DE1635711A1

DE1635711A1 - Luftdurchlaessige,netzverstaerkte,nichtgewebte Textilien und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1635711A1
Application number: DE1961B0065103
Authority: DE
Inventors: Lehmann Leonard Theodore
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1967-01-23
Filing date: 1961-12-08
Publication date: 1971-07-15
Also published as: DE1635711B2; FR1566308A; NL6801002A; BE709764A; GB1209523A; SE337570B

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. R. MOLLER-BORNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY 1 BERLIN-DAHLEM 33 · PO DBI ELS KIALLEE 68 8 MÖNCHEN 22 . WIDENM AY ER STRASSE 49 TEL. 0311 . 762907 . TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0184057 TEL. 0811 . 225585 . TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

München, den 6. August 1970

P 16 35 7x1.2-26 21 130

Hercules Incorporated

Luftdurchlässige, netzverstärkte, nichtgewebte ™

Textilien und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft verstärkte, nichtgewebte Textilien sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung· Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von luftdurchlässigen, netzverstärkten, nichtgewebten Textilien, wobei ein nichtgewebtes Vlies durch Erhitzen in engem Kontakt mit einem offenen Netz aus thermoplastischem Material verbunden wird.

Nichtgewebte Vliese sind bereits seit einer Reihe von Jahren bekannt. Ihre allgemeine Anwendbarkeit und Brauchbarkeit ist jedoch wegen mangelndem Zusammenhalt und mangelnder Festigkeit begrenzt. Es wurden zahlreiche Versuche zur Verbesserung dieser Eigenschaften gemacht]; beispielsweise wurden sie durch Verbinden mit einer Schicht oder einer Folie aus thermoplastischem Material verstärkt. Während dadurch allerdings Festigkeit und Zusammenhalt verbessert werden konnten, wurden andererseits auch die Steifheit erhöht und die Atmungsaktivität (z.B. Luftdurchlässigkeit) herabgesetzt.

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Es wurde nun festgestellt, daß nichtgewebte Vliese mit geringer oder gar keiner Festigkeit in feste, vollkommen verstärkte, nichtgewebte Textilien umgewandelt werden können, die gleichzeitig weich, biegsam und in gewünschtem Maße atmungsaktiv sind, indem ein Netz aus thermoplastischem Material in engem Kontakt mit einem nichtgewebten Vlies erhitzt wird, um so das thermoplastische Material zu schmelzen und punktförmig mit den nichtgewebten Fasern zu verbinden*

Die gemäß dem Verfahren nach der Erfindung zu verstärkenden nichtgewebten Vliese können aus beliebigem Material sein, das für den Zweck, zu dem verstärkte Textilien verwendet werden, geeignet ist· Solche nichtgewebten Vliese können beispielsweise aus Polyolefinen, wie Polypropylenlen, sowie Baumwolle, Wolle, regenerierter Cellulose, Celluloseacetat, Polyamiden, Acrylaten, Vinylen, Polyestern usw. bestehen· Es können zahlreiche Typen von nichtgewebten Vliesen, wie beispielsweise kardierte, garnettierte oder regellos eingerichtete Vliese eingesetzt werden. Gewünschtenfalls können die Fasern innerhalb der Vliese unterschiedlich, wie in einem Gemisch sein. Beispielsweise kann ein Vlies aus einem Gemisch aus Natur- und Synthesefasern, wie einem Gemisch aus Wolle und einem Polyamid, verwendet werden.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung können Netze aus beliebigen thermoplastischen Stoffen verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie luftdurchlässig sind und unterhalb der Temperatur schmelzen, bei der die Fasern des zu verstärkenden Vlieses schmelzen oder auf andere Weise in ihrer Qualität vermindert werden. Daraus ist ersichtlich, daß die Wahl des zu verwendenden thermoplastischen Stoffes von dem zu verstärkenden, nichtgewebten Vlies abhängt. Wenn beispielsweise ein nichtgewebtes Vlies aus Celluloseacetat verstärkt werden soll, muß de? verwendete thermoplastische Stoff einen Schmelzpunkt unter etwa 190° C haben. Andererseits können Thermoplaste mit sehr viel höherem Schmelzpunkt

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eingesetzt werden, wenn nichtgewebte Baumwollvliese verstärkt werden sollen. Die richtige Wahl des offenen netzförmigen thermoplastischen Stoffes für ein beliebiges spezifisches Vlies bedeutet für den Fachmann keinerlei Schwierigkeit. Zu bevorzugende Thermoplaste sind Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyamide, Äthylenmischpolymerisate, wie Athylen-Propylen-Mischpolymerisate, Äthylen.-Vinylacetat-Mischpolymerisate, Äthylen-Methylacrylat-Mischpolynierisate usw. Es kühnen verschiedene Bauformen von thermoplastischen Netzen verwendet werden. Zweckmäßig sind solche Bauformen, die einheitliche Flecken oder Kügelchen aus thermoplastischem Material ergeben, wenn das Hetz auf seinen % Schmelzpunkt erhitzt wird. Typische Bauformen sind beispielsweise in den Fig. 1 bis S der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in der Ebene einen Teil eines offenen, flächenformigen Netzes aus thermoplastischem Material in vergrößertem Maßstab, das verflochtene, in Abstand voneinander gehaltene parallele Stränge von kreisförmigem Querschnitt enthält. Fig. 2 zeigt im Querschnitt das verflochtene Netz von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in der Ebene und Fig. 4 im Querschnitt ein j

anderes offenes, flächenförmiges Netz aus thermoplastischem Material in vergrößertem Maßstab, das aus in Abstand gehaltenen parallelen Strängen von rechteckigem Querschnitt besteht, wobei sie von im rechten Winkel darüberliegenden gleichen Strängen voneinander in Abstand gehalten sind.

Fig. 5 zeigt in der Ebene einen Teil eines offenen, flächenförmigen Netzes aus thermoplastischem Material in vergrößertem Maßstab, bei dem kreisförmige feste Vorsprünge durch Stränge verbunden sind. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt solcher Vorsprünge und der sie verbindenden Stränge.

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Fig. 7 zeigt in der Ebene und Fig. & in schräger Draufsicht ein weiteres offenes Netz aus thermoplastischem Material von ähnlichem Typ wie gemäß Fig. 5 und 6.

Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß zahllose andere Bauformen bei diesem Verfahren nach der Erfindung verwendet werden können. Am zweckmäßigsten ist es, wenn das offene Netz aus thermoplastischem Material aus in einheitlichem Abstand voneinander befindlichen festen, dicken Massen besteht, die durch orientierte Stränge, Bänder, Fäden od. dgl., die dünner sind als die featen Teile, verbunden sind, die gleichzeitig als Abstandhalter wirken, um die festen Teile in einheitlichem Abstand zu halten, wie in den Fig. 1, 3, 5 und 7 gezeigt. Wenn das Netz erhitzt wird, können diese Stränge, Bänder, Fäden od. dgl₀ schmelzen und in die festen Teile zurückfließen, wobei sie in einheitlichem Abstand voneinander befindliche Flecken oder Kügelchen aus geschmolzenem thermoplastischem Material bilden.

Die erfirtdungsgemäß verwendeten thermoplastischen Netze können aufmannigfaltige Weise hergestellt sein, wie durch Verformung, oder indem in Abstand voneinander gehaltene Stränge oder Fäden von gewünschtem Querschnitt auf andere in gleicher Weise in Abstand voneinander gehaltene Stränge oder Fäden, die im rechten Winkel zu den erstgenannten angeordnet sind, gelegt und die Kreuzungspunkte verbunden werden, oder indem solche Stränge oder Fäden verflochten werden, oder indem solche Stx'änge oder Fäden regellose ausgelegt werden, um ein nichtgewebtes, offenes Netz zu bilden. Ein besonders zweckmäßiges Verfahren zur Bildung eines offenen thermoplastischen Netzes ist in dem am 2. Januar 1963 veröffentlichten britischen Patent 914 489 beschrieben.

Das offene Netz aus thermoplastischem Material hat im allgemeinen etwa 25 bis 1200 Öffnungen pro 6,45 cm und ein Gewicht von etwa β, 5 bis etwa i>5 g pro O₁ ü4 m . Die Dicke des offenen Netzes beträgt etwa 1 bis etwa 15 Mil.

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iVie vorstehend erläutert, besteht das Verfahren nach der Erfindung darin, daß ein nichtgewebtes Vlies in engem Kontakt mit einem thermoplastischen Netz auf eine Temperatur erhitzt wird, die hoch genug ist, um den thermoplastischen Stoff zu schmelzen, Das Verfahren kann so durchgeführt werden, daß das Netz zwischen zwei nichtgewebte Vliese gelegt wird oder daß das Netz auf eine oder beide Seiten eines nichtgewebten Vlieses aufgebracht wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann ein Netz mit einem nichtgewebten Vlies abwechseln, wobei die einzige Begrenzug der Anzahl der Schichten dadurch gegeben wird, daß die für das Endprodukt gewünschte Luftdurchlässigkeit erhalten Λ bleibt.

Die Temperatur, auf die das thermoplastische Netz und das nichtgewebte Vlies erhitzt werden, hängt von dem Schmelzpunkt des jeweils verwendeten thermoplastischen Materials, dem jeweils verwendeten nichtgewebten Vlies, der Dicke des Gebildes, der Zeitspanne, für die das Gebilde erhitzt wird, usw. ab. Im allgemeinen liegt die Temperatur zwischen etwa 110° C und etwa 250° Cj und die Zeitspanne, für die die Stoffe erhitzt werden, beträgt etwa 12 Sekunden bis etwa fünf Minuten. Um das Netz in engem Kontakt mit dem nichtgewebten VÜßs zu halten, ist es wünschenswert, das Gebilde während des Erhitzens unter Druck zu halten, beispielsweise ' von etwa 0,07 bis etwa 1,75 kg/cm ,

Das Verfahren nach der Erfindung kann auf vielfältige Weise durchgeführt werden. Beispielsweise können die Stoffe lediglich in einer Presse erhitzt oder durch gegeneinander drückende Heizwalzen geführt oder gespannt über eine große lleizwalze geführt werden. Weiterhin können die Materialien dadurch erhitzt werden, daß durch das Gebilde heiße Gase geleitet werden. Dieses letztere Verfahren ist besonders zweckmäßig, weil es schneller geht als die anderen Verfahren und die Gefahr nur gering ist, daß die Fasern des Vlieses

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in ihrer Qualität vermindert werden. Es geht schneller, weil in dsm Vlies keine Luft eingeschlossen wird, die als Isolator wirkt, und die Gefahr der Qualitätsminderung der Fasern ist deshalb geringer, weil zur Herstellung der Verbindungen niedrigere Temperaturen angewendet werden können. Bei diesem Verfahren kann jedes be-liebige inerte heiße üas eingesetzt werden, jedoch wird im allgemeinen Luft oder überhitzter Dampf verwendet, weil diese leicht zugänglich und billig sind. Um eingeschlossene oder stagnierende, isolierend wirkende Luft von dem thermoplastischen Material fernzuhalten, ist es wünschenswert, das heiße Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 30,5 cm pro Sekunde durch das Gebilde zu leiten. Wenn zur Herstellung der Verbindungen heißes Gas verwendet wird, kann das Gebilde zwischen Metailsieben gepreßt oder, bei kontinuierlicher Arbeitsweise, über eine preforierte oder siebartige Trommel geführt werden, während die heißen Gase hindurchgeleitet werden.

Im allgemeinen können die erfindungsgemäß hergestellten nichtgewebten Vliese als Futterstoff, Filtertücher, Üonnenschutzplanen für Erntegut, Unterlagetextilien für gebündelte Gebilde, wegwerfbare Textilien (z.B. Verbandstoffe, Betttücher, Kissenbezüge, Operationskittel usw_o) u. dgl. verwendet werden.

Der näheren Erläuterung der Erfindung dienen die nachfolgenden Beispiele.

Beispiel 1

üin kreusweise dreischichtiges, garnettiertes Vlies aus Polypropylenfasern (üinzelfadentiter 6 den, Faserlänge a cm) mit einem Gewicht von 4ό,3ϋ g pro ü,i>4 m und mit geringer oder keiner Zug- oder Heißfestigkeit wurde mit einem Netz aus hochdichtem Polyäthylen verstärkt, das die in Fig. 7 und 6 gezeigte Bauform hatte, ein Gewicht von

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etwa 14,2 g pro 0,b4 m hatte und etwa 7öO Öffnungen pro

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t>,45 cm aufwies. Das Polypropylen, aus dem das Vlies bestand, hatte eine grundmolare Viikositätszahl von 2,5 (0,1 % in Dekahydronaphthalin von 135° C). iSin nichtgewebtes Polypropylenvlies mit einer Größe von JO,5 χ 30,5 cm und ein Polyäthyiennetz mit einer Größe von 28 χ 28 cm wurden übereinandergelegt und in eine f'lachdruckpresse eingebracht. Das Gebilde wurde unter einem Druck von 0,7 kg/cm drei Minuten auf eine Temperatur von 149° C erhitzt und dann auf eine Große von 2t> χ 28 cm beschnitten. Der erhaltene verstärkte Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 3856 g pro 2,54 cm Breite in beiden lticlitungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 2722 g bei 200 ^l/o Dehnung. Der Textilstoff war weich und biegsam, hatte die sehr gleichmäßige Bindung eines gut gewaschenen Vlieses und eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 1800 ecm pro Minute und pro 6,45 cm² (ASTM-D 726, Methode A). Die Untersuchung des Textilstoffes unter einem Vergrößerungs— glas zeigte, daß das Vlies durch etwa 580 in gleichmäßigem Abstand voneinander befindliche Verbindungspunkte pro

ü,45 cm verbunden war. Der Raum zwischen diesen Verbindungspunkten oder Punktbindungen wurde von losen, biegsamen, nichtverbundenen Fibrillen eingenommen, die dem Luftdurchtritt nur geringen oder gar keinen Widerstand entgegensetzten.

Beispiel 2

liin kreuzweise vierschichtiges, garnettiertes Vlies aus JL-olypropylenfasern (Einzeifasertiter 15 den, Faserlänge 7,ii cm) mit einem Gewicht von 56,7 g pro 0,84 m und geringer oder keiner Zug- oder Reißfestigkeit wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise mit einem Netz aus hochdichtem Polyäthyleryverstärkt, das die in Fig. 7 und dargestellte Bauform hatte, ein Gewicht von etwa 14,2 g

ο ο

pro 0,84 m hatte und etwa 1092 Offnungen pro 6,45 cm aufwies. Das Polypropylen, aus dem das Vlies bestand, hatte eine grundmolare Viskositätszahl von 2,5 (0,1 % in

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Dekahydronaphthalin von 135° C). Der erhaltene Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 6123 g pro 2,54 cm Breite in beiden Richtungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 6123,6 g bei 200 % Dehnung. Der einheitlich punktverbundene Testilstoff war weich und biegsam und hatte eine gute Luftdurchlässigkeit von mehr als löOO ecm pro Minute und pro 6,45 cm² (ASTM-D 726, Methode A).

Beispiel 3

Ein regelloses Vlies aus endlosen Polypropylenfäden mit einem Titer von 15 bis 25 den, das ein Gewicht von 28,35 g pro 0,ö4 m und keine oder geringe Zug- undReißfestigkeit aufwies, wurde mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Netz aus hochdichtem Polyäthylen verstärkt. Das bei diesem Vlies eingesetzte Polypropylen entsprach dem gemäß Beispiel 2. Das Netz mit einer Größe von 2tf χ 2b cm wurde zwischen zwei 30,5 χ 30,5 cm große nichtgewebte Polypropylenvliese gelegt, und das erhaltene Gebilde wurde in eine Flachdruckpresse eingebracht. Das Gebilde wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise unter Druck erhitzt und dann auf eine Größe von 2b χ 23 cm beschnitten. Der erhaltene verstärkte Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 6534 g pro 2,54 cm Breite in beiden Richtungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 69(?0 g bei 200 % Dehnungf der einheitlich punktverbundene Textilstoff war weich und biegsam und hatte eine Luftdurchlässigkeit von mehr als IdOO ecm pro Minute und pro 6,45 cm² (ASTM-D 726, Methode A).

Beispiel 4

Ein kreuzweise vierschichtiges, garnettiertes Baumwollvlies (Einzelfasertiter 3 den, Faserlänge 10,2 cm) mit einem

ο
Gewicht von 45,36 g pro 0,ö4 m und geringer oder keiner Zugfestigkeit wurde mit einem stereoregulären Polypropylennetz mit der in den Fig. ö und 6 dargestellten Bauform,

>i einem Gewicht von etwa 50,46 g pro 0,64 m und etwa 240

2
Öffnungen pro 6,45 cm verstärkt. Das Polypropylen des

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Netzes hatte einen Schmelzpunkt von etwa 160° C und ein Molekulargewicht von 250 000. Das Netz mit einer Größe von 2ö χ 26 cm wurde zwischen zwei 30,5 χ 30,5 cm große nichtgewebte Baumwollvliese gelegt, und das Gebilde wurde über eine Heizwalze geführt, wobei es durch ein gespanntes endloses Gurtband gegen die Walze gepreßt wurde. Die Temperatur der Walze betrug 192° C, und die Berührungszeit betrug 1,5 Minuten. Der erhaltene verstärkte Textilstoff wurde auf eine Größe von 28 χ 28 cm beschnitten und dann auf Zugfestigkeit und durchgehende Reißfestigkeit untersucht. as wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit etwa &165 g pro 2,54 cm Breite in beiden Richtungen und die durchgehende lieißfestigkeit etwa 7711 g bei 200 % Dehnung betrugen. Der Textilstoff fühlte sich weich an, war biegsam und hatte eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 1000 ecm pro Minute

2
und pro 6,45 cm . Die Prüfung des Textilstoffes mit einem Vergrößerungsglas zeigte, daß das Vlies durch etwa 210 gleichmäßig voneinander entfernte Verbindungspunkte pro

6,45 cm verbunden war.

Beispiel 5

Ein kreuzweise vierschichtiges, garnettiertes Viskosereyonvlies (Einzelfasertiter 3 den, Faserlänge 7,5 cm) mit einem Gewicht von 45,36 g pro 0,84 m und geringer oder keiner Zug*»festigkeit wurde mit einem Netz aus verzweigtem Polyäthylen von niedriger Dichte mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bauform verstärkt, das ein Gewicht von etwa 34 g pro 0,ö4 m² und etwa 290 Öffnungen pro 6,45 cm aufwies, undjzwar genau wie in Beispiel 4 beschrieben, nur mit der Ausnahme, daß die Temperatur der Walze 125° C betrug. Das Polyäthylen des Netzes hatte ein Molekulargewicht von etwa 150 000. Der erhaltene Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 8165 g pro 2,54 cm Breite in beiden dichtungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 7187 g bei 200 % Dehnung. Der Textilstoff fühlte sich weich an, war verhältnismäßig biegsam und hatte eine Luftdurchlässig-

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keit von mehr als 500 ecm pro Minute und pro 6,45 cm . Die Prüfung des Textilstoffes mit einem Vergrößerungsglas ergab etwa 260 gleichmäßig voneinander entfernte Verbindungs-

2
punkte pro 6,45 cm .

Beispiel 6

Ein kreuzweise dreischichtiges, garnettiertes Polycaprolactamvlies (Einzelfasertiter 4 den, Faserlänge 7,5 cm) mit

ο einem Gewicht von 42,53 g pro 0,ö4 m und geringer oder

keiner Zug- oder Reißfestigkeit wurde mit einem Netz aus Polyäthylenterephthalat mit der in den Fig. 7 und 3 darge-

2 stellten Bauform, einem Gewicht von etwa 22,7 g pro 0,ü4 m

und 780 Öffnungen pro 6,45 cm verstärkt. Das Polyäthylenterephthalat des Netzes hatte ein Molekulargewicht von etwa 60 000. Das Netz mit einer Größe von 26 χ 91,4 cm wurde zwischen zwei 30,5 χ 94 cm große nichtgewebte Polycaprolactamvliese gelegt, und das Gebilde wurde über eine verstärkte Metallsiebtrommel geführt, wobei es durch einen gespannten endlosen Drahtgurt unter einem Druck von etwa 0,35 kg/cm gehalten wurde. In die Trommel wurde überhitzter Dampf mit einer Temperatur von 235° C gepumpt. Während des Durchtrittes des Dampfes durch das Gebilde verminderte sich seine Temperatur um etwa 10 C. Der überhitzte Dampf wurde in einer Menge von etwa183 cm pro Sekunde durch das Gebilde geleitet. Jeder Teil des Gebildes wurde etwa 15 Sekunden dem Dampf ausgesetzt. Der erhaltene Textilstoff wurde auf eine Größe von 28 χ 91,4 cm beschnitten und dann auf Zugfestigkeit und durchgehende Reißfestigkeit untersucht. Es wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit etwa 9078 g pro 2,54 cm Breite in beiden Richtungen und die durchgehende Reißfestigkeit etwa 6970 g bei 200 % Dehnung betrugen· Der Textilstoff fühlte sich relativ weich an, w_arbiegsam und hatte eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 1500 ecm pro Minute und pro 6,45 cm · Die Prüfung des Textilstoffes mit einem Vergrößerungsglas ergab etwa 580 gleichmäßig voneinander entfernte Verbindungspunkte pro

ο
6,45 cm .

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Claims

Patentansprüche

1. Luftdurchlässiger, netzverstärkter, nichtgewebter Textilstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtgewebtea Vlies mit einem Netz aus thermoplastischem Material verbunden ist.

2. Textilstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Vlies durch in einheitlichem Abstand voneinander μ

befindliche Flecken aus thermoplastischem Material verbunden ist»

Ό, Verfahren zur Herstellung des luftdurchlässigen, netzverstärkten, nichtgewebten Textilstoffes nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtgewebtes Vlies in engem Kontakt mit einem Netz aus thermoplastischem Material bei einer Temperatur erhitzt wird, die zum Schmelzen des thermoplastischen Materials ausreichend iSt a

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

das Netz aus thermoplastischem Material aus in einheit- \ lichem Abstand voneinander befindlichen festen, dicken Massen besteht, die durch orientierte thermoplastische Stränge verbunden sind, die dünner sind als die festen Teile, wobei beim Schmelzen des Netzmaterials zur Bildung von in einheitlichem Abstand voneinander befindliche Flecken aus geschmolzenem thermoplastischem Material die dünneren Stränge in die festen, dicken Massenteile zurückfließen.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polyäthylen ist.

(5. Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtgewebte Vlies aus Polypropylen besteht. 109829/1301

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