DE2331877A1 - Verfahren zur herstellung eines verfestigten faservlieses - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines verfestigten faservlieses

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Description

DIPL.-ING. HANS W. GROEMNG DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN
2 2. Juni 1973
S/I 10-115- OZ 458
INVENTA AG für Forschung und Patentverwertung Zürich, Zürich/
Schweiz
Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Faservlieses
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Faservlieses und das damit erhaltene nichtgewebte Textilmaterial.
Für die Herstellung nichtgewebter Flächengebilde sind verschiedene Techniken bekannt. Meistens werden natürliche oder synthetische Fasern nass oder trocken zu Vliesen verarbeitet und diese dann mittels in Wasser emulgierter Klebstoffe, wie Acrylharze usw., verfestigt. Bei anderen Verfahren wird mittels Lösungs- oder Quellungsmitteln die Oberfläche der für das Vlies verwendeten Fasern aufgeweicht und nach dem Entfernen der Lösungsmittel eine Verklebung der Fasern erreicht.
Eine weitere, bisweilen angewendete Verfestigungstechnik für Vliese besteht darin, den vliesbildenden Fasern Schmelzfasern mit verhältnismässig tiefem Schmelzpunkt zuzufügen, und die Mischung dann einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Die Schmelz-
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fasern zerfallen bei der Wärmebehandlung zu Schmelztröpfchen und binden die nicht schmelzenden Fasern nach dem Abkühlen an ihren Berührungspunkten (vgl. DT-AS 1 088 016 und GB-PS 882 359). Das erhaltene Faservlies besteht aus einem Gemisch schmelzbarer und nichtschmelzbarer Pasern und stellt infolge dieser inhomogenen Fasermischung und der inhomogenen Verklebung ein uneinheitliches und starres Produkt dar.
Bei allen erwähnten Methoden entstehen nach der Verfestigung Gebilde, die einen ziemlich harten Griff haben und oft mehr papierähnlichen als textlien Charakter aufweisen.
Gemäss der GB-PS 1 073 182 werden bei der Herstellung von Vliesen sogenannte Bikomponentenfasern verwendet, die im Prinzip in Kern/Mante1-AnOrdnung aus zwei bei verschiedenen Temperaturen schmelzenden Polymeren aufgebaut sind, wovon das tiefer schmelzende Polymer den Mantel bildet. Nach der Vliesbildung wird das Vlies auf Temperaturen erhitzt, bei welchen nur das den Mantel bildende Polymer schmilzt. An den Berührungspunkten verkleben nun die Fasern. Nach dem Abkühle η erhält man nichtgewebte textile Flächengebilde von weichem, textilähnlichem Charakter. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Herstellung der erwähnten Bikomponentenfasern kompliziert und aufwendig ist, weshalb die Fasern verhältnismässig teuer sind.
Es wurde nun gefunden, dass man nichtgewobene textile Flächengebilde mit guten Eigenschaften in einfacher Art und Weise erhalten kann, wenn man zu ihrer Herstellung sogenannte Matrixfasern verwendet, welche zu 55 bis 95 Volumen-% aus einem bei etwa 1000C oder höher schmelzenden Polymer oder Copolymer und zu 45 bis 5 Volumen-^ aus einem wenigstens etwa 250C höher schmelzenden Polymer oder Copolymer bestehen, wobei das höher schmelzende Polymer in Form von feinen Fibrillen in das die Matrix bildende niedriger schmelzende Polymer eingebettet ist.
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Insbesondere kann das niedriger schmelzende Polymer zum Beispiel bei 150 bis 22O°C und das höher schmelzende Polymer zum Beispiel bei 180 bis 2600C erweichen.
Die Herstellung der erfindungsgemäsB verwendeten Matrixfasern kann im Gegensatz zu den Bikomponentenfaser!! auf den herkömmlichen, mit Extrudern ausgerüsteten Spinnetellen, beispielsweise in Anlehnung an die US-PS 3 382 305, in einfacher und in an sich bekannter Weise erfolgen. Nach dem Spinnen wird die erhaltene Faser wie üblich verstreckt. Zweckmässigerweise wird beim Strecken oder anschliessend daran die Faser fixiert. Die Fäden können einen runden oder einen nichtrunden Querschnitt aufweisen und besitzen praktischerweise einen Titer von 1 bis 50 Den.
Als Komponenten für die erwähnten Matrixfasern kommen alle schmelzspinnbaren und miteinander verträglichen Polymeren, wie Polyolefine, Polyamide, Polyester, Misch- und Blockpolymere, Terpolymere usw. in Frage, so unter anderem Polyäthylenterephthalat, Copolymere aus Polyäthylenterephthalat und -isophthalat, Nylon 66,Nylon 6, Nylon 12 und Terpolyamide 66/6/12. Insbesondere können sich die Matrixfasern zum Beispiel aus
60 Volumen-^ Nylon 6 (Smp. 22O0C) und 40 Volumen-^ Polyäthylenterephthalat (Smp. 2600C)
70 Volumen-% Copolyester (80 $> Terephthalsäure, 20 % Isophthalsäure und Butandiol, Smp. 2000C) und 30 Volumen-^ Nylon 66 (Smp. 256°C)
65 Volumen-^ Copolyamid (35,5 $> Nylon 6, 22,3 % Nylon 66 und 43,2 # Nylon 12, Smp. 115°C) und 35 Volumen-^ PoIyhexamethylenterephthalat(Smp. 1500C)
65 Volumen-^ Nylon 12 (Smp. 1800C) und 35 Volumen-^ Polyäthylenterephthalat (Smp. 2600C)
aufbauen.
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Selbstverständlich können die erfindungsgemäss verwendeten Matrixfasern die üblichen Zusätze, wie Pigmente, so zum Beispiel Titandioxid, Siliciumdioxid und Farbpigmente, Dispergierhilfsmittel, Antistatika, Weichmacher und Licht- und Hitzestabilisatoren enthalten. Auch flammhemmende Zusätze kommen in Frage. Letztere können gegebenenfalls nur in demjenigen Polymeren enthalten sein, welches in den Fasern in Form von Fibrillen enthalten ist. Gefärbt werden können die Fasern vor oder nach der Vliesherßteilung.
Die Fasern können in bekannter Weise zu Vliesen verarbeitet werden, so beim Nasslegeverfahren mit relativ kleinen Stapellängen von zum Beispiel 6 mm und beim !Drockenlegeverfahren mit Stapeln von zum Beispiel 30 bis 100 mm Länge. Beim Spinnvliesverfahren kann auch von Endlosfäden ausgegangen werden. Gegebenenfalls kann eine Kräuselung in Frage kommen.
Das erhaltene Vlies wird dann durch Erwärmen auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der tiefer schmelzenden Faserkomponente liegt, verfestigt, was mit und ohne Druck erfolgen kann. Vorzugsweise wird auf eine Temperatur erhitzt, die zwischen den Erweichungspunkten der beiden polymeren Fasermaterialien liegt.
Die Faservliese gemäss vorliegender Erfindung weisen unter anderem einen angenehmen textilähnlichen Griff und eine gute Festigkeit auf und sind mit den üblichen Farbstoffen leicht und gleichmässig färbbar.
Erfindungsgemässe Faservliese können auch unter zusätzlicher Verwendung von andersartigem Fasermaterial hergestellt werden. Die Vliese sind jedoch vorzugsweise zu mindestens 5 Gewichts-^ aus den oben erwähnten Matrixfasern aufgebaut.
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Das Verfahren zur Herstellung eines verfestigten Faservlieses gemäss vorliegender Erfindung ist demnach dadurch gekennzeichnet, dass ein Faservlies unter Verwendung von Fasern oder Endlosfäden hergestellt wird, welche zu 55 his 95 Volumen-^ aus einem bei mindestens 1000C schmelzenden schmelzspinnbaren polymeren Material und zu 45 bis 5 Volumen-^ aus einem schmelzspinnbaren polymeren Material bestehen, das mindestens 250C höher schmilzt als das erste polymere Material und in diesem in Form von feinen Fibrillen enthalten ist, und dass dieses Vlies dann durch Erwärmen auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der tiefer schmelzenden Faserkomponente liegt, verfestigt wird.
Die folgenden Beispiele sollen das Wesen der vorliegenden Erfindung näher erläutern, ohne dieses jedoch in irgendeiner Weise zu begrenzen.
Beispiel 1
Matrixfasern, die zu 70 Gewichts-^ aus Nylon 6 und darin fibrillär verteilt zu 30 Gewichts-^ aus Polyäthylenterephthalat bestehen mit einem Eiter von 15 Den., einer Schnittlänge von 40 mm und einem Kräuselungsgrad von 118 $ (in Analogie zum Verfahren gemäss der US-PS 3 382 305 hergestellt) werden zu einem Vlies von etwa 2 cm Dicke und einer Dichte von 0,005 g/cm kardiert. Das erhaltene Vliee wird dann mit heissem Stickstoff 2 Minuten lang bei einer Belastung von 0,1 g/cm auf 23O°C erhitzt.
Bei dieser Behandlung verkleben die das Vlies bildenden Fasern an den Berührungspunkten. Nach dem Abkühlen wird ein nichtgewebtes Flächengebilde von angenehmem, textilähnlichemGriff erhalten. Es ist mit den für Polyamide üblichen Farbstoffen leicht und gleichmässig färbbar.
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Beispiel 2
Eine Mischung aus 30 Gewichts-^ gut gekräuselten Nylon 6,6-Fasern mit einem Titer von 15 Den. sowie einer Schnittlänge von 80 mm und aus 70 Gewichts-% Matrixfasern, die zu 65 Gewichts-56 aus einem bei 200°0 schmelzenden Gopolyamid 6/12 (85:15 Gewichts-%) und zu 35 Gewichts-% aus Polyäthylenterephthalat bestehen, welche ebenfalls einen Titer von 15 Den, sowie eine Schnittlänge von 80 mm aufweisen, wird auf einer Karde zu einem Vlies von 3,5 cm Dicke mit einer Dichte von Of01 g/cm verarbeitet. Anschliessend wird das Vlies vernadelt und dann mit überhitztem Dampf 3 Minuten lang auf 215°C erhitzt. Man erhält ein Nadelvlies mit hervorragender Festigkeit und angenehmem Griff.
Beispiel 3
Endlosfäden von zu 70 Gewichts-% aus Nylon 12 und 30 Gewichts-% aus Polyäthylenterephthalat bestehenden Matrixfasern werden nach dem sogenannten "Spinnvlies"-Verfahren mit Hilfe von unter einer Reihe von Spinndüsen angebrachten Absaugdüsen zu einem Vlies abgelegt. Die das Vlies bildenden Fäden besitzen einen durchschnittlichen Titer von 3 Den., eine Dehnung von 95 % und eine Festigkeit von 3 g/Den. Das Vlies, das ein Quadratmetergewicht von 40 g besitzt, wird dann 2 Minuten lang mit einem auf 2000C erhitzten Dampf-Luft-Gemisch behandelt, wobei es einen Flächenschrumpf von 20 % erleidet. Anschliessend wird das geschrumpfte Vlies bei 1900C durch Kalanderwalzen geführt. Man erhält einen Einlagestoff von ausgezeichneten Eigenschaften.
Beispiel 4
Zur Herstellung einer Nadelvlies-Teppichbahn nadelt man zunächst ein Vlies mit einem Gewicht von etwa 350 g/m aus Nylon-6-Fasern von 12 Den. und 80 mm Schnittlänge etwas vor
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— ν —
und rollt dieses vorgenadelte Vlies auf einer Rolle auf. Anschliessend. lässt man mittels eines Querlegers auf eine Jutegewebebahn so lange Flore von einer Krempelanlage auflaufen, bis das Gewicht des sich bildenden Vlieses 300 g/m beträgt. Die Pasern für dieses Vlies sind aus 70 $> eines Mischpolyamids 6/12/66 (25,5:61,3:13,2 Gewichts-^) vom Schmelzpunkt 1350C und aus 30 % Polyäthylenterephthalat bestehende gut gekräuselte Matrixfasern von 8 Den. und 80 mm Schnittlänge.
Nun lässt man auf das auf der Jutebahn abgelegte lose Vlies von der Vorratsrolle her das vorgenadelte Vlies derart auflaufen, dass die Seite, auf welche beim Vornadeln die Einstiche erfolgten, dem mit dem Jutegewebe liegenden Vlies zugekehrt ist.
Anschliessend läuft dieses Dreischichtengebilde in einen Nadelstuhl ein, wo alle Schichten miteinander vernadelt werden. Nach dem Nadeln wird das Vlies über einen auf 150°C geheizten Kalander laufen gelassen (Verweilzeit 1,5 Minuten). Es resultiert eine weiche Teppichbahn mit guten Festigungseigenschaften.
Beispiel 5
Man mischt gleiche Teile hochschrumpffähiger PaBern aus Polyäthylenterephthalat mit einem Titer von 10 Den. und einer Schnittlänge von 90 mm mit Matrixfasern von 12 Den. und 80 mm Schnittlänge, die zu 30 Gewichts-^ aus Nylon 66 und zu 70 Gewichts-# aus einem bei 20O0O schmelzenden Copolyester aus 80 Gewichts-^ Terephthalsäure, 20 Gewichts-56 Isophthalsäure und Butandiol besteht. Aus der Fasermischung wird ein Vlies mit einem Flächengewicht von 200 g/m hergestellt und anschliessend in üblicher Weise vernadelt. Durch das rohe Nadelvlies saugt man auf einem Trommeltrockner ein auf 2200C erhitztes Luft-Wasserdampfgemisch. Dabei tritt gleichzeitig ein Schrumpfen und Verkleben ain und man erhält ein dichtes weiches Nadelvlies hoher Festigkeit. 40981 1 /0809
Beispiel 6
In einer für die Papierherateilung üblichen BUtte werden in 5000 1 Wasser 5 kg ungekräuselte, jedoch fixierte Matrixfasern von 3 Den. und 10 mm Schnittlänge unter Zusatz von Emulsophor-0 (Handelsprodukt der BASF) als Dispergierhilfsmittel 15 Minuten lang aufgeschlagen. Die Matrixfaser besteht zu 90 Gewichts-# aus einem bei 1150C schmelzenden Terpolyamid aus Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 12 (35,5:22,3:43,2 Gewichts-^) und aus 10 Gewichts-^ Polyethylenterephthalat.
Der so entstandene Ansatz wird in den Hydroformer einer Vlieslegemasohine System Voith gegeben und durch entsprechende Einstellung der Siebgeschwindigkeit zu einem Vlies mit 25 g/m Plächengewicht verarbeitet. Das entwässerte Vlies gelangt anschliessend in einen Fleissner-Trommeltrockner, wo es bei 1000C getrocknet und etwas verfestigt wird. Man erhält ein Klebevlies, das für nahtloses Säumen etc. eingesetzt werden kann.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herateilung eines verfestigten Faservlieses, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faservlies unter Verwendung von Fasern oder Endlosfäden hergestellt wird, welche zu 55 his 95 Volumen-^ aus einem bei mindestens 1000C schmelzenden schmelzspinnbaren polymeren Material und zu 45 bis 5 Volumen-^ aus einem schmelzspinnbaren polymeren Material bestehen, das mindestens 250C höher sohmilzt als das erste polymere Material und in diesem in form von feinen Fibrillen enthalten 1st» und dass dieses Vlies dann duroh Erwärmen auf eine Temperatur, die oberhalb des Schmelzpunktes der tiefer schmelzenden Faserkomponente liegt, verfestigt wird.
2. Verfahren gemäae Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das tiefer schmelzende Polymere einen Schmelzpunkt zwischen 150 und 2200C und das höher schmelzende Polymere einen Schmelzpunkt zwischen 180 und 2600C aufweist.
3. Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als schmelzsplnnbare polymere Materialien Polyolefine, Polyamide, Polyester und deren Misch- und Blockpolymere verwendet werden.
4. Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine lemperatur erwärmt wird, die zwischen den Erweichungspunkten der beiden polymeren Fasermaterialien liegt.
5. Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies unter zusätzlicher Verwendung von andersartigem Fasermaterial hergestellt wird.
6. Verfestigtes Faservlies, dadurch gekennzeichnet, dass es gemäss den Ansprüchen 1 bis 5 erhalten worden ist.
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7. Gemäss den Ansprüchen 1, 4 und 5 erhaltenes verfestigtes Faservlies, das zu mindestens 5 Grewichts-56 aus Fasern aufgebaut ist, die zu 55 bis 95 Volumen-^ aus einem bei mindestens 1OO°C schmelzenden schmelzspinnbaren polymeren Material, das vorzugsweise zwischen I50 und 22O°C schmilzt, und zu 45 bis 5 Volumen-^ aus einem schmelzspinnbaren polymeren Material bestehen, das mindestens 250O höher schmilzt als das erste polymere Material und in diesem in Form von feinen Fibrillen enthalten ist und vorzugsweise einen Schmelzpunkt zwischen 180 und 2600C aufweist.
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