DE2240437B2 - Verfahren zur Herstellung von hochfesten und dimensionsstabilen Spinnvliesen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von hochfesten und dimensionsstabilen Spinnvliesen

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Ivo Dipl.-Ing. Ruzek
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Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von hochfesten, dimensionsstabilen Spinnvliesen, w^bei aus einem Spinnsystem gruppenförmig mit nebeneinander geordneten Längsspinndüsen simultan reihenförmig parallele lineare Fadenscharen
von
a) Matrixfäden aus einem spinnbaren Polyester, vorzugsweise aus Polyäthylentherephthalat, und
b) Bindefäden aus einem schmelzspinnbaren Polymeren ausgesponnen werden, wobei ein Gewichtsverhältnis von 90 :10 bis 70 : 30, vorzugsweise jedoch 85 : 15 bis 75 : 25, eingestellt wird.
Hochfeste dimensionsstabile Spinnvliese dienen unter anderem als Verstärkungs- und Trägermaterialien in der Nadelfilz- und Tuftteppiehherstellung.
Unter dem Begriff »hochfeste Spinnvliese« versteht man in dieser Anmeldung diejenigen Vliese, die wenigstens über eine relative Grabfestigkeit von Pond, bezogen auf 1 g pro Quadratmeter Flächengewicht, verfugen. Insbesondere bezieht sich dieser Begriff jedoch auf diejenigen Spinnvliese, deren relative Grabfestigkeit größer als 300 p 2 ist. Die Grabfestigkeit ist dabei nach DIN 53 858 geprüft und anschließend durch das Flächengewicht des Vlieses dividiert.
Weiterhin sollen die hochfesten Spinnvliese einen tcxtilarligen Charakter haben. Im Gegensatz zu Papier und papierartigen Vliesstoffen soll dieses Material eine relativ hohe Weiterreißfesligkeit besitzen. Die Weilerreißfestigkeit soll wenigstens 10 Pond pro Gramm pro Quadratmeter Flächengewicht betragen. Unter dimensionsstabilcn Spinnvliesen versteht man Spinnvliese, deren Abmessungen sich weder durch Einwirkung von Feuchtigkeit noch durch Einwirkung von Temperaturen bis zu 160° C, noch durch Einwirkung von Temperatur und Feuchtigkeit um mehr als 7°/o ändern.
Die Herstellung der Spinnvliese, bei denen schmelz- ^innbare Polymere in einer Operation zu Fäden ver-Ibrmt, abgekühlt, verstreckt und anschließend zu einem Faserverbundstofl gelegt werden, ist aus der Literatur und Patentschriften bekannt
Eine Zusammenfassung der Technologie ist in der Zeitschrift »Chemiefasern + Textil-Anwendungstech-Bik«, Hefte 3/72, S. 231, und 4/72, S. 324, wiedergegeben. Keines der bisher bekannten Verfahren ermöglicht jedoch die Herstellung von hochfesten und dimensionsstabilen Spinnvliesen, die die obengenannten Anforderungen erfüllen.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem man für die Bindefäden ein Polymeres mit einem Schmelzpunkt von höher als 160aC, jedoch höchstens 3O=C unterhalb des Schmelzpunktes der Matrixfäden verwendet, wobei die Bindefäden in einem Verhältnis der Kapiilaranzahl von 1:1 bis 1:5, vorzugsweise von 1:1,5 bis 1: 2,5, zu den Matrixfäden /ersponnen werden, der Schmelzdurchsatz 3,5 bis 10 g/min/Düsenbohrung, vorzugsweise 4,5 bis 7,0 g/min/Düsenbohrung, beträgt, die Fadenscharen unter der Spinndüse abgekühlt, gleichzeitig gruppenförmig in einem mit Längsschlitzen versehenen Abzugsorgan mit strömenden Gasen mit einer Fadengeschwindigkeit von 2000 bis 15 000 Meter/min verslreckt, thermofixiert und gleichzeitig in Form zweier zusammengelegter paralleler Scharen vermischt, unter den aerodynamischen Abzugsorganen zu einem Wirrvlies abgelegt, in einem oder mehreren Schritten bei ansteigender Temperatur thermisch verfestigt und gegebenenfalls vor oder zwischen den einzelnen Verfestigungsstufen mit Präparation und oder Farbstoffen behandelt werden.
Der Forderung hoher Dimensionsstabilität genügen am besten schmelzspinnbare Polyester, deren Feuchtigkeitsaufnahme auf höchstens 0,5 Gewichtsprozent beschränkt ist und deren Schmelztemperatur oberhalb von 250° C liegt.
Insbesondere eignet sich für die Herstellung von solchen Spinnvliesen das leicht zugängliche PoIyäthylenterephthalat; jedoch auch andere schmelzspinnbare und hochschmekende Polyester und/oder Co-Polyester können in die Auswahl der Rohstoffe mit einbezogen werden.
Um der Forderung der hohen Festigkeit gerecht zu werden, muß der Faserverbundstoff auf Filamenten aufgebaut sein, deren Einzelfaserfestigkeit wenigstens 20 Pond beträgt.
Wenn man die Anwendung eines aerodynamischen Streckspinnverfahrens voraussetzt, dann liegen die erreichbaren relativen Faserfestigkeiten zwischen 2.5 und 4,0 p/dtcx und eignen sich für die Herstellung hochfester Spinnvliese, wobei Filamente mit einem Titer von wenigstens 6 dtex ersponnen werden.
Je größer die Einzelfaserfesligkeit ist, um so größer ist auch die erreichbare Vliesfestigkeit.
Für die Herstellung hochfester und dimensionsstabiler Vliese ist die Anwendung von Filamenten mit Einzelfaserfesligkeit von mehr als 30 Pond und einem Titer von mehr als 8 dtex empfehlenswert.
Diese Filamente, die die Struktur des Flächenverbundstoffes bilden, bezeichnen wir in unserer Anmeldung als Matrixfasern.
Bei der Untersuchung des aerodynamischen Streckspinnprozesses zeigte sich, daß Vliesstoffe mit den erwünschten hohen Festigkeiten dadurch erhalten werden konnten, daß die pro Düsenbohrung extrudierte Menge Schmelze wesentlich über das Maß erhöht wird, das normalerweise beim klassischen .Spinnverfahren üblich ist Dies war insofern überraschend, als man annehmen mußte; daß bei zu starker Erhöhung des Schmelzdurchsatzes die Verstreckung der Fasern eher schlechter wird.
Erfindungsgemäß zeigte es sich, daß die für die Herstellung hochfester und dimensionsstabiler Spinnvliese geeigneten optimalen Durchsatzmengen pro
ίο Düsenloch im allgemeinen zwischen 3,5 und 10,0 g/ min, vorteilhafter jedoch bei Durchsätzen zwischen 4,0 und 7,0 g/min liegen. Dabei können die Durchmesser der Düsenbohrungen zwischen 0,1 und 1,0 mm variiert werden.
Die Anwendung hoher Pro-Loch-Durchsätze der faserbildenden Schmelze ist für die erfindungsgemäße Herstellung hochfester und dimensionsstabiler Vliesmaterialien von großer Bedeutung.
Die Strömung der Gasmedien in den aerodynamisehen Abzugsorganen soll entsprechend der Erfindung so eingestellt werden, daß die Fadengeschwindigkeiten in den Abzugskanälen zwischen 2000 und 15 000 m/min liegen. Die Fadenabzugsgeschwindigkeit richtet sich jeweils nach dem Pro-Loch-Durchsatz und den Kühlbedingungen unter der Spinndüse. Als optimale Spinnstreckgeschwindigkeiten gelten diejenigen Einstellungen, die bei frisch ersponnenen Matrixfäden einen Kochschrumpf von höchstens 8 0Zo ergeben.
Für die Abkühlung der frisch ersponnenen Matrixfäden unter den Spinndüsen kann in bekannter Weise ein querströmendes Gasmedium verwendet werden. Es zeigte sich jedoch, daß es zweckmäßig ist, die Abkühlung der frisch versponnenen Matrixfäden in einem Schutzschacht, der gegebenenfalls auch wassergekühlt sein kann, vorzunehmen.
Für die Vliesbildung ist eine weitgehende Auflösung der Einzelfäden von besonderer Wichtigkeil. Daher werden bei diesem Verfahren reihenförmige Längsspinndüsen, die gegebenenfalls in einem Spinnbalken parallel nebeneinander geordnet sind, angewendet.
Die ersponnenen Fäden werden in Form einer linearen Fadenschar verstreckt, wobei rechteckige Abzugskanäle mit schmalem Schlitz angewendet werden und die Fadenscharen anschließend zum Vlies gelegt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Fäden vom Moment des Ausspinnens an bis zur Vliesbildung weitgehend voneinander getrennt bleiben, so daß der hohe Auflösungsgrad der das Vlies bildenden Filamente von Anfang an gegeben ist. Die Verfestigung der nach der Erfindung hergestellten hochfesten und dimensionsstabilen Vliese erfolgt durch Verkleben mit Hilfe geeigneter Bindefäden. Diese Bindefäden werden ebenfalls aus der Schmelze simultan ersponnen, unter der Spinndüse abgekühlt, verstreckt und abgezogen.
Bei der gleichzeitigen Erspinnung der Matrix- und Bindefäden soll eine möglichst gleichmäßige Vermischung beider Faserarten erreicht werden, um eine stochastische Verteilung der Bindungen in dem Mischvlies sicherzustellen.
Die gleichzeitige gleichmäßige Durchmischung zweier Faserkomponenten während des Spinnprozesses bei hohen Fasergeschwindigkeiten ist technisch eine sehr schwierige Aufgabe. Auf Grund von hohen Luftgeschwindigkeiten kommt es zu Turbulenzen während des aerodynamischen Spinnens, die wieder-
sis zif Entmischung einer Faserkomponente führen können.
Diese Schwierigkeiten konnten erfindungsgemäß iberwunden werden, indem man die Bindefäden b) »multan und paarweise mit den Matrixfaden a) in Form einer Fadenschar, die zu der Fadenschar der Matrixfäden parallel liegt, ausspinnt. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Arbeitsweise bedient sich dabei paarweise nebeneinander angeordneter Längsspinndüsen nach dem Prinzip ba—ba—ba—ba. Zu einer Fadenschar von Bindefäden können auf einer Seite oder auch beidseitig Fadenscharen der Matrixfäden zugeordnet sein. Für die Durchführung des Verfahrens ist eine Fadenschrjgruppe erforderlich, die mindestens aus zwei Fadenscharen unterschiedlicher Fadenarten gebildet ist und weiterhin in einem aerodynamischen Abzugsorgan gründlich durchmischt und abgezogen wird.
Die Anzahl der Bindungen, die bei der Verfestigung auf den Kreuzungspunkten der Bindefäden mit den Matrixfäden entstehen, wird weitgehend durch das Verhältnis zwischen der Anzahl der Einzelfäden der beiden Fadenkomponenten bestimmt. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften der thermisch verfestigten Spinnvliese weitgehend beeinflußt.
Bei einer ungenügenden Anzahl von Bindungen pro Volumeneinheit im Vlies ist die Festigkeit des thermisch verfestigten Vlieses gering. Bei einer Überzahl an Bindungspunkten zwischen Matrix- und Bindefäden kann die Grabfestigkeit noch steigen, während die Weiterreißfestigkeit eines solchen thermisch vei festigten Vlieses schon abnimmt. Das Vlies hat dann einen papierartigen Charakter.
Im Rahmen dieser Erfindung wurde festgestellt, daß man eine hohe ϊ esügkeit erreichen kann, wenn das Verhältnis der Einzelfadenzahl der Bindefäden zu den Matrixfäden zwischen 1:1 bis 1 : 5 eingestellt wird. Die besten Festigkeiten erreicht man jedoch bei der Einstellung eines Filament-Mischungsverhältnisses zwischen 1 : 1,5 und 1 :2,5. Die Gewichtsverhältrisse, ir> denen beide Faserkomporenten im Rahmen dieser Bedingungen versponnen ».erden, sollen zweckmäßig auf einen Bereich, in dem Bindefäden zu Matrir.iddcn im Verhältnis von 10:00 und 30:70 vorliegen, eingestellt werden. Optimale Festigkeiten erhielten wir bei Gewichtsverhältnissen beider Fadenkomponentcn von 15 : 85 bis 25 : 75.
Die Bindefäden sollen bei höheren Temperaturen erweichen und darüber hinaus zu den Matrixfäden eine gewisse chemische und physikalische Affinität besitzen. Die für Bindefäden eingesetzten Polymeren sollen bei Temperaturen bis wenigstens 160 ' C thermisch beständig sein, um die thermische Stabilität des Vlieses zu gewährleisten. Weiterhin sollen die Bindefaden keinen hohen Schrumpf aufweisen, um die Vliesstruktur nicht zu verzerren.
Als Rohmaterial für die Bindefäden eignen sich schmeh'.sptnnbare Polymere, deren Schmelztemperatur höher ist als 160° C, jedoch maximal 30 C imtcrhalb der Schmelztemperatur des für die Matrixfäden eingesetzten Polyesters. Die untere Grenze ist gegeben durch die oben definierte Temperaturbeständigkeit der Vliese. Die obere Schmelztemperatur der Bindefäden ist so gewählt, daß jede thermische Be-Schädigung der Mairixfäden bei der Verfestigung ausgeschlossen werden kann.
Für die Verfestigung ist von Vorteil, wenn die Bindefäden im unverfestigten Spinnvlies in möglichst amorphem Zustand vorliegen oder aber wenigstens über einen ausgeprägten Erweichungsbereich verfugen. Hochkristalline Bindefäden stellen bei der Verfestigung wesentlich höhere Anforderungen an die Genauigkeit, mit der die Temperatur bei dem Verfestigungsvorgang gesteuert werden muß. Daher sind Bindefäden aus Co-Polymeren besonders geeignet.
Polymere, die sich als Rohstoffe für Bindefäden eignen, sind z. B.:
Polyamide oder Mischpolyamide wie Polycaprolactam, Mischpolyamid aus Polycaprolactam mit Polyhexamethylenadipamid, Polyester oder Mischpolyester, wie z. B. Polyäthylenterephthalat-co-Isophthalar, Polyäthylenterephthalat-co-Äthylenadipat, quaternärer Mischpolyester der Terephthalsäure, Isophthalsäure, des Äthylenglykols und 1,4-Cyclohexandien-thanols, isotaktische Polyolefine, z. B. isotaktisches Polypropylen und lineare Polyurethane.
Die Fadenschar, bestehend aus einem Gemisch der Matrixfäden und der Bindefäden, wird mittels schwenkender Bewegung auf eine bewegliche perforierte Unterlage, z. B. auf eine rotierende, perforierte Trommel oder auf ein laufendes Siebband, abgelegt. Die Vliesbildung wird im allgemeinen noch durch eine Absaugung unter der beweglichen Unterlage begünstigt.
Die Verfestigung eines nach diesem Verfahren hergestellten Spinnvlieses erfolgt durch gleichzeitge Einwirkung von Temperatur und Druck. Durch Kombination dieser beiden Parameter sowie durch entsprechenden Aufbau der Filamentmischungen ist es möglich, den Verfestigungsvorgang und auch die physikalisch mechanischen Eigenschaften der Vliese zu steuern. Dabei kann die Verfestigung in einem oder aber in mehreren Schritten vorgenommen werden. Wird die Verfestigung in mehreren Schritten durchgeführt, so gilt allgemein die Regel, daß der Verfestigungseffekt beim zweiten und den nachfolgenden Schritten größer sein soll als der Verfestigungseffekt in den ersten oder den vorangegangenen Schritten. Bei der Verfestigung ist es weiter wichtig, jeglichen freien Schrumpf des Fadenverbundstoffes zu vermeiden. Es werden Apparate eindeutig bevorzugt, die eine Behandlung im flächenfixierten Zustand ermöglichen.
Für die Verfestigung eignen sich prinzipiell Kalander mit beheizten Walzen und'oder Trockner, in denen Fadenverbundstoffe unter Druckausübung flächenfixiert werden, um den freien Schrumpf zu unterbinden. Die Trockner können auch mit Dampf oder mit Dampfatmosphäre arbeiten. Auch Kombinationen solcher Aggregate sind geeignet.
Eine sehr gute Vliesverfestigung wird erreicht, wenn das Vlies mit einem Kalander vorverfestigt und anschließend mit einem Gerät, das aus einer Lochtrommel und einem umlaufenden Siebband besteht, verfestigt wird. Das Vlies wird zwischen der Lochtrommel und dem Siebband angepreßt und flächenfixiert. Dabei wird durch das Vlies ein heißes Medium (heiße Luft und/oder Dampf) durchgeblasen.
Der Verfestigungsgrad steigt mit der Verfestigungstemperatur und/oder mit dem bei der Verfestigung verwendeten Druck. Weiterhin steigt der Verfestigungsgrad mit der Verweilzeit. Der Anstieg des Verfestigungsgrades ist jedoch begrenzt. Nach Erreichen eines Maximums bringt eine weitere Erhöhung der Verfestigungstemperatur und/oder des Verfestigungsdruckes keine weitere Verbesserung der Grabfestig-
keit. Auch die Weiterreißfestigkeit zeichnet sich durch brüche auf, und dadurch erhält man nach dem Naein von der Verfestigungstemperatur und/oder Druck dein oder Tuften einen geringeren Festigkeitsabfall, abhängiges Maximum aus. Die Weiterreißfestigkeit Um gefärbte, hochfeste, dimensionsstabile Vliese
erreicht ihren maximalen Wert in der Regel bei mil- nach diesem Verfahren herzustellen, ist es ohne weideren Verfestigungsbedingungen als die Grabfestig- 5 teres möglich, gefärbte Polymerschmelzen auszuspinkeil. Wird der Bereich der maximalen Weilerreiß- nen und zum Vlies zu verarbeiten. Ist es jedoch festigkeit überschritten, wird das verfestigte Vlies nötig, das rohweiße Vlies in einem Textilfärbeverfahpapierart.ig. Optimale Verfestigungsbedingungen lie- ren zu färben, so kann nach dem in diesem Patent begen zwischen den Einstellungen, die die maximale schriebenen Verfahren eine simultane Thermosolie-Grabfestigkeit und Weiterreißfestigkeit ergeben. io rung (Thermobehandlung) durchgeführt werden. Da-
Die erfindungsgemäß zusammengesetzten und her- bei wird die Farbflotte der für die Thermosolierung gestellten Mischvliese benötigen zur Verfestigung eine geeigneien Farbstoffe auf das Vlies vor dem Verfesti-Temperatureinstellung zwischen 160 und 245 C. Op- gungsvorgang aufgetragen. Die Auftragung erfolgt limale physikalisch-mechanische Eigenschaften wer- in gleicher Weise wie die oben beschriebene Behandden jedoch in einem Temperaturbereich von 180 bis 15 lung mit Textilhilfsmitteln. Die Thermosolierung des 225 ° C erreicht. Selbstverständlich wird die Verfesti- mit einer Farbflotte vorbehandelten Vlieses wird gungstemperatur im wesentlichen auch durch die Art dann gleichzeitig mit der thermischen Verfestigung der Bindefasern bestimmt. Bei einer zweistufigen Ver- durchgeführt.
festigurig kann man in dem ersten Schritt mit einem Es zeigte sich, daß Farbflotte und Textilhtlfsmittel
Kalander bei Temperaturen zwischen 80 und 130° C 20 in einer Operation auf das Vlies aufgetragen werden eine Vorverfestigung durchführen. In dem zweiten können. Dadurch wird das Verfahren wesentlich verSchritt kann die Endverfestigung bei Temperaturen einfacht.
von 160 bis 245° C, vorzugsweise zwischen 180 und Die erfindungsgemäß hergestellten hochfesten und
225r C, vorgenommen werden. dimensionsstabilen Spinnvliese finden Anwendung
Je nach dem Verwendungszweck können die erfin- 25 z. B. als Zwischenschicht zur Dimensionsstabilisierung dungsgemäß hergestellten hochfesten und dimensions- für Nadelfilzbodenbeläge, primäre Unterlagen für gestabilen Vliese mit Textilhilfsmitteln behandelt wer- tuftete Teppiche (»primary tuftbacking«), Zweitunden. Hierzu eignen sich speziell ausgewählte, aus der terlagen für getufteteTeppiche (»secondary backing«), Reihe der in der Textilindustrie bekannten Gleit- hochwertige Unterlagen für die Beschichtung mit mittel, Anstistatica und/oder Netzmittel oder ein Ge- 30 Kunststoffen, Einlagestoffe für hohe Ansprüche, Vermisch von diesen Textilhilfsmitteln. Stärkungsmaterial für textilverstärkte Kunststoffe
Es wurde gefunden, daß durch Auftrag geeigneter (statt Glasfasern), Verpackungsmaterial und Filter Textil hilfsmittel die Bindungskräfte zwischen den für flüssige und gasförmige Medien.
Matrixfäden beeinflußt werden können, wenn diese Durch diese Beispiele sind jedoch die Anwendun^s-
in geeigneter Weise vor dem Verfestigungsvorgang 35 bereiche dieser hochwertigen Spinnvliese nicht beaufgebracht werden. Durch diese Maßnahme wird schränkt.
der Temperatur- und oder Druckhereich, in dem eine Für die einzelnen Anwendungszwecke können en-
optimale Einstellung der physikalisch-mechanischen gere Grenzen für die erforderliche Festigkeit und, oder Eigenschaften möglich ist, wesentlich erweitert. Dies Temperaturbeständigkeit festgelegt werden. Diese ist für die Technologie der Verfestigung sehr wichtig, 40 müssen jedoch innerhalb des erfindungsgemäß festda eine exakte Temperaturregelung im Bereich von gelegten Bereiches liegen. Entsprechend dem jeweili- -4 / -2 C nicht erforderlich ist. Hierfür haben sich gen Verwendungszweck der Vliese und der dafür erGemische von Textilhilfsmitteln bewährt, die wenig- forderlichen Eigenschaften können die Verfahrensstens einen Bestandteil aus polymeren Alkyl-, Aryl- parameter eingestellt und/oder das Polymere für die und oder Alkylarylsiloxanen enthalten. 45 Bindefäden ausgewählt werden.
Die Textilhilfsmiuel können durch alle bekannten Bei der Auswertung der Werte werden folgende
Verfak.ensweisen aufgebracht werden, z.B. durch Meßmethoden verwendet:
Tauchverfahren, Walzenauftragverfahren, Düsen- Die Grabfestigkeit der Materialien wird nach
spritzverfahren und Bürstenspritzverfahren. Die Auf- DIN 53 858 bestimmt; die Weiterreißfestigkeit nach tragsmenge der Textilhilfsmittel muß jedoch regelbar 50 DIN 53 859, Blatt 2 (Schenkelweiterreißversuch).
sein. Zur einseitigen Auftragung bietet sich das Düsen- Die relative Grabfestigkeit bzw. relative Weiterspritz-, Bürstenspritz- oder Walzenauftragungsverfah- reißfestiglceit errechnet man aus dem Wert der Grabren an. Es hat sich gezeigt, daß durch einseitige Auf- festigkeit bzw. Weiterreißfestigkeit, dividiert durcb tragung der Textilhilfsmittel eine Verbesserung der Flächengewicht in Gramm pro Quadratmeter.
Eigenschaften der Vliese erreicht wird, wenn diese 55
als Zwischenlage für die Herstellung von Nadelfilzteppichen oder als Unterlage für getuftete Teppiche Relative Grabfestiokeif
verwendet werden sollen. Durch die einseitige Auf- relative Grabfestigkeit,
tragung der Textilhilfsmittel wird eine unterschied- . . . .
liehe Verfestigung der beiden Vliesoberflächen er- 60 P= ^raotestigKeit (p)
ibi i Ndlfil d
gg
reicht. Bei der Weiterverarbeitung in Nadelfilz- oder g/m2 Flächengewicht (g/m2)
Tuftteppichen müssen in die verfestigten Vliese Nadeln eindringen.
Es zeigte sich nun, daß, wenn man bei den stufen- „ , . „, . ._, ^. , .
weise verfestigten Vliesen beim Nadeln oder Tuften 6S Relabve Werterreißfesügkeit:
die Nadeln in die weniger verfestigte, faserige Ober- . , ,
fläche eindringen läßt, der Nadel- bzw. Tuftvorgang _PL_ β Weiterreißfestigkert (ρ)
wesentlich erleichtert wird. Es treten weniger Faden- g/m2 Flächengewicht (g/m2)
9 10
Der Schrumpf — als Parameter der Temperature- führt. Als Abzugsorgan wird ein fiächenförmiger Inständigkeit — wird in einem Trockenschrank be- jektor mit einer Breite von 300 mm und einer Einstimmt der auf die gewünschte Temperatur eingestellt trittsschlitztiefe von 4 mm verwendet. Dieser Injektor wird. Auf die Vliesprobe wird ein Quadrat wird auf beiden Wandseiten mit einem Luftaustritt 100 X 100 mm gezeichnet, bei dem die eine Seite 5 versehen. Der Luftaustritt dehnt sich über die geparallel zur Maschinenlaufrichtung (Längsrichtung) samte Breite des Injektors aus und wird auf jeder und die andere senkrecht zur Maschinenlaufrichtung Seite an eine Lufttasche angeschlossen. Die Luft-(Querrichtung) verläuft. Das Vlies kann frei schrump- taschen des Injektors werden mit einem Druckluftfen. Die Verweilzeit bei der betreffenden Tempera- system verbunden. Durch Einstellung des Druckes tür beträgt in der Regel 10 Minuten. io wird die Geschwindigkeit der Luftströmung im Strö-
AIs Linearschrumpf wird dann die Veränderung mungsprofil des Injektors und damit auch die Abder Seitenlänge des Quadrates jeweils in Längs- und zugsbedingungen gesteuert. Unter dem Abzugs-Querrichtung bezeichnet: injektor wird ein Endlosband aus einem metal
lischen Siebgewebe angebracht. Die in einem Ab-15 zugsinjektor gemischten Matrix- und Bindefäden
c fo/1 = 100 — I werden unter der Absaugung der Treibluft zu einem
°L^ °' L Wirrfädenvlies gelegt. Die Laufgeschwindigkeit des
S0(Vo) = IOO-Zq Endlosablegebandes bestimmt das Flächengewicht
des Vlieses.
ίο Als Rohstoff für die Matrixfäden wird ein Polyethylenterephthalat) mit einer relativen Viskosität
wo SL und S0 Linearschrumpf in Längsrichtung bzw. von 1,39 verwendet. Die relative Viskosität wird in Querrichtung in Prozent und lL bzw. I0 die nach dem einer O,5°/oigen Lösung von o-Dichlorbenzol (2 Ge-Schrumpfvorgang gemessene Seitenlange des Quadra- wichtsteile) und Phenol (3 Gewichisteile) bestimmt, tes in Längsrichtung bzw. Querrichtung in Millimeter 25 Das Poly(äthylenterephthalat) wird über die Spinndarstellt, düse A ersponnen bei einer Schmelztemperatur von
Der Flächenschrumpf sP in Prozent wird nach fol- 290° C, die Fördermenge beträgt 320 g/min, gender Formel errechnet: Als Rohstoff für die Bindefäden wird ein PoIy-
caprolactam mit einer relativen Viskosität von 2,42 30 verwendet. Die relative Viskosität wird in einer lVoigen Lösung in 96 % Schwefelsäure bestimmt. Das 10 000 — (1, -In) Polycaprolactam wird bei einer Schmelztemperatur
= i-L_2i- von 280° C über die Spinndüse B ersponnen, die För-
100 dermenge beträgt 80 g/min. Die Strömungsgeschwin-
35 digkeit der Luft wird im Abzugsinjektor auf 16 000 m/min eingestellt.
Das Wirrfadenvlies wird vom Endlosband abge-
Unter dem Begriff Schmelztemperatur versteht man zogen und mittels eines Preßwerkes, bestehend aus bei Polymeren oder Fasern die Schmelztemperatur zwei beheizten Metallwalzen, weiterbefördert. Beide der kristallinen Bereiche, die entweder polarisations- 40 Walzen waren auf 12O0C vorbeheizt. Der Walzenmikroskopisch oder durch Differentialthermo-Analyse spalt wird auf 0,4 mm eingestellt. Dabei wird das bestimmt wird. Vlies gepreßt und vorverfestigt. Das zusammenge-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand preßte Wirrfadenvlies wird dann einem Verfestigungsder folgenden Beispiele weiter erläutert. apparat zugeführt. Im Prinzip besteht dieses Gerät
45 aus einem umlaufenden Endlossiebband, welches um
eine Lochwalze gespannt ist.
Beispiel 1 Zwischen der gelochten Walzenoberfläche und dem
umlaufenden Siebband wird das Wirrfadenvlies im
Für die Herstellung des Spinnvlieses wird eine flächenfixierten Zustand mit heißer Luft durchblasen. Spinnanlage verwendet, die aus zwei nebeneinander- 5° Die Lufttemperatur wird dabei auf 225° C eingestellt, stehenden Spinndüsen länglicher Form besteht. Jede Das so verfestigte Flächengebilde wird kontinuierlich Spinndüse wird über eine als Meßpumpe eingesetzte aus dem Verfestiger entnommen und zu Rollen auf-Zahnradpumpe von einem Extruder mit Polymer- gewickelt schmelze beliefert. Die Qualitätsmerkmale des verfestigten Vlieses sind
Die Spinndüse A dient zur Herstellung von Matrix- 55 aus der Tabelle 1 zu ersehen, fäden und hat 64 Bohrungen mit einem Kapillarendurchmesser von 0,3 mm, die Kapillarenlänge beträgt . . 0,75 mm. Die Bohrungen werden in zwei Reihen über Beispiel 2 eine Länge von 280 mm angeordnet.
Die Spinndüse B dient zur Herstellung von Binde- 60 Für die Herstellung des Spinnvlieses wird die glei fäden und hat 32 Bohrungen, ebenfalls mit einem Ka- ehe Einrichtung verwendet wie im Beispiel 1. u^.tg pillarendurchmesser von 0,3 mm und einer Kapilla- lieh die Spinndüse B für die Bindefäden wird durcl renlänge von 0,75 mm. Die Bohrungen werden in eine Düse mit 64 Bohrungen mit einem Kapillaren einer Reihe über eine Länge von 280 mm angeordnet durchmesser von 0,3 mm und mit einer' Kapillaren
Die gebildeten Fäden werden unter der Spinndüse 65 länge von 0,75 mm ersetzt.
auf einer Länge von 150 mm quer zur Laufrichtung Es werden die gleichen Rohstoffe und die gleiche
angeblasen und anschließend durch einen Schutz- Spinnbedingungen verwendet, die im Beispiel 1 ang( schacht zu einem aerodynamischen Abzugsorgan ge- geben smd.
Γ2
11 12
Wie aus den in der Tabelle 1 angegebenen Quali- Bei der Verfestigung wird die Lufttemperatur auf
lätsmerkmalen zu ersehen ist, werden bei der Bruch- 193° C eingestellt.
last vergleichbare Werte erreicht. Die Weitcrreißfe- Die Qualitätsmerkmale des so verfestigten Vlieses
stigkeit nimmt jedoch stark ab. sind aus der Tabelle 2 zu ersehen.
Beispiel 3 Beispiel 7
Für die Herstellung des Spinnvlieses wird die glei- Es wird nach dem Beispiel 1 verfahren,
ehe Einrichtung verwendet, die im Beispiel 1 beschrie- Als Rohstoff für die Bindefäden wird das PoIy-
ben ist. Lediglich die Spinndüse B für die Bindefäden io (äthylenterephthalat)-co-(äthylenisophthalat mit 20
wird durch eine Spinndüse mit 20 Bohrungen mit Ka- Molprozent Isophthalsäure-Einheiten verwendet, mit
pillarendurchmesser von 0,3 mm und Kapillarenlänge einer Schmelztemperatur von 223° C.
von 0,75 mm ersetzt. Dieser Co-Polyester wird bei einer Temperatur von
Es werden die gleichen Rohstoffe und die gleichen 280° C versponnen, die Fördermenge beträgt
Spinnbedingungen angewandt, wie sie im Beispiel 1 15 80 g/min,
angegeben sind. Die Walzen des Preßwerkes werden zur Vorverfe-
Wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, werden in stigung auf 100° C beheizt. Die Lufttemperatur im
diesem Fall nur niedrigere Festigkeiten des Vlieses er- Verfestigungsapparat wird auf 215° C eingestellt,
reicht. Die Qualitätsmerkmale des so verfestigten Vlieses
20 sind aus der Tabelle 2 zu ersehen. Beispiel 4
Beispiel 8
Für die Herstellung des Spinnvlieses werden die
Einrichtung, die Rohstoffe und auch die Spinnbedin- Es wird nach dem Beispiel 1 verfahren,
gungen verwendet, wie sie im Beispiel 1 angegeben 25 Als Rohstoff für die Bindefäden wird jedoch ein
sind. Poly-(äthylenterephthalat)-co-(äthylenadipat) mit
Das mit dem Preßwerk vorgefestigte Wirrfäden- 20 Molprozent Adipinsäure verwendet. Die Schmelzvlies wurde durch eine Sprüheinrichtung geführt, wo- temperatur dieses Co-Polyesters ist 220° C. bei dieses Vlies mit einem Gemisch aus einer Methyl- Dieser Co-Polyester wird bei einer Temperatur phenylsiloxan-Präparation (30 g/l) im Wasser einsei- 30 von 280° C versponnen, die Fördermenge beträgt tig besprüht wird. 80 g/min.
Das so vorbehandelte Vlies wird anschließend ver- Die Walzen des Preßwerkes werden auf 1100C
festigt unter Bedingungen, die im Beispiel 1 angege- beheizt. Die Lufttemperatur im Verfestigungsapparat
ben sind. wird auf 213° C eingestellt.
Die Qualitätsmerkmale dieses Vlieses sind in der 35 Die Qualitätsmerkmale des so verfestigten Vlieses Tabelle 1 angegeben. Es zeigt sich, daß in diesem sind aus der Tabelle 2 zu ersehen. Falle besonders hohe Weiterzerreißfestigkeiten erreicht werden. Beispiel 9
Beispiel5 4° Es wird nach dem Beispiel 1 verfahren.
Als Rohstoff für die Bindefäden wird jedoch
Es wird nach der Arbeitsweise des Beispiels 4 ver- Polypropylen mit einem Schmelzindex von 14 verfahren, wendet.
In der Sprüheinrichtung wird das vorgefertigte Dieses Polypropylen wird bei einer Temperatur
Vlies mit einem Gemisch von Methylphenylsiloxan- 45 von 280° C versponnen, und die Fördermenge be-
Präparation 30 g/l und Palanilschwarz GEL flüssig trägt 80 g/min.
50 g/l im Wasser einseitig besprüht. Die Walzen des Preßwerkes werden zur Vorverfe-
Das so vorhehandehe Vlies wird anschließend im stigung auf 90° C beheizt. Die Lufttemperatur im
Verfestigungsapparat verfestigt und gleichzeitig ther- Verfestigungsapparat wird auf 160° C eingestellt,
mosoliert 50 Die Qualitätsmerkmale des so verfestigten Vlieses
Dabei erhält man ein graugefärbtes Spinnvlies, des- sind aus der Tabelle 2 zu entnehmen, sen Qualitätsmerkmale mit denen des ungefärbten
Materials gut vergleichbar sind (Tabelle 1). B e i s ρ ie I 10
Beispiele 55 ^5 """**nacn ^em Beispiel 1 verfahren.
Als Rohstoff für die Bindefäden wird jedoch eü
Es wird nach dem Beispiel 1 verfahren. Kondensationsprodukt auf Basis eines Polyethylen
Als Rohstoff für die Bindefäden wird jedoch das adipates) und eines Diphenylmethan-4,4'-diisocyana
Mischpolyamid, bestehend aus 85 Molprozent Poly- tes (100 Teile), vernetzt mit einem Bütandiol-1,'
(caprolactam) und 15 Molprozent Poly(hexamethy- 60 (30 Teile), verwendet.
leneadipamid), mit einer Schmelztemperatur von Dieses Polyurethan wird bei einer Temperatur voi
190° C verwendet, 2050C versponnen, die Fördermenge beträt
Dieses Mischpolyamid wird bei einer Temperatur 36 g/min.
von 24O0C versponnen, die Fördennenge betragt Die Walzen des Preßwerkes sind tmbeheizt. Di
80 g/min. 65 Lufttemperatur im Verfestigungsapparat wird at
Zum Unterschied von Beispiel 1 wird die Vorverfe- 160° C eingestellt
stigung mit dem beschriebenen Preßwerk bei einer Die Qualitätsmerkmale dieses Vlieses sind in d<
Temperatur von 90° C durchgeführt Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 1
Bei- Relative
spiel Grabfestigkeit
nW
längs
quei
Relative Weiterreißfestigkeit
Linearer Schrumpf bei 160° C (Vo)
g/m längs
längs
quer
Bemerkungen
1 306 311 22 18 0,6 0,6 Verhältais der Kapillarenanzahl
Matrix- zu Bindefäden 2 :1
2 320 328 8 7 0,5 0,5 Verhältais der Kapillarenanzahl
Matrix- zu Bindefäden 1 : 1
3 196 199 13 13 1,5 1,2 Verhältnis der Kapillarenanzahl
Matrix- zu Bindefäden 3,2:1
4 318 324 45 43 0,6 0,5 mit Siliconpräparation be
handelt
5 308 311 41 39 0,6 0,8 mit Siliconpräparation behan
delt und gefärbt
Tabelle 2 quer Relative
Weiterreißfestigkeit
lg/m·)		 quer Linearer Schrumpf
bei 1600C(Vo)		 quer Bemerkungen
Bei
spiel
Nr.		 278 längs 12 längs 0,9
Relative
Grabfestigkeit
/ P \
Iß/mv		 314 16 39 0,9 0,0 Co-Polyamid als Binde
faser
6 längs 354 42 48 0,0 0,0 Co-Polyester mit 20 °/o Iso
phthalsäure als Bindefaser
7 276 316 49 26 0,0 1,0 Co-Polyester mit 20 % Adipin
säure als Bindefaser
8 357 285 26 38 UO 0,8 Polypropylen als Binde
faser
9 432 32 0,8 Lineares Polyurethan an,
Bindefaser
10 308
281

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von hochfesten, dimensionsstabilen Spinnvliesen, wobei aus einem Spinnsysiem gruppenförmig mit nebeneinander geordneten Längsspinndüsen simultan reihenförmig parallele lineare Fadenscharen von
a) Matrixfäden aus einem spinnbaren Polyester, vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat, und
b) Bindefäden aus einem schmelzspinnbaren Polymeren ausgesponnen werden, wobei ein Gewichtsverhältnis von 90 : 10 bis 70 : 30, vorzugsweise jedoch von 85 : 15 bis 75 : 25, eingestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man für «lie Bindefäden ein Polymeres mit einem Schmelzpunkt von höher als 160° C, jedoch höchstens 30° C unterhalb des Schmelzpunktes der Matrixfäden verwendet, wobei die Bindefäden in einem Verhältnis der Kapillaranzahl von 1 : 1 bis 1 : 5, vorzugsweise von 1 : 1,5 bis 1 : 2,5, zu den Matrixfäden versponnen werden, daß der Schmelzdurchsatz 3,5 bis 10 g/min pro Düsenbohrung, vorzugsweise 4,0 bis 7,0 g/min pro Düsenbohrung, beträgt, die Fadenscharen unter der Spinndüse abgekühlt, gleichzeitig gruppenförmig in einem mit Längsschlitzen versehenen Abzugsorgan mit strömenden Gasen mit einer Fadengeschwindigkeit von 2000 bis 15 000 m/min verstreckt, thermofixiert und gleichzeitig in Form zweier zusammengelegter paralleler Scharen vermischt, unter den aerodynamischen Abzugsorganen zu einem Wirrvlies abgelegt, in einem oder mehreren Schritten bei ansteigender Temperatur thermisch verfestigt und gegebenenfalls vor oder zwischen den einzelnen Verfestigungsstufen mit Präparation und/oder Farbstoffen behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden aus Polyamid, Mischpolyamid, Polyester, Mischpolyester, isotakt'schen Polyolefinen und Polyurethanen ersponnen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden aus PoIycaprolactam ersnonnen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden aus einem Mischpolyamid, bestehend aus Caprolactam mit höchstens 20 Molprozent, vorzugsweise 15 Molprozent Hexamethylenadipamid ersponnen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden aus einem Poly-(äthylenterephthalat)-co-(äthylenisophthalat) mit 5 bis 30 Molprozent, vorzugsweise mit 8 bis 25 Molprozent Isophthalsäure ersponnen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindefäden aus einem Poly-(äthylenterephthalat)-co-(äthylenadipat) mit 5 bis 40 Molprozent, vorzugsweise mit 10 bis 30 Molprozent Adipinsäure ersponnen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Wirrfaservlies zunächst mittels beheizter Walzen bei Temperaturen von 70 bis 110° C1 vorzugsweise jedoch bei 85 bis 95° C, auf eine Dicke von 0,05 bis 1,0 mm gepreßt und dabei vorverfestigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirrfaservlies im flächenfixierten Zustand unter Anpressung mittels einer Strömung eines Heizmediums, vorzugsweise mittels Heißluft- und/oder Wasserdarm !-Strömung bei Temperaturen von 160 bis 245° C, vorzugsweise von 180 bis 225° C, verfestigt wird
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verfestigungsvorgang auf das Wirrfaservlies eine Präparation, die aus einem Gemisch von Gleitmitteln, Antistatica und/oder Netzmittel besteht, aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufenweisen Verfestigung die Präparation auf das Wirrfaservlies einseitig aufgetragen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Wirrfaservlies vor der Verfestigung eine Farbflotte eines für die Thermosolierung geeigneten Farbstoffes, gegebenenfalls simultan mit einem Präparationsmittel, aufgetragen wird, wobei der Thermosolierungsvorgang gleichzeitig mit dem Verfestigungsvorgang abläuft.
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JP48091346A JPS49124376A (de) 1972-08-17 1973-08-16
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NL7311401A NL7311401A (de) 1972-08-17 1973-08-17
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3001920A1 (de) * 1980-01-19 1981-07-23 Freudenberg Carl Fa Zweitruecken fuer tufting-teppiche

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DE3001920A1 (de) * 1980-01-19 1981-07-23 Freudenberg Carl Fa Zweitruecken fuer tufting-teppiche

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FR2196415A1 (de) 1974-03-15
DE2240437A1 (de) 1974-03-21
US3975224A (en) 1976-08-17
JPS49124376A (de) 1974-11-28
IT992893B (it) 1975-09-30
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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977