DE1964060A1

DE1964060A1 - Nichtgewebtes Vlies aus Polypropylenfasern und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1964060A1
Application number: DE19691964060
Authority: DE
Inventors: Keller James Peter; Buntin Robert R; Harding John W
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1968-12-23
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1970-07-02
Also published as: CA995430A; GB1295267A; DE1964060C3; FR2026945A1; DE1964060B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein nicktgewebtes Vlies bzw. eine nichtgewebte Matte aus-Polypropylenfasern sov/ie insbesondere auf ein Schmelz-Blas-Verfahren zur Herstellung derartiger Matten. Es ist bekannt, Polypropylen durch Schmelzspinnen in Fasern mit unterschiedlichem Denier umzuwandeln. Bisher hat man die schmelzgesponnenen Fasern aus Polypropylen zur Herstellung nichtgewebter Matten weiterverarbeitet. Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten nichtgev/ebten fetten oder Produkte bestanden jedoch nicht aus sehr feinen Poljrpropylenfasern und hatten auch nicht die selbstbindenden Eigenschaften der Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung.

Ein Schmelz-Blas-Verfahren ist in der Arbeit "Super-Fine
Thermoplastics" von Van A. ¥ente, veröffentlicht in
Industrial and Engineering Chemistry, 48 Nr. 8 (1956), Seiten 1342-1346 beschrieben. Im Zusammenhang mit dem in dem Artikel von V/ente beschriebenen Schmelz-Blas-Verfahren sind synthetische Harze wie Fylon, Polystyrol, Polymethylmethacrylat

009627/1761 ^TO ^Omm*>-

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1964000

und Polyäthylen genannt, jedoch nicht Polypropylen. Ein Schmelzspinn- und Blasverfahren ist in der Britischen Patentschrift 1 055 187 beschrieben.

In den nichtgewebten Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung sind die lasern in zwei Richtungen -willkürlich angeordnet und haben eine Größe zwischen etwa 1 und 50 Mikron. Es können sowohl Matten mit im wesentlichen kontinuierlichen Fasern als auch Matten mit nicht kontinuierlichen Fasern hergestellt werden. Die Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung α sind "selbstgebunden", d.h. die Fasern sind eine an die 'andere gebunden. Matten dieser Art sind für eine Reihe von Anwendungszwecken brauchbar, ohne daß sie eine weitere Behandlung benötigten. Es kann eine Matte hergestellt werden, in der die Fasern in starkem Maße selbst, d.h. untereinander, gebunden sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Schmelz-Blas-Verfahren zur Herstellung der nichtgewebten Matten wird das Polypropylen auf Temperaturen zwischen 316 und 482⁰O erwärmt und dann durch eine Vielzahl von Düsenöffnungen in einen erwärmten Gasstrom, vorzugsweise einen Luftstrom extrudiert, in welchem die Fasern verstreckt, d.h. ausgezogen werden. Der Gasstrom wird durch Düsen erzeugt, die beidseits neben den Düsenöffnungen angeordnet sind. Die verstreckten Fasern werden auf einer sich bewegenden Aufnahmevorrichtung gesammelt, die 2,5 cm von den Düsenöffnungen entfernt angeordnet ist.

Üblicherweise werden Monofilfäden und Fasern aus Polypropylen bei Temperaturen von etv/a 232 bis 316⁰O hergestellt. Beim Schmelzspinnen von Monofilfäden liegen die Temperaturen zwischen 232 und 288⁰C, wogegen man beim Schmelzspinnen von Fasern Temperaturen bis zu 316⁰O anwendet, um sicherzustellen, daß das Polypropylen in geschmolzener Form vorliegt; höhere Temperaturen werden üblicherweise nicht angewandt, weil es bei ihnen zu einer thermischen Zersetzung des Polymeren kommen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das PoIy-

..j^mr^ 009827/1761 ■

ORIGINAL

propylen jedoch auf Temperaturen zwischen 527 "and 482⁰C aufgeheizt, und zwar entweder in einem Extruder, der getrennt von der Sehmelz-Blas-Vorrichtung angeordnet ist, oder in dem Extruder, von welchem aus die Düsen bei der Herstellung der Pasern in dem Sebmelz-Blas-Verfahren gespeist werden. Es ist weiterhin möglich, aas Polypropylen auf diese hohen lemperaturen in der Düse kurz vor dem Austritt aus den Düsenöffnungen in die konvergierenden Heißgasströme, in welchen das Polypropylen zu !Fäden ausgezogen wirä, aufzuheizen.

Ohne daß hierfür eine ausreichende Erklärung abgegeben'wer— den kann, hat das Erhitzen auf die genannten hohen Temperaturen, welches als eine Wärmebehandlung angesehen werden kann, eine erhebliche Bedeutung für das Sehmelz-Blas-Verfahren.-von. Polypropylen. Da Polypropylen ein hohes Maß an Schmelzelastizität aufweist, ist es möglich, daß durch die Wärmebehandlung die Schmelzelastizität verringert oder die Viskosität des Polypropylens, die für das Sehmelz-Blas-Verfahren erforderlieh ist, beeinflußt wird.

Bei dem Sehmelz-Blas-Verfahren gemäß der Erfindung werden die Polypropylen-Mden, während sie noch in geschmolzenem Zustand sind, bis at*f einen Durchmesser von 1 bis 50 Mikron ausgezogen. Die Gasgeschwindigkeiten können zwischen 0,2 und 4 44= /min. oder darüber liegen. Bei den niederen bis mäßigen Gasgeschwindi'gkeiten entstehen im wesentlichen kontinuierliche Fäden, von denen nur ein kleiner Anteil zerreißt. Mit steigender Iniftgeschwindigkeit erhöht sich auch die Zahl der Faserbrüche, so daß es zur Bildung von "Schüssen" kommen kann; "Schüsse" sind große Polypropylen-Zlümpchen, deren Durchmesser ein Vielfaches des durchschnittlichen Durchmessers der Fasern in der Matte beträgt. Die Bildung von "Schüssen" muß vermieden werden, damit eine gleichmäßige Matte erhalten wird. Wird die Matte anschließend kalandriert oder in anderer "Vieise wei-_ terbehandelt, so können durch die "Schüsse" Fehler oder sogar

009827/1761 ««, _Offl6)Nj«.

Löcher in der Oberfläche entstehen. Bei den hohen Gasge-, schwindigkeiten bestehen die Matten aus nicht-kontinuierlichen Polypropylen-Fasern und enthalten gleichmäßig feine "Schüsse", gegen welche nichts einzuwenden ist.

Die beigefügten Zeichnungen dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung; in diesen Zeichnungen bedeuten:

Pig. 1 eine schematische Ansicht des gesamten Schmelz-Blas-Verfahrens;

Pig. 2 eine Schrägansicht eines Düsenkopfes in auseinandergezogener Form, in welcher man die einzelnen Teile eines für das Schmelz-Blas-Verfahren brauchbaren Düsenkopfes erkennt;

Pig. 3 einen Querschnitt durch eine Düse;

Pig. 4 eine Ansicht des Ablege-Yorganges der schmelzgesponnenen und verstreckten Pasern auf einer Aufnahmevorrichtung.

In Pig. 1 erkennt man, daß Polypropylen in den Trichter 1 eines Extruders 2 eingefüllt ist. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benutzte Polypropylen ist entweder vor Einführung in den Extruder 2 thermisch behandelt worden oder wird in dem Extruder 2 und/oder Düsenkopf 3 thermisch behandelt, d.h. aufgeheizt. Erfindungsgemäß wird das Polypropylen in Jen Trichter 1 gegeben und dann in den Extruder 2 auf Temperaturen über 316⁰C* vorzugsweise zwischen 327 und 427⁰O aufgeheizt. Das Ausmaß der thermischen Behandlung, d.h. der Wärmezufuhr, die erforderlich ist, ändert sich von Pail zu Pail, weil auch die bei der üblichen Polypropylen-Herstellung erforderliche Wärmezufuhr unterschiedlich ist und v/eil das Ausmaß der Wärmebehandlung bzw. die Wärmezufuhr auch von den bei dem Schmelz-Blas-Verfahren angewandten Geschv/indigkeiten abhängt. Es konnte jedoch festgestellt v/erden, daß alles übliche Polypropylen eine thermische Behand-

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lung erfordert, bevor es in dem Schmelz-Blas-Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Das Polypropylen wird mit Hilfe der Fördervorrichtung 4 durch den Extruder 2 in den Düsenkopf 3 gefördert. Der Düsenkopf 3 kann eine Heizplatte 5 enthalten, die auch für die thermische Behandlung des Polypropylens vor dem Terspinnen verwendet werden kann. Es ist möglich, eine thermische Teilbehandlung des Polypropylens in dem Extruder 2 durchzuführen und danach eine weitere thermische Behandlung in dem Düsenkopf 3 vorzunehmen. Das Polymer wird dann durch eine Reihe von Düsenöffnungen 6 in dem Düsenkopf 3 in. einen Gasstrom ausgepreßt, welcher das Polymer in kontinuierliche Fäden 7 auszieht, die auf einer sich "bewegenden Aufnahmevorrichtung 8, z.B. einer Trommel 9 gesammelt werden und eine kontinuierliche Matte "bilden. Der Gasstrom, der die Polypropylenfäden verstreckt, tritt durch die Gasdüsen 11 und 12 aus. Zu den Gasdüsen "bzw. Gasschlitzen 11 und 12 gelangt das heiße Gas, vorzugsweise Luft durch die Gasleitungen 13 und 14.

l/eitere Einzelheiten "bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere hinsichtlich des Düsenkopfes 3» können aus den Fig. 2 und 3 entnommen werden. Die zusammengehörenden !eile des Düsenkopfes 3 sind in Fig. 2 in auseinandergezogener Form dargestellt. Der Düsenkopf 3 wird von der oberen Düsenplatte 15 und der unteren Düsenplatte 16 gebildet.

Das Polypropylen wird an der Rückseite der Düsenplatten 15 und 16 durch die Öffnung 17 zugeführt. Das Polymer gelangt dann in eine Kammer 18, die sich zwischen den oberen und unteren Platten 15 und 16 befindet. Das vordere Ende der Düsenplatte 16 weist gebohrte nutenartige Vertiefungen 19 auf, die in den Düsenöffnungen 6 enden. Die gebohrten Vertiefungen können sich sov/ohl in der unteren Düsenplatte 16 als auch in der oberen Düsenplatte 15 als auch in beiden Platten 15 und 16 befinden. Eine obere Gasabdeckplatte 20 und eine unteres Gasabdeckplatte 21 sind jeweils mit der oberen Düsenplatte 15 bzv/. der unteren Düsenplatte 16 verbunden.

009827/1761 "»««aw«.

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Das heiße Gas wird durch die Öffnungen 25 in der oberen Luftplatte 20 sowie durch untere öffnungen 26 in der unteren Gasplatte 21 zugeführt. Geeignete Leitflächen bzw. Leitvorrichtungen (nicht gezeigt) können sowohl in der oberen Luftkammer 27 als auch in der unteren Luftkammer 28 vorhanden sein, damit ein gleichmäßiger Luftstrom durch die Gasschlitze 23 bzw. 24 erreicht wird. Der Düsenkopf 5 v/ird schließlich durch die Endplatten 29 und 30 begrenzt, '.ie man in Fig. 3 erkennt, kann der hintere Teil des Düsenkopfes 3 eine Heizvorrichtung 5 enthalten, durch die sowohl das Polymer als auch die Luft in dem Düsenkopf 3 aufgeheizt werden.

In Fig. 4 ist das Ablegen der veretreokten Fasern 7 auf der Trommel 9 noch genauer dargestellt. Die fasern werden aus dem Düsenkopf 3 ausgeblasen und auf dem Sieb, welches die Trommel 9 bedeckt, abgelegt; die Trommel ist 2,5 bis 61 cm von den Düsenöffnungen 6 in des Düsenkopf 3 entfernt angeordnet. Die erzeugten Matten unterscheiden sich in der Dichte und. im Aussehen je nach dem, ob das Sieb in einem Abstand von 3,2 bis 5,1 cm oder in einem Abstand von 12,7 bis 17,8 cm oder gar in einer Entfernung von über 3O_f5 cm angeordnet ist. In der Fig. 4 erkennt man auch die Bildung eines "Schusses" 31 in der Matte: 10. Unter einem "Schuss" ist eine Masse oder ein Klumpeheη aus Polypropylen zu verstehen, welches offenbar durch das Zerreißen einzelner Fasern entsteht; ein solches Zerreißen eines Einzelfadens ist bei 32 angezeigt. Der zerrissene Faden gelangt infolge der Yerstreckungsspannung als Klumpcheα mit einem Durchmesser, der viele Male größer ist als der durchschnittliche Durchmesser der Faser, in die Matte 10.

Die Bildung von "Schüssen" steht ia B*$i#hung *uy Strömungsgeschwindigkeit des Gases bei jeder gegebenen Fließgeschwindigkeit des Polymeren. Zur Herstellung gleichmäßiger Yliese ist es auch notwendig, die Tau- oder _:Stfcangbildung auszuschalten, "laue" odär "Sträng·"« entstehest wenn die Luftgescnwlndigkeiten niotvfc voll unter Kontrolle sind, so daß'sich die ver-

009827/1761 iad original

* · * ψ ff f «tr r ι

streckten Pasern berühren können und nicht von dem Düsenkopf als Einzelfäden bzw. -fasern weggeblasen und als zusammenhängende Stränge oder Saue abgelegt werden. Ist der luftdruck unzureichend oder ist entweder der obere oder der untere Gasschlitz nicht unter Kontrolle, so bilden sich "Taue" in der nichtgewebten Matte bzw. dem Vlies. Werden flie Gasgeschwindigkeiten soweit erhöht, daß es nicht zur Taubildung kommt, so entstehen Matten, die im wesentlichen frei von "Schüssen" oder "Tauen" sind. Bei zunehmenden Gasgeschwindigkeit en nimmt die Zahl der "Schüese" im allgemeinen zu. Werden die Gasgeschwindigkeiten jedoch noch weiter erhöht, so werden die "Schüsse" kleiner und häufig länglich in äer Form, bo daß sie als sehr feine "Schüsse" in der Matte Torliegen. "Schüsse" können nicht geduldet werden, wenn die Polypropylen-Klümpchen verhältnismäßig groß (größer als 0,1 mm im Durchmesser) und mit dem Auge erkennbar sind, so daß das Vlies bzw. die Matte nach dem Kalandrieren eine Fehlstelle oder einen Schmelzfleck aufweist.

Bei dem Schmelz-Blas-Verfahren gemäß der Erfindung wird die Düsentemperatur über etwa 26O⁰G gehalten. Die bevorzugten Temperatüren liegen zwischen 302 und 399⁰C Die Polymer-Fließgeschwindigkeiten bzw. die Geschwindigkeit, mit welcher das Polymer durch die Düsenöffnungen 6 gepreßt wird, hängen von der spezifischen Ausgestaltung des Düsenkopfes und des Extruders ab.- Im allgemeinen haben sich Polymer-Fließgeschv/indigkeiten zwischen etwa 0,07 und 0,5 g/Min./Öffnung oder darüber als günstig erwiesen. Die Polymer-Fließgeschwindigkeit kann durch die Fördergeschwindigkeit des Extruders reguliert werden. Die Gas-Fließgeschwindigkeiten werden in entsprechender Weise durch die Konstruktion des Düsenkopfes begrenzt. Im allgemeinen lassen sich brauchbare Produkte gewinnen, wenn die Luftgeschwindigkeiten zwischen 0,09 und 1,81 kg/Min, liegen.

BAD ORJGfNAL 009827/1761

Die Eigenschaften der nichtgewebten Polypropylen-Matte Tinter beliebigen Wärmebehandlungsbedingungen hängen in erheblichem Maße von den Luft-Fließgeschwindigkeiten ab, die bei dem Schmelz-Blas-Verfahren angewandt worden sind, sowie von dem Abstand der Aufnahmevorrichtung von den Öffnungen im Düsenkopf. Wenn die Iiuftgeschwindigkeiten ganz: allgemein niedrig sind (0,14 bis Q,45 kg/Min_v), sind die Fäden in der nichtgewebten Matte im wesentlichen kontinuierlich, wogegen sich, bei hohen Luftgeschwindigkeiten (0,77 bis 1,81 kg/Min.) nicht kontinuierliche Pasern und feine "Schüsse" bilden.

Ist die Aufnahmevorrichtung in einem Abstand von 2,5 bis 15,2 cm angeordent, so ergibt sich eine weitgehende Selbstbindung der laserni weil sie am Punkt der Ablage noch heiß sind, so daß sie sich bei Berührung miteinander aneinander binden. Bei Entfernungen von 15,2 cm ergibt sich immer noch eine Selfestbindung, jedoch nimmt das Ausmaß der Selbstbindung mit dem Abstand ab.

Sind die Luftgeschwindigkeiten zu gering, so werden grobe Fäden gebildet. Diese Fäden verflechten sich im allgemeinen zu groben tauartigen Bündeln oder "Tauen" in der Matte, so daß diese eine grobe, nicht biegsame, spröde Struktur erhält. Bei höheren Luftgeschwindigkeiten entstehen feine kontinuierliche Fäden (8 bis 30 Mikron) und die gebildete Matte hat eine v/eiche und biegsame Struktur. Matten, die bei mäßigen Luftgeschwind igkeit en erzeugt worden sind, weisen eine pappe-ahnliche Steifheit auf, wenn die Fäden in einem Abstand von etwa 12,7 bis 15j2 cm abgelegt werden, enthalten jedoch lose Einzelfäden auf der festeren Innenstruktur der Matte. Werden die Fäden in größerer KTähe der Düsenöffnungen abgelegt, so erscheinen die Matten starrer und weisen weniger lose Fäden oder "Haare" auf. Bine^weichere lockere Matte erhält man, wenn die Fäden in einem Abstand von mehr als 12,7 bis 15,2 cm aufgefangen werden.

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L· t ft » ·

^ Bei noch höheren Iiuf tgesohwindigkeiten tritt ein Zerreißen der Päden ein, wodurch große unerwünschte "Schüsse" in der Matte entstehen. Diese Art «Schüsse¹¹ tritt diskontinuierlich in der Matte auf und kann eine Größe "bis zu 1 ram im Duroh- ., messer aufweisen; sie gehen der Matte einen rauhen sandpapierartigen Griff. Haoh dem Kalandrieren der Matte erscheint diese Art von "Schüssen" als große glatte Bereiche in der Matte, die der kalandrierten Matte ein grob-fleckiges Aussehen gehen.

Bei sehr hohen luftgeschwindigkeitett werden im wesentliohett nur nicht-kontinuierliche sehr feine "Fasern hei gleichzeitiger Bildung einer feinen gleichmäßigen Art von ^Schüssen" gebildet. Diese letztgenannten "Schüsse" weisen weniger als. 0,1 mm im Durohmesser auf und sind weder im Griff noch visuell bemerkbar; sie machen sich nach dem-Kalandrieren bemerkbai*, wonach die Matte sehr glatt weiß mit einer sehr gleichmäßigen feingekörnten Struktur (als Folge der Anwesenheit der sehr feinen Teilchen der "Schüsse") erscheint. Die bei diesen sehr hohen Luftgeschwinäigkeiten erzeugte Matte ist weich und biegsam wie Baumwollwatte, und zwar infolge der sehr feinen Pasern (weniger als 5 Mikron) .·

Die lufttemperatüren können zwischen 282 und 538⁰C liegen. Im allgemeinen befinden sich die Lufttemperaturen innerhalb desselben Bereiches wie die Düsentemperaturen. Gewöhnlich sind die Lufttemperaturen etwas höher als äie^JPüsentemperatüren.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. · .

Beispiele 1 bis 4 '

Bei diesen Beispielen waren die Bedingungen wie folgt:

Harz: Polypropylen mit einer Sohmelzflußge-

schwindigkeit von 33,6 Extrudertemperaturι 31O⁰O

_v BAD I

'0098.277176-1

-10 - /

Düsentemperaturι 277 - 285 Ö lufttemperaturι 266 - 282⁰Q Polymer-Geschwindigkeit ι 7,1 g/Min. Abstand der Aufnahmevorrichtung: 20,3 cm Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 0,9

Die Luftgeschwindigkeit wurde jeweils verändert, v/oLoi die in der Tabelle I zusammengestellten Ergebnisse erzielt wurden.

Das Harz, welches in den vorstehenden Beispielen benutzt wurde, war eine Mischung aus einem Polypropylen-Grundhars mit einem niedrigen Schmelzindex, welches bei einer J::trudert.emperatur über 327°ö extrudiert wurde, so daß sich, ein Polypropylen mit einer Schmelzflußgeschwindigkeit von 33,6 ergab. Durch diese thermische Behandlung des Polypropylens vor der Einführung desselben in den Extruder, der die Düsen speiste, konnten niedrigere Extruder- und Düsentemperaturen bei dem .Schmelz-Blas-Verfahren angewandt werden.

ÖAD Of³SGlNAt

Tabelle I

Einfluß der Luftgeschwindigkeit auf die _— Paserhildung

Beschreibung der üDatte , \

° " ^{Λ Λ}"^Λ Grobe, brüchige Matte, bestehend aus

co großen tauartigen Pasern

J^ 2 0,474 Weichere Matte, feinere Pasern ι ._.-■,

Weiche, biegsame Sfette aus feinen -^ ,""

kontinuierlichen Pasera ι

Beispiel	liuftgeschwindiglceit . ¥Φ I min.
1	0,289
2 3	0,474 0,659
4	0,705

σ> 4 0,705 Matte enthält große "Schuss"-03eilchen;

-»· s sie ist rauh und hat ein schlechtes .".

Aussehen.

CD CD

O <33

. - 12 -

Die Beispiele zeigen die Bedeutung der richtigen Luftge-. schwindigkeit bei der Herstellung von Matten mit den gewünschten Eigenschaften. Die optimale Luftgeschwindigkeit ändert sich natürlich auch in Abhängigkeit von anderen Bedingungen.

Sind beispielsweise alle Bedingungen so wie vorstehend angegeben, liegt die Polymer-Geschwindigkeit jedoch bei 21,2 g/Min., so erhielt man bei einer Luftgeschwindigkeit von 1,12 if^ /Min. die beste Matte, wogegen in Beispiel 3 die Luftgeschwindigkeit bei 0,659 ¥¥=■ /Min. lag. Bei dieser höheren Polymer-Geschwindigkeit waren die lasern größer? jedoch konnte eine gute gleichmäßige ^uSchuss^u-freie weiche Matte gewonnen v/erden. >

In einem weiteren Beispiel, in welchem eine Düsentemperatur von 31O⁰C anstelle der Düsentemperatur von 277 — 285⁰O gemäß Beispiel 3 angewandt wurde, erhielt man bei einer luftgeschwindigkeit von 0,59 H² /Min. die beste Matte. Ganz allgemein gilt, daß bei höheren Düsentemperaturen geringere Luftgeschwindigkeiten zur Bildung einer qualitativ hochwertigen !fette erforderlich sind. -

Beispiele 5 bis 9

In den folgenden-Beispielen werden die Matten beschrieben, die bei sehr hohen Luftgeschwi.ndigkeiten erzeugt werden können, bei welchen die Größe der gebildeten "Schüsse" so gering ist, daß diese unbemerkbar bleiben. Die Bedingungen waren wie folgt;

Harz: Polypropylen mit einer Schmelzflußgesehwind igkeit von 33,6 . : Extrudertemperatur-: 310⁰C Düsentemperatur σ 34-1⁰G Lufttemperatur: 304⁰C ,

BAD ORIGINAL 0 0 9827/1761

Polymer-öeaclxwiaäiglceit: 18,7 g/Miri. Entfernungder Aufnahmevorrichtungs 20,5 cm üinörehungen der Aufnahmevorrichtung: 1,35

Die IJuftgeschwindigkeit wurde jeweils verändert, wo"bei die in der Saljelle II zusammengestellten Ergebnisse erhalten wurden.

Sabelle II

Herstellung der Matte bei sehr hoher Luftgeschwindigkeit Beispiel

	5
O	6
O
co
Ott	7
	8
-3
0>	9

3juftges chwindigteit ΦΦ- /min.

1,05 1,28 1,51 1.74 2,09 Beschreibung der Matte

Matte enthält große "Schüsse", rauhes, schlechtes Aussehen

kleinere "Schüsse", auch schlechtes Aussehen

noch kleinere "Schüsse", besseres Aussehen

Matte enthält feine "Schüsse". Gutes Aussehen

Sehr feine "Schüsse", die bei der Berührung nicht fühlbar sind. Matte sehr weich und biegsam. Ausgezeichnetes Aussehen.

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- 15 -

Beispiele 10 bis 13

Die folgenden Beispiele zeigen, daß verschiedene Grundharze zur Herstellung hochqualitativer Matten verwendet werden können, wenn eine richtige thermische Behandlung des Harzes durch Anwendung erhöhter Extruder- und Düsentemperaturen vor der 3?aserbildung stattgefunden hat. In den Beispielen 10 bis 12 waren die Bedingungen wie folgt:

Harz t Polypropylen mit einer Schmelzflußgeschwind igkeit von 0,6 Lufttemperatur: 338⁰C
Polymer-Geschwindigkeit: 8,2 g/Min, Luftgeschwindigkeit : 0,54 I^/Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 15»2 cm Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 1,0

Im Beispiel 13 waren die Bedingungen wie folgt:

Harz : Polypropylen mit einer Schmelzflußgeschwind igkeit von 3»0 Lufttemperatur: 3O4°G
Polymer-Geschwindigkeit: 7»2 g/Min. Luftgeschwindigkeit : 0,786 ü* /Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 17,8 em Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 3,0

Die Extrudertemperaturen und die Düsentemperaturen sind ia Tabelle III angegeben.

BAD ORIGINAL 009827/1761

Tabelle III Einfluß der thermischen, Behandlung auf die Paserbildung Beispiel

10

12 13

Temperatur Extruders	des oc	Temperatur der Düse ⁰C
349		343
354		343
. 360		343
316		393

Beschreibung der Matte

Sehr grobe Hatte, große tauartige !Fasern

Gute Hatte, feine Fasern, Iceine "Schüsse", weich jjnd biegsam

Erhebliche Mengen an "Schüssen¹¹ , in der Matte. Schlechtes Aus- ^ sehen. σ\

Weiche, biegsame und "schuss"- > freie Matte.

CD J^ O CD O

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Man erkennt aus den Beispielen 10 bis 12/;daß die Extrudertemperatur - werden alle anderen Bedingungen gleich gehalten - "bei der thermischen Behandlung dieses Harzes mit niedrigem Schmelzfluß kritisch ist, wenn weiche/'Schuss"-freie _t< Matten gewonnen werden sollen, Aus dem Beispiel 13 geht jedoch hervor, daß bei Anwendung einer niedrigeren Extrudertemperatur und einer höheren Düsentemperatur; e_:ine Maslrjje mit guter Qualität gewonnen werden konnte. . _ .-=

Beispiele 14 "bis 19 ' ~ ' -

In den vorstehenden Beispielen wurden die Variablen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert und in ihrer Bedeutung herausgehoben; die folgenden Beispiele sollen 4ie Verechiedenartigkeit der Matten erläutern, die hergestellt werden können. So lassen sich beispielsweise Matten sehr unterschiedlicher Stärke, Starrheit und ganz allgemein unter- schiedlichen Aussehens herstellen. Alle Mattem; gemäß!-der Erfindung weisen eine so ausreichende Stärke, Starrheit ' und Festigkeit auf, daß'sie "selbsttragend" sind und von der Aufnahmevorrichtung als selbstgebundene Matte abgenommen werden können. ■ ^{: :}

Es können Matten hergestellt werden, die dünn wie Tasehentuchpapier sind (0,0005" - 0,003") und sich wie dieses über einen Bleistift wickeln lassen. Stärkere Matten (0,05" 0,5"), die immer noch weich und biegsam sind, können etwas starrer erscheinen, z.B. wie dünne Pappe. Die Stärke der Matte kann erhöht werden, in dem die Geschwindigkeit der Abnahme

v/frd der Matte von der Aufnahmevorrichtung verringert/oder in^dem man mehrere Schichten übereinander ablegt. Die Geschwindigkeit der Entfernung kann durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel reguliert werden; mehrfache Schichten können durch mehrere Umdrehungen, der Trommel oder durch Verwendung mehrerer Dlisenköpfe erzeugt werden.

»AD ORIGINAL

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Bet den niedrigeren Luftgeschwindigkeiten halsen die !fetten einen fester erscheinenden Kern mit losen haarartigen Fasern an den beiden Seiten der fester zusammenliegenden- Fäden bzw. Pasern. Die Kompaktheit der Fasern in der JMatte wird hauptsächlich durch die Entfernung der Aufnahmevorrichtung von den Düsenöffnungen reguliert. Bei den hohen Luftgeschwindigkeiten haben die Matten das Aussehen von Baurawollwatte. ⁿ '

Beispiele der verschiedenen Matten sind in den Beispielen erläutert, die in der folgenden Tabelle 17 zusammengefaßt sind.

RA OWGWAt.

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I

Polypropylen HFR

Ii

·** =

Tabelle

I?

•

15

11

18

12

i

O

Temperatur des

33,6

21

16

3,7

27,7

33,6

VO

I

Extruders, C

33,6

27,7

1

I

Temperatur der .

317

310

317,5

304

Dttee ⁰C

316,5

322,2

Temperatur der _Λ

318,5

8-12/4

316

319,5

349

luft ⁰C

319,5

322,2

O

Polymer-öeechwindiglceit

297,8

<■

16-

333,2

353,5

339

O
tr*

g/min

347,8

322,8

OO

LuftetrönAng fr /min.

8,0

13,6

N*

Sieb

0,569

8,0

1,75

2,33

2,77

·**

Abstand cm

2,33

0,513

Geschwindigkeit U/min

15

12,5

15

2,813

CD

Umdrehungen

0,12

15

3,7

1 .

7,3

Matte

1

0,12

1

9

1

Eigenschaften

1

Taeergröße

Starke

15-25/i

-_2/Λ

"ZfJi

Grundgewicht g/m

0,09"

425

0,3

16

450

52

425

0,23 cm

0,76 cm

ο cn ο

196A060

Die Matte gemäß Beispiel 14 war weich, und biegsam und wies über einem festen Kern lose Fasern an jeder Oberfläche auf. Die Matte hatte die Starrheit oder Steifigkeit von dünner Pappe. Im Gegensatz dazu war die Matte gemäß Beispiel 15, die bei sehr hohen Luftgeschwindigkeiten, jedoch im übrigen sehr ähnlichen Bedingungen hergestellt worden war, sehr weich und hatte das Aussehen von gepreßter 3aumv/ollv/atte. Die Matte war infolge ihrer Stärke ziemlich fest.

Die Hatte von Beispiel 16 war beim Abnehmen von der Aufnahmevorrichtung etwa 0,0064 cm dick und hatte nach dem Kalandrieren ein durchscheinendes leicht fleckiges Aussehen etwa wie Seidenpapier. Die kalandrierte Matte war etwa 0,0023 cm dick. Die Matte von Beispiel 17 war vor dem Kalandrieren etwa 0,0071 cm dick. Nach dem Kalandrieren hatte die Matte ein sehr feinkörniges gleichmäßiges Seidenpapier-ähnliches Aussehen.

Die Matte von Beispiel 18 seigt, daß mehrere Faserschichten nach dem Schraelz-Blas-Verfahren zur Erzeugung dickerer Matten übereinander gelegt werden können. Papierartige Matten können auch bei sehr geringem Abstand der Düsenöffnungen erzeugt werden, wie sich, aus Beispiel 19 ergibt.

Die erfindungsgemäßen Matten können als Euter, Wischtücher, thermischen Isoliermaterial, Batterie-Trennwände, Verpackungsmaterialien, Absorptionsmaterialien für Kohlenwasserstoffe, Einlagen für mit Preßmustern versehene Papierkissen, Unterlagen für künstliches Leder, Laminate, schallschluckende Materialien, Polstermaterial, Bestandteile für \tegwerf-Kleidung, Taschen, schützende Verpackungen für den Versand, synthetische Papiere und elektrische Anwendungszwecke verwendet werden. Die Matten können verwendet werden so wWTsig nach dem Schmelz-Blas-Verfahren vorliegen oder sie können erpreßt, kalandriert, geschnitten, imprägniert,

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ORIGINAL

beschichtet, laminiert oder in anderer Weise für besondere Yerwendungszwecke behandelt werden.

Der Ausdruck "selbstgebunden", der im vorliegenden Zusammenhang benutzt wurde, bedeutet, daß die Hatten eine kohärente zusammenhaltende Struktur aufweisen, so daß sie die üblichen Handhabungen wie Aufwickeln, Abwickeln, Zerschneiden, Pressen, Kalandrieren usw. überstehen können, ohne ihren, mattenartigen Charakter zu verlieren. Bei fast allen Hatten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, tritt ein gewisses Maß an thermischer Bindung auf.

BAD

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Claims

Pa t enta nsprüo he

1./Verfahren zur Herstellung von nichtgewebten PoIypropylenvliesen bzw. -matten, dadurch gekennzeichnet, daß man

das so behandelte Polypropylen durch eine Reihe von Düsenöffnungen in einem Düsenkopf extrudiert,

einen Heißgasstrom durch unmittelbar über und ,unter der Reihe der Düsenöffnungen angebrachte Schlitze austreten läßt, in welchem das extrudierte Polymer in einer Ebene in der von den Düsenöffnungen abgekehrten Richtung verstreckt wird und

die verstreckten Fäden bzw. Fasern auf einer kontinuierlich sich bewegenden Aufnahmevorrichtung aufnimmt, die 2,5 bis 61 cm von den Düsenöffnungen entfernt angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen in dem Extruder thermisch behandelt wird, mit welchem das Polypropylen auch durch die Düsenüffnungen ausgepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsentemperatur zwischen 302 und 399°0 liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gas um Luft mit einer Temperatur zv/ischen 282 und 538⁰O handelt.

009827/1761

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen hei Temp
thermisch behandelt wird.

das Polypropylen hei Temperaturen zwischen 527 und /,-27⁰C

6. ffichtgewebtes Vlies bzw. nichtgewebte Matte, bestehend aus selbstgebundenen Polypropylenfäden bzw. -fasern mit Durchmessern von 1 bis 10 Mikron.

7. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden- bzw. Fasergröße etwa 1 bis 5 Mikron beträgt.

8. Hichtgewebtea Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses im wesentlichen kontinuierliche fäden enthält.

9. Hlchtgewebteo Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses im wesentlichen nicht-kontinuierliche Fasern enthält.

10. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine Stärke von 0,0005" bis 0,5" (0,00127 bis 1,27 cm) aufweist.

11. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Grundgewicht zwischen 10 und 500 g/m'* aufweist.

12. Hlchtgewehtes Vlies aus Polypropylenfäden baw. -fasern, welche bei der Herstellung des "Vlieses durch die Berührung und ein gewisses Maß an Schmelzbindung aneinander gebunden worden sind und Durchmesser zwischen 1 und 50 IIiI:ron aufweisen.

BAD ORIGINAL 009827/1761

13. ITichtgewebtes Vlies nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Fäden "bzw. Fasern etwa S "bis 25 Mikron beträgt.

14. iTichtgewebtes Vlies nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen kontinuierliche Fäden enthält.

15. !Tichtgewebtes Vlies nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden bzw. Fasern im Kern der Matte verdichtet sind, während sich an den äußeren Oberflächen lose Fäden bzw. Fasern befinden.

Für

liJsso Research and Engineering Company Linden, n.J., V.St.A. lh

Rechtsanwalt

009827/1761

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