in one axis direction of the nonwoven with respect to the fiber bundles in the other axis direction. In the case of these nonwovens, the strength and stability result from the tangling of the fibers along the fiber bundles between the interfaces instead of tangling at the interface.
Nonwovens reinforced with continuous fibers can be produced in low mesh fabrics corresponding to grammages or in heavier types. The net-like nonwovens are suitable for replacing fabrics such as crinoline, stiff linen, marquisette, voile and other relatively wide-meshed goods.
Results similar to the previous examples are obtained using nonwoven or woven fabrics made from various fibers and blends of various fibers including blends of rayon staple fibers, cotton fibers, hydroxypivalic acid based fibers and wool fibers. Comparative experiment Different types of nonwovens were comparatively produced from staple fibers or continuous filaments according to previously known methods with sprayed water and with columnar water jets according to the method according to the invention. The nonwovens produced by the process according to the invention have an S value of at least 0.10 and an I value of at least 0.5.
The manufacturing conditions and the properties of the resulting Nouwovens are listed in the following table: Distance Perforated patterning agent Properties of the nonwoven Maximum fiber fleece: Nozzle type and fiber type + opening holes Tear strength SIR Water pressure outlet bore, cm area,% cmê g / cm per g / mê kg / cmê opening,
cm
9.35 10.2 full cone Dacron continuous filament 41 20.4 - 0.03 0
Spray nozzle * - - Dacron stack - - 0.21 0.045 0 0.32
7.04 10.2 Rayon stack 41 20.4 0.78 X 0.84x 0.055 0 0.33
7.04 10.2 Rayon pile 41 20.4 1.42 0.058 0 0.27
7.73 - two-component continuous filament 66
Nylon-Dacron 41 20.4 3.94 0.062 0 0.27
7.04 10.2 two-component continuous filament 66
Nylon 66/610 nylon 41 20.4 0.73 0.066 0 0.39 35.2 5.1 0.0076 Rayon staple 41 20.4 6.3 0.080 0.5 0.67
7.04 10.2 full cone two-component continuous filament 66
Spray nozzle * Nylon-66/610-Nylon 41 20.4 0.89 0.085 0 0.59 126.0 53.8 0.0126 Orlon stack 50 17.3 21.0 0.107 1
7.04 2.54 0.0076 Rayon pile 41 20.4 11.0 0.102 1 0.77
70.4 2.54 0.0076 two-component continuous filament 66
Nylon 66/610 Nylon 41 20.4 26.3 0.126 0.80 0.65 105 - 0.0126 Two-component continuous filament 66
Nylon-dacron 50 40.4 24.7 0.139 1 0.92
70.4 7.6 0.0076
Rayon pile 41 20.4 15.8 0.156 0.93 1.15
70.4 - 0.0126 Dacron continuous filament 45 14.8 39.4 0.217 0.92 1.24 - - - Dacron staple - - 39.4 0.327 1 1.34 105 7.6 0.0126 Dacron continuous filament 50 17.3 57.8 0.387 1 1.86 * Using a cover screen + nonwovens made of continuous filaments are tangled fiber nonwovens, webs carded from staple fibers x specially in one direction