DE1812516A1 - Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus endlosen Faeden - Google Patents

Description

Verfahren aur Herstellung von Vliesen aus endlosen

Fäden«

Glanz stoff AG Wuppertal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, zur Herstellung voa V.liesen aus endlosen Fäden aas synthetischen Hoehpolymeren.

Die Herstellung von Vliesen aus endlosen Fäden wird üblicherweise derart vorgenommen» daß man die Endlosfäden statistisch ungeordnet auf einem mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegenden endlosen Band ablegt. Da die Festigkeit des so entstehenden Vlieses im allgemeinen für die weitere Verwendung nicht ausreicht, tsfe es üblich» durch Zugab« eines Bindemittels die Festigkeit su erhöhen. So ist es möglich, susararaen mit den endlosen Fäden n-iedrigsciiK.slzende fasern ab&alsgen, die bei späterer Anwendung von VisLrme oder Lösur^sfflitteln klebend werden. Bekannt ist auc»i die folgsnde Methode der Vliesverfestigurc nach der in das sicn bildende Vlies ein« wäßrige Bindereuspension mit beispielsweise 2$ ,1 Trockensubstanz eingeeprüht wird« Dadurch erreicht man eine gleichmäßige Verteilung des Binders las Vlies, während bei - ebenfalls ßiöglioh@ffi - naahtrKglichoffi Aufsprühen häufig Schwierigkeiten aa-

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durch auftreten, daß der Feststoffanteil der Suspension bevorzugt an der Vliesoberfläche festgehalten wird. · ^:

Nachteilig bei diesem Bindeverfahren ist die Verschmutzung des Siebbandes. Auch die zur statistisch ungeordneten Ablage der Endlosfäden meist benutzten changierenden Padenzuführorgane, beispielt weise mit Luft betriebene Injektordiisen, können mit dem angesaugten Faden Bindernebel einziehen und somit in unzulässiger Weise verschmutzen. .

Versuche, das auf die zuletzt beschriebene Art eingesprühte. Vlies im feuchten Zustand vom Band abzunehmen, sind gescheitert, da es beim Abnehmen auseinandergezogen und zerstört wird» Deshalb ist es nötig, das mit einer Bindersuspension eingesprühte Vlies in einer Heizzone zu trocknen., solang© das Vlies sich, auf dem endlosen Band befindet. Dabei wird der Binder so wait vorkondensiert, daß etwa zwei Drittel der erzielbaren Endfestigkeit des voll ausgehärteten Zustandes erreicht werden.

Beim Vorkondensieren des Binders nach vorstehend beschriebenen Verfahren stört dl® zunehmende"Aushärtung des auf-aas Band gesprühten Binders. Da es sich bei den als Ablage dienenden endlosen Bändern aus verfahrenstechnischen Gründen meist um poröse Bänder handelt* d.h. Siebbänder mit mehr oder weniger weiten Maschen, besteht durch den auf das Band gesprühten vorkond@Bsierten Binder die Gefahr des völligen Verstopfens der Masehen· Diese Gefahr konnte bisher, nur dadurch verringert werden*"daß raaa das endlose Band durch ein physikalisch und/oder chemisch wirksames Reinigungssystem führte. Dieses System arbeitete je nach der chemischen Natur des verwendeten Binders mehr oder weniger zufriedenstellend, oft war aber ein Stillsetzen öes endlosen Bandes und damit eine Unter·» brechung des Produktionsablaufs notwendig., up ein® gründliche Säuberung des Bansten voa d@m erhärteten Binder durchführen z.u können.

-Nachdem das vorstehend b®sehrieb9Sie Verfahren zur

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weitgehend verfestigten Vlieses aus Endlosfäden wegen der danr.it verbundenen Gefahr der völligen Verschmutzung des endlosen Bandes nicht befriedigen könnte, entstand das Bedürfnis, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die Siebbandoberfläche im Idealfall vollkommen sauber blieb. Es war klar, daß dieser Idealfall nur dann erreicht werden konnte, wenn es gelingen würde, den Binder erst dann auf das Vlies aufzubringen, nachdem dieses das endlose Band verlassen hatte. Gegen solches Verlegen der Binderzugabestelle sprach jedoch die unzureichende Festigkeit des durch statistisch ungeordnete Ablage der Endlosfäden auf einem mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegenden endlosen Band entstehenden Vlieses. Das Hauptproblem lag also darin, dem entstehenden Vlies vorübergehend eine derartig hohe Festigkeit zu vermitteln, daß es von dem Endlosband abgezogen und nachfolgend erst mit dem Binder in Berührung gebracht werden konnte.

Erfindungsgemäß ist dieses Problem dadurch gelöst worden, daß das in an sich bekannter Weise durch statistisch ungeordnete Ablage der Endlosfäden auf einem mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegenden endlosen Band entstehende Vlies durch Einsprühen von Wasser temporär verfestigt wird, von dem endlosen Band abgenommen und erst dann mit einem Bindemittel durchsetzt wird, worauf es in an sich bekannter Weise getrocknet und verfestigt wird.

Bei der Trocknung und Verfestigung des mit Bindemittel durchsetzten Vlieses wird zuerst der Binder vorkondensiert, bis etwa zwei Drittel der erzielbaren Endfestigkeit des voll ausgehärteten Zustandes erreicht werden.Dabei entweicht auch der größte Teil des Wassers aus dem Vlies .Die Endverfeetigung des Vlieses wird beispielsweise durch beheizbare Kalanderwalzen vollzogen, wobei neben der endgültigen Härtung des Binders noch eine Glättung des Vlieses erzielt werden kann.

Aufgrund der Erscheinung der Oberflächenspannung bei Flüssigkeiten ist eine Flüssigkeitslamelle, beispielsweise eine in einem Drahtbügel mit beweglichem Querbalken ausgespannte Flüssigkeitshaut, in der Lage, eine gewisse Zugkraft auszuhalten, ohne zu zerreißen.

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Diese Erscheinung insbesondere wird von der vorliegenden Erfindung technisch ausgenutzt. Das auf dem endlosen Band statistisch ungeordnet abgelegte Vlies aus Endlosfäden, das etwa 0,1 bis 2 mm dick sein kann, besteht in der Regel aus mehreren Wirrla^en, ' in üenen sich die Fäden unter Bildung von unregelmäßigen n-Ecken (n = 2, 2, 4 ......) schneiden. Die Abstände der Kreuzungspunkte voneinander liegen bei den gebräuchlichen Vliesen etwa zwischen 10 /im und 1 mm. Sprüht man in dieses Vlies eine Flüssigkeit ein, so bilden sich zwischen den die η-Ecke einschließenden Fadenteilen Flüssigkeitslamellen.

g| Unter "Einsprühen" soll die Zugabe der Flüssigkeit in feinsten Tröpfchen, beispielsweise mit einer durchschnittlichen Tropfengröße zwischen 50 und lf>0 jum, verstanden werden. Je nach eier Dichte des Vlieses, d.h. je nach dem Abstand der Kreuzungsstellen untereinander, ist unter "Einsprühen¹¹ aber auch eine Zugabe von Flüssigkeit als Nebel oder in ■ nebelähnlicher Form in Teilchengröße! von weniger als 50 pm zu verstehen. Das Einsprühen der Flüssigkeit kann beispielsweise unter Druck mit Hilfe sogenannter Sprühpistolen erfolgen.

Durch das Vorhandensein mehrerer vertikal geschichteter Wirrlagen ist nicht nur die Bildung von Flüssigkeitslamellen in der horizontalen Ebene möglich, sondern auch eine überlagerung mehrerer ψ Flüssigkeitslamellen in vertikaler Richtung und ein Aufspannen von Lamellen zwischen verschiedenen Schichten. Dadurch wird die Zugfestigkeit des abgelegten und mit Flüssigkeit eingesprühten Vlieses erheblich erhöht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt es im wesentlichen auf die Bildung einer möglichst großen spezifischen Lamellenoberfläche an, d.h. auf eine möglichst große Lamellenoberfläche pro Volumen» einheit des gebildeten Vlieses. Das Verhältnis der eingesprühten Wassermasse zur Vliesmasse muß je nach Titer, Quadratmetergewicht des Rohvlieses und Grad der Fadenbündelauflösung in bestimmten Grenzen gehalten werden» So ist es beispielsweise nicht sinnvoll, eine Wassermenge zur Fadenraasse zuzugeben, welche den gesamten

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Hohlraum des Vlieses ausfüllen würde. Bas Ablegen der Wirrlasen in einer Wasserwanne führt, wie unten in einem. Vergleichsversuch gezeigt wird, in der Regel nicht zum gewünschten Erfolg, da eine vertikale Schichtung der Wirrlagen existiert und beim Abziehen des Vlieses aus der V'asserwanne die Hohlräume zwischen den Fäden fast vollständig mit Wasser angefüllt sind, ohne eine genügend hohe spezifische Lamellenoberfläche au erzeugen.

Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren "Wasser" in das entstehende Vlies eingesp-Kiht werden B-yll^ so ist, wie im "BKOCKHAUS ABC der Maturwissenschaft und Technik⁸*, Leipzig 1962,- Seite 940, linke Spalte, definiert. Ist, unter"Waster" nicht nur das chemisch reine Wasser der Formel H_on ?.\i verstehen, es fallen vielmehr da-

atm

runter auch das natürliche V/asser-, welches zahlreiche organische una anorganische Stoffe, irisüesoriüere Mineralien« gelöst oder suspensiert enthält * und das gewohnlicua Wasser, welches bis 0,2 % feste Stoffe, hauptsächlich Calcium- odev¹ Magnetiumverbinaunsen enthalten kann. Wesentlich bei der Auswahl d^i? Wassers ist Im Sinne der Erfindung lediglich, daß die Konstante der Oberflächenspannung des benutzten Wassers nicht wesentlich icHiuer ist als die Konstante dass chemisch reinen Wassere, walciie d ». 72 dyn/cm beträgt„

Vorzugsweise wire, au da·»: ^ntstehende Vlies natürliches Wasser eingesprüht.

Es hat- Bi ah gezeigt, daß zum Erzieler? sin^c genügend großen Festigkeit ü&M Ve.rnältniß von Paaenisv-bstauz zu W«ös<i^ In bestimmten Grenzen schwanken darf.. Von einem bestimmten, experimentell leicht e";r?lfcteit-:n'er· i^inclefitwasseraiiteil an ateigt die Festigkeit ent» &ρΓΐΰη^ω⁴ -i.iner wachuonden fc^aülfIschen Lm.$l\<fnQ2er?lache an, bis si« aÄim r-ai ^S'^.tigung" rapiae abfällG, vexl luvIg! VJa&ser die g verhindert

eins genUgena gt-oße Festigkeit aes eingespr-üliten, temporär l.le&ei-i zn erhalttsfi,. urc also q!a& genüge hü i',roiie· La?r_äe.llenoi>iirf lache zu ^r'ii*j.Len, i.d\. es -:vv.

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pro 100 Gewichtsteilen Fadensubstanz 65 bis 970 Gewichtsteile Wasser in das entstehende Vlies einzusprühen»

Vorzugsweise werden pro 100 Gewichtsteilen Fadensubstanz 400, bis 500 Gewichtstelle Wasser in das entstehende Vlies eingesprüht»

Die weitere Behandlung des temporär verfestigten Vlieses, d.h. das Durchsetzen des Vlieses mit Bindemittel, seine Trocknung und Verfestigung, kann auf verschiedene Art durchgeführt werden» So 1st es möglich, das temporär verfestigte, feuchte Vlies vom endlosen Band abzunehmen und einem zweiten endlosen Band zuzugt führen, auf dem es mit dem Bindemittel durchsetzt wird und anschließend eine Troeknungszone durchläuft. Bei dieser Lösung· ist zwar auch wieder eine Bandreinigung erforderlich,, da das Aufsprühen von Bindemittel auf das Siebband nicht ausgeschlossen werden kann, das zweite Band kann jedoch kurzer gehalten werden als das erste, so daß seine Wartung nicht so aufwendig ist,, uno. außerdem sind die Anforderungen an die ODerfläGhenbeschaffenheitdes endlosen Bandes in der Trockenzone nicht so groi wie die an die Oberflächenbeschaffenheit des Bandes in der Vliesbildungszone <.

Vorzugsweise wird das temporär verfestigte Vlies vobi endlosen Band abgenommen^ in frei durchhängemdem Zustand mit einem Bindemittel besprüht und in frei durchhängendem Zustand durch eine ψ Heizzone geführt und/oder auf einem weiteren endlosen Ba.na getrocknet„ Dabei kann zwar auch nicht vollkommen das Absetzen von Bindemittel auf der Bandoberflache ausgeschlossen werden^, es 1st jedoch der Anteil von überflüssigem Binaer bereits von dem Vlies abgetropft, bevor da^s Vlies auf das zweite endlose Band gefüiirt wird, und bei Trocknung im durohhängenden Zustand ist die ' Möglichkeit gegebera^ daß der aufgesprühte Binder weitgehend vorgehärtet 1st ο

Nach einer weiteren voraugsweisen Ausgestaltung des er£indun^s£®~ mäßen, Verfahrens wird das temporär verfestigte Vlies vom endlosen Band abgenommoii,; durch eine Tauchwanne mit. dem Bindemittel geführt

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und anschließend vorzugsweise mit einem Siebtrommeltrockner getrocknet.

Als einsprühbare Binder kommen thermisch vernetzbare Polymere wie Polyacrylsäureester oder Synthese-Latex-Dispersionen, infrage.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin ist.:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Vliesherstellungsverfahrens bis zum Verlassen der Heizzone;

Fig. 2 eine schematische teilweise Darstellung einer vorzugsweise ^ benutzten Aufbringungsform für das Bindemittel.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Vielzahl von endlosen Fäden mittels geeigneter Fadenzuführungsorgane 1, welche an einem changierenden Balken 2 befestigt sein können, auf dem endlosen Siebband 4 abgelegt. Die Fäden können beispielsweise frischgesponnen von einer Düsenplatte abgezogen und gebündelt von als Fadenzuführungsorgane 1 dienenden Injektordüsen angesaugt werden. Die Injektordüsen sorgen durch aerodynamische und/oder elektrostatische Kräfte für eine Auflösung des Fadenbündels in die einzelnen Kapillaren, welche die Injektordüse als Kegel 3 verlassen und statistisch ungeordnet auf dem Siebband | 4 abgelegt werden. Anstelle der frischgesponnenen Fäden können aber auch teil- oder vollverstreckte Fäden von den Spulen eines Ablaufgatters abgezogen werden.

An einem Balken 6, der mit der gleichen Frequenz wie der Balken changiert, sind genau so viele Sprühvorrichtungen 5 angebracht, wie Fadenzuführungsorgane 1 vorhanden sind. Als Sprühvorrichtungen können Zerstäubungsdüsen, Brausen o.a. benutzt werden, welche eine genügend gute Auflösung der im Vorratsbehälter 7 befindlichen Flüssigkeit in Tröpfchen der erforderlichen Größe ermöglichen. Der Sprühicegel 8 Überdeckt dabei den Kegel 3 der aufgelösten Fadenbündel.

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Das mit Hilfe der eingesprühten Flüssigkeit temporär verfestigte Vlies 9 wird vom Band 4 abgenommen und einem mit Abstand dazu angeordneten zweiten Band 10 zugeführt. Zwischen beiden Bändern hängt das Vlies etwas durch. Es wird dabei mittels einer Sprühvorrichtung 11, welche vom Vorratsbehälter 12 versorgt wird, mit einem Bindemittel (z.B. In Form einer Suspension) versehen.

Das Vlies wird sodann freihängend durch ,eine Heizzone geführt, in der beispielsweise eine Strahlungsheizung 17 für die Vorhärtung des Binders sorgt, und/oder einer Trockenzone 12 zugeführt, wo, beispielsweise mit einer Infrarotstrahlenheizung, die Trocknung φ und Aushärtung des Binders erfolgt.

In Pfeilrichtung 14 wird das Vlies schließlich zur endgültigen Verfestigung beispielsweise durch Kalandrieren abgeführt.

In Fig. 2 ist eine andere, ebenfalls sehr gut zu gebrauchende Lösung für die Binderaufbringung dargestellt. Das temporär verfestigte Vlies 9 wird von dem Band 4 abgenommen und einer·Tauchwanne 15 zugeführt, in der sich das Bindemittel befindet. Anschließend wird das Vlies durch einen Siebtrommeltrockner 16 geführt, in dem die zur temporären Verfestigung benutzte Flüssigkeit verdunstet und der Binder ausgehärtet wird. Das derart vorbe-

~ handelte Vlies wird dann in Pfeilrichtung 14 einem weiteren Ver- W festigungsprozeß zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Verarbeitung von endlosen Fäden aus Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen od.dgl. und ist, wie bereits erwähnt, sowohl mit frischgesponnenen wie mit vom Ablaufgatter kommenden Endlosfäden durchführbar. Es eignet sich für feine Einzeltiter besser als für grobe. Das Fadenmaterial kann gewaschen oder ungewaschen vorliegen, Insofern die auf dem Faden befindliche Präparation nicht die Benetzbarkeit des Fadens in unzulässiger Weise herabsetzt und die. Bildung von Lamellen nicht zu stark verhindert.

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Beispiel 1

Aus Polyamid 6-Endlosfäden, dtex 44 f 10, wird ein Testvlies hergestellt. Bei den Fäden handelt es sich um verstrecktes, gewaschenes und anschließend getrocknetes Material.

Das Testvlies wird mittels einer in der Fig. 1 näher dargestellten Anlage hergestellt, jedoch wird zuerst kein Wasser in das Vlies gesprüht, um das Roh- oder Trockengewicht bestimmen zu können.

Bei einer zwischen 0,2 und 0,25 mm'schwankenden Dicke weist das Rohvlies (ohne Bindemittel) ein Quadratmetergewicht von 24 g/m auf. Der Hohlraumanteil des Rohvlieses liegt also bei etwa 0,91·

Nunmehr wird das Rohvlies mit stufenweise ansteigender Wassermenge besprüht.

Eine genügend hohe Festigkeit zum Abheben vom Siebband hat das Vlies erst dann, wenn auf 100 Gew.-Teile Fadensubstanz 65 Gew.-Teile Wasser eingesprüht werden. Die Festigkeit des temporär verfestigten Rohvlieses nimmt mit wachsendem Wasseranteil zu. Erst ' bei der Zugabe von ShO Gew.-Teilen Wasser zu 100 Gew.-Teilen Fadensubstanz läßt sich das Rohvlies wieder schlechter handhaben.

i Das Versuchsfadenmaterial läßt sich also solange mit Wasser tempo- ' rar verfestigen, wie der Hohlraum zu etwa 7 # bis 88 % mit Wasser ausgefüllt ist.

Beispiel 2 .

Polyäthylenterephthalat-Endlosfäden, dtex 44 f 10, vorbehandelt wie die Fäden aus Beispiel 1, werden wie unter Beispiel 1 zu einem Rohvlies abgelegt und anschließend mit stufenweise ansteigender Wassermenge besprüht. Die optimale Festigkeit erhält das Vlies dann, wenn auf 100 Gew.-Teile Fadensubstanz etwa 450 Gew.-Teile Wasser versprüht werden.

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Beispiel 3

Polyamid 6.6-Endlosfäden, dte.x 44 f 10, werden wie unter Beispiel 1 vorbehandelt und zu einem Rohvlies verarbeitet. Das Vlies Iä2t sich am besten vom Siebband abnehmen, wenn auf 100 Gew.-Teile Fadensubstanz etwa 430 Gew.-Teile Wasser versprüht werden.

Beispiel 4 .

Um die Belastbarkeit des temporär verfestigten Vlieses zu überprüfen, werden aus den nach Beispiel 1 hergestellten, temporär verfestigten Vliesen 14 cm breite Streifen abgeschnitten und vorsichtig belastet. Bei einem Gew.-Verhältnis Fadensubstanz zu Was-^ ser von 1 : 2 löst das Vlies sich bei 200 ρ allmählich auf. Bei einem Gew.-Verhältnis von 1:5 kann der Streifen mit 600 ρ belastet werden, bevor er zerstört wird.

Vergleichsversueh

Um zu überprüfen, ob das Vlies auch in einer Wasserwanne abgelegt und nach Herausziehen aus der Wanne temporär verfestigt ist, wird das Fadenmaterial wie unter Beispiel 1 auf der Wasseroberfläche abgelegt. Das Vlies schwimmt, getragen von Lufteinsehlüssen, zuerst auf der Oberfläche des Wasserbades und ist dabei oben vollkommen unbenetzt. Einige Tropfen Wasser, auf die trockene Oberfläche des schwimmenden Vlieses gegeben, bewirken ein sofortiges Untergehen des Vlieses. Unter Wasser ist das Vlies nicht hantierbar. Es zerfällt bei geringsten Belastungen unter Aufgabe seiner statistischen Unordnung.

Entfernt man das derart verformte Vlies aus dem Wasserbad und läßt man es vollkommen abtropfen, so enthält das feuchte Vlies noch auf 100 Gew.-Teile Fadensubstanz zwischen 470 (Polyethylenterephthalat) und 600 (Polyamid 6) Gew.-Teile Wasser.

Claims (6)

-■ i!«- ■·■■!.-. -Κ Pos. Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Vliesen aus endlosen Fäden aus synthetischen Hochpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß das in an sich bekannter Weise durch statistisch ungeordnete Ablage der Endlosfäden auf einem mit konstanter Geschwindigkeit sich bewegenden endlosen Band entstehende Vlies durch Ein-

sprühen von Wasser temporär verfestigt wird, von dem endlosen ™ Band abgenommen und erst dann mit einem Bindemittel durchsetzt wird, worauf es in an sich bekannter Weise getrocknet und verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das entstehende Vlies natürliches Wasser eingesprüht wird.

J-. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro 100 Gew.-Teilen Fadensubstanz 65 bis 970 Gew.-Teile Wasser in das entstehende Vlies eingesprüht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß i pro 100 Gew.-Teilen Fadensubstanz 4Q0 bis 500 Gew.-Teile Wasser in das entstehende Vlies eingesprüht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das temporär verfestigte Vlies vom endlosen Band abgenommen, im frei durchhängenden Zustand mit einem Bindemittel besprüht und in frei durchhängendem Zustand durch eine Heizzone geführt und/oder auf einem weiteren endlosen Band getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das temporär verfestigte Vlies vom endlosen Band abgenommen,

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durch eine Tauchwanne mit dem Bindemittel geführt und anschließend vorzugsweise mit einem Siebtrommeltrockner getrocknet wird.

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