DE10037862A1 - Partikelgefülltes, textiles Laminat und seine Verwendung - Google Patents
Partikelgefülltes, textiles Laminat und seine VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein partikelgefülltes, textiles Laminat, bestehend aus einer Mittelschicht aus Stapelfasern mit Fasertitern im Bereich von 0,7-50 dtex, in der 5-90 Gew.-%-Partikel mit einer mittleren Korngröße von 1 mum bis 6 mm, bezogen auf das Gesamtflächengewicht der Mittelschicht, physikalisch eingeschlossen sind und die beidseitig mit mindestens einer textilen Schicht bedeckt ist, wobei die Fasern und/oder Filamente der äußeren textilen Schichten und die Fasern der Mittelschicht punktuell miteinander verbunden sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein partikelgefülltes, textiles Laminat und seine Verwen
dung.
Aus dem Dokument EP 955087 ist ein Gasadsorptions-Vlies bekannt, welches
aus Trägerfasern, Aktivkohle sowie einer in Wasser quellenden Klebefaser
besteht. Dieses Material wird über einen Nassprozess hergestellt, der der
Papierherstellung vergleichbar ist. Nachteil dieses Nassprozesses ist die hohe
Wassermenge, die zur Dispergierung der Fasern und der Aktivkohle eingesetzt
und anschließend wieder aufwendig mechanisch und durch Trocknung entfernt
werden muß. Daraus resultieren eine geringe Produktionsgeschwindigkeit und
hohe Produktionskosten. Weiterhin führt der Wasserentzug im Herstellungs
prozess, z. B. aufgrund des Absaugens des Wassers, zu einer einseitigen Ver
armung an Aktivkohle-Teilchen über die Schichtdicke des Materials, wie die
Abbildung im Dokument EP 955087 auch zeigt. Man erhält also keine homogen
dichte Verteilung der Aktivkohle-Körner. Das Material wird durch diesen Pro
zess zudem relativ steif und verliert den textilartigen Charakter.
Aus dem Dokument EP 669993 ist eine Filterstruktur und ein Verfahren zur
Herstellung dieser Filterstruktur bekannt, bei dem beispielsweise Aktivkohleteilchen
in ein stabiles Gerüst aus gekräuselten Stapelfasern mit einem größe
ren Faserdurchmesser erzeugt werden. Die Fasern werden als Flor vorgelegt
und die Teilchen in einem anschließenden Arbeitsprozess in den Flor einge
streut. Durch Anwendung von Wärme und Druck werden die Fasern an den
Kreuzungspunkten verfestigt und gleichzeitig die Teilchen an der Bindefaser
oberfläche gebunden und immobilisiert. Diese Bindung führt jedoch immer zu
einer zumindest teilweisen Belegung der Aktivkohle-Oberfläche und damit
einer Herabsetzung der adsorptiven Leistung der danach hergestellten Filter
struktur. Gleichzeitig macht die Verwendung von Bindekomponenten das
Filtermaterial steif, so dass keine weichen Produkte erhalten werden.
Das Dokument US 3,971,373 beschreibt eine selbsttragende, durchlässige und
flexible Schicht mit niedrigem Druckverlust und einer gleichmäßigen Verteilung
von Partikeln in dem Vliesstoff. Die Verankerung der Partikel erfolgt rein
mechanisch in einem Gespinst aus Meltblown-Fasern, d. h. Mikrofilamenten mit
einem Fasertiter < 0,7 dtex. Diese Meltblown-Fasern erzeugen eine höhere
Dichtheit des daraus hergestellten Vliesstoffes als die Verwendung von grobe
ren Fasern für die Herstellung eines Vliesstoffes. Dabei wirkt sich die Dichtheit
des Vliesstoffes ungünstig auf die Fluiddurchlässigkeit und damit auf die Sorp
tionsvorgänge im Inneren des Vliesstoffes aus. Weiterhin ist bei dem Ein
streuen der Partikel während des Spinnvorgangs der Meltblown-Schicht damit
zu rechnen, dass aufgrund der hohen Luftgeschwindigkeiten es zu einer
Absiebung von leichten von schweren Partikeln kommt und somit nur sehr
enge Partikelgrößenverteilungen eingesetzt werden können.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein partikelgefülltes, textiles Lami
nat anzugeben, bei dem die Oberfläche der eingebrachten Partikel maximal zur
Verfügung steht und bei dem das textile Laminat bei vollständiger Einbindung
der Partikel flexibel, mechanisch stabil und fluiddurchlässig ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein partikelgefülltes, textiles Laminat
gelöst, das aus einer Mittelschicht aus Stapelfasern mit einem Fasertiter im
Bereich von 0,7 bis 50 dtex besteht und in der 5 bis 95 Gew.-%-Partikel mit
einer mittleren Korngröße von 1 µm bis 6 mm bezogen auf das Gesamtflächen
gewicht der Mittelschicht physikalisch eingeschlossen sind und die beidseitig
von mindestens einer textilen Schicht bedeckt ist, wobei die Fasern und/oder
Filamente der äußeren textilen Schichten und die Fasern der Mittelschicht
punktuell und/oder strichförmig miteinander verbunden sind. Ein solches texti
les Laminat ist flexibel, die Partikel sind mechanisch stabil eingebunden, ihre
aktive Oberfläche steht maximal zur Verfügung und es werden vergleichsweise
zu den bekannten Herstellungsverfahren dünne Produkte erhalten. Die erfin
dungsgemäßen Produkte sind biegsam, drappierfähig und trotzdem be
lastungsfähig hinsichtlich nachfolgender Konfektionierungsschritte wie biegen,
rollen, knicken, falten und/oder walken. Weiterhin unterstützt die Mittelschicht
eine zusätzliche Kantenversiegelung bei Konfektionierungsschritten wie dem
Ausstanzen.
Vorzugsweise ist das textile Laminat eines, bei dem die Verbindungsfläche 0,2
bis 20% der Gesamtfläche des textilen Laminats einnimmt. Die angegebene
Größe der Verbindungsfläche reicht für einen sicheren Zusammenhalt des tex
tilen Laminats aus, wobei eine Verringerung der Bindungsflächengröße zu
einer Verbesserung der Weichheit des Produktes führt.
Besonders bevorzugt ist ein textiles Laminat, bei dem die Verbindungsfläche
0,4 bis 3% der Gesamtfläche des textilen Laminats einnimmt. Dieser Bereich
führt zu stabilen Produkten mit einem hinreichend weichen Griff.
Vorzugsweise ist das textile Laminat weiterhin eines, bei dem die Fasern
und/oder Filamente der einzelnen Schichten zumindest anteilmäßig solche ent
halten, die untereinander polymerverträglich und durch Verschmelzen mitein
ander verbunden sind.
Die äußeren, textilen Schichten und die Mittelschicht können aus Polyolefinen,
Polyester, Polyamid oder anderen faserbindenden Polymeren sowie Copoly
meren und deren Mischungen hergestellt sein. Die Mischungen für die mittlere
Schicht können auch Celluloseregeneratfasern enthalten. Die beste Haftung
beim Verschweißen wird durch die Verwendung von untereinander verträg
lichen Fasertypen erhalten. Vorteilhafterweise werden z. B. für die äußeren
Schichten Polypropylenfasern und für die Mittelschicht ebenfalls aus Polypro
pylenfasern oder zumindest einen hohen Polypropylenanteil besitzende
Fasermischungen eingesetzt. Weiterhin sind Copolymere verwandter Poly
mere, die normalerweise ebenfalls sehr gut polymerverträglich mit den Homo
polymeren sind, geeignet. Zwar lassen sich auch, z. B. mit Hilfe von Ultraschall,
Kombinationen aus verschiedenen Polymerfasertypen, z. B. Polyester und
Polypropylen, verschweißen, allerdings ist dabei mit geringeren Haftkräften zu
rechnen. Weiterhin sind für die äußeren textilen Schichten und die Mittelschicht
des textilen Laminats solche aus Bikomponentenfasern geeignet.
Besonders bevorzugt ist ein textiles Laminat, bei dem in der Mittelschicht 40
bis 90 Gew.-%-Partikel bezogen auf das Gesamtflächengewicht der Mittel
schicht physikalisch eingeschlossen sind. Durch die angegebene Menge an
eingeschlossenen Partikeln in der Mittelschicht werden sehr gute Sorptions
eigenschaften bzw. katalytische oder Wirkstoff-Eigenschaften erzielt.
Vorzugsweise ist das textile Laminat eines, bei dem die äußeren textilen
Schichten 0,1-1,5 mm und die Mittelschicht 1-25 mm vor ihrer Verbindung
miteinander dick sind. Man erhält dadurch ein flächiges partikelgefülltes Lami
nat, in dessen mittlerer Faserstruktur die Partikel in den Zwischenräumen der
Fasern verankert sind. Die Immobilisierung der Partikel gegenüber Austreten
aus dem Verbund erfolgt rein mechanisch durch den Faserflor ohne Bindung
der Partikel und damit Blockierung bzw. Reduzierung der Partikeloberfläche
und damit deren Wirksamkeit.
Besonders bevorzugt ist ein textiles Laminat, bei dem die äußeren textilen
Schichten 0,3-0,7 mm und die Mittelschicht 2-10 mm vor ihrer Verbindung
miteinander dick sind.
Vorteilhafterweise ist das textile Laminat weiterhin eines, bei dem die äußeren
textilen Schichten aus Spinnvlies mit einem Fasertiter < 0,1 dtex bestehen. Die
Porosität der äußeren Schichten ist dabei so gewählt, dass der mittlere Poren
durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der feinsten Partikelfraktion und
somit ein Austreten der Partikel sicher verhindert wird. Dabei muß allerdings
gewährleistet sein, dass die äußeren Lagen für die jeweilige Anwendung noch
fluid- und/oder gasdurchlässig sind.
Vorzugsweise ist das textile Laminat dabei eines, bei dem die äußeren textilen
Schichten die gleiche Porosität aufweisen. Dadurch wird eine besonders
günstige Fluiddurchlässigkeit erzielt.
Vorzugsweise ist das textile Laminat eines, bei dem die Partikelstoffe wie
Aktivkohlen, Kieselsäuregele, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Molekular
siebe, Aerogele, Katalysatoren, Zeolithe, Braunstein, Tone, Tonmineralien,
Aluminosilikate, Superadsorbentien, Ionenaustauscher und/oder mikrover
kapselte Duftstoffe oder Wirkstoffe sind. Die in die Mittelschicht eingebrachten
Partikel können auch Produkte sein, die sich während des Gebrauchs ganz
oder teilweise auflösen und durch den Verbund nach außen dringen. Bei der
Verwendung von Partikeln, die bei Kontakt mit Flüssigkeiten anquellen, d. h. ihr
Volumen vergrößern, wie z. B. Superadsorbenzien, können die Partikel sich in
dem zur Verfügung stehenden Hohlraum ausdehnen, ohne den Verbund zu
zerstören. Dabei können vorteilhafterweise auch Partikellagen hintereinander
kombiniert werden, die zu Produkten mit unterschiedlichen Schichten und zur
Kombination unterschiedlicher Eigenschaften dienen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines textilen Laminats
besteht darin, dass ein Spinnvliesstoff, ein Gewirke oder Gewebe als unter
seitiges Material vorgelegt, auf diese Schicht mit Hilfe beispielsweise eines
Kardier-, Airlaid- oder eines vergleichbaren Verfahrens ein Faserflor aus
Stapelfasern mit einem Titer von 0,7-50 dtex aufgebracht wird, in dem Faser
flor 5-95 Gew.-%-Partikel mit einer mittleren Grundgröße von 1 µm bis 6 mm
bezogen auf das Gesamtflächengewicht der Mittelschicht eingebracht werden
und abschließend mit einem zur Unterseite gleichartigen Material abgedeckt
und durchgehend punktuell verbunden wird. Auf der hinsichtlich der einge
setzten Partikel dichten Unterschicht wird ein aus Stapelfasern, z. B. durch ein
Kardier- oder Airlaid-Verfahren erzeugter Faserflor aus Stapelfasern aufge
bracht. Vorzugsweise werden dabei gekräuselte Stapelfasern eingesetzt, die
im Flor eine dreidimensionale Struktur ergeben, so dass sich sehr leicht Hohl
räume im Faserflor bilden, in die sich die Partikel einlagern können. Bevor
zugte Stapelfaserlängen für den Kardier-Vorgang sind 38-90 mm Schnitt
länge, bei der Herstellung des Faserflors durch ein Airlaid-Verfahren werden
vorzugsweise solche mit Schnittlängen < 6 mm eingesetzt. In den Faserflor
werden die Partikel beispielsweise durch Streuen eingebracht. Nach dem Ein
bringen der Partikel in die Mittelschicht wird ein zur Unterschicht gleichartiges
Material auf der Warenoberseite als Abdecker zugeführt. Die eingebrachte
Partikelmenge liegt vorzugsweise im Bereich von 5-500 g/m2. Der aus den
äußeren Schichten und der partikelgefüllten Mittelschicht bestehende Verbund
wird anschließend nicht vollflächig sondern z. B. mit einem rasterförmigen
Muster verschweißt, so dass ein mechanisch stabiler Verbund erhalten wird.
Die Verschweißfläche kann dabei an das jeweilig gewünschte Eigenschafts
profil angepaßt werden. Sie soll jedoch vorzugsweise minimal bzgl. der
Gesamtfläche sein. Die Verschweißung des textilen Laminats erfolgt vorzugs
weise mit Hilfe von Ultraschall, Hitze und Druck oder anderen Verbindungs
methoden. Wird für die Herstellung des textilen Laminats ein nichtgebundener
Faserflor für die äußeren Schichten verwendet, so müssen sie erfindungs
gemäß entweder vor oder nach dem Verbinden mit der Mittelschicht verfestigt
werden, so dass das fertige Produkt auf den äußeren Seiten eine gebundene
Faserstruktur besitzt. Dabei wird angestrebt, dass der Faserflor der Mittellage
nur an den Positionen der Verbindungsstellung mit den äußeren Schichten
gebunden wird.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße textile Laminat als Filter zur Schad
stoff- oder Geruchsentfernung aus Gasen oder Flüssigkeiten, Schutzbeklei
dung oder als sorptive Zusatzkomponente im Körperpflegebereich wie Damen
hygiene, Babywindeln oder Inkontinenzprodukten eingesetzt. Die erfindungs
gemäßen Produkte zeigen gegenüber den aus dem Stand der Technik
bekannten partikelgefüllten Vliesstoffen einen besseren Ausnutzungsgrad der
in ihnen gebundenen Partikel und/oder Wirkstoffen. Überraschenderweise
werden mit dem erfindungsgemäßen textilen Laminat auch Produkte erhalten,
die den mechanischen Anforderungen entsprechen und dabei eine größere
Variationsbreite der Partikelteilchen zulassen und sie erst für die genannten
Anwendungsgebiete erschließen.
Als äußere Schichten werden thermisch gebundene Spinnvliesstoffe aus Poly
propylen mit einem Fasertiter von ca. 1,8 dtex und einem Flächengewicht von
ca. 60 g/m2 eingesetzt. Die Mittelschicht besteht aus einem Stapelfaserflor aus
Polyolefin-Homopolymerfasern mit einem Fasertiter von ca. 6,7 dtex und einem
Flächengewicht von ebenfalls ca. 60 g/m2. In diesen Faserflor werden ca. 75 g/m2
eines Superadsorbers vom Typ Aquakeep 10SH-MB der Fa. Sumitomo
Seika Chemi mit einer Partikelgröße < 200 µm eingestreut. Die mit Adsorbern
gefüllte Mittelschicht wird mit einer zur Unterschicht gleichartigen Spinnvlies
schicht abgedeckt und der Verbund rasterförmig mit Ultraschall verfestigt,
wodurch ein stabiles textiles Laminat entsteht. Die Punktgröße der Ultraschall
walze beträgt 1 mm im Durchmesser und die Pressfläche beträgt ca. 0,71%
der Gesamtfläche. Das textile Laminat hat eine Materialdicke von 1,5 mm
ermittelt nach DIN 53855 T01. Als Trennkraft der Vliesstoffschichten wurde
nach DIN 53357 4,2 N/50 mm ermittelt. Das fertige Produkt weist eine
Fluiddurchlässigkeit ermittelt nach DIN 53887 von 470 l/m2 s bei 200 Pa auf.
Claims (12)
1. Partikelgefülltes, textiles Laminat, bestehend aus einer Mittelschicht aus
Stapelfaser mit Fasertitern im Bereich von 0,7 bis 50 dtex in der 5 bis 95 Gew.-%
Partikel mit einer mittleren Korngröße von 1 µm bis 6 mm be
zogen auf das Gesamtflächengewicht der Mittelschicht physikalisch ein
geschlossen sind und die beidseitig mit mindestens einer textilen
Schicht bedeckt ist, wobei die Fasern und/oder Filamente der äußeren
textilen Schichten und die Fasern der Mittelschicht punktuell miteinander
verbunden sind.
2. Textiles Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsfläche 0,2 bis 20% der Gesamtfläche des textilen Laminats
einnimmt.
3. Textiles Laminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Verbindungsfläche 0,4 bis 3% der Gesamtfläche des textilen
Laminats einnimmt.
4. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Fasern und/oder Filamente der einzelnen Schichten
des textilen Laminats zumindest anteilmäßig solche enthalten, die unter
einander polymerverträglich und durch Verschmelzen miteinander ver
bunden sind.
5. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass in der Mittelschicht 40 bis 90 Gew.-% Partikel bezogen auf
das Gesamtflächengewicht der Mittelschicht physikalisch eingeschlos
sen sind.
6. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass die äußeren textilen Schichten 0,1 bis 1,5 mm und die
Mittelschicht 1 bis 25 mm vor ihrer Verbindung miteinander dick sind.
7. Textiles Laminat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
äußeren textilen Schichten 0,3 bis 0,7 mm und die Mittelschicht 2 bis 10 mm
vor ihrer Verbindung miteinander dick sind.
8. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass die äußeren textilen Schichten aus Spinnvliesstoff mit
einem Fasertiter < 0,1 dtex bestehen.
9. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass die äußeren textilen Schichten die gleiche Porosität auf
weisen.
10. Textiles Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Partikel Stoffe wie Aktivkohle, Kieselsäuregele, Tone,
Tonmineralien, Alumuniumoxid, Aluminiumhydroxid, Molekularsiebe,
Aerogele, Katalysatoren, Zeolithe, Braunstein, Alumosilikate, Super
adsorbenzien, Ionenaustauscher und/oder mikroverkapselte Duftstoffe
oder Wirkstoffe sind.
11. Verfahren zur Herstellung eines textilen Laminats nach einem der An
sprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spinnvliesstoff, ein
Gewirke oder Gewebe als unterseitiges Material vorgelegt, auf diese
Schicht mit Hilfe beispielsweise eines Kardier- oder Air-laid-Verfahrens
ein Faserflor aus Stapelfasern mit einem Titer von 0,7 bis 50 dtex aufgebracht
wird, in den Faserflor 5 bis 90 Gew.-% Partikel mit einer mittleren
Korngröße von 1 µm bis 6 mm bezogen auf das Flächengewicht der
Mittelschicht eingebracht werden und abschließend mit einem zur Unter
seite gleichartigen Material abgedeckt und durchgehend punktuell ver
bunden wird.
12. Verwendung eines textilen Laminats nach einem der Ansprüche 1 bis 11
als Schutzbekleidung, Filter zur Schadstoff- oder Geruchsentfernung
aus Gasen oder Flüssigkeiten oder als sorptive Zusatzkomponente im
Körperpflegebereich wie Damenhygiene, Babywindeln oder Inkontinenz
produkten.
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