DE1921244C3

DE1921244C3 - Verfahren zur Herstellung eines nicht-gewebten Textilstoffs

Info

Publication number: DE1921244C3
Application number: DE1921244A
Authority: DE
Inventors: Barrie Linton Pontypool Monmouthshire Davies (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-04-25
Filing date: 1969-04-25
Publication date: 1980-09-04
Also published as: GB1269934A; BE732152A; FI50155C; IL32075A0; DE1921244B2; FR2006956A1; ATA406769A; CA929089A; ES366445A1; AT327147B; FI50155B; BR6908378D0; DE1921244A1; SE353108B; NL6906373A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die GB-PS 9 32 483 ist bereits ein Verfahren dieser Art bekannt. Hier wird zunächst eine nicht gewebte Bahn gebildet, die mindestens 50 Gewichtsprozent synthetische organische, spontan verlängerbare endlose Fasern enthält, wobei der Ausdruck »spontan verlängerbar« bedeutet, daß die Fäden um mindestens 3% verlängerbar sind, wenn sie 5 min lang auf eine Temperatur, die 30⁰C über der Übergangstemperatur zweiter Ordnung der Fasern liegt, erhitzt werden. Bei diesem Verfahren wird die Bahn anschließend in solcher Weise behandelt, daß sich die Fasern verlängern und die Struktur gebunden wird. Um die hier angestrebten Eigenschaften, wie z. B. hohe Zug- und Reißfestigkeit, gute Drapierfähigkeit, weicher Griff a a. nx, erreichen ""> zu können, wird dabei so vorgegangen, daß einige Bindungen bereits gebildet sind, bevor die Verlängerung beendet wird, und eine gewisse Verlängerung bereits eingetreten ist, bevor die letzten Bindungen gebildet werden. Vorzugsweise wird hier sowohl das Binden als

ι^u auch das Verlängern gleichzeitig durchgefühlt

Produkte dieser Art können in vielen Fällen in ähnlicher Weise wie gewebte Textilstoffe verwendet werden. Für Anwendungen, bei denen die Produkte keinen besonderen mechanischen Beanspruchungen unterworfen sind, wie z. B. bei Tischdecken, erfüllen solche Produkte ihren Zweck. Anders verhält es sich jedoch bei Kleidungsstücken, welche beim Tragen ständig einem hohen Abrieb ausgesetzt sind. Zwar ist in der britischen Patentschrift 9 32 483 angedeutet, daß die dort beschriebenen Produkte auch für Kleidungsstücke verwendet werden können. Es stellte sich jedoch heraus, daß für diesen Verwendungszweck die Abriebbeständigkeit dieser Produkte unzureichend ist.
Dieser Nachteil wird durch das im Patentanspruch 1

2^ angegebene Verfahren vermieden.

Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren zuerst das Längen der Fasern erfolgt und dieses Längen nicht durch die Entwicklung von Bindungen zwischen einzelnen Fasern gestört wird, wird beim erfindungsge-

^m mäßen Verfahren eine Faserordnung in der Bahn erzielt, bei der sich die Fasern über nur eine kurze Strecke, höchstens einige Millimeter, auf der Oberfläche erstrecken, worauf sie dann wieder in das Innere der Bahn hineintauchen. Wenn eine solche Bahn dann später gebunden wird, dann werden diese Fasern auch im Innern der Bahn festgehalten und fixiert, was die gute Abriebbeständigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Produkte erklärt.

Durch die GB-PS 10 73 181 ist zwar auch schon ein

⁴⁽¹ Verfahren zur Herstellung von nicht gewebten Stoffen mit hoher Abriebsbeständigkeit bekannt, bei dem endlose Fäden verwendet werden, welche mindestens zwei faserbildende synthetische polymere Komponenten enthalten, wobei mindestens eine der Komponenten

^4r> mindestens einen Teil der Umfangsfläche eines jeden Fadens einnimmt und ohne wesentliche Beeinflussung des Restes des Fadens klebrig gemacht werden kann. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um kräuselfähige Fäden handelt, die bei der Kräuselbehandlung ein

^r'^(l Schrumpfen der Bahn bewirken, findet sich dort kein Hinweis dahingehend, daß die Abriebbeständigkeit auch durch die Reihenfolge der Behandlungen beeinflußt werden könnte. Der GB-PS 10 73 181 ist nämlich nur zu entnehmen, daß das Kräuseln und Verkleben der Fäden

^r'^r> zwar aufeinanderfolgend in zwei getrennten Behandlungsstufen durchgeführt werden kann, daß es aber einfacher sei, diese beiden Behandlungen gleichzeitig in einer Behandlungsstufe vorzunehmen.
Die Längung der endlosen Fäden kann beim

^h" erfindungsgemäßen Verfahren dadurch stattfinden, daß sie lediglich der Atmosphäre ausgesetzt werden oder daß eine Behandlung durch Wärme oder durch Lösungsmittel oder durch Quellmittel angewendet wird.

Da beim erfindungsgemäßen Verfahren zusammen-

^h> gesetzte Fäden, wie sie im Palentanspruch 1 definiert wurden, verwendet werden, fließt die klebende Komponente nicht übermäßig, sondern bleibt mit den nichtklebenden Komponenten der laden verbunden.

wodurch Bindungen nur dort gebildet werden, wo sich die Fäden berühren.

Die klebende Komponente kann beispielsweise bei einer niedrigeren Temperatur als der Rest des Fadens unter den ausgewählten Bindebedingungen klebrig werden oder sie kann beispielsweise durch ein Lösungsmittel solcher Art klebrig gemacht werden, daß der Rest des Fadens nicht klebrig wird. Wenn beispielsweise die unbeeinflußte Komponente Polyhexamethylenadipamid oder Polyethylenterephthalat ist, dann besteht die klebrig zu machende Komponente aus Poly-e-Caprolactam oder einem Mischpolymer aus Hexamethylenadipamid und ε-Caprolactam oder PoIy-ω-amino-undecylsäure oder einem Mischpolymer aus Hexamethylenadipamid und Hexamethylensebacamid.

Die Anordnung und die Verhältnisse der Komponenten der zusammengesetzten Fäden hängen von der zur Bewirkung des gewünschten Längenwachstums verwendeten Behandlung und der geforderten Bindefestigkeit ab. Eswurde gefunden, daß, insbesondere wenn ein Polyamid in den Fäden vorhanden ist, die klebrig zu machende Komponente in günstiger Weise eine Hülle um den Rest der Fäden bilden kann oder in Form eines schmalen Streifens, der sich entlang der Oberfläche der Fäden erstreckt, vorliegen kann.

Die bekannte Verwendung von kräuselfähigen Fäden steht in keiner Weise den Erfordernissen für ein Längenwachstum der Fäden und der dabei erhaltenen Fadenanordnung entgegen, d. h„ daß zusammengesetzte Fäden, die in ihrer Länge wachsen können und gleichzeitig kräuselfähig sind, gemäß der Erfindung nicht ausgeschlossen sind.

Die Bahnen aus endlosen Fäden können durch jedes Verfahren hergestellt werden. Als besonders brauchbar hat sich der Einsatz von Luftschleuderern herausgestellt, die die Fäden beispielsweise auf eine durchlöcherte, sich bewegende Oberfläche befördern und dort ablegen, um die Bahn zu bilden. Die Fäden können in einer willkürlichen Weise abgelegt werden oder können in einer Reihe von ineinandergreifenden und überlappenden im wesentlichen parallelen Bändern abgelegt werden, wobei die Fäden in einem jeden Band willkürlich angeordnet sind. Wenn die endlosen Fäden unter Bildung einer Bahn mit Hilfe eines Luftschleuderers abgelegt wurden, dann wurde gefunden, daß der Anteil der Fäden, welche die Mittelebene des Textilstoffprodukts mit Winkeln zwischen 45 und 90° kreuzen, steigt, wenn der auf den Luftschleuderer angewendete Luftdruck erhöht wird.

Es ist nötig, daß die Bahn festgehalten wird, so daß eine Vergrößerung der Länge und der Breite derselben verhindert wird, während die Fäden zwecks Bewirkung des Längenwachstums behandelt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Bahn mit einem Zwischenpapier unter kontrollierten Spannungsbedingungen aufgerollt wird oder daß die Bahn zwischen Bändern oder Platten festgehalten wird, wobei mindestens ein Band oder eine Platte vorzugsweise perforiert oder porös ist, damit die Fäden der Bahn wirksamer der Behandlung ausgesetzt werden, durch welche ihr Längenwachstum verursacht wird. Durch Festhalten der Bahn während des Längenwachstums wird der Struktur ein bestimmter Aufbau verliehen und zusätzlich wird auf der Bahn eine attraktive gerunzelte Oberfläche erzeugt. Die tatsächliche Fcsthaltekraft hängt vom jeweils gewünschten Aufbau ab. Sie liegt aber vorzugsweise /wischen 0,0035 und 0,35 kg/cm² senkrecht zur Ebene der Bahn.

Das gerunzelte Aussehen der auf diese Weise erhaltenen Oberfläche ist nicht regelmäßig, wobei die Wellungen über kurze Längen in allen Richtungen auftreten und die Oberfläche sich von derjenigen unterscheidet, die dadurch gebildet wird, wenn man eine Bahn aus Fäden ziehharmonikaartig faltet

Bei der Bindestufe können Wärme oder Lösungsmittel angewendet werden, aber wenn Wärme angewendet wird, dann wird es bevorzugt, daß mindestens etwas

ίο Dampf vorhanden ist, um einen Abbau der Polymeren der Fäden zu verhindern. Wenn Wärme verwendet wird, dann hängt die verwendete Temperatur von der Temperatur ab, bei der die Binderkomponente klebrig wird. Es muß, in Abhängigkeit von der verwendeten Menge Binderkomponente, darauf geachtet werden, daß die Binderkomponente keine zu hohe Temperatur erreicht; 5—10⁰C über derjenigen Temperatur, bei der sie klebrig wird, reichen im allgemeinen aus. Wenn eine Bindung durch trockene Wärme erfolgt, dann liegt die Temperatur im allgemeinen in der Gegend des Schmelzpunktes der Komponente, wenn jedoch eine Bindung in einer Atmosphäre ausgeführt wird, welche den KlebstQff solvatisiert oder weich macht, wie z. B. wenn gesättigter Dampf zum Klebrigmachen eines

2^r) Polyamidklebstoffs verwendet wird, dann ist die Temperatur, bei der das Polyamid klebrig wird, viel niedriger als der Schmelzpunkt bei trockener Wärme, wodurch eine leichtere Temperaturkontrolle, Einsparungen in den Kosten und im allgemeinen auch ein

ι» Schutz der Qualität der Fäden als Ganzes erzielt werden. -Wenn eine Lösungsmittelbindung verwendet wird, dann wird die Art des Lösungsmittels in Abhängigkeit von den verschiedenen verwendeten Komponenten ausgewählt, um die gewünschte Bin-

-i¹"' dungscharakteristik zu erzielen. Zur Ermittlung der im Patentanspruch 1 angesprochenen »Ebene der größten Bindung« ist es oftmals ausreichend, einen Schnitt in der Mittelebene oder in deren Nachbarschaft zu untersuchen, da es sich bei vielen nicht gewebten Textilstoffen gezeigt hat, daß sich die Anzahl der Bindungen je Faden in einer Ebene gegenüber der Anzahl in der Mittelebene kaum ändert, wenn diese Ebene von der Mittelebene einen Abstand aufweist, der etwa 10% der Dicke des Textilstoffes entspricht. Während des Bindens, d.h.

■*^r> während die Binderkomponente klebrig ist, kann Druck angewendet werden. Dieser kann größer oder kleiner sein als der Festhaltedruck, der während, der Behandlung zum Längenwachstum der Fäden angewendet wird.

^r><> Die Erfindung wird nun durch das folgende Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Endlose zusammengesetzte Zweikomponentenfäden ^r'^r> der Hülle- und Kern-Type wurden aus einem Spinnkopf mit 28 Löchern für zusammengesetzte Fäden bei einer Extrusionstemperatur von 28O⁰C extrudiert. Das Verhältnis von Hülle zu Kern war 35 :65. Die Hülle bestand aus einem 70:30-Mischpolymer aus Hexamethylenw > adipamid und ε-Caprolactam, und der Kern bestand aus Polyhexamethylenadipamid. Die Fäden wurden in 4 Gruppen von 7 Fäden aufgespalten und diese Gruppen wurden dann in 4 Luftschleuderer eingeführt, die mit Druckluft von 5,6 at gespeist wurden. Die Luftschleude- ^ rcr wurden quer über ein Löcher aufweisendes t oiderband hin- und herbewegt, wobei sich das Förderband senkrecht zur Bewegungsrichtung der Luftschleuderer bewegte.

Die Luftschleuderer verstreckten die Fäden und förderten sie in willkürlicher Weise zum Förderband.

Die relativen Geschwindigkeiten der Vorwärtsbewegung des Förderbandes und der Querbewegung der Luftschleuderer wurden so eingestellt, daß eine Bahn mit einem gleichmäßigen Gewicht von 70 g/m² erhalten wurde.

Diese Bahn wurde in der in dem Beispiel der deutschen Offenlegungsschrift 20 24 388 beschriebenen Vorrichtung einer Atmosphäre von gesättigtem Wasserdampf bei 95° C ausgesetzt (Diese Vorrichtung besitzt eine Rolle und ein durchlässiges endloses Band, das teilweise um die Rolle herumläuft, wobei die Bahn dazwischen hindurchgeführt wird. Die Vorrichtung besitzt weiterhin einen mit gesättigtem Wasserdampf beschickten Trog unter der Rolle und unter dem Band, wo sie zusammenlaufen. Der Wasserdampf dringt durch das Band hindurch und kommt mit der Bahn in Berührung. Das Band war im vorliegenden Fall so eingestellt daß ein Druck von 10 g/cm² auf die Bahn ausgeübt wurde.) Die Bahn wurde dabei daran gehindert in der Länge und in der Breite zu wachsen, aber die Fäden wurden bei Berührung mit der Feuchtigkeit länger. Eine Untersuchung der Struktur der Bahn nach dieser Behandlung zeigte, daß keinerlei Bindungen zwischen den Fäden vorhanden waren.

Hierauf wurde die Bahn in einem Ofen auf eine Temperatur von ungefähr 220° C erhitzt, wobei in diesem Ofen eine Atmosphäre von 85% Dampf und 15% Luft aufrechterhalten wurde. Die Verweilzeit der Bahn im Ofen war ungefähr 24 see. Unter diesen Bedingungen wurde die Hüllenkomponente der Fäden klebrig. Beim Austreten aus dem Ofen und beim Abkühlen wurden Bindungen zwischen den Fäden gebildet.

Um zu zeigen, daß das Längenwachstum der Fäden praktisch zu Ende war, bevor das Binden begann, wurde ein Teil der Bahn, welche die bereits gewachsenen Fäden enthielt, zwischen Drahtnetze gelegt und dann unter identischen Bedingungen der obigen Bindebehandlung unterworfen. Das Aussehen und die Eigenschaften waren ähnlich wie bei der Bahn, die ohne dieses Festhalten gebunden wurde. Im Gegensatz hierzu bestand eine Probe der Bahn, die vor der Bindebehandlung nicht einer Behandlung zum Wachsenlassen der Fäden unterworfen worden war, aus einem verhältnismäßig steifen Produkt niedriger Dichte. Wurde diese Bindebehandlung zwischen Drahtnetzen durchgeführt dann wurde das Muster der Drahtnetze aufgeprägt.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten nicht gewebten Textilstoffs waren wie folgt:

Dichte (g/cm³)
mittlere Biegesteifheit
(mg · cm)
Abriebbeständigkeit

Bruchlast (kg)

0,116

160,0

keine Filamentierung

nach 300 Zyklen

7,70

Dieses Produkt konnte für die Herstellung von Kleidungsstücken verwendet werden.

ίο Die Abriebbeständigkeit wird mit einem Martindale-Tester gemessen, der eine horizontal befestigte Testprobe bereibt wobei die Abriebfläche kreisförmig ist und eine Fläche von ungefähr 80 cm² aufweist. Der Reiber besteht aus einer Scheibe mit einer Fläche von 10 cm², welche mit einem Kammgarnreibetuch bedeckt ist; die Reibegeschwindigkeit beträgt 1 Zyklus/sea Das Reibetuch besitzt ein Gewicht von 187 g/m² und besteht aus einem 2 χ 32 Ne Kammgarn mit 12,5 Drehungen/ 25,4 mm Z-Zwirnung in den Einzelsträngen und 12,5 Drehungen/25,4 mm S-Zwirnung im gedoppelten Garn als Kette und aus einem 2 χ 24 Ne Kammgarn mit 10,5 Drehungen/25,4 mm Z-Zwirnung in den Einzelsträngen und 10 Drehungen/25,4 .nm S-Zwirnung im gedoppelten Garn als Schuß. Die Textilstoffe werden nach den

2"i verschiedensten Zahlen von Abriebzyklen auf Oberflächenschlingen untersucht indem der Textilstoff unter Bildung einer scharfen Kante gefaltet wird, und die Abriebbeständigkeit wird als die Zahl der Abriebzyklen gemessen, bevor mehr als 2 Fadenschlingen von

in mindestens 2 mm Länge je cm der Kante erscheinen.

Die mittlere Biegesteifheit wird aus der Biegelänge und dem Bahngewicht unter Verwendung der folgenden Formel errechnet:

mittlere Biegesteifheit = 0,1 IV C³ mg ■ cm,

Gewicht (g/m²)
mittlere Dichte (cm)

69,70
0,06

worin IVdas Gewicht des Textilstoffs in g/m² und Cdie Biegelänge in cm ist.

Die hierfür nötige Biegelänge wird gemessen, wie es in British Standard Method 3556 beschrieben ist, indem die Länge eines 1 cm breiten Streifens der Bahn gemessen wird, der, wenn er über den Rand einer horizontalen Plattform vorspringt sich so sehr biegt, daß der vordere Rand des Streifens eine Ebene berührt, die durch den Plattformrand hindurchgeht und von der Horizontalen einen Winkel von 41,5° nach unten geneigt ist. Die Biegelänge ist dann gleich der Hälfte der gemessenen Länge.

Die Bruchlast wird mit einem Instron-Tensile-Tester gemessen, wobei rechteckige Probestreifen von 2,54 cm

■>o Breite und 10 cm Länge zwischen den Klammern des Testers eingesetzt werden und der Streifen mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min gedehnt wird. Die Bruchlast ist dann die maximal erreichte Belastung.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines nicht gewebten Textilstoff^ bei welchem eine ein Bindemittel enthaltende Bahn aus endlosen thermoplastischen Fäden, die in ihrer Länge um mindestens 3% wachsen können, hergestellt wird und hierauf die Fäden in der Bahn durch Wärme-, Feuchtigkeits-, Lösungsmittel- oder Quellmiitelbehandlung unter Verhinderung eines Längen- und Breitenwachstums der Bahn durch Druck zur Längung veranlaßt und miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß Fäden verwendet werden, welche zwei oder mehr faserbildende synthetische polymere Komponenten enthalten, wobei mindestens eine der Komponenten mindestens einen Teil der Umfangsfläche eines jeden Fadens einnimmt und ohne wesentliche Beeinflussung des Restes des Fadens klebrig gemacht werden kann, und daß zuerst die Längung der Fäden ausgelöst wird, um eine Fadenanordnung in der Bahn zu erzielen, bei der mindestens 10% der Fäden in der Mittelebene der Bahn in einem Winkel zwischen 45° und 90° zur Ebene der Bahn liegen, und anschließend, jedoch erst wenn die Längung der Fäden zu Ende ist, die Bindebehandlung durch Erweichen der Fäden derart vorgenommen wird, daß das Verhältnis der Anzahl der Bindungen zur Anzahl der Fäden in der Ebene der größten Bindung parallel zur Oberfläche des Textilstoffs zwischen 0,05 und 0,2 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als endlose Fäden Polyamidzweikomponentenfäden mit einer Doppelbrechung zwischen 0,0025 und 0,04 verwendet werden, wobei eine Komponente aus Polyhexamethylenadipamid und die zweite Komponente aus einem Mischpolymer von Hexamethylenadipamid und ε-Caprolactam besteht, die Bahn zum Längenwachstum der Fäden der Feuchtigkeit ausgesetzt und hierauf einer Behandlung unterzogen wird, welche die Mischpolymerkomponente klebrig macht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn einer Dampfatmosphäre mit atmosphärischem Druck ausgesetzt wird, um das Längenwachstum der Fäden zu bewirken.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung, die verwendet wird, die Mischpolymerkomponente der Fäden klebrig zu machen, darin besteht, daß die Bahn mit gesättigtem Dampf in Berührung gebracht wird.