DE1920182A1

DE1920182A1 - Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes

Info

Publication number: DE1920182A1
Application number: DE19691920182
Authority: DE
Inventors: De Jongh Cornelis Dominicus; Hermanus Vrijdag
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-04-22
Filing date: 1969-04-21
Publication date: 1969-11-06
Also published as: IE33062B1; IE33062L; BE731813A; CH486588A; NL6805631A; BR6908241D0; FR2006659A1; GB1202829A

Description

DR. ING. F. WUBSTIIO PF ,β ltÜNOHBN 8Ο DIPJU ING. G. PULS MIVriIGIHBTIUMI I SRJC.T.PECHMANN nuMi Ι····1 VR. ING. D. BBHRBNS τβι.β·*λ)ικα«*νμι

Metros»

IA-36 098

Beschreibung 1920182.

zu der Patentanmeldung

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N. V. Den Haag, Niederlande

betreffend
Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren Zur Herstellung eins Nadelfilzes, wobei ein Fasergespinst mit Nadeln oder Dornen verfilzt wird. Die Herstellung von Nadelfilzen in dieser Weise ist bekannt, soweit Fasergespinste von gesponnen Fasern .als Ausgangsmaterial verwendet werden.

Das Verarbeiten von Nadelfilzen mittels Nadeln oder Dornen stellt einen besseren Zusammenhang zwischen den losen Fasern her. Die Nadeln sind mit Widerhaken versehen und auf einer Maschine (Nadelstuhl) befestigt, bei der sich Reihen dieser Nadeln auf- und abbewegen/vorzugsweise um ihrer Achse drehen. Anstelle von mit Widerhaken versehenen Nadeln können auch gespaltene Dornen verwendet werden« Häufig werden verschiedenartige Fasergewebe aufeinander gelegt und mit den Nadeln oder Dornen verarbeitet.

Wenn das bekannte Verfahren auf Polypropylenfasern angewendet wird, die mit Hilfe etn§x» Spinndüse hergestellt worden sind, werden Nadelfilze mit|mässiger mechanischer Festigkeit und schlechter Dimensionsstabilität erhalten. Selbst massige Festigkeit a eigen schaft en können nur dann erreicht werden» wenn die g·- gpomienen Fasern vor dem. Verarbeiten ns it ü.m Nadeln oder Dornen

9Q984-S/16G4- -' .

'ORIGJNAL INSPECTS^

- 2 eine besondere Behandlung gekräuselt werden.

Es wurde gefunden, dass Nadelfilze mit sehr guten Eigenschaften, insbesondere mit hoher mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität erhalten werden können, wenn die Behandlung mit den Nadeln oder Dornen an Fasergespinsten durchgeführt wird, die durch Auffasern eines Films, dessen Hauptbestandteil, auf das Gewicht bezogen, aus Polypropylen besteht, '' erhalten worden Bind."

Demgemäss ist das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes durch Verarbeiten von Fasergeweben mit Nadeln oder Dornen dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmateriai ein oder mehrere Fasergespinste verwendet werden, die durch Auf fasern eines FiJ.ms, der überwiegend aus Polypropylen besteht, erhalten worden sind.

Das Auffasern ist ein an sich bekanntes Verfahren, das bei Filmen angewendet wird, die durch Verstrecken orientiert worden sind. Die Orientierung macht den Film leicht aufspalt-' bar. Beim Aufspalten muss die Orientierung natürlich ganz ^überwiegend in einer Richtung liegen. Die schmalen Streifen, die beim Aufspalten erhalten werden, können bei vielen Anwendungsarten natürliche oder syntetische Fasern ersetsen. Im allgemeinen werden beim Aufspalten zunächst Netzstrukturen erhalten neben einer kleineren Menge loser Fasern. Das weitere Auf fasern ergibt den Abbau der Netzstr-ukturen und schliesslich. ein Produkt, das ausschliesslioh aus losen Fasern besteht.

Das Auffasern kann durch Reiben zwischen Walzen mit rauhen Oberflächen und verschieden Umfangsgeschwindigkeiten oder zwischen Kautschukriemen, die eich mit %^rerschfeaenen/ge~ geneinander bewegen, durchgeführt werden, Das Auffasem durch

909845/16Ö4 _

ORIGINAL INSPECTED

die Walzen kann weiter durch ene axiale gegenwirkende Bewegung der Walzen gegeneinander verbessert werden. Weitere Auffaserverfahren benutzen das Schlagen des Films, ein Bearbeiten mit Bürsten oder Dornen, ein Verdrehen, die Aufbringung eines falschen Zwirne und das Auffasern in starken Luftströmungen.

Bei der Herstellung von Nadelfilzen gemäss der Erfindung ist bevorzugt, von Fasergespinsten auszugehen, die vorwiegend aus den Netzstrukturen bestehen. Fasergespinste, die Nadel-

2/ergeben, filze mit einer Dichte von wenigstens 100 g/my sind bevorzugt. Im allgemeinen werden die optimalen Festigkeitseigenschaften erhalten, wenn beim Nadeln eine Lochdichte (ausgedrückt in Durch-

p Ο

schlagen je cm je 100 g/m ) im Bereich von 5 bis 20 angewendet wird.

Es ist jedoch auch möglich, von Fasergespinsten auszugehen, die vollständig oder im wesentlichen aus losen Fasern bestehen, wie sie durch intensives Auffasern erhalten werden. Fasergespinste dieser Art können in geeigneter Weise auf Ka\iiermaschinen erhalten werden. Eine Kardiermaschine besteht gewöhnlich aus einem rotierenden Zylinder, der mit einer Anzahl von in ähnlicher V/eise rotierenden Walzen mit kleinerem Durchmesser, die als Flachwalzen und Kämme bezeichnet werden,, zusammenarbeitet, über den Zylinder und die anderen Walzen sind Kardiernadeln verteilt, die die Auffaserung bewirken. Das aufgefaserte Material verlässt die Kardiermaschine in Form eines Gespinstes. Um die Einheitlichkeit des Gespinstes zu erhöhen, kann das Gespinst durch eine zweite und falls erforderlich oder erwünscht ebenfalls durch eine Reihe weitere? Kardiermaschinen geführt werden. Vor der Einspeisung des Polypropylenfilms in die Kardiermaschine ist es ratsam, den Film in Schnitzel oder Streifen mit einer Länge von beispielsweise 5 bis 20 cm und einer Breite von 0,5 bis 20 cm zu schneiden.

Falls gewünscht, können Fasergespinste verwendet werden, bei denen die Polypropylenfasern mit einer kleineren Gewichtsmenge anderer natürlicher oder syntetischer Fasern gemischt sind.

909845/1604

ORIGINAL INSPECTED

Das Mischen verschiedener Faserarten kann auch in einer Kardiermaschine durchgeführt werden.

Um isotrope Gespinste zu erhalten» d. h. Gespinste, bei denen die Fasern keine Orientierung zeigen, kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, in der die Fasern durch einen Luftstrom eingeschleppt und anschliessend an einer Stelle abgelagert werden, an der der Luftstrom langsamer wird.

Die Dicke des Films, der aufgespalten wird, beträgt gewöhnlieh zwischen 0,01 und 0,2 mm. Vor dem Strecken hat der Film gewöhnlich eine Dicke von 0,02 bis 0,6 mm.

Geeignete Verstreckungsverhältnisse des Polypropylenfilms vor dem Auffasern liegen zwischen 1 : 3 und 1 : 20, insbesondere zwischen 1 : 5 und 1 : 15.

Die Behandlung mit Nadeln oder Dornen kann auch an zwei oder mehr Fasergespinsten erfolgen, die aufeinander gelegt sind. Ein kontinuierlich zugeführtes Gespinst kann in Zick-Zack-Form aufgefaltet und in dieser Form verarbeitet werden.

Wenn die Gespinste eine Orientierung zeigen, was bei den erwähnten Netzstrukturen in starkem Hasse der Fall ist, jedoch ebenfalls bei kardierten Gespinsten, ist es vorzuziehen, die Richtungen der Orientierung der Fasergespinste im Stapel abzuwechseln. Somit kann jedes zweite auf dem Haufen befindliche Fasergespinst in Querrichtung aufgelegt werden. Die Änderung in der Orientierungsrichtung der gestapelten Fasergespinste kann auch dadurch erreicht werden, dass ein Gespinststreifen* um einen anderen Streifen des gleichen Gespinstes gewickelt wird.

- Die Festigkeit des Nadelfilzes kann weiter durch Verwendung von Bindemitteln erhöht werden _t wobei die Fasern an den Berührunrrs st eilen zusammenhaften. Das Bindemittel kann auf

909845/160 4 ORiGiNAL INSPECTED

die Fasergespinste vor der Bearbeitung: mit den Nadeln oder" Dor* nen oder auch auf den Nadelfilz nach der Bearbeitung mit den Nadeln oder Dornen aufgebracht werden.

Viele für diesen Zt^eck üblicherweise verwendete Stoffe können als Bindemittel ausgewählt werden. Die Bindemittel können in Form von Lösungen, vorzugsweise in flüchtigen Lösungsmitteln, die leicht aus dem Gewebe oder Filz durch Verdampfen entfernt werden können, aufgebracht werden. Ein geeignetes Bindemittel ist pulverförmiges Polyäthylen.

Eine Verstärkung der Fasergespinste oder des Nadelfilzes kann auch durch Sintern der Fasern an den Berfihrungs st eilen durch Temperaturerhöhung bis nahe dem Erweichungspunkt erreicht werden.

Obwohl Kräuselverfahren fortgelassen werden können, wenn das erfindungsgemässe Verfahren verwendet wird, und obwohl es nicht wesentlich ist, entweder von spontan kräuselnden Fasern oder Gespinsten oder Netzstrukturen daraus auszugehen, kann ein Verkräuseln- der Faser gewünscht sein, z. B. um dem Filz ein besonderes Aussehen zu verleihen. Ein geeignetes Verfahren, um kräuselnde Fasern zu erhalten/ besteht ira Auffasern von Laminaten gemäss der ausgelegten niederländischen Patentanmeldung Nr. 66l 2238. Die Laminate sollten wenigstens aus zwei Schichten bestehen, die bei der gleichen Temperatur Belastungskurven aufweisen, die sich nicht decken. Gemäss diesem Ver^ fahren wird vorzugsweise ein Laminat einer Dicke von etwa 0,01 bis 3 mm verwendet, das aus wenigstens zwei Schichten besteht, die bei der Prüfung der Einzelschichten mit ansteigender Belastung bei einer konstanten Ziehgeschwindigkeit, die bei den einzelnen Schichten gleich ist, ausgehend von einer für beide Schichten gleichen Temperatur im Bereich zwischen 10⁰C und der Erweichungstemperatur der Schicht mit dem geringsten Erweichungepunkt eine Bruchdehnungdifferenz von wenigsten 0,1 % bei einer Belastung zeigen, die für beide Einzelschichten gleich ist und erreicht wird, bevor eine der beiden Schichten bricht. Dieses

' 909845/1604

ORIGINAL INSPECTED

Laminat wird verstreckt und anschliessend aufgefasert.

Die Schichten können ganz aus Polypropylen bestehen, jedoch einen Unterschied des Molekulargewichts, der Molekulargewicht svert eilung, der sterischen Konfiguration, der Krystallinität, oder der Orientierung zeigen, oder sie können Geraische solcher Polypropylene sein. Es können auch Laminate verwendet werden, bei denen eine oder mehrere Schichten aus Polypropylen oder eine andere Schicht oder weitere Schichten aus einem anderen thermoplastischen Kunststoff bestehen, z. B. aus Polyäthylen, aus Copolymeren aus Propylen und Äthylen, aus Blockmischpolymeila -/aten von Propylen und Äthylen, aus Polyestern oder Polyamiden.

Die Erfindung umfasst auch Nadelfilze, die erfindungs-• gemäss hergestellt worden sind. Diese Filzschichten sind sehr geeignet für technische Anwendungen, bei denen starke mechanische Kräfte auftreten, z. B. als Filtertuch zum Filtrieren von Flüssigkeiten oder Gasen, als Koalesciermedium zum Verschmelzen von Tröpfchen in Dispersionen, als Tücher für 0/1-schlamm oder als Polierscheibentuch. Diese Filzschichten können auch als Bodenbelag, ggf. Jn.Form von Fliesen dienen sowie als Abdeckung für Teppiche verwendet werden. Bei einer Teppichabdeckung dieser Art ist es möglich, einen Teppich nach dem Tufting-Verfahren herzustellen. Das Verfahren gemäss der ausgelegten niederländischen Patentanmeldung Nr. 6 711 961 kann in geeigneter Weise zur Herstellung von Teppichen mit dem erfindungsgeraäss hergestellten Filz verwendet werden. Nach diesem Verfahren werden Streifen aus thermoplastischen Filmen, die in Längsrichtung orientiert sind, in oder auf dem Träger an einer Reihe von Stellen befestigt unter Bildung von Schleifen, die anschliessend aufgefasert und ggf. vor oder nach der Auffaserung aufgeschnitten werden.

909845/16(U

Beispiel 1

Ein Film aus isotäktischem Polypropylen (Viskositätszahl 2,9 dl/g) von 0,050 mm Dicke wurde in Längsrichtung verstreckt, d. h.. in Maschinenrichtung, gemäss dnem Verstreckungsverhältnis von 1 : 8 bis die Dicke 0,018 mm betrug und anschliessend zu einer Metzstruktur aufgefasst. Diese Struktur wurde auf eine Breite verstreckt, die das Zweifache der ursprunglichen Filmbreite betrug. Eine Reihe von Schichten aus dem aufgefaserten Film wurde aufeinandergelegt, bis *K) Schichten in Längsrichtung übereinander lagen und eine quergelegte Zwischenschicht jeweils vorlag. Das in dieser Weise zusammengelegte Fasergespinst wurde dreimal unter folgenden Bedingungen genadelt:

Zahl der Nadeln	je cm	cm	* Nadeln	e Minute	6
Zahl der D	urphschläge j	cm		beim	270
Durch s chi ag/^cfei	cm
1. Nadeln,	m je			1,27
2. Nadeln,	Minute		0,95
3. Nadeln,			0,95
Filzmenge,	2,00

Nach dem Nadeln wurden einige. Eigenschaften von zwei Versuch'sf ilzen (Nr. 1 und 2) bestimmt.

Eine dritte Nadelfilzprobe wurde aus dem gleichen Polypropylenfilm hergestellt, wobei sich das Ausgangsmaterial dadurch unterschied, dass die Auffaserung auf einer Kardlermaschlne ausgeführt wurde, bis Stapelfasern erhalten wurden, und dass die Schichten auseinander in Maschinenrichtung gelegt wurden. Die Fasern wurden nicht gekräuselt.

Zu Vergleichszwecken wurde eine vierte Nadelfilzprobe nicht gemäss der Erfindung aus gesponnenen und gekräuselten Polypropylenfasern von 15 den.hergestellt. Das Ausgangsmaterial wurde auf einer Kardiermaschine hergestellt. Alle

909845/1604

BAD ORIGINAL

Schichten wurden aufeinander in Hasch inenricHung gelegt.

Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die Zugfestigkeit in Maschinenriehtung ist in kg/cm Breite der Probe ausgedrückt. Die Zugspannung senkrecht zur Maschinenrichtung ist in kg/cm Länge der Probe ausgedrückt. Die Zahlen zeigen, dass erfindungsgemass insbesondere bei Verwendung durch Auffaserung gebildeten Netzstrukturen als Ausgangsmaterial mit überlegenen Festigkeitseigenschaften und Dimensionsstabilitäten erhalten werden.

Probe Nr.

Gewicht g/m²

260 290 290 280

in Haschinenrichtung kg/cm

4,7 5,5

2,1

gkeit	Reissdehnung	80
senkrecht zur Maschinenrichtung kg/cm	längs quer	90
0,1	20	100
0,1	20	170
1,5	40
1,1	90

Beispiel 2

Es wurde gemäss Beispiel 1 wie bei der Herstellung der Proben Nr. 2, 3 und 4 verfahren, jedoch die Gespinste abwechselnd in Maschinenrichtung und senkrecht zur Maschinenrichtung aufeinander gestapelt, so dass die Orientierung neutralisiert wurde. Es wurden die in folgender Tabelle angegebenen Ergebnisse erhalten. Aus den Werten ergibt sich, dass auch der Durchschnittswert der Eigenschaften in Längsrichtung und in Querrichtung bei dem erfindungsgemass hergestellten Nadelfilz, und besonders bei dem aus Netzstrukturen erhaltenen Nadelfilz, überlegen sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch der Dimensionsstab.ilität ist.

909845/UOA

Probe Nr, Gewicht
g/m²

Zugfestigkeit in Reissdehnung in beiden Richtungen beiden Richtungen kg/cm %

290	2,6
290	2,5
280	1,8

20 40 90

Beispiel 3

Das Verfahren gemäss Beispiel l zur Herstellung der Proben Nr. 1 und 2 wurde wiederholt, in diesem Fall jedoch wurden die aufgefaserten Schichten so gelegt, dass vier Schichten in Längsrichtung übereinstimmten gegenüber einer quergelegten Schicht. Die Prüfung dieses B'ilzes ergab folgende Werte.

Probe Nr. Gewicht

g/m*

Zugfestigkeit

in Maschinen- senkrecht zur richtung Maschinenrichtung

kg/cm kg/cm

Reissdehnung längs quer

480
580

9,3 13,9

2,6

14
12

21 18

Pestigkeit und Diraensionsstabilität dieses schweren Pilzes sind grosser als bei dem leichten Pil« gemäss den Beispielen 1 und 2. Es wurde ausserdem gefunden, dass das Verhältnis der Festigkeit in Längsriehtung uad in Querrichtung so angepasst werden lzann_s dass €€ Aaforaerimgren an den Fi|.z variiert werden können_s Dies geschieht durch die Art und Weise des Aufstapeins

78XV

BAD ORIGINAL

Claims

DR.HfG,*.WUKSTHOFJP β MÜNCHEN 90

DIPbIITG. G. PULS . SQBWXIOXBSTHASSX S

DRJCt.PKCHMANN · /Μ tbmwow aaoaai

DR. IKG. ϊ>. BXHRKHS **" ΤΒΜβΒΛΜΜΑΒΒΒΜΒΙ

tr ΜβΜΟΒΒΒ

lA-36 098

PATENTANSPRÜCHE

l) Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes durch Ver- . arbeiten von Fasergespinsten mit Nadeln oder Dornen, dadurch gekennzeichnet , dass man als Ausgangsmaterial ein oder mehrere Fasergespinste verwendet, die durch Auffasern eines Films, der überwiegend aus polypropylen besteht, erhalten worden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man Fasergespinste verwendet, deren Fasern hauptsächlich unter Bildung einer Netzstruktur miteinander verbunden sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsmaterial ein Gesplnt aus gekräuselten Fasern verwendet.

909845/160

ORIGINAL INSPECTED