DE2358484C3

DE2358484C3 - Verfahren zur Herstellung von selbstgebundenen Faservliesstoffen

Info

Publication number: DE2358484C3
Application number: DE2358484A
Authority: DE
Inventors: Shozo Ejima; Naruaki Hane; Tadao Matsumoto; Susumu Tomioka
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1972-11-25
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1978-04-20
Also published as: US4269888A; JPS4975869A; DE2358484A1; GB1446570A; JPS5212830B2; DE2358484B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbstgebundenen Faservliesstoffen mit poröser Struktur aus Bikomponentenfasern, durch Schmelzspinnen zweier Olefin-Polymere mit unterschiedlichem Schmelzpunkt zu Flankenverbundfäden, Verstrecken und Zerteilen dieser Fäden in Stapelfasern, Bilden eines Vlieses, das mindestens 10 Gew.-% dieser Fasern enthält, und Wärmebehandeln dieses Vlieses bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der zweiten Komponente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt und unterhalb des Schmelzpunktes der ersten Komponente mit dem höheren Schmelzpunkt

Aui· der BE-PS 7 04 356 ist ein derartiges Verfahren, einen Vliesstoff aus Bikomponentenfaden herzustellen, bekannt, wobei die zur Vliesbildung verwendeten Fäden bzw. Fasern bereits eine fixierte Kräuselung enthalten und bei der Erwärmung des Vlieses zum Zwecke der Verfestigung die Klebrigkeit der einen niedriger schmelzenden Komponente ausgelöst wird, ohne daß sich an der Kräuselung der Fasern etwas ändert. Der Nachteil ist jedoch, daß die verwendeten Fasern vor der Vliesbildung fixiert werden müssen. In der FR-PS 46110 wird ein gattungsgemäßes Herstellungsverfahren beschrieben, bei dem die Verwendung von natürlich gekräuselten Bikomponentenfaden vorgesehen ist. die beim Erwärmen nicht schrumpfen. Dies wird jedoch durch die Verwendung einer Mante|-/Kern-Struktur der Bikomponentenfaden erreicht. Wenn jedoch der Mantel dieser Verbundfasern einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Kern besitzt, verschlechtern sich Raumbedarf und Elastizität der entsprechenden Faservliesstoffe (im weiteren auch Faservlies genannt), weil die Adhäsion der beiden Komponenten des Faservliesstoffes an ihrer gesamten, gemeins-unen Kontaktfläche nachläßt. Damit erhält man also Faser- Vliesstoffe mit unzureichenden Eigenschaften. Wenn aber der Kern der Fasern einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, wird der daran anhaftende Teil verkleinert und die Festigkeit des so entstehenden Faservliesstoffes läßt zu wünschen übrig.

Andererseits haben die Flankenverbundfasern neben der starken Schrumpfung noch den Nachteil, daß Polymerisate dieser Anordnung leicht getrennt werden können. Erfolgt eine solche Trennung in einer endlosen Bahn, wird die Garnzahl der Fasern kleiner, und das

ίο Vlies kommt in einen Zustand, in dem Fasern mit unterschiedlichen Schmelzpunkten vermischt sind, und da der Faservliesstoff hergestellt wird, indem die Komponente mit dem höheren Schmelzpunkt im ungebundenen Zustand mit der Komponente mit dem niederen Schmelzpunkt durch Adhäsion verbunden wird, wird die Festigkeit eines solchen Faservliesstoffes reduziert

Durch die FR-PS 14 58 293 sind zwei Vliesstoffe und Herstellungsverfahren bekannt, bei denen ein Vlies

}o aus Verbundfasern gebildet wird und durch Erwärmen die Klebrigkeit einer der Verbundkomponenten ausgelöst wird, wobei noch keine Kräuselung der Fasern auftritt, jedoch sind die angesprochenen Nachteile der Flankenverbundfasern bzw. der Kern-/Mantel-Ver bundfasern nicht beseitigt und es besteht die Gefahr der Schrumpfung der Fasern, was sich nachteilig auf das Vlies auswirkt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben aufgeführten Nachteile von Faservliesstoffen aus

Verbundfasern der bekannten Art zu vermeiden.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren der oben beschriebenen Art das dadurch gekennzeichnet ist, daß als erste Komponente kristallines Polypropylen, mit einem Schmelzfluß (nach ASTM-D1238) zwischen 3 und 20 und als zweite Komponente ein chemisch davon verschiedenes Polyolefin oder ein Gemisch daraus verwendet wird mit einem Unterschied der Schmelzpunkte beider Komponenten von 30° C oder mehr, wobei die Schmelzflußgeschwindigkeit nach dem Verspinnen der zweiten Komponente 1,5- bis 5"?al so groß ist wie diejenige der ersten Komponente, daß das Verstrecken bei einer um höchstens 20°C unter dem Schmelzpunkt der niedriger schmelzenden Komponente gelegenen Temperatur mit einem Streckverhältnis von mindestens 3 erfolgt, so daß die Kräuselbogenzahl höchstens 4,8 pro cm beträgt, und daß nach der Verstreckung als einzige Wärmebehandlung diejenige des Vlieses durchgeführt wird.

Aus der BE-PS 7 04 356, die ausführlich und prinzipiell

f.ö die Herstellung von Vliesstoffen aus Bikomponentenfaden beschreibt, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht herleitbar, da diese Patentschrift derart viele Angaben enthält, daß die erfindungsgemäß getroffene Auswahl zur Lösung der gestellten Aufgabe

ds erfinderisch ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß Olefin-Polynierisate verwendet werden, die aus einem Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 9 bis 34 bei einer Schmelztemperatur

von 190° C und einer Belastung von 2160 g bestehen.

Im folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfindung zwei Diagramme erläutert und mehrere Ausführungsbeispiele von Faservliesstoffen und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben,

F i g. 1 zeigt die Abhängigkeit zwischen Schmelzfluß und Wärmeschrumpfung von Faservliesstoffen und die Abhängigkeit zwischen dem Schmelzfluß-Verhältnis und der Widerstandsfähigkeit gegenüber der Trennung ungestreckter Garne (das Schmelzflußverhältnis versteht sich als das Verhältnis des Schmelzflusses des Olefin-Polymerisats zum Schmelzfluß der Polypropylen-Komponente nach dem gemeinsamen Verspinnen der Faser).

F i g. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen Schmelzfluß und dem Umfangsverhältnis der Polypropylen-Komponenie im Querschnitt einer Faser,

Fig.3a und 3b zeigen Querschnitte durch Flankenverbundfasern aus Polypropylen und einer Komponente mit niederem Schmelzpunkt

Untersuchungen des Erfinders haben ergeben, daß Verbundfasern eine extrem hohe latente Schrumpfung besitzen, wenn das Schmelzflußverhältnis kleiner ist als 1,5. Die Wärmeschrumpfung beim Umwandlungsprozeß der endlosen Bahn in einem Faservliesstoff, im folgenden kurz Umwandlungsprozeß genannt, ist größer als 20%. Die Herstellbarkeit eines Faservliesstoffes wird damit erheblich reduziert, und die Trennfestigkeit zweier Flankenverbundfasern ist ungenügend, wie das Diagramm von F i g. 1 zeigt.

Bei der Umwandlung in einen Faservliesstoff verschwindet sowohl die latente Schrumpfung wie die Wärmeschrumpfung, wenn das Schmelzflußverhältnis größer als fünf ist, jedoch umgibt die Komponente aus Olefin-Polymerisaten die Polypropylen-Komponente, das Umfangsverhältnis der Polyporpylen-Komponente ist zurückgegangen auf weniger als 15%, wie dargestellt in Fig.2. Der Anteil der Komponente aus Olefin-Polymerisaten steigt an, die resultierenden Verbundfasern nähern sich dem Mantel-Kern-Typ. Die hieraus verfertigten Faservliesstoffe erfüllen die Anforderungen des erfindungsgemäßen Zieles nicht.

Mit zunehmendem Schmelzflußverhältnis sinkt die Wärmeschrumpfung des Umwandlungsprozesses. Der Grund dafür wird in der folgenden Theorie gesehen, deren Beweiskraft den Wert der vorliegenden Erfindung jedoch in keiner Weise schmälert.

Während des Temperaturanstiegs bis zur Schmelztemperatur oder einer Temperatur, die etwas höher liegt als die Schmelztemperatur der früher schmelzenden Komponente (also während des Umwandlungsprozesses), wird die Komponente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt einer starken Wärmeschrumpfung unterworfen, wenn die Temperatur in die Nähe des Aufweichpunktes kommt, wobei die Verbundfasern dazu neigen, eine Spannung aufzunehmen. Bei zunehmendem Schmelzflußverhältnis nimmt jedoch mit dem Umfangsverhältnis der Anteil der Polypropylen-Komponente im äußeren Teil des Faserquerschnitts ab, was zu einer gewissen Kernbildung führt. Die Polypropylen-Komponente zeigt ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastung und verursacht damit den Effekt einer kleiner werdenden, latenten Schrumpfung. Dementsprechend ist die Neigung dieser Verbundfaser im Faservliesstoff zur Vernetzung — die Verbundfasern besitzen während des Temperaturanstiegs ein großes Schmelzflußverhältnis — sehr viel kleiner als bei einem Stoff aus Verbundfasern guter latenter Schrumpfung.

Wenn die Temperatur der zuerst schmelzenden Komponente erreicht oder überschreitet, so verflüssigt sich letztere, und die Spannung, welche durch die Wärmeschrumpfung der beiden Komponenten verur-

sacht wird, neigt dazu, sich abzubauen. Wenn jedoch die Verflechtung der Verbundfasern zu diesem Zeitpunkt noch nicht sehr weit fortgeschritten ist, baut sie sich durch die nachlassende Spannung mehr und mehr ab, und die Fasern tendieren zu einer Trennung, indem sie auseinandergleiten, wodurch die Wärmeschrumpfung des entstehenden Faservliesstoffes kleiner wird. Wie bei einigen Faservliesstoffen der bekannten Art läßt die Faserverflechtung, welche durch die Verwendung von Verbundfasern mit latenter Schrumpfung verstärkt wird, leicht nach, indem während des Temperaturanstiegs die Spannung zurückgeht, doch ist die Verflechtung noch stark genug und eine Trennung der Fasern, indem diese auseinandergleiten, ist nicht leicht, wodurch wiederum die Wärmeschrumpfung der endlosen Bahn

ίο groß ist.

Mit zunehmendem Schmelzflußverhäitn's wächst die Trennfestigkeit der bei den Komponenten. Nähert sich das Schmelzflußverhältnis dem Wert 1, so sieht der Querschnitt der Faser entsprechend Fig.3a aus, und das Verhältnis des äußeren Teiles zum inneren Faserteil liegt nahe bei 1 :1 (50%). Bei höherem Schmelzflußverhältnis umwickelt der nieder schmelzende Bestandteil 2 den höher schmelzenden Bestandteil 1, wobei der Faserquerschnitt die in F i g. 3b gezeigte Form annimmt, infolgedessen sich eine Struktur ergibt, die eine morphologische Trennung kaum zuläßt und die Kontaktfläche des nieder schmelzenden Bestandteils mit der des höher schmelzenden Bestandteils vergrößert wird.

Es kann ein bekanntes Verfahren zum Spinnen von Flankenverbundfasern verwendet werden.

Es gibt keine besondere Begrenzung des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten, doch win.- ein Gewichtsanteil der Komponenten mit niederer Schmelztemperatur im Bereich von 40 bis 70% vorzugsweise benutzt.

Die Polypropylene vorliegender Erfindung besitzen gute faserbildende Eigenschaften, sind in einem Schmelz-Spinn-Prozeß spinnbar, und die meisten von ihnen haben einen Schmelzfluß von 3 bis 20.

Die Hauptkomponente der Olefinpolymerisate besitzt eine Schmelztemperatur, die um mindestens 20° C, vorzugsweise 30° C, niedriger liegt als die der Polypropylenkomponente. Polyäthylen bildet als Verbundkom-

so ponente leicht Fasern und besitzt einen Schmelzindex (dessen Methode unten beschrieben wird) von 9 bis 34. Unsymmetrisches Polypropylen hat ein durchschnittliches Molekulargewicht von 30 000 bis 100 000 und einen Schmelzpunkt zwischen 100 und 14O⁰C. Eine Mischung dieser beiden Komponenten ist erfindungsgemäß verwendbar. Solange die Differenz der Schmelztemperaturen der beiden Verbundfaserkomponenten 20° C oder mehr beträgt, vorzugsweise 30⁰C, und solange der Schmelzfluß die obenerwähnte Bedingung erfüllt,

(to schadet es dem erfindungsgemäßen Ziel nicht, wenn sich der Anteil der Hauptkomponente von der einen Komponente der Verbundfaser zur anderen Komponente hin verschiebt, oder wenn eine andere Komponente als die Hauptkomponente der Olefinpolymerisate einer oder beiden Komponenten der Verbundfaser hinzugefügt wird.

Das Strecken der Verbundfasern wird bei oberhalb einer Temperatur ausgeführt, die um 20°C niedriger ist

als die Schmelztemperatur der niedriger schmelzenden Komponente mit einem Streckverhältnis von 3 oder mehr als 3. Wird das Strecken unterhalb dieser Temperatur ausgeführt, wird die Differenz der elastischen Schrumpfungen der beiden Komponenten größer, und und es bilden sich zu starke, spiralförmige Kräusel, die sich in einer schlechteren Verarbeitbarkeit der Fasernmatten mit einer übergroßen latenten Schrumpfung auswirken. Eine zu niedrige Strecktemperatur erschwert also das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen. Die Strecktemperatur ist nach oben beliebig wählbar, vorzugsweise wird eine Temperatur in einem Bereich gewählt, in dem keine besondere Schmelzkohäsion zwischen den Fasern auftritt.

Es wird deshalb ein Streckverhältnis von 3 oder mehr als 3 gewählt, auch wenn andere grundlegende Bedingungen innerhalb dieser Patentschrift angenommen werden, weil bei einem Wert kleiner als 3 die erwartet werden unter Beibehaltung der erfindungsgemäßen Vorteile. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Faservliesstoffe als schallschluckendes und schalldämmendes Material angewendet werden. In der Anwendung als reißfester Stoff muß im allgemeinen ein Anteil von 30% Verbundfasern zugesetzt werden: Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Faservliese kann durch einen noch höheren Mischungsanteil merklich verbessert werden. Es kann jedes Mischungsverfahren angewendet werden, ungeachtet, ob die Faser im flauschigen (baumwollartigen) oder gekämmten Zustand ist.

Alle Verbundfasern oder Mischungen von Verbundfasern mit anderen Fasern werden parallel, gekreuzt, durcheinander, gekämmt etc. in endlosen Bahnen zusammengefaßt, welche in Faservliesstoffen verarbeitet werden.

Die Wärmebehandlung der endlosen Bahn zur

latent t> Os^hnimnfuna arnRpr u/irrl iinrl Hamit rlpr 1 Imu/nnHlunn in dinpn EOcdrulijscctnff L·anπ

Faservliesstoff während der Wärmebehandlung mehr schrumpft, wodurch das erfindungsgemäOe Ziel nur schwer erreicht werden kann. Dem Streckverhältnis ist nach oben hin keine besondere Grenze gesetzt. Vorzugsweise wird ein Streckverhältnis gewählt, welches den Streckvorgang nicht durch häufige Faserberüche beendet. Gewöhnlich liegt die Grenze des Streckverhältnisses bei 6. Verb'indfasern, welche unter den genannten Bedingungen gestreckt werden, erhalten etwa zwölf oder weniger spiralförmige Kräusel pro Zoll, hervorgerufen durch eine kleine Differenz der elastiscnen Schrumpfungen der beiden Komponenten, jedoch bleibt die latente Schrumpfung in diesem Fall extrem klein.

Sollte man der Auffassung sein, daß eine Formgebung der endlosen Bahn in einem Prozeß wie z. B. dem Kardrieren von endlosen Bahnen aus Fasern, die weniger als 8 Kräusel pro Zoll besitzen, Schwierigkeiten macht, können Zickzackkräusel mechanisch hergestellt werden, indem z. B. eine Strangpreß-Kräuselvorrichtung bekannter Art benutzt wird, so daß die endlose Bahn weiter leicht zu verarbeiten ist. In diesem Fall nehmen die Kräusel der Verbundfasern eine U-Form an, weil die Zickzackkräusel der genannten Vorrichtung zu den erwähnten, leicht spiralförmigen Kräuseln hinzukommen.

Sollten andere Fasern mit den erfindungsgemäßen Verbundfasern gemischt werden, so dürfen sie während der Wärmebehandlung nicht schmelzen. Solange die Schmelztemperaturen solcher Fasern höher liegen als die Temperatur der Wärmebehandlung und solange die Fasern ihren Nonr<ilzustand nicht ändern, wie z. B. durch Verkokung, spielt es keine Rolle, von welcher Beschaffenheit diese Fasern sind. Durch richtige Auswahl können z. B. folgende Fasern verwendet werden: Eine oder mehrere Naturfaserarten wie Baumwolle oder Wolle, halbsynthetische Fasern wie Viskose-Rayon, Zellulose-Acetat-Fasern, synthetische Fasern wie Olefin-Polymerisate, Polyamide, Polyester, Acrylonitril-Polymerisate, Acryl-Polymerisate, Polyvinylalkohole und anorganische Fasern wie Glasfiber oder Asbest Die latente Schrumpfung dieser Fasern darf kleiner oder höchstens gleich der der beschriebenen Verbundfasern sein, und die Menge dieser mit den Verbundfasern vermischten Fasern ist beschränkt auf einen Anteil von 90% oder weniger, vorzugsweise 70% oder weniger von der Gesamtmenge. Wenn also nur 10% der erfindungsgemäßen Verbundfasern beigemischt werden, kann ein gewisser Adhäsionseffekt jo Anwendung von z. B. Trockenhitze oder Dampf erfolgen. Während der Wärmebehandlung schmilzt die Komponente der Verbundfasern mit dem niedrigerem Schmelzpunkt, und ihre Schmelze verbindet sich kräftig mit der Polyolefin-Komponente der kontaktierenden

2s Fasern, besonders jedoch mit der eigenen Komponente. Die Anzahl der Kräusel der Verbundfasern wechselt kaum oder nur wenig durch diese Wärmebehandlung. Damit hänfi die Verfestigung der endlosen Bahn kaum von der Vernetzung der Kräusel ab, sondern basiert fast

ίο ausschließlich auf der Adhäsion der Schmelze.

Titan, Pigmente und andere Materialien können der erfindungsgemäßen Verbundfaser beigemischt werden. Folgende Beispiel dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne diese in irgendeiner Weise einzuengen.

.'5 Zunächst werden die Meßmethoden und Definitionen der verschiedenen, kennzeichnenden Eigenschaften zusammengefaßt wie folgt:

Schmelzindex: (Meßmethode) ASTMD-1238(E), ASTMD-1238(E).

(190° C, 2160 g)

Schmelzfluß: (Meßmethode) ASTM-D 1238(L). (230° C, 2160 g)

Prozentuale Flächenschrumpfung:

4^ Eine endlose Bahn der Größe 25 χ 25 cm wird im ungebundenen Zustand wärmebehandelt. Nach der Wärmebehandlung werden die Länge a (cm) und Breite b (cm) gemessen, und die prozentuale Flächenschrumpfung /ergibt sich aus der Formel

y 100.

Trennfestigkeit:

10 cm lange Proben ungestreckten Garns werden am Ende über eine Länge von 2 cm auseinandergeschält und in das Futter einer Tensilon-Anlage eingespannt. Die Zugkräfte werden bei einer Zuggeschwindigkeit von 20 mm/Min, gemessen und umgerechnet in

f-o Reißkraft pro Denier.

Prozentuales Umfangsverhältnis im Faserquerschnitt: Belegter Anteil einer bestimmten Komponente am Umfang im Verhältnis zum Gesamtumfang des Querschnitts der Verbundfaser in %.

f>5 Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung:

Die Verbundfasern in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen nach dem Strecken unter den gleichen Bedingungen wärmebehandelt, wie bei der

Umwandlung in einen Faservliesstoff. Dann wird die Anzahl der Kräusel pro 25 mm unter einer Last von 10 mg/Denier festgestellt. Diese Größe versteht sich als die Zahl der Kräusel der Verbundfasern im Faservliesstoff nach der Wärmebehandlung der endlosen Bahn.

Beispiel 1

Als erste Komponente dient ein kristallines Polypropylen, das einen Anteil von 0,71% enthält, der in Hexan löslich ist und das eine Grenzviskosität von 1,70 aufweist (gemessen in Tetralin bei 135°C) Als zweite Komponente der Verbundfaser dient ein Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 10,5. Diese beiden Komponenten werden im Verhältnis 50 :50 zusammengegeben. Die erste Komponente wurde bei 320° C extrudiert, die zweite bei 280°C, und beide wurden zu einer Flankenverbundfaser versponnen. L)er Schmelzfluß der ersten Komponente nach dem Spinnen war 10,5, der der zweiten Komponente nach dem Spinnen 16,8, womit das Schmelzflußverhältnis 1,6 wurde.

Die Schmelztemperatur der ersten Komponente war nach dem Spinnen 168°C, die der zweiten Komponente 132° C.

Die Trennfestigkeit dieses ungestreckten Verbundgarns war 7,0 (g/d χ ΙΟ"²), und das Umfangsverhältnis der zweiten Komponente im Querschnitt der Faser war 60%. Das erhaltene Garn wurde bei 120°C auf das 4fache der Originallänge gestreckt, dann durchgeschnitten, und die erhaltenen Stapelfasern von 18 Denier, 64 mm Länge und 8 spiralförmigen Kräuseln pro 25 mm wurden zu 200 g/m² endlosen Bahnen in einer Walzenkarde verarbeitet und dann 5 Minuten lang bei 140°C unter einem Heißluft-Trockner wärmebehandelt. Die Latente Schrumpfung war so klein, daß die Flächenschrumpfung nach der Behandlung nur 1% betrug, und man erhielt einen porösen Faservliesstoff mit einer einheitlichen Oberflächenstruktur, guter Formfestigkeit und einem kleineren Raumbedarf als denjenigen der endlosen Bahn, die als Ausgangs-Bahnmaterial verwendet wurde. Die Eigenschaften des Faservliesstoffes waren die folgenden:

Flächenschrumpfung: 1%. Relative freie Fläche: 96,9%.

Dicke: 10 mm.

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 6. Beispiel 2

Die Eigenschaften der Verbundfasern und der Faservliesstoffe wurden wie in Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen, Strecken und Verarbeiten der endlosen Bahn erzielt, wobei jedoch die erste Komponente der Verbundfaser nur aus kristallinem Polypropylen und die zweite Komponente aus einem Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 29,2 bestand. Die Eigenschaften waren folgende:

Ungestrecktes Verbundfasergarn: Zweite Komponente: Schmelztemperatur 131°C Schmelzfluß 45.2

(Schmelzflußverhältnis 43) Umfangsverhältnis 81% Trennfestigkeit: 12,0(g/d χ 10²) Gestrecktes Verbundgarn: Zahl der Kräusel: 7 pro 25 mm Faservliesstoff:

Flächenschrumpfung 0% Anteil der freien Fläche 96,8% Dicke 9 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung:

5 pro 25 mm

Vergleichsbeispiel 1

Die Eigenschaften der Verbundfasern und des Faservliesstoffes wurden wie im Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen, Strecken und Verarbeiten der endlosen Bahn erzielt, wobei jedoch die erste Komponente der Verbundfaser aus kristallinem Polypropylen und die zweite Komponente aus einem Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 7,1 bestand. Die Eigenschaften waren folgende:

Ungestrecktes Verbundfasergarn: Zweite Komponente: Schmelztemperatur 132°C Schmelzfluß 10,5

(Schmelzflußverhältnis 1,0)

Umfangsverhältnis 50% Trennfestigkeit: 3,4(g/d χ ΙΟ-²) Gestrecktes Verbundgarn: Zahl der Kräusel: 14 pro 25 mm Faservliesstoff: Flächenschrumpfung 9%

Anteil der freien Fläche 95% Dicke 13 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung:

22 pro 25 mm

Damit erhielt man einen Faservliesstoff besonderer Art, der von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel 1) verfügte.

Vergleichsbeispiel 2

Diii Eigenschaften der Verbundfasern und des Faservliesstoffes wurden wie in Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen, Strecken und Verarbeiten der endlosen Bahn erzielt, wobei jedoch die zweite Komponente der Verbundfaser aus einem Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 35,0 bestand anstelle des Materials im Vergleichsbei spiel 1. Die Eigenschaften waren folgende:

Ungestrecktes Verbundfasergarn: Zweite Komponente: Schmelztemperatur 131°C

Schmelzfluß 55,7

5* (Schmelzflußverhältnis 53)

Umfangsverhältnis 86% Trennfestigkeit: 12,4(g/d χ 10~²)

Gestrecktes Verbundgarn: Anzahl der Kräusel: 6 pro 25 mm Faservliesstoff: Flächenschrumpfung 0%

Anteil der freien Fläche 96,5% Dicke 7 mm

Vergleichsbeispiel 3

Die Verbundfasern und das Faservlies wurden unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Streckvorgang bei 75°C

ausgeführt wurde, mit dem Resultat folgender Eigenschaften:

Gestrecktes Verbundgarn:
Anzahl der Kräusel: 16 pro 25 mm

Faservliesstoff:

Flächenschrumpfung 13% Anteil der freien Fläche 94,4%

Dicke 14 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 30 pro

25 mm.

Damit erhielt man einen Faservlies besonderer Art, der von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel I) verfügte.

Vergleichsbeispiel 4

Die Verbundfasern und der Faservliesstoff wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Streckvorgang bei 105⁰C ausgeführt wurde, mit dem Resultat folgender Eigenschaften:

Gestrecktes Verbundgarn:

Anzahl der Kräusel: 15 pro 25 mm Faservliesstoff: Flächenschrumpfung 10%

Anteil der freien Fläche 94,8% Dicke 12 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 25 pro

25 mm.

Während der Verarbeitung der endlosen Bahn in einen Faservliesstoff gemäß der Bedingungen der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 4 kommt dessen latente Schrumpfung zur Geltung und äußert sich in einer großen Flächenschrumpfunp'„ wodurch konkave und konvexe Flächerteile eine unebene Oberfläche herbeiführen. Die Flächenschrumpfung und damit die Porosität dieser Vergleichsbeispiele ist kleiner als die des Beispiel 1. Ungefähr 20% der rohen Fasern im Vergleichsbeispiel 1 wurden als Polypropylen- und Polyäthylen-Komponente abgetrennt

Die Fasern des Vergleichsbeispiels 2 zeigten keine latente Schrumpfung, das Faservlies hatte eine einheitliche Oberfläche und eine gute Formstabilität, da jedoch das Umfangsverhältnis derartig groß wurde, daß die Verbundfaser dem Typ mit koaxialem Mantel und Kern nahe kam, ging der Raumbedarf der Fasern zurück und letztere besaßen keine Elastizität mehr.

Beispiel 3

Die Verbundfasern und der Faservliesstoff wurden wie im Beispiel 1 behandelt bis auf ein Streckverhältnis von 33 und weisen folgende Eigenschaften auf:

Anzahl der Kräusel: 8 pro 25 mm

Faservliesstoff: Flächenschrumpfung 3%

Anteil der dreien Fläche 96,5% Dicke 11 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 7 pro

25 mm.

Vergleichsbeispiel 5

Die Verbundfasern und der Faservliesstoff wurden wie im Beispiel I behandelt bis auf ein Streckverhältnis von 2,8 und hatten folgende Eigenschaften:

Anzahl der Kräusel:
Faservliesstoff:

12 pro 25 mm

Flächenschrumpfung 10% Anteil der freien Fläche 94,9%

in Dicke 12 mm

Anzahl

der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 25 pro

25 mm.

κ Damit erhielt man einen Faservliesstoff besonderer Art, der von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel 1) verfügte.

Vergleichsbeispiel 4a

Es wurde dem kristallinen Polypropylen mit einer Grenzviskosität von 1,4 und einem hexanlöslichen Teil vom 0,81% ebenso 5% unsymmetrisches Polypropylen beigemischt wie dem Niederdruck-Polyäthylen mit

2s einem Schmelzindex von 22,4, wcbei das unsymmetrische Polypropylen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 60 000 und eine Schmelztemperatur von 130° C aufwies.
Die beiden Mischungen wurden sowohl als erste als

ίο auch als zweite Komponente verwendet im Verhältnis 40:60. Die erste Komponente wurde bei 31O⁰C schmelzextrudiert, die zweite wurde dazugesponnen, so daß man eine Flankenverbundfaser erhielt. Die erste Komponente hatte nach dem Spinnen einen Schmelzfluß von 16,1 und eine Schmelztemperatur von 160°C, die zweite Komponente hatte einen Schmelzfluß von 3,9 und eine Schmelztemperatur von 130⁰C, womit sich das Schmelzflußverhältnis zu 2,3 ergab. Die Trennfestigkeit des ungestreckten Garns war 20,0 (g/d χ 10-²), und das Umfangsverhältnis im Faserquerschnitt war 70%. Die so erhaltenen Fasern wurden bei 120⁰C auf das 5fache gestreckt, dann wurde ein Faserbündel mit fünf spiralförmigen Kräuseln pro 25 mm in eine Strangpreß-Kräuselvorrichtung gegeben, um etwa 10 mechanische Zickzackkräuselungen pro 25 mm zu erhalten. Die endgültige Form der Kräusel wurde damit in eine U-Form verwandelt. Es wurden vier Spinngarne dieser Faser mit einem Einzelfaser-Denier von 18 und einem Gesamt-Denier von 700 000 vereinigt und durch ein

so Heizrohr von 50 mm und einer Länge von 5000 mm geschickt, an welches sich ein Kühlrohr von 5000 mm anschloß. Die Temperatur des Heizrohres betrug 145°C, die des Kühlrohrs 20⁰C, und das Spinngarn wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 m/Min, durch die Rohre gezogen, wodurch man ein Produkt einer stabähnlichen Form, einer einheitlichen Oberfläche, gleichmäßig und formstabil, erhielt, welches nur an seiner Oberfläche aufgeschmolzen war. Die Anzahl der Kräusel war nach der Behandlung 5 pro 25 mm. Der geschmolzene Teil des Garns war porös und wasserdurchlässig, so daß sich dieses Produkt als Rohstoff für Dräniermaterial im Bau- und Wasserbauwesen eignete.

Durch Hinzufügen von unsymmetrischem Polypropylen als dritte Komponente zu den beiden Komponenten eier erfindungsgemäßen Verbundfaser erhöhte sich die Trennfestigkeit um mehr als das Doppelte. Unter bestimmten Bedingungen wird eine hohe Trennfestigkeit benötigt, wie z. B. bei Verarbeitungsarten von

11 12

Fasern unter großer Reibung, so da3 die Fasern des Polypropylen-Fasern (6 Denier χ 64 mm) beigemengt,

vorliegenden Beispiels vorteilhaft angewendet werden Die so erhaltene endlose Bahn wurde 5 Minuten bei

)■ innen. 145°C in einem Heißluft-Trockner wärmebehandelt,

. . . wodurch man einen watteartigen Faservlies erhielt, der

B e ι s ρ ι e I 4 . j_ecj_och nur wenig Flockenbildung zeigte. Dieser

Einer endlosen Bahn vorn Flächengewicht von Faservliesstoff hatte eine Flächenschru.npfung von 0,

300 g/m² wurden gleichmäßig 45 g Verbundfasern vom einen Anteil der freien Fläche von 97,8% und eine Dicke

Beispiel 1 (18 Denier χ 64 mm) und 255 g normale von 15 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Verfahren zur Herstellung von selbstgebundenen Faservließstoffen mit poröser Struktur aus Bikomponentenfaser!!, durch Schmelzspinnen zweier OJefin-Polymere mit unterschiedlichem Schmelzpunkt zu Flankenverbundfäden, Verstrekken und Zerteilen dieser Fäden in Stapelfasern, Bilden eines Vlieses, das mindestens 10 Gew.-% dieser Fasern enthält, und Wärmebehandeln dieses Vlieses bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der zweiten Komponente mit dem niedrigen Schmelzpunkt und unterhalb des Schmelzpunktes der ersten Komponente mit dem höheren Schmelzpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Komponente kristallines Polypropylen mit einem Schmelzfluß (nach ASTM-D1238) zwischen 3 und 20 und ils zweite Komponente ein chemisch davon verschiedenes Polyolefin oder ein Gemisch daraus verwendet wird mit einem Unterschied der Schmelzpunkte beider Komponenten von 30° C oder mehr, wobei die SchmelzfluBgeschwindigkeit nach dem Verspinnen der zweiten Komponente 1,5- bis 5mal so groß ist wie diejenige der ersten Komponente, daß das Verstrecken bei einer um höchstens 20° C unter dem Schmelzpunkt der niedriger schmelzenden Komponente gelegenen Temperatur mit einem Streckverhältnis von mindestens 3 erfolgt, so daß die Kräuselbogenzahl höchstens 4,8 pro cm beträgt, und daß nach der Verstreckung als einzige Wärmebehandlung diejenige des Vlieses durchgeführ; wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man als andersartiges Olefinpolymerisat ein Polyäthylen verwendet, das einen Schmelzindex von 9 bis 34 bei einer Schmelztemperatur von 190° C und einer Belastung von 2160 g hat.