DE102017003361A1

DE102017003361A1 - Element for light manipulation

Info

Publication number: DE102017003361A1
Application number: DE102017003361.7A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schneider; Michael Roth; Sarah Illing; Rudolf Wagner; Sueleyman Altuncu; Jochen Bialek
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: TWI670510B; DE102017003361B4; WO2018185125A1; TW201842356A

Abstract

Verwendung eines Nassvliesstoffs umfassenda1) 2-50 Gew.% Matrixfasern unda2) 50-98 Gew.% zumindest teilweise thermisch verschmolzene Bindefasern oderb1) 50-80 Gew.% Matrixfasern undb2) 20-50 Gew.% Bindemittel, wobei die Höchstzugkraft des Nassvliesstoffes in mindestens einer Richtung mindestens 4 mal so hoch ist wie die Höchtszugkraft orthogonal zu der mindestens einen Richtung als Lichtverteilungselement.Use of a wet nonwoven fabric comprisinga1) 2-50% by weight matrix fibers anda2) 50-98% by weight at least partially thermally fused binder fibers orb1) 50-80% by weight matrix fibers andb2) 20-50% by weight binder, wherein the maximum tensile force of the wet nonwoven fabric is at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to the at least one direction as the light distribution element.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Nassvliesstoffs als Lichtverteilungselement sowie eine Lichtquelle umfassend ein derartiges Lichtverteilungselement.The invention relates to the use of a wet nonwoven fabric as a light distribution element and to a light source comprising such a light distribution element.

Punktförmige Lichtquellen, wie zum Beispiel LED-Lampen, sind in vielen Anwendungen eine energieeffiziente Lichtquelle. Gleichzeitig ist es jedoch in vielen Fällen erwünscht eine Fläche, z.B. im Falle von LCD Bildschirmen, oder einen Raum, z.B. in der Verwendung als Lampe, möglichst homogen, mit gleichmäßig verteilter Lichtstärke zu beleuchten. Um dieses Ziel zu erreichen, können verschiedene Verteilungs- und/oder Diffusionsmedien, wie zum Beispiel Papiere, optische Spezialfolien oder Textilien eingesetzt werden. Neben einer gleichmäßigen Lichtverteilung sind in vielen Anwendungen weitere Lichtmanipulationen, wie zum Beispiel eine Kollimation des Lichts oder ein bestimmtes Verhältnis von Reflexion und Transmission erwünscht.Point-shaped light sources, such as LED lamps, are an energy-efficient light source in many applications. At the same time, however, in many cases it is desirable to have an area, e.g. in the case of LCD screens, or a room, e.g. when used as a lamp, as homogeneous as possible to illuminate with evenly distributed light intensity. To achieve this goal, various distribution and / or diffusion media, such as papers, special optical films or textiles can be used. In addition to a uniform distribution of light, in many applications further manipulations of light, such as a collimation of the light or a certain ratio of reflection and transmission, are desired.

Papiere stellen sehr kostengünstige Diffusionselemente dar, die jedoch nur eine geringe Leuchtdichte haben. Mit der Verwendung optischer Spezialfolien können deutlich höhere Leuchtdichten erzielt werden. Nachteilig an ihnen ist jedoch, dass sie in der Regel nur aus einer Materialart bestehen. Für die Lichtmanipulation ist es jedoch oft notwendig Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices und anderen Eigenschaften in sehr kurzen Abständen zusammenzuführen. Durch den Einbau von Additiven, der Durchführung nachträglicher Oberflächenbehandlungen oder der Laminierung mehrerer Schichten können Folien zwar auf spezifische optische Eigenschaften eingestellt werden, jedoch bedarf dies weiterer kostenintensiver Prozessschritte. Im Falle mehrlagiger Spezialfolien ergibt sich ferner insbesondere unter Hitzeeinwirkung zusätzlich das Problem der potentiellen Delaminierung und/oder Deformierung aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien.Papers are very inexpensive diffusion elements, but have only a low luminance. With the use of special optical films significantly higher luminance can be achieved. The disadvantage of them, however, is that they usually consist of only one type of material. However, for light manipulation it is often necessary to combine materials with different refractive indices and other properties at very short distances. Although the incorporation of additives, the implementation of subsequent surface treatments or the lamination of several layers, films can indeed be adjusted to specific optical properties, but this requires further cost-intensive process steps. Furthermore, in the case of multilayer special films, the problem of potential delamination and / or deformation due to different coefficients of thermal expansion of the materials used additionally results, in particular under the influence of heat.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Verwendung von textilen Materialien, und insbesondere Vliesstoffen als Lichtverteilungselemente als günstig erwiesen, da die verschiedensten strukturellen und stofflichen Zusammensetzungen auf einfache Weise durch eine geeignete Auswahl von Fasermischung, Vlieslegung und Vliesverfestigung in einem Prozessablauf erzeugt werden können. Hierdurch können bei guter Performance die Herstellungskosten verglichen mit anderen Diffusionsmedien gering gehalten werden.Against this background, the use of textile materials, and in particular nonwovens as light distribution elements, has proved to be favorable, since the most diverse structural and material compositions can be produced in a simple manner by a suitable selection of fiber mixing, nonwoven laying and nonwoven bonding in a single process. As a result, with good performance, the manufacturing costs can be kept low compared to other diffusion media.

Aus der WO 2013/012974 A1 ist eine Lichtquelle bekannt, die ein Leuchtmittel, eine Lichtführungsplatte und eine Diffusionsplatte umfasst. Die Diffusionsplatte kann aus einem Vliesstoff mit einem bestimmten Flächengewicht bestehen.From the WO 2013/012974 A1 For example, a light source is known which comprises a light source, a light guide plate and a diffusion plate. The diffusion plate may consist of a nonwoven fabric having a certain basis weight.

In der WO 2013/116193 A1 ist ein Anzeigesystem beschrieben, in dem ein Diffusionselement aus Vliesstoff zwischen der Lichtquelle und dem LCD-Bildschirm angeordnet ist.In the WO 2013/116193 A1 For example, a display system in which a nonwoven diffusion member is interposed between the light source and the LCD screen is described.

Die WO 2006/129246 A2 beschreibt eine Lichtquelle, die ein auf einem Substrat angeordnetes Leuchtmittel und ein Lichtverteilungselement aus Vliesstoff mit einer speziellen Dichteeinstellung aufweist.The WO 2006/129246 A2 describes a light source having a light emitting means disposed on a substrate and a non-woven light distribution member having a specific density adjustment.

In den genannten Druckschriften steht jeweils das Lichtsystem im Vordergrund. In Bezug auf die Einstellung der Vliesstoffeigenschaften zur Optimierung der Lichtdiffusionseigenschaften finden sich nur einzelne Hinweise.In each case, the light system is in the foreground. Regarding the setting of the nonwoven properties to optimize the light diffusion properties, only a few hints can be found.

Nachteilig an den vorgenannten Vliesstoffen ist deren geringe Eigensteifigkeit insbesondere im Vergleich zu Diffusorfolien, so dass ein freihängender Einbau eines Vliesstoffes in eine Backlight Unit nur schwierig zu realisieren ist. Dies kann nur mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand durch ein Abstützen des Vliesstoffes mit Stützstiften gelöst werden. Eine alternative Lösung wäre, das textile Diffusorelement in die Konstruktion unter Zugspannung einzubauen. Die oben beschriebenen Vliesstoffe weisen keine ausreichende Festigkeit für eingespannte Lösungen auf.A disadvantage of the aforementioned nonwovens is their low intrinsic stiffness, in particular in comparison to diffuser films, so that a free-hanging installation of a nonwoven fabric in a backlight unit is difficult to implement. This can only be solved by a considerable design effort by supporting the nonwoven fabric with support pins. An alternative solution would be to incorporate the textile diffuser element into the construction under tension. The nonwoven fabrics described above do not have sufficient strength for clamped solutions.

Ziel der Erfindung ist es also ein textiles Diffusormedium zu entwickeln, dass gute mechanische Festigkeiten in zumindest einer Richtung bei gleichzeitig zufriedenstellenden optischen Eigenschaften hat.The aim of the invention is thus to develop a textile diffuser medium that has good mechanical strength in at least one direction while satisfying optical properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Nassvliesstoff als Lichtverteilungselement eingesetzt wird umfassend

a1) 2-50 Gew.% Matrixfasern und
a2) 50-98 Gew.% zumindest teilweise thermisch verschmolzene Bindefasern oder
b1) 50-80 Gew.% Matrixfasern und
b2) 20-50 Gew.% Bindemittel,

wobei die Höchstzugkraft des Nassvliesstoffes in mindestens einer Richtung mindestens 4 mal so hoch ist wie die Höchtszugkraft orthogonal zu dieser mindestens einen Richtung. Dabei beziehen sich die Gewichtsangaben jeweils auf das Gesamtgewicht des Nassvliestoffs.This object is achieved in that a wet nonwoven fabric is used as a light distribution element comprising

a1) 2-50 wt.% Matrix fibers and
a2) 50-98 wt.% At least partially thermally fused binder fibers or
b1) 50-80% by weight of matrix fibers and
b2) 20-50% by weight of binder,

wherein the maximum tensile force of the wet laid nonwoven fabric in at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to this at least one direction. In this case, the weights are in each case based on the total weight of Nassvliestoffs.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass Nassvliesstoffe mit einem hohen Anteil, von mindestens 50 Gew.% Bindefasern oder mindestens 20 Gew.% Bindemittel und einer hohen Anisotropie der Höchstzugkraft hervorragend als Lichtverteilungselemente geeignet sind. Die Höchstzugkraft wurde dabei erfindungsgemäß mit der ISO 9073-3 bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Höchstzugkraft des Nassvliesstoffes in Maschinenrichtung (MD) mindestens 4 mal so hoch wie die Höchtszugkraft orthogonal zu der Maschinenrichtung (CD).According to the invention, it has been found that wet nonwoven fabrics with a high proportion of at least 50% by weight of binder fibers or at least 20% by weight of binder and a high anisotropy of the maximum tensile force are outstandingly suitable as light distribution elements. The maximum tensile force was determined according to the invention with the ISO 9073-3. In a preferred embodiment of the invention, the maximum machine direction (MD) wet tensile strength is at least 4 times the maximum tensile force orthogonal to the machine direction (CD).

Durch die gewünschte mechanische Anisotropie lässt sich das erfindungsgemäße Lichtverteilungselement mit einer stark reduzierten Anzahl an Stützen unter erhöhter Zugspannung (parallel zur Orientierung) in eine Back Light Unit einbauen. Die Matrixfasern und Bindefasern sind erfindungsgemäß bevorzugt Stapelfasern, da Nassvliesstoffe bevorzugt aus Stapelfasern hergestellt werden. Erfindungsgemäß sind unter Stapelfasern, im Unterschied zu Filamenten, die eine theoretisch unbegrenzte Länge aufweisen, Fasern mit einer begrenzten Länge von vorzugsweise 0,5 mm bis 30 mm, noch bevorzugter von 1 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt von 1 bis 20 mm, zu verstehen. Vliesstoffe sind in der Norm ISO 9092 definiert. Unter einem Nassvliesstoff sind erfindungsgemäß Vliesstoffe zu verstehen, die mit einem Nasslegeverfahren hergestellt wurden. Nasslegeverfahren sind beispielsweise im Handbook of Nonwovens" by S. Russel, Woodhead Publ. Ltd., 2007 beschrieben. Im folgenden wird der Einfachheit halber der Begriff „Nassvliesstoff“ auch mit „Vliesstoff“ abgekürzt.Due to the desired mechanical anisotropy, the light distribution element according to the invention can be installed with a greatly reduced number of supports under increased tensile stress (parallel to the orientation) in a back light unit. The matrix fibers and binder fibers are preferably staple fibers according to the invention, since wet nonwoven fabrics are preferably produced from staple fibers. According to the invention, among staple fibers, unlike filaments having a theoretically unlimited length, fibers having a limited length of preferably 0.5 mm to 30 mm, more preferably from 1 mm to 25 mm, particularly preferably from 1 to 20 mm understand. Nonwovens are defined in the standard ISO 9092. According to the invention, a wet nonwoven fabric is to be understood as meaning nonwovens which have been produced by a wet-laying process. Wet-laying processes are described, for example, in the Handbook of Nonwovens, by S. Russel, Woodhead Publ., Ltd., 2007. For the sake of simplicity, the term "wet nonwoven fabric" is also abbreviated to "nonwoven fabric".

Mit dem erfindungsgemäßen Vliesstoff können hohe Zugfestigkeiten bei gleichzeitig überraschend hoher Leuchtdichte und zusätzlich konstanter Diffusion des Lichtes bei guten Lichtintensitätsverteilungen punktförmiger Lichtquellen, wie beispielsweise LEDs, erzielt werden.With the nonwoven fabric according to the invention, high tensile strengths can be achieved with simultaneously surprisingly high luminance and additionally constant diffusion of the light with good light intensity distributions of punctiform light sources, such as LEDs.

Ohne sich erfindungsgemäß auf einen Mechanismus festzulegen, wird vermutet, dass die hohen Leuchtdichten auf eine hohe Orientierung der Fasern zurückzuführen sind, die sich in dem spezifischen Verhältnis der Höchstzugkräfte im Vliesstoff wiederspiegelt. Diese hohe Orientierung führt vermutlich zu einem hohen Anteil an parallel ausgerichteten Fasern, was zu einer sehr geordneten und hierdurch dichten Packungsstruktur der Fasern in dem Vliesstoff führt. Dies führt auch zu einer strukturellen Homogenisierung in Z- Richtung, das heißt senkrecht zur Fläche des Vliesstoffs und ermöglicht, dass die Anzahl der Reflektionen und Lichtbrechungen an Phasenübergängen bei Durchtritt des Lichtstrahls in Z-Richtung durch den Vliesstoff verringert werden kann. Hierdurch nimmt die Leuchtdichte, bei erstaunlich konstanter Diffusion des Lichtes, zu.Without wishing to be bound by any mechanism, it is believed that the high luminances are due to a high orientation of the fibers, which is reflected in the specific ratio of maximum tensile forces in the nonwoven fabric. This high orientation is believed to result in a high proportion of parallel aligned fibers, resulting in a very ordered and thus dense packing structure of the fibers in the nonwoven fabric. This also leads to structural homogenization in the Z direction, that is perpendicular to the surface of the nonwoven fabric, and allows the number of reflections and refractions at phase transitions to be reduced as the light beam passes through the nonwoven fabric in the Z direction. As a result, the luminance increases, with astonishingly constant diffusion of the light.

Zudem ermöglicht diese hohe Ordnung der Fasern eine Verbesserung des makroskopischen Vliessbildes sowie eine hohe Homogenität in z-Richtung.In addition, this high order of the fibers allows an improvement of the macroscopic Vliessbildes and a high homogeneity in the z-direction.

Durch die Verwendung von Bindefasern und/oder Bindemittel kann zudem eine gute Oberflächeneinbindung der Fasern, eine gleichmäßige Durchbindung des Vliesstoffs über seinen Querschnitt erzielt werden, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Leuchtdichte auswirkt.By the use of binding fibers and / or binders, moreover, a good surface bonding of the fibers, a uniform penetration of the nonwoven fabric over its cross section can be achieved, which likewise has an advantageous effect on the luminance.

Erfindungsgemäß sind die Bindefasern zumindest zum Teil verschmolzen, was ebenfalls einen vorteilhaften Einfluss auf die Leuchtdichte hat. Die Bindefasern können Bereiche aufweisen, die verschmolzen sind und Bereiche, die nicht verschmolzen sind. Erfindungsgemäß bevorzugt liegen die Bindefasern an zumindest einigen Faserkreuzungen, vorzugsweise an zumindest 40 %, oder zumindest an 50 %, oder zumindest an 60 %, oder zumindest an 70 %, oder zumindest an 80 %, oder zumindest an 90 % der Kreuzungspunkten verschmolzen vor.According to the binding fibers are at least partially fused, which also has a beneficial effect on the luminance. The binder fibers may have areas that are fused and areas that are not fused. Preferably, according to the invention, the binding fibers are fused to at least some fiber intersections, preferably at least 40%, or at least 50%, or at least 60%, or at least 70%, or at least 80%, or at least 90% of the crossing points.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Matrixfasern Stapelfasern. Diese können Mono- oder Mehrkomponentenfasern sein. Aus Kostengründen kann es bevorzugt sein Monokomponentenfasern einzusetzen. Die mittleren Faserlängen betragen vorteilhafter Weise 1 mm bis 30 mm, noch bevorzugter von 2 mm bis 12 mm und insbesondere von 3 mm bis 6 mm.According to the invention, the matrix fibers are staple fibers. These may be mono- or multi-component fibers. For cost reasons, it may be preferable to use monocomponent fibers. The average fiber lengths are advantageously 1 mm to 30 mm, more preferably from 2 mm to 12 mm and in particular from 3 mm to 6 mm.

Als Matrixfaser können erfindungsgemäß die verschiedensten Stapelfasern eingesetzt werden, beispielsweise Fasern die Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol, Viskose, Cellulose, Polyamide, insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 6.6, bevorzugt Polyolefine und ganz besonders bevorzugt Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat und Polybutylenterephthalat, und/oder Gemische hiervon enthalten und/oder hieraus bestehen. According to the invention, a wide variety of staple fibers can be used as the matrix fiber, for example fibers comprising polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, viscose, cellulose, polyamides, in particular polyamide 6 and polyamide 6.6, preferably polyolefins and very particularly preferably polyesters, in particular polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate and polybutylene terephthalate, and / or mixtures thereof contain and / or consist of.

Bei einem Nassvliesstoff, der einen Anteil an Bindefasern von mindestens 50 Gew.% aufweist (Option a) beträgt der Anteil an Matrixfasern erfindungsgemäß 2 bis 50 Gew.%, vorzugsweise von 2 bis 20 Gew.% und insbesondere von 5 bis 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffs.In the case of a wet nonwoven fabric which has a proportion of binding fibers of at least 50% by weight (option a), the proportion of matrix fibers according to the invention is 2 to 50% by weight, preferably from 2 to 20% by weight and in particular from 5 to 10% by weight. , in each case based on the total weight of the nonwoven fabric.

Bei einem Nassvliesstoff, der einen Anteil an Bindemittel von mindestens 20 Gew.% aufweist (Option b) beträgt der Anteil an Matrixfasern erfindungsgemäß 50 bis 80 Gew.%, vorzugsweise von 55 bis 75 Gew.%, und insbesondere von 60 bis 70 Gew.% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffs.In the case of a wet nonwoven fabric which has a proportion of binder of at least 20% by weight (option b), the proportion of matrix fibers according to the invention is from 50 to 80% by weight, preferably from 55 to 75% by weight, and in particular from 60 to 70% by weight. % in each case based on the total weight of the nonwoven fabric.

Der mittlere Titer der Matrixfasern kann in Abhängigkeit von der gewünschten Struktur des Vliesstoffs variieren. Als günstig hat sich insbesondere die Verwendung von Matrixfasern mit einem mittleren Titer von 0,06 bis 1,7 dtex, vorzugsweise von 0,1 bis 1,0 dtex erwiesen.The average denier of the matrix fibers may vary depending on the desired structure of the nonwoven fabric. In particular, the use of matrix fibers having an average titer of 0.06 to 1.7 dtex, preferably of 0.1 to 1.0 dtex, has proven to be favorable.

Praktische Versuche haben ergeben, dass die zumindest anteilige Verwendung von Mikrofasern mit einem mittleren Titer von weniger als 1 dtex, vorzugsweise von 0,1 bis 1 dtex als Matrixfasern sich vorteilhaft auf die Größe und Struktur der Porengrößen und innere Oberfläche sowie auf die Dichte des Vliesstoffs auswirkt. Dabei haben sich Anteile von mindestens 2 Gew.%, vorzugsweise von 5 bis 20 Gew.%, insbesondere von 5 bis 15 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Fasern, als besonders günstig erwiesen.Practical tests have shown that the at least partial use of microfibers having an average titre of less than 1 dtex, preferably from 0.1 to 1 dtex, as matrix fibers is advantageous for the size and structure of the pore sizes and inner surface as well as the density of the nonwoven fabric effect. In this case, proportions of at least 2% by weight, preferably from 5 to 20% by weight, in particular from 5 to 15% by weight, based in each case on the total amount of fibers, have proved to be particularly favorable.

Als Bindefasern können die üblichen zu diesem Zweck verwendeten Fasern eingesetzt werden sofern sie zumindest teilweise thermisch verschmolzen werden können. Bindefasern können einheitliche Fasern oder auch Mehrkomponentenfasern sein. Erfindungsgemäß besonders geeignete Bindefasern sind Fasern, bei denen die bindende Komponente einen Schmelzpunkt aufweist, der unterhalb des Schmelzpunkts der zu bindenden Matrixfasern liegt, vorzugsweise unterhalb von 250°C, noch bevorzugter von 70 bis 235°C, noch bevorzugter von 125 bis 225°C, besonders bevorzugt von 150 bis 225°C. Geeignete Fasern sind insbesondere thermoplastische Polyester und/oder Copolyester, insbesondere PBT, Polyolefine, insbesondere Polypropylen, Polyamide, Polyvinylalkohol, sowie deren Copolymere und Gemische.As binding fibers, the usual fibers used for this purpose can be used as long as they can be at least partially thermally fused. Binding fibers can be uniform fibers or else multicomponent fibers. Particularly suitable binder fibers according to the invention are fibers in which the binding component has a melting point which is below the melting point of the matrix fibers to be bonded, preferably below 250 ° C, more preferably from 70 to 235 ° C, even more preferably from 125 to 225 ° C , more preferably from 150 to 225 ° C. Suitable fibers are in particular thermoplastic polyesters and / or copolyesters, in particular PBT, polyolefins, in particular polypropylene, polyamides, polyvinyl alcohol, as well as their copolymers and mixtures.

Erfindungsgemäß besonders geeignete Bindefasern sind Mehrkomponentenfasern, vorzugsweise Bikomponentenfasern, insbesondere Kern/Mantel-Fasern. Kern/Mantel-Fasern enthalten mindestens zwei Faserpolymere mit unterschiedlicher Erweichungs- und/oder Schmelztemperatur. Bevorzugt bestehen die Kern/Mantel-Fasern aus diesen zwei Faserpolymeren. Dabei ist diejenige Komponente, die die niedrigere Erweichungs- und/oder Schmelztemperatur aufweist, an der Faseroberfläche (Mantel) und diejenige Komponente, die die höhere Erweichungs- und/oder Schmelztemperatur aufweist, im Kern zu finden.Particularly suitable binder fibers according to the invention are multicomponent fibers, preferably bicomponent fibers, in particular core / sheath fibers. Core / sheath fibers contain at least two fiber polymers having different softening and / or melting temperatures. Preferably, the core / sheath fibers consist of these two fiber polymers. In this case, that component which has the lower softening and / or melting temperature is to be found in the core at the fiber surface (sheath) and that component which has the higher softening and / or melting temperature.

Bei Kern/Mantel-Fasern kann die Bindefunktion durch die Materialien, die an der Oberfläche der Fasern angeordnet sind, ausgeübt werden. Für den Mantel können die verschiedensten Materialien eingesetzt werden. Bevorzugte Materialien für den Mantel sind erfindungsgemäß Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA), Polyethylen (PE), Copolyamide und/oder auch Copolyester. Für den Kern können ebenfalls die verschiedensten Materialien eingesetzt werden. Bevorzugte Materialien für den Kern sind erfindungsgemäß Polyester (PES), insbesondere Polyetylenterephthalat (PET) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) und/oder Polyolefine (PO).For core / sheath fibers, the bonding function may be exerted by the materials disposed on the surface of the fibers. For the coat the most different materials can be used. According to the invention, preferred materials for the sheath are polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA), polyethylene (PE), copolyamides and / or copolyesters. For the core also the most diverse materials can be used. Preferred materials for the core according to the invention are polyesters (PES), in particular polyethylene terephthalate (PET) and / or polyethylene naphthalate (PEN) and / or polyolefins (PO).

Die Verwendung von Kern-Mantel-Bindefasern ist erfindungsgemäß bevorzugt, da so eine besonders homogene Verteilung der Bindemittelkomponente im Vliesstoff erzielt werden kann.The use of core-sheath binder fibers is preferred according to the invention, since in this way a particularly homogeneous distribution of the binder component in the nonwoven fabric can be achieved.

In praktischen Versuchen konnten mit PET-PBT-Bikomponentenfasern und/oder PET-CoPES-Bikomponentenfasern Vliesstoffe mit sehr guten Eigenschaften erhalten werden. Ebenfalls gute Ergebnisse konnten mit Fasern aus der Klasse der Polyolefine, wie insbesondere Polyethylen-Polypropylen-Bikomponentenfasern erzielt werden. Ebenfalls geeignet sind PEN-PET-Bikomponentenfasern.In practical experiments, nonwovens with very good properties could be obtained with PET-PBT bicomponent fibers and / or PET-CoPES bicomponent fibers. Also good results could be achieved with fibers from the class of polyolefins, in particular polyethylene-polypropylene bicomponent fibers. Also suitable are PEN-PET bicomponent fibers.

Ebenfalls denkbar ist jedoch auch die Verwendung von Monokomponentenbindefasern, sofern diese zumindest teilweise thermisch verschmolzen werden können. Die Wahl der Monokomponentenbindefasern hängt dabei von der eingesetzten Matrixfaser ab. Beispielsweise eignen sich Polyamid 6 Bindefasern für die Bindung von Polyamid 66 Matrixfasern und Copolyester-, PBT- bzw. unverstreckte Bindefasern für die Bindung von Polyetylenterephthalat.However, it is also conceivable to use monocomponent binder fibers, provided that they can be at least partially thermally fused. The choice of monocomponent binder fibers depends on the matrix fiber used. For example, polyamide 6 binder fibers are suitable for the Binding of polyamide 66 matrix fibers and copolyester, PBT or undrawn binder fibers for the binding of polyetylene terephthalate.

Die mittleren Faserlängen der Bindefasern betragen vorteilhafter Weise 1 mm bis 30 mm, noch bevorzugter von 1,5 mm bis 12 mm und insbesondere von 3,0 mm bis 6,0 mm.The average fiber lengths of the binder fibers are advantageously from 1 mm to 30 mm, more preferably from 1.5 mm to 12 mm and in particular from 3.0 mm to 6.0 mm.

Der Anteil an Bindefasern (Option a) beträgt erfindungsgemäß 50 bis 98 Gew.%, vorzugsweise von 80 bis 97 Gew.% und insbesondere von 90 bis 95 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffs.The proportion of binder fibers (option a) is according to the invention 50 to 98 wt.%, Preferably from 80 to 97 wt.% And in particular from 90 to 95 wt.%, Each based on the total weight of the nonwoven fabric.

Der mittlere Titer der Bindefasern kann in Abhängigkeit von der gewünschten Struktur des Vliesstoffs variieren. Als günstig hat sich die Verwendung von Bindefasern mit einem mittleren Titer von 0,2 bis 2,2 dtex, vorzugsweise von 0,8 bis 1,3 dtex erwiesen.The average denier of the binder fibers may vary depending on the desired structure of the nonwoven fabric. The use of binder fibers having a mean titre of from 0.2 to 2.2 dtex, preferably from 0.8 to 1.3 dtex, has proved favorable.

Die Bindefasern können durch eine Thermofusion untereinander und/oder mit den Matrixfasern des Vliesstoffs verbunden werden. Als besonders geeignet hat sich die Verfestigung mittels durchströmender Heißluft in einem Heißluftbandofen und/oder auf einer von heißer Luft durchströmten Trommel erwiesen.The binder fibers can be bonded to one another and / or to the matrix fibers of the nonwoven fabric by a thermofusion. Particularly suitable solidification has proved by means of flowing hot air in a hot air belt furnace and / or on a traversed by hot air drum.

Eine Dickenkalibrierung kann zwischen 2 glatten Kalanderwalzen eingestellt werden. Die zur Herstellung des Vliesstoffs eingesetzten Fasern können grundsätzlich verschiedene Farben aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden jedoch weisse Fasern eingesetzt.A caliper calibration can be set between 2 smooth calender rolls. The fibers used to make the nonwoven fabric can basically have different colors. However, according to a preferred embodiment of the invention, white fibers are used.

Der Querschnitt der Fasern, unabhängig davon, ob Homofil- oder Mehrkomponentenfasern vorliegen, kann rund, oval, oberflächlich gerillt, sternchenförmig, bändchenförmig, tri- oder multilobal ausgebildet sein. Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Querschnitt der Fasern rund ausgebildet. The cross-section of the fibers, regardless of whether homofil or multicomponent fibers are present, can be round, oval, grooved, star-shaped, ribbon-shaped, tri- or multilobal. According to the invention, the cross-section of the fibers is preferably round.

Die den erfindungsgemäßen Nassvliesstoff aufbauenden Fasern können mechanisch oder aerodynamisch gereckt oder verstreckt worden sein. An der Verwendung derartiger Fasern ist vorteilhaft, dass orientierte Fasern einen höheren E-Modul und somit eine zugsweise höhere Festigkeit aufweisen. Es ist auch denkbar, den verstreckten Fasern solche entweder des gleichen oder unterschiedlichen Polymeraufbaues zuzumischen, die nur teilweise (partiell) oder überhaupt nicht verstreckt worden sind.The fibers constituting the wet-laid nonwoven fabric according to the invention may have been stretched or drawn mechanically or aerodynamically. It is advantageous in the use of such fibers that oriented fibers have a higher modulus of elasticity and thus a preferably higher strength. It is also conceivable to mix the drawn fibers with those of either the same or different polymer structure which have only been partially (partially) or not drawn at all.

Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Nassvliesstoffe sind vorzugsweise mittels thermischer Bindung, insbesondere durch den Einsatz von Bindefasern gebunden. Denkbar ist aber auch, dass die Nassvliesstoffe alternativ oder zusätzlich chemisch verfestigt sind. In dieser Ausführungsform der Erfindung beträgt der Mengenanteil des Bindemittels mindestens 20 Gew.%, vorzugsweise von 30 bis 50 Gew.%.The wet nonwoven fabrics produced by the process according to the invention are preferably bonded by means of thermal bonding, in particular by the use of binder fibers. It is also conceivable that the wet nonwovens are alternatively or additionally chemically solidified. In this embodiment of the invention, the amount of binder is at least 20% by weight, preferably from 30 to 50% by weight.

Als Bindemittel haben sich für die erfindungsgemäße Verwendung insbesondere Acrylatpolymere als geeignet erwiesen, da diese eine besonders gute Lichtbeständigkeit haben. Besonders bevorzugt sind dabei Polyacrylsäureester, die aus Estern der Acrylsäure hergestellt werden. Wie dem Fachmann bekannt ist, können Polyacrylsäureester über radikalische Kettenpolymerisation in wässrigen Lösungen, Emulsionen (Emulsionspolymerisation) oder durch Substanzpolymerisation mit einem Endprodukt als Pulver hergestellt werden.In particular, acrylate polymers have proven to be suitable binders for the use according to the invention, since they have particularly good lightfastness. Particular preference is given to polyacrylic acid esters which are prepared from esters of acrylic acid. As is known to those skilled in the art, polyacrylic acid esters can be prepared via radical chain polymerization in aqueous solutions, emulsions (emulsion polymerization) or by bulk polymerization with a final product as a powder.

Praktische Versuche haben ergeben, dass hydrophile Bindemittel in Kombination mit den erfindungsgemäß bevorzugten Matrixfasern besonders geeignet sind, da sie besonders flächige Spannsegel an den Kreuzungspunkten von Fasern ausbilden können, was sich vorteilhaft auf die Lichtverteilungseigenschaften des Vliesstoffs auswirkt. Wie dem Fachmann bekannt ist, kann die Hydrophilie eines Bindemittels beispielsweise dadurch erhöht werden, dass Benetzungsmittel zugegeben werden, beispielsweise um die Binderverteilung zu beeinflussen. Durch die Gegenwart von Emulgatoren bzw. Netzmitteln in der Bindemitteldispersion wird die Oberflächenspannung erniedrigt, die Netzfähigkeit des Bindemittels nimmt zu und die filmbildenden Eigenschaften werden dadurch verbessert.Practical tests have shown that hydrophilic binders are particularly suitable in combination with the preferred matrix fibers according to the invention, since they can form particularly flat tensioning sails at the intersection points of fibers, which has an advantageous effect on the light distribution properties of the nonwoven fabric. As is known to those skilled in the art, the hydrophilicity of a binder can be increased, for example, by adding wetting agents, for example to influence the binder distribution. The presence of emulsifiers or wetting agents in the binder dispersion, the surface tension is lowered, the wettability of the binder increases and the film-forming properties are thereby improved.

Unter einem Benetzungsmittel sind natürliche oder synthetische Stoffe zu verstehen, die in Lösung oder in Mischungen Oberflächenspannungen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten herabsetzen, so dass diese besser in Oberflächen fester Körper eindringen und sie unter Verdrängung von Luft durchtränken und benetzen können.A wetting agent is to be understood as meaning natural or synthetic substances which, in solution or in mixtures, reduce the surface tensions of water or other liquids so that they can penetrate better into surfaces of solid bodies and impregnate them and displace them while displacing air.

Bevorzugt wird ein Benetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Ethylenoxid/Fett-Alkoholether, Fettsäure-Ethoxylaten, Sulfonate, ArylSulfonsäuren, Phosphorsäureester-Glykolether.Preferably, a wetting agent is selected from the group consisting of: ethylene oxide / fatty alcohol ethers, fatty acid ethoxylates, sulfonates, aryl sulfonic acids, phosphoric acid ester glycol ethers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Bindemittel mindestens ein Benetzungsmittel in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.%, vorzugsweise von 0,5 Gew.% bis 5 Gew.%, noch bevorzugter von 0,5 Gew.% bis 3 Gew.% oder von 1 Gew.% bis 3 Gew, noch bevorzugter von 0,5 Gew.%, bis 2 Gew.%, oder von 1 Gew.%, bis 2 Gew.%, noch bevorzugter von 0,5 Gew.% bis 1,5 Gew.% oder von 1 Gew.% bis 1,5 Gew.%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels. According to a preferred embodiment of the invention, the binder contains at least one wetting agent in an amount of at least 0.5% by weight, preferably from 0.5% by weight to 5% by weight, more preferably from 0.5% by weight to 3% by weight % or from 1% by weight to 3% by weight, more preferably from 0.5% by weight, to 2% by weight, or from 1% by weight, to 2% by weight, more preferably from 0.5% by weight. to 1.5% by weight or from 1% by weight to 1.5% by weight, in each case based on the total amount of the binder.

Die zur Herstellung des Vliesstoffs eingesetzten Polymere können zumindest ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farbpigmenten, Antistatika, oder Hydrophilierungs- oder Hydrophobierungs-Additive in einer Menge von 150 ppm bis 10 Gew.%, enthalten. Die Verwendung der genannten Additive in den eingesetzten Polymeren gestattet die Anpassung an kundenspezifische Anforderungen.The polymers used to produce the nonwoven fabric may contain at least one additive selected from the group consisting of color pigments, antistatics, or hydrophilization or hydrophobing additives in an amount of 150 ppm to 10 wt.%. The use of said additives in the polymers used allows adaptation to customer-specific requirements.

Zur Steuerung der Diffusionseigenschaften des Vliesstoffs können die Matrix- und/oder Bindefasern ferner Mattierungsmittel, wie Titandioxid, enthalten. Zu diesem Zweck haben sich insbesondere Anteile von 150 ppm bis 10 Gew.%, Mattierungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffs, als zweckmäßig erwiesen. Ebenfalls denkbar ist der Zusatz von lichtwellenlängenmodulierenden Additiven (z. B. opt. Aufheller).To control the diffusion properties of the nonwoven fabric, the matrix and / or binder fibers may further contain matting agents, such as titanium dioxide. In particular, proportions of from 150 ppm to 10% by weight of matting agents, based on the total weight of the nonwoven fabric, have proven to be expedient for this purpose. Also conceivable is the addition of light wavelength modulating additives (eg optical brightener).

Denkbar ist ferner den Vliesstoff flammenhemmend auszurüsten, beispielsweise mit einem Phosphonsäurederivat. Hierdurch kann die Brandgefahr bei Kontakt mit heißen Lichtquellen verringert werden.It is also conceivable to provide the nonwoven fabric flame-retardant, for example with a phosphonic acid derivative. This can reduce the risk of fire when in contact with hot light sources.

Grundsätzlich ist denkbar den Vliesstoff in Form eines Lagenverbunds einzusetzen. So könnten die weiteren Lagen als Verstärkungslagen, beispielsweise in Form eines Scrims ausgebildet sein und/oder Verstärkungsfilamente, Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke, Folien, beispielweise transparente Folien, opake Folien, lichtlenkende Folien und/oder Gelege umfassen. Erfindungsgemäß bevorzugt weist der Vliesstoff jedoch einen einschichtigen Aufbau auf, da hierdurch optische Störungen durch Grenzflächenübergänge vermieden werden können.In principle, it is conceivable to use the nonwoven fabric in the form of a layer composite. Thus, the further layers could be formed as reinforcing layers, for example in the form of a scrim and / or reinforcing filaments, nonwovens, woven fabrics, knitted fabrics, films, for example transparent films, opaque films, light-guiding films and / or scrims. According to the invention, however, the nonwoven fabric preferably has a single-layer structure, since this optical interference can be avoided by interface transitions.

Die Flächengewichte des erfindungsgemäßen Vliesstoffs können in Abhängigkeit von dem jeweiligen speziellen Anwendungszweck eingestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Flächengewicht des Vliesstoffs, gemessen nach DIN EN 29073 von 40 bis 160 g/m², noch bevorzugter von 70 bis 140 g/m² und insbesondere von 80 bis 120 g/m². Es hat sich gezeigt, dass bei diesen Gewichtsbereichen genügend Fasermasse vorhanden ist, um einen Vliesstoff mit ausreichender Eigensteifigkeit und einer planen Lage (kein Schüsseln) zu erhalten. Auch in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Vliesstoff einen einschichtigen Aufbau aufweist. Einschichtige Vliesstoffe zeigen nämlich nur eine geringe Schüsselneigung, da keine Lagenspannungen auftreten.The basis weights of the nonwoven fabric according to the invention can be adjusted depending on the particular specific application. According to a preferred embodiment of the invention, the weight per unit area of the nonwoven fabric, measured according to DIN EN 29073, is from 40 to 160 g / m ² , more preferably from 70 to 140 g / m ² and in particular from 80 to 120 g / m ² . It has been found that at these weight ranges sufficient fiber mass is present in order to obtain a nonwoven fabric with sufficient inherent rigidity and a flat layer (no bowls). Also in this context, it is advantageous if the nonwoven fabric has a single-layer structure. Single-layer nonwovens show only a slight bowl inclination, since no layer tensions occur.

Die Dicke des Vliesstoffs gemessen nach Prüfvorschrift EN 29073 - T2 beträgt vorzugsweise von 60 bis 180 µm und insbesondere von 80 bis 140 µm.The thickness of the nonwoven fabric measured according to test specification EN 29073 - T2 is preferably from 60 to 180 .mu.m and in particular from 80 to 140 .mu.m.

Praktische Versuche haben ergeben, dass die Leuchtdichteverteilung verbessert werden kann, indem die Dichte des Vliesstoffs erhöht wird. Vor diesem Hintergrund beträgt die Dichte des Vliesstoffs (Rohdichte berechnet aus Flächengewicht und Dicke) vorzugsweise mindestens 0,4 g/cm³, beispielsweise 0,4 bis 1 g/cm³, und noch bevorzugter von 0,6 bis 0,9 g/cm³. Die Dichte des Vliesstoffs kann beispielsweise durch Verdichtungs-/Kalandrierschritte bei der Herstellung das Vliesstoffs erhöht werden.Practical experiments have shown that the luminance distribution can be improved by increasing the density of the nonwoven fabric. Against this background, the density of the nonwoven fabric (apparent density calculated from basis weight and thickness) is preferably at least 0.4 g / cm ³ , for example 0.4 to 1 g / cm ³ , and more preferably 0.6 to 0.9 g / cm ³ . The density of the nonwoven fabric can be increased, for example, by densification / calendering steps in the production of the nonwoven fabric.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vliesstoffs ist darin zu sehen, dass er eine besonders hohe Gleichmäßigkeit aufweist. Dies spiegelt sich zum Beispiel in einem sehr gleichmäßigen Helligkeitseindruck (Leuchtdichte, [L]=cd/m2) wieder. Dies zeigt sich bei Leuchtdichtemessungen über eine definierte Fläche unter Verwendung einer ortsauflösenden Leuchtdichtekamera. Hierbei ergibt sich, dass die einzelnen Leuchtdichtewerte L(x,y) innerhalb einer definierten Fläche eine geringe Streuung (Standardabweichung σ) aufweisen. Dies ist gleichbedeutend zu einer homogeneren Ausleuchtung einer Fläche.Another advantage of the nonwoven fabric according to the invention is the fact that it has a particularly high uniformity. This is reflected for example in a very uniform brightness impression (luminance, [L] = cd / m2). This is shown by luminance measurements over a defined area using a spatially resolving luminance camera. It follows that the individual luminance values L (x, y) within a defined area have a low scattering (standard deviation σ). This is equivalent to a more homogeneous illumination of a surface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Vliesstoff Luftdurchlässigkeiten gemäß EN ISO 9237 bei einem Normklima gemäß DIN 50014 / ISO 554 von 5 bis 600 dm³/s*m², bevorzugt von 5 bis 500 dm³/s*m² und insbesondere von 10 bis 400 dm³/s*m² auf.According to a preferred embodiment of the invention, the nonwoven fabric according to Luftdurchlässigkeiten EN ISO 9237 in a standard climate according to DIN 50014 / ISO 554 from 5 to 600 dm ³ / s * m ² , preferably from 5 to 500 dm ³ / s * m ² and in particular from 10 to 400 dm ³ / s * m ² .

Die Porosität des Vliesstoffs, berechnet aus der Dicke, dem Gewicht und den Dichten der verwendeten Materialien (P =(1 - FG/(d ·δ))·100 wobei FG das Flächengewicht in kg/m², d die Dicke in m und δ die Dichte in kg/m³ ist) beträgt vorzugsweise von 40 bis 60 %.The porosity of the nonwoven, calculated from the thickness, the weight and the densities of the materials used (P = (1 - FG / (d · δ)) · 100 where FG is the basis weight in kg / m ² , d is the thickness in m and δ is the density in kg / m ³ ) is preferably from 40 to 60%.

Der erfindungsgemäße Vliesstoff ist ein Nassvliesstoff, der mit einem Nasslegeverfahren hergestellt werden kann. Hierbei kann die erfindungsgemäße Anisotropie der Höchstzugkräfte auf dem Fachmann bekannte Weise, durch eine gezielt orientierte Ablegung der Fasern erhalten werden. Dies kann konkret durch spezifische maschinelle Einstellungen im Stoffauflauf erzielt werden, insbesondere durch ein Ablegen der Faserdispersion auf einem Siebband, wobei die Siebband- und Anströmungsgeschwindigkeiten der Faserdispersion gezielt zueinander eingestellt werden. Das Ablegen der Faserdispersion kann, wie dem Fachmann bekannt ist, beispielsweise in einem Hydroformer erfolgen. The nonwoven fabric of the present invention is a wet nonwoven fabric which can be produced by a wet-laying method. In this case, the anisotropy of the maximum tensile forces according to the invention can be obtained in a manner known to the person skilled in the art, by means of a deliberately oriented laying of the fibers. This can be achieved specifically by specific machine settings in the headbox, in particular by depositing the fiber dispersion on a wire belt, wherein the Siebband- and flow velocities of the fiber dispersion are adjusted to each other targeted. The laying down of the fiber dispersion can, for example, be carried out in a hydroformer, as is known to the person skilled in the art.

Der erfindungsgemäße Nassvliesstoff kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das folgende Schritte umfasst:

• Bildung einer wässrigen Faserdispersion durch Dispergieren einer Fasermischung umfassend Matrixfasern und gegebenenfalls Bindefasern, in einem wässrigen Medium;
• Ablegen der Faserdispersion auf einem Siebband, wobei die Siebband- und Anströmungsgeschwindigkeiten der Faserdispersion relativ zueinander derart eingestellt werden, dass die Höchstzugkraft des finalen Nassvliesstoffes in mindestens einer Richtung mindestens 4 mal so hoch ist wie die Höchtszugkraft orthogonal zu dieser mindestens einen Richtung;
• Entwässerung der Faserdispersion unter Ausbildung eines Nassvlieses;
• gegebenenfalls Zugabe eines Bindemittels;
• Trocknen, gegebenenfalls thermisch binden und Kalandrieren des Nassvlieses, um dieses zu einem Nassvliesstoff zu verfestigen und dessen Dicke einzustellen.

The wet-laid nonwoven fabric according to the invention can be produced by a process comprising the following steps:

Forming an aqueous fiber dispersion by dispersing a fiber mixture comprising matrix fibers and optionally binder fibers in an aqueous medium;
Depositing the fiber dispersion on a wire belt, wherein the wire belt and flow velocities of the fiber dispersion are adjusted relative to each other so that the maximum tensile force of the final wet laid fabric in at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to that at least one direction;
• dewatering the fiber dispersion to form a wet web;
Optionally adding a binder;
• drying, optionally thermally bonding and calendering the wet mat to solidify it into a wet nonwoven fabric and adjust its thickness.

Die Bildung der wässrigen Faserdispersion kann auf im Bereich der Nassvliesstoffherstellung übliche Art und Weise durch Mischen der Fasern mit Wasser erfolgen.The formation of the aqueous fiber dispersion can be carried out in the usual way in the field of wet nonwoven fabric production by mixing the fibers with water.

Zur Bildung der Faserdispersion werden die Bindefasern und Matrixfasern, vorzugsweise jeweils in einer solchen Menge eingesetzt, dass das Verhältnis von Bindefasern und Matrixfasern in der Faserdispersion von 1:1 bis zu 20:1, vorzugsweise von 5:1 bis zu 10:1 beträgt.To form the fiber dispersion, the binder fibers and matrix fibers are preferably used in each case in such an amount that the ratio of binder fibers and matrix fibers in the fiber dispersion is from 1: 1 to 20: 1, preferably from 5: 1 to 10: 1.

Die Faserdispersion kann neben den Bindefasern und Matrixfasern noch weitere Komponenten, beispielsweise Mattierungsmittel, Bindemittel und/oder übliche Zusatzstoffe, beispielsweise Netzmittel enthalten.The fiber dispersion may contain, in addition to the binder fibers and matrix fibers, further components, for example matting agents, binders and / or customary additives, for example wetting agents.

Die Entwässerung der Faserdispersion unter Ausbildung des Nassvlieses kann ebenfalls auf im Bereich der Nassvliesstoffherstellung übliche Art und Weise beispielsweise durch Austragen der Mischung auf ein Sieb und Absaugen des Wassers geschehen.The dewatering of the fiber dispersion to form the wet mat can also be done in the usual manner in the field of wet nonwoven fabric production, for example by discharging the mixture onto a sieve and suction of the water.

Der Vliesbildung kann sich ein Trocknungs- beziehungsweise Vorverfestigungsschritt, beispielsweise über Trommeln mit Heißluft anschließen. Die Temperaturen können hierbei im Bereich von 100 bis 235° C liegen.The web formation can be followed by a drying or preconsolidation step, for example via drums with hot air. The temperatures can be in the range of 100 to 235 ° C.

Der gebildete und gegebenenfalls vorverfestigte Vliesstoff kann anschließend kalandriert werden. Die Kalandrierung bewirkt ein Kompaktieren des Nassvliesstoffes und gegebenenfalls ein autogenes Verschweißen der unter den Verfestigungsbedingungen schmelzaktivierten Fasern oder Faserbestandteilen.The formed and optionally preconsolidated nonwoven fabric can then be calendered. The calendering effects compaction of the wet-laid nonwoven fabric and, optionally, autogenous welding of the melt-activated fibers or fiber constituents under the consolidation conditions.

Die Kalandrierung erfolgt durch Hitze und Druck. Geeignete Temperaturen sind in Abhängigkeit von der Art der für die Herstellung des Nassvliesstoffs verwendeten Fasern in der Regel 100 bis 250°C.The calendering is done by heat and pressure. Suitable temperatures are typically 100 to 250 ° C, depending on the type of fibers used to make the wet laid fabric.

Im Falle der Verwendung von Polyolefinfasern werden in Abhängigkeit von der jeweils eingesetzten olefinischen Faser oder Faserkomponente Kalandertemperaturen von typischerweise 100 bis 160 °C verwendet. Die Kalanderbedingungen sind ganz besonders auf das Schmelz- und Erweichungsverhalten der im Einzelfall eingesetzten Polymere abzustimmen. Beim Einsatz von Polyesterbindefasern betragen die Kalandertemperaturen typischerweise 170 bis 230°C.In the case of using polyolefin fibers, calender temperatures of typically 100 to 160 ° C are used, depending on the particular olefinic fiber or fiber component used. The calendering conditions are to be particularly matched to the melting and softening behavior of the polymers used in the individual case. When using polyester binder fibers, the calender temperatures are typically 170 to 230 ° C.

Der Kalander besteht üblicherweise aus zwei glatten Walzen. In Einzelfällen, bei denen eine strukturierte Oberfläche gewünscht wird, kann eine Walze auch ein Prägemuster aufweisen.The calender usually consists of two smooth rolls. In individual cases where a textured surface is desired, a roll may also have an embossing pattern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kalandrierung und/oder Vorverfestigung des Vliesstoffs so durchgeführt, dass ein zumindest teilweises Aufschmelzen der Bindefasern erzielt wird, wodurch sich spannsegelartige und/oder sphärische Bereiche verschmolzener Binderfasern ausbilden können. Dabei werden die Druck- und Temperaturparameter des Kalandrier- und/oder Vorverfestigungsschritts sowie dessen Dauer zweckmäßigerweise auf die Art der verwendeten Bindefasern und die gewünschte Anzahl bzw. Ausdehnung der verschmolzenen Bereiche abgestimmt.According to a preferred embodiment of the invention, the calendering and / or preconsolidation of the nonwoven fabric is carried out in such a way that at least partial melting of the binder fibers is achieved, forming tension sail-like and / or spherical regions of fused binder fibers can. The pressure and temperature parameters of the calendering and / or preconsolidation step and its duration are expediently matched to the type of binding fibers used and the desired number or extent of the fused areas.

Der erfindungsgemäße Mikrofaser-Verbundvliesstoff eignet sich hervorragend als Lichtverteilungselement. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lichtquelle umfassend mindestens ein Beleuchtungsmittel und einen wie vorangehend beschriebenen Vliesstoff als Lichtverteilungselement.The microfiber composite nonwoven fabric according to the invention is outstandingly suitable as a light distribution element. Another object of the present invention is a light source comprising at least one illumination means and a nonwoven fabric as described above as a light distribution element.

Als Beleuchtungsmittel eignen sich insbesondere punktförmige Lichtquellen, wie LED's und/oder lineare Lichtquellen wie CCFLs „Cold Cathode Fluorescent Lamp“. Dabei werden unter LED's „light emitting diode“ lichtemittierende Dioden verstanden, die Licht in Wellenlängenbereichen vom Infrarot bis UV Licht emittieren können. Unter LED's sollen die verschiedensten Arten von lichtemittierenden Dioden verstanden werden einschließlich organische, anorganische oder laserbasierte Dioden.Particularly suitable as lighting means are punctiform light sources, such as LEDs and / or linear light sources, such as CCFLs "Cold Cathode Fluorescent Lamp". In this case, LED's "light emitting diode" light emitting diodes understood that can emit light in wavelength ranges from infrared to UV light. LED's are to be understood as the most diverse types of light-emitting diodes, including organic, inorganic or laser-based diodes.

Die erfindungsgemäße Lichtquelle kann für die verschiedensten Beleuchtungszwecke, beispielsweise zur Raumbeleuchtung und/oder Nachrichtenübermittlung dienen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lichtquelle zur Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen (LCD) eingesetzt.The light source according to the invention can be used for a wide variety of lighting purposes, for example for room lighting and / or message transmission. According to a preferred embodiment of the invention, the light source is used for the backlighting of liquid crystal displays (LCD).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to several examples.

Beispiel 1: Herstellung des Nassvliesstoffs 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1: Production of wet nonwoven fabric 1 (Comparative Example)

Der Nassvliesstoff 1 wird in einem Nasslegeverfahren mit einem Flächengewicht von 85 g/m² aus 90 Gew.% Polyester-Copolyester-Kern/Mantelfasern 1,5 dtex/6 mm und 10 Gew.% Polyester-Matrixfasern 1,1 dtex/6 mm hergestellt.The wet nonwoven fabric 1 is used in a wet laying process with a basis weight of 85 g / m ² of 90 wt.% Polyester copolyester core / sheath fibers 1.5 dtex / 6 mm and 10 wt.% Polyester matrix fibers 1.1 dtex / 6 mm produced.

Die relativen Siebband- und Anströmgeschwindigkeiten im Hydroformer werden dabei so gewählt, dass eine nahezu isotrope Faserorientierung erziehlt wird. Die Verfestigung erfolgt durch Heißluft in einem Durchströmtrockner. Die Dicke wird durch Verpressen zwischen glatten Kalanderwalzen auf 120 µm eingestellt.The relative Siebband- and flow rates in the hydroformer are chosen so that a nearly isotropic fiber orientation is erziehlt. The solidification is carried out by hot air in a through-flow dryer. The thickness is set by pressing between smooth calender rolls to 120 microns.

Beispiel 2: Herstellung des Nassvliesstoffs 2Example 2: Production of wet nonwoven fabric 2

Der erfindungsgemäße Nassvliesstoff 2 wird in einem Nasslegeverfahren mit einem Flächengewicht von 86 g/m² aus 90 Gew.% Polyester-Copolyester-Kern/Mantelfasern 1,5 dtex/6 mm und 10 Gew.% Polyester-Matrixfasern 1,1 dtex/6 mm hergestellt. Dabei wird die Faserdispersion auf einem Siebband in einem Hydroformer abgelegt. Die Siebband- und Anströmungsgeschwindigkeiten der Faserdispersion werden derart relativ zueinander eingestellt, dass die Höchstzugkraft des finalen Nassvliesstoffes in mindestens einer Richtung mindestens 4 mal so hoch ist wie die Höchtszugkraft orthogonal zu der mindestens einen Richtung. Die Verfestigung erfolgt durch Heißluft in einem Durchströmtrockner. Die Dicke wird durch Verpressen zwischen glatten Kalanderwalzen auf 120 µm eingestellt.The wet nonwoven fabric 2 according to the invention is used in a wet-laying process with a basis weight of 86 g / m ² of 90% by weight of polyester copolyester core / sheath fibers 1.5 dtex / 6 mm and 10% by weight of polyester matrix fibers 1.1 dtex / 6 mm produced. The fiber dispersion is deposited on a wire belt in a hydroformer. The Siebband- and flow velocities of the fiber dispersion are adjusted relative to each other so that the maximum tensile force of the final wet nonwoven fabric in at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to the at least one direction. The solidification is carried out by hot air in a through-flow dryer. The thickness is set by pressing between smooth calender rolls to 120 microns.

Beispiel 3: Herstellung des Vliesstoffs 3Example 3 Production of the Nonwoven Fabric 3

Der Nassvliesstoff 3 wird in einem Nasslegeverfahren mit einem Flächengewicht von 50 g/m² aus 90 Gew.% Polyester-Copolyester-Kern/Mantelfasern 1,5 dtex/6 mm und 10 Gew.% Polyester-Matrixfasern 1,1 dtex/6 mm hergestellt. Die relativen Anströmgeschwindigkeiten werden dabei so gewählt, dass eine möglichst isotrope Faserorientierung erziehlt wird. Die Verfestigung erfolgt durch Heißluft in einem Durchströmtrockner. Die Dicke wird durch Verpressen zwischen glatten Kalanderwalzen auf 70 µm eingestellt. Tabelle 1: Mechanische Eigenschaften der Vliesstoffe Gewicht (g/m²) Dicke (mm) Höchstzugkraft längs (N/5cm) Höchstzugkraft quer (N/5cm) Höchstzug kraftdehnung längs (%) Höchstzug kraftdehnung quer (%) Faser Orientierung (gemäß HZK) Iso 9073-3 Iso 9073-3 Iso 9073-3 Iso 9073-3 Vliesstoff 1 85,2 0,122 295 213 25 26 1,4:1 Vliesstoff 2 86,5 0,124 434 101 21 22 4,3: 1 Vliesstoff 3 50,5 0,073 156 102 21 23 1,5:1 The wet-laid nonwoven fabric 3 is coated in a wet-laid process at a basis weight of 50 g / m ² from 90% by weight of polyester copolyester core / sheath fibers 1.5 dtex / 6 mm and 10% by weight of polyester matrix fibers 1.1 dtex / 6 mm produced. The relative flow velocities are chosen so that as isotropic fiber orientation as possible is achieved. The solidification is carried out by hot air in a through-flow dryer. The thickness is set by pressing between smooth calender rolls to 70 microns. Table 1: Mechanical properties of the nonwovens Weight (g / m ² ) Thickness (mm) Maximum tensile force longitudinal (N / 5cm) Maximum traction across (N / 5cm) Maximum tensile elongation (%) Maximum tensile strength transverse (%) Fiber orientation (according to HZK) Iso 9073-3 Iso 9073-3 Iso 9073-3 Iso 9073-3 Nonwoven fabric 1 85.2 0,122 295 213 25 26 1.4: 1 Nonwoven fabric 2 86.5 0,124 434 101 21 22 4,3: 1 Nonwoven fabric 3 50.5 0.073 156 102 21 23 1.5: 1

Aus der Tabelle 1 zeigt sich, dass der erfindungsgemäße Vliesstoff 2 eine hohe Faserorientierung aufweist, die sich in einer hohen Anisoptropie der Höchstzugkräfte (längs zu quer) von 4,3 zu 1 zeigt. Hieraus resultiert eine signifikante Erhöhung der Höchstzugkraft in Längsrichtung. Die Höchstzugkraft konnte also von 295 N/5cm (Vergleichsbeispiel 1) auf 434 N/5cm gesteigert werden. Vliesstoff 2 konnte ferner problemlos unter Zugspannung in eine Back Light Unit eingebaut werden, während Vliesstoff 1 dabei gerissen ist.It can be seen from Table 1 that the nonwoven fabric 2 according to the invention has a high fiber orientation, which shows a high anisoptrophy of the maximum tensile forces (longitudinal to transverse) of 4.3 to 1. This results in a significant increase in the maximum tensile force in the longitudinal direction. The maximum tensile force could thus be increased from 295 N / 5cm (Comparative Example 1) to 434 N / 5cm. Nonwoven 2 could also be easily installed under tension in a back light unit, while nonwoven 1 is thereby torn.

Beispiel 4: Bestimmung der Leuchtdichte:Example 4: Determination of luminance

Die Leuchtdichte wird mit einem LED-Leuchtkasten bestimmt. Der Leuchtkasten hat hierbei folgende Maße: 275 × 400 × 275 mm (Breite × Höhe × Tiefe). Auf dem höhenverstellbaren Boden des Leuchtkastens sind 36 (6 × 6) weiße Leuchtdioden (SMD Bauteil, Lichtfarbe warmweiß, Lichtstrom 21 Im/LED, Abstrahlwinkel 120°, Betriebsspannung 12VDC) mit einem Abstand von 33,3 mm zueinander angebracht. Die transparente Abdeckplatte des Leuchtkastens besteht aus 2,5 mm dicken Acrylglas. Zur Bestimmung der Leuchtdichte wird das zu messende Flächengebilde auf die Abdeckplatte gelegt, der Abstand zwischen der aktivierten LED-Lichtquelle und dem textilen Flächengebilde beträgt hierbei 33 mm. Daraufhin wird mit der ortsauflösenden Leuchtdichtekamera im Abstand von 1 m zum Diffusor die Leuchtdichteverteilung im abgedunkelten Raum aufgenommen. Anschließend lassen sich softwareunterstützt die relevanten Größen wie z.B. Maximum, Minimum, Mittelwert und Streuung aus den Leuchtdichtewerten L(x,y) bestimmen. Tabelle 2: Optische Eigenschaften der Vliesstoffe Mittlere Leuchtdichte (cd/m²) Streuung (cd/m²) Vliesstoff 1 2338 156 Vliesstoff 2 2469 156 Vliesstoff 3 3214 562 The luminance is determined by an LED lightbox. The lightbox has the following dimensions: 275 × 400 × 275 mm (width × height × depth). 36 (6 × 6) white light-emitting diodes (SMD component, light color warm white, luminous flux 21 Im / LED, beam angle 120 °, operating voltage 12VDC) are mounted on the height-adjustable bottom of the light box at a distance of 33.3 mm from each other. The transparent cover plate of the light box consists of 2.5 mm thick acrylic glass. To determine the luminance, the sheet to be measured is placed on the cover plate, the distance between the activated LED light source and the textile fabric is 33 mm. The luminance distribution in the darkened room is then recorded at a distance of 1 m from the diffuser using the spatially resolved luminance camera. Subsequently, the relevant variables such as maximum, minimum, mean and scatter can be determined from the luminance values L (x, y) by software. Table 2: Optical properties of the nonwovens Mean luminance (cd / m ² ) Scattering (cd / m ² ) Nonwoven fabric 1 2338 156 Nonwoven fabric 2 2469 156 Nonwoven fabric 3 3214 562

Vergleicht man nun die Mittelwerte der Leuchdichte der gemessenen Vliesstoffe, so zeigt sich eine Steigerung der Leuchtdichte um 131 cd/m², also um 5,6%. Die Streuung demgegenüber bleibt konstant. Dies ist überraschend, denn in der Regel geht eine Steigerung der Leuchtdichte direkt einher mit einer Steigerung der Streuung. Dies wird ersichtlich betrachtet man Vliesstoff 3. Durch Reduzierung des Gewichtes lässt sich die Leuchtdichte steigern. Denn damit einher geht auch eine Reduzierung der Faseroberflächen an denen Reflexionen erzeugt werden. Im Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Vliesstoff 2 und zu Vliesstoff 1 steigt die Streuung der Leuchtdichte, was im Falle eines Diffusors nicht gewünscht ist.If one now compares the mean values of the luminous density of the measured nonwovens, then an increase of the luminance by 131 cd / m ² , thus by 5.6%. The scattering on the other hand remains constant. This is surprising, because as a rule, an increase in the luminance is directly associated with an increase in the scattering. This can be seen considering nonwoven 3. By reducing the weight, the luminance can be increased. This is accompanied by a reduction in fiber surfaces at which reflections are generated. In contrast to the nonwoven fabric 2 according to the invention and nonwoven fabric 1, the scattering of the luminance increases, which is undesirable in the case of a diffuser.

Beispiel 5: Messung der SchmelzpunkteExample 5: Measurement of melting points

Schmelzpunkte wurden mit folgenden Parametern mittels DSC nach DIN EN ISO 11357-2 (Ausgabe: 2014-07) gemessen.

Prüfgerät:: Mettler Toledo
Kühlung:: aktive Flüssigstickstoffkühlung
Spülgas:: Stickstoff (N₂ 99,999%) 30 ml/min
Tiegel:: Aluminium 40µl
Einwaage (mg):: 8-12
Probenvorbereitung:: mit Skalpell geschnitten

Temperierung (°C): 25 → 300 // 300 → 25 // 25 → 300

Heizraten (K/min): 10 10 10 Haltezeiten (min): 5 5 5

Melting points were measured with the following parameters by means of DSC according to DIN EN ISO 11357-2 (Issue: 2014-07).

tester:: Mettler Toledo
Cooling:: active liquid nitrogen cooling
purge:: Nitrogen (N ₂ 99.999%) 30 ml / min
Crucible:: Aluminum 40μl
Weighed in (mg):: 8-12
Sample preparation:: cut with scalpel

Temperature control (° C): 25 → 300 // 300 → 25 // 25 → 300

Heating rates (K / min): 10 10 10 Holding times (min): 5 5 5

Die Schmelzpunkte ergaben sich aus den Maxima des endothermen Schmelzvorganges.The melting points resulted from the maxima of the endothermic melting process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2013/012974 A1 [0005]
WO 2013/116193 Al [0006]
WO 2006/129246 A2 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

EN ISO 9237 [0052]
DIN 50014 / ISO 554 [0052]

Claims

Use of a wet nonwoven fabric comprising a1) 2-50% by weight matrix fibers and a2) 50-98% by weight at least partially thermally fused binder fibers or b1) 50-80% by weight matrix fibers and b2) 20-50% by weight binder, as light-distributing element , characterized in that the maximum tensile force of the wet nonwoven fabric in at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to this at least one direction.

Use after Claim 1 , characterized in that the wet nonwoven fabric at least 2 wt.%, Preferably from 5 to 20 wt.% Microfibers having a mean titer of less than 1 dtex, each based on the total amount of fibers.

Use after Claim 1 or 2 , characterized in that the maximum tensile force of the wet nonwoven fabric in the machine direction (MD) is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to the machine direction (CD).

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the binding fibers are core / sheath fibers.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the binding fibers are bicomponent fibers, in particular PET-PBT bicomponent fibers, PET-CoPES bicomponent fibers, PEN-PET bicomponent fibers and / or polyethylene-polypropylene bicomponent fibers.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the binder fibers are monocomponent binder fibers, in particular polyamide 6 monocomponent binder fibers, copolyester monocomponent binder fibers, PBT monocomponent binder fibers and / or unstretched monocomponent binder fibers.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the proportion of binder fibers from 80 to 97 wt.% And in particular from 90 to 95 wt.% Each based on the total weight of the nonwoven fabric.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the matrix and / or binder fibers contain a matting agent, such as titanium dioxide and / or light wavelength modulating additives (optical brightener).

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the nonwoven fabric comprises a flame-retardant finish.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the nonwoven fabric has a single-layer structure.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the density of the nonwoven fabric, calculated from basis weight and thickness, is at least 0.4 g / cm3.

Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the air permeability of the nonwoven according to EN ISO 9237 at a standard climate according to DIN 50014 / ISO 554 of 5 to 600 dm ³ / s * m ² at 2 mbar.

A light source comprising at least one illumination means and a wet nonwoven fabric a1) 2-50 wt.% Matrix fibers and a2) 50-98 wt.% At least partially fused binder fibers or b1) 50-80% by weight of matrix fibers and b2) 20-50 wt.% binder, wherein the maximum tensile force of the wet nonwoven fabric in at least one direction is at least 4 times as high as the maximum tensile force orthogonal to the at least one direction.

Light source after Claim 13 , characterized in that the illumination means comprises at least one point light source, such as LEDs and / or at least one linear light sources such as CCFLs.