DE2430955C3

DE2430955C3 - Spinngebundenes nichtgewebtes Fasermaterial

Info

Publication number: DE2430955C3
Application number: DE19742430955
Authority: DE
Inventors: John Gregory Midland Mich.; Campbell Paul Eugene Greensboro N.C.; Kokoszka (V.St.A.)
Original assignee: Dow Corning Corp, Midland, Mich. (V.St.A.)
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1977-12-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf spinngebundenes nichtgewebtes Fasermaterial. to

Ein spinngebundenes Fasermaterial ist ein aus kontinuierlichen Fäden bestehendes nichtgewebtes Material, das hergestellt wird durch die Kombinierung der gesamten Stufen vom Polymer bis zum fertigen Gewebe in einem einzigen Verfahren. Fadenvorhänge werden extrudiert, gezogen, auf ein Band geleitet und hierauf zu einer Bahn mit der erforderlichen Abmessung vereinigt. Die Bahn wird dann gebunden und kann im gleichen Einstufenverfahren endveredelt werden.

Die grundlegenden Verfahrensschritte zur Herstellung spinngebundener nichtgewebter Materialien sind ziemlich einfach. Mehrfachspinndüsen extrudieren große Anzahlen von Fäden, die mittels Walzen oder Luft hoher Geschwindigkeit in Gruppen gezogen und orientiert werden und dann in einer gewissen gewünschten geometrischen Anordnung auf ein sich langsamer bewegendes poröses Band gebracht werden, auf dem die Fäden durch eine Saugwirkung festgehalten werden. Das Förderband bringt die Bahn dann zu einer Bindevorrichtung (geheizte Walzen, eine Vorrichtung zum Aufbringen von Bindemittel usw.) und schließlich zu einer Reihe weiterer Verarbeitungsstufen des Verfahrens. Bei den letzten Verfahrensstufen kann es sich um die traditionellen Textilausrüstungsstufen handeln, wie Drucken oder Embossieren, wenn die Verfahrensgeschwindigkeiten entsprechend günstig liegen. Im Anschluß daran wird das Material geprüft, aufgewickelt und verpackt.

Im Handel ist eine Reihe spinngebundener nichtgewebter Fasermaterialien zu erhalten. Beispiele solcher Materialien sind diejenigen auf Polyesterbasis, Polypropylenbasis, Polyäthylenbasis, Nylonbasis oder Kombinationen hieraus. Die jeweils verwendete besondere Faserart hängt von der Art des fertigen Produkts ab, das man herstellen möchte. Spinngebundene nichtgewebte Materialien werden beispielsweise als Buchumschläge, Bekleidungsmaterial oder Teppichunterseiten verwen-Aus US-PS 34 45 276 ist die Behandlung von Faserniaterial, wie Fasermatten, zum Wasserfestmachen und Antistatischausrüsten mit bestimmten Siloxan-Oxyalkylen-Copolymeren bekannt, deren Siloxan-Block wenigstens eine Siloxan-Einheit der Formel

R_c,SiO ₄__t,__/

enthalten muß, worin R für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen steht, e einen Wert von 0 bis 2 hat, /einen Wert von 1 bis 2 besitzt und e plus /■für einen Wert von 1 bis 3 stehen. Auf jeweils vierzehn im Polymer vorhandene Siloxan-Einheiten muß wenigstens eine Siloxan-Einheit obiger Formel vorhanden sein. Das wesentliche Merkmal dieser Siloxan-Einheit ist das Vorhandensein von = SiH-Gruppen, und gerade diese Gruppen sind allein für die Bindung des Copolymers auf den Träger und die sonst gewünschten Eigenschaften dieses Materials, wie Wasserfestigkeit, Waschbeständigkeit und antistatisches Verhalten, verantwortlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterials, insbesondere eines Polyolefinmaterials, das durch eine entsprechende Behandlung mit einem bestimmten Siloxan-Glykol-Copolymeren so ausgerüstet wird, daß das spinngebundene Material genügend schmierfähig ist, damit das nichtgewebte Fasermaterial bei seiner Weiterverarbeitung, nämlich der Herstellung von Teppichen, nicht mehr zerstört werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterial dadurch gelöst, daß sich erfindungsgemäß auf ihm ein im Wasser unlösliches Siloxan-Glykol-Copolymeres der allgemeinen Formel

(CH₃)3SiO[(CH₃)2SiO]_<[(CH3)GSiOl_vSi(CH3)3

worin G für einen Rest der Struktur R(OC₃H₆)^OH, bei dem R eine Alkylengruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ζ einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeuten, χ für einen Mittelwert von 40 bis 90 und y für einen Mittelwert von 1 bis 10 stehen, befindet.

Eine der wichtigsten wirtschaftlichen Verwendungsarten eines spinngebundenen nichtgewebten Materials ist die Verwendung von spinngebundenem nichtgewebtem Polypropylen als Teppichunterseite. Die spinngebundenen nichtgewebten Polypropylenmaterialien haben die gewobenen Jutematerialien ersetzt, die bisher zur Herstellung von Teppichunterseiten verwendet wurden. Bei diesem Verfahren wird das Teppichgarn mit einer großen Nadel verknüpft, die das spinngebundene nichtgewebte Polypropylenmaterial durchsticht, das vorwiegend die Unterseite eines Teppichs bilden soll. Eine Schlaufenvorrichtung fängt das Garn auf der Unterseite und bildet Schlaufen oder Büschel, und die Nadel wird dann herausgezogen. Die Gewebeunterlage wird dann weiter bewegt und der ganze Vorgang wird zur Bildung weiterer Büschel wiederholt. Die Büschel bilden die Haardecke oder Oberseite des fertigen Teppichs. Eine handelsübliche Büschelmaschine kann über bis zu 2400 Nadeln in einer Reihe verfügen, die alle gleichsinnig arbeiten, um beispielsweise einen 4,5 m breiten Teppich herzustellen. Die hauptsächliche Unterseite, die das spinngebundene nichtgewebte Polypropylen ist, ist die Strukturbasis des Teppichs. Sie hält den Flor an Ort und Stelle und verleiht dem Teppich

Dimensionsstabilität und Festigkeit. Auf die Unterseite des mit einem Flor versehenen spinngebundenen nichtgewebten Polypropylens wird ein Überzug aus Leim oder Latex aufgebracht, beispielsweise aus Naturkautschuk oder Styrolbutadienkautschuk, und dieser Überzug verankert die Büschel bzw. den Flor fest an Ort und Stelle und bewahrt ihn vor einem Herausziehen. Auf den Teppich kann dann abschließend eine Jute- oder Schaumunterlage aufgebracht werden, die als Polster oder Kissen wirkt. Bei der Entwicklung dieser Anwendung des spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterials zeigte sich, daß die Nadeln die Teppichunterseite beim Durchdringen der Struktur ziemlich stark schädigen, was beim Florbildungsverfahren zu einem starken Festigkeitsverlust führt. Es wui de hierauf gefanden, daß sich durch Behandeln der spinngebundenen nichtgewebten Polypropylenteppichunterseite mit einer Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit das Durchdringen der Nadel durch die Teppichunterseite bei der Florbildung erleichtern und die Faserzerstörung sowie der hieraus resultierende Festigkeitsverlust stark verringern lassen. Bei der Verwendung des flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans traten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf. Zu den ernstesten Schwierigkeiten kam es während d?s Färbens des Teppichs bei Verwendung der spinngebi -. denen nichtgewebten Polypropylenteppichunterseite. Bsim kontinuierlichen Färbeverfahren nach Küster (nämlich einem Schaumfärbeverfahren mit Dampf) für Teppiche wurde durch die Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit auf der Teppichunterseite die Schaumhöhe im System verringert, was zu einer ungleichförmigen Färbung des Teppichs führte. Andere Probleme ergaben sich durch die verringerte Benetzbarkeit des Teppichs, die Neigung des Teppichs in wäßrigen Systemen zu treiben bzw. zu schwimmen, die relativ leichte Entflammbarkeit des Teppichs sowie die hohen Kosten des verwendeten flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß das Siloxan-Glykol-Copolymer der oben angegebenen allgemeinen Formel anstelle der bisher verwendeten Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit auf den spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterialien nicht nur eine gute Schmierung ergibt, was das Durchdringen der Nadel durch die Teppichunterseite beim Florbildungsverfahren erleichtert, sondern daß sich hierdurch gleichzeitig auch die beim Küster-Verfahren auftretenden Schwierigkeiten beim Färben des Teppichs stark verringern oder sogar ganz vermeiden lassen.

Wie aus obiger allgemeiner Formel zu entnehmen ist, ist das Siloxan-Glykol-Copolymer, das die genannten besonderen Ergebnisse und Vorteile bringt, ein trimethylsilylendblockiertes Siloxan, das 40 bis 90 Dimethylsiloxaneinheiten und 1 bis 10 Methylglykolsiloxaneinheiten enthält. Die für die erfindungsgemäßen nichtgewebten Fasermaterialien geeigneten Copolymeren sind in Wasser unlöslich. Die wasserlöslichen Siloxan-Glykol-Copolymeren benetzen die Latexunterseite des Teppichs zu stark, so daß die Polypropylenunterlage zu stark durchdrungen wird, was zu einer schlechten Teppichqualität führt.

Die Glykoleinheiten sind in der allgemeinen Formel durch das Symbol G angegeben, das genauer gesagt der Struktur der Formel -R(OC₃H₆)Z)H entspricht. Der Substituent R in dieser Struktur kann irgendeine

ίο Aikyleneinheit mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sein. R kann daher für Methylen, Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Hexylen, Decylen, Dodecylen oder Octadecylen stehen. Der durch die Formel (OC₃Ho) wiedergegebene Glykolanteil der Struktur entspricht, wie ersichtlich, der Formel sines Propylenglykols. Bei diesem Glykol handelt es sich um ein hydroxylendblokkiertes oder, wie der Fachmann normalerweise sagt, ein unblockiertes Glykol. Wie bereits erwähnt, kann der Glykolanteil der Struktur im Mittel aus 1 bis 10 Propylenoxideinheiten bestehen, d. h., das Symbol ζ sollte vorzugsweise einen Mittelwert von 1 bis 5 haben.

Die Methylglykolsiloxaneinheiten in dem Siloxan-Glykol-Copolymer können von einem Mittelwert von 1 bis 10 reichen, was besagt, daß das Symbol y einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeuten kann. Im allgemeinen sollte der Mittelwert des Symbols y jedoch 1 bis 5 betragen. Der Index χ kann für einen Mittelwert von 40 his 90 stehen, vorzugsweise bedeutet er jedoch einen Mittelwert von 50 bis 75. Der Index χ gibt die Anzahl an

τ,ο Dimethylsiloxaneinheiten in dem Siloxan-Glykol-Copolymer an.

Autg-nnd der oben angegebenen Strukturmerkmale ist der mit der Herstellung solcher Materialien vertraute Fachmann ohne weiteres in der Lage, das oben angegebene Siloxan-Glykol-Copolymer herzustellen.

Das Silo.ian Glykol-Copolymer läßt sich in irgendeiner bei der Ausrüstung von Geweben oder Textilien bekannten Weise auf die spinngebundenen nichtgewebten Materialien aufbringen. Die Verwendung einer Gravierwalze wird hierzu jedoch im Moment bevorzugt. Die auf das nichtgewebte Fasermaterial aufgebrachte Menge hängt in einem gewissen Ausmaß von den gewünschten Ergebnissen ab, sie liegt jedoch im allgemeinen zwischen 0,1 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gewebes. Eine Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent wird jedoch im allgemeinen den meisten Bedürfnissen genügen. Das Siloxan-Glykol-Copolymer kann auf das nichtgewebte Fasermaterial als solches oder in Form einer Lösung in einem geeigneten Träger, wie Wasser (emulgiert), niederen Alkoholen, Äthern, Ketonen oder sonstigen mit Wasser verträglichen Lösungsmitteln, aufgebracht werden.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Alle Teile und Prozente beziehen sich auf Gewichtsangaben, und alle Viskositäten sind bei 25°C gemessen, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1 Ein Siloxan-Glykol-Copolymer der allgemeinen Formel

wird unter Verwendung einer Gravierwalze auf eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite aufgebracht. Die Aufnahme beträgt etwa 1% an Siloxan-Glykol-Copolymer, bezogen auf das Gewicht der Teppichunterseite. Aus der behandelten Unterseite stellt man dann ein Stück eines mit Büscheln bzw. einem

Flor versehenen Teppichs her. Es zeigte sich, daß die durch das Siloxan-Glykol-Copolyrmr gemäß der Erfindung beim Florbildungsverfahren erreichte Schmierung der Nadeln derjenigen entsprach, die man mit der gegenwärtig verwendeten Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit bei der gleichen Aufnahme, nämlich einer Aufnahme von 1 %, erhielt.

Der oben hergestellte Teppich wird mit einer Latexkautschukunterseite versehen. Der Latex durchdringt etwa 35% der Stärke des spinngebundenen nichtgewebren Polypropylens, und bei Behandlung mit der Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit beträgt die Durchdringung an Latex durch das spinngebundene nichtgewebte Polypropylen etwa 30%. Beide Durchdringungswerte halten sich in einem annehmbaren Bereich.

Beispiel 2

Das gemäß Beispiel 1 verwendete Siloxan-Glykol-Copolymer wird mittels einer Gravierwalze derart auf eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite aufgebracht, daß man eine Aufnahme von 4% erhält. Aus der so behandelten Unterlage stellt man einen mit Büscheln bzw. mit Flor versehenen Teppich her, worauf man das Ganze 7 Wochen altern läßt, bevor man nach dem Küster-Verfahren färbt. Beim Färbeverfahren kommt es nach 5 Sekunden :zur Schaumbildung, der eine Höhe von 5,08 cm erreicht, eine Lebensdauer von 120 Sekunden hat und qualitativ sehr gut ist. Es treten also beim Färben dieses Teppichs keine Probleme auf.

Zum Vergleich konnte die spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite mit einer mittels einer Gravierwalze aufgetragenen Methylwassersioffpolysiloxanflüssigkeit mit einer Aufnahme von 3% und anschließender Florbildung des Teppichs nicht nach dem Küster-Verfahren gefärbt werden, da sich durch die Gegenwart dieses Siloxans kein Schaum bildete. Dieser Versuch wurde durchgeführt, nachdem man den Teppich 1 Woche altern ließ.

Es ist zu beachten, daß mehr Siloxan-Glykol-Copolymer gemäß der Erfindung aufgenommen wird, so daß erwartungsgemäß die Antischaumwirkung sogar größer hätte sein müssen. Ferner ist zu erwähnen, daß die erfindungsgemäße Probe länger gealtert wurde als die spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite, was eigentlich auch eher zu Schwierigkeiten beim Färben führen sollte.

Beispiel 3

Werden die bei obigen Beispielen verwendeten Siloxan-Glykol-Copolymere durch die folgenden genannten Copolymere ersetzt, dann erhält man eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite, durch die die Nadeln bei der Florbildung ausgezeichnet geschmiert werden, und die sich dann ohne beachtliche Entschäumung nach dem Küster-Verfahren färben läßt.

(CH₃).,SiO[(CH₃)2SiO]₄₀[(CH₃)SiO]₁ Si(CHj)₃

(CH₂)₃(OC₃H₆),OH

(CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiOl₅₀[(CH₃) SiO],Si(CH₃)₃

<CH₂)₃(OC₃H₆)₃OH (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₇₅[(CH₃)SiO]₅Si(CH₃)₃

(CH₂)₃(OC₃H₆)₅OH (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]_l)0[(CH₃)SiO]₁₀Si(CH₃)₃

(CH₂)₃(OC₃H₆)₁₀OH (CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₆₅[(CH₃)SiO]₄Si(CH₃)₃

(CH₂)₁₈(OC₃H₆)₈OH

Beispiel 4

Bringt man auf ein spinngebundenes nichtgewebtes Polyester- oder ein spinngebundenes Polyäthylenmaterial 2% eines Siloxan-Glykol-Copolymers der allgemeinen Formel

(CH₃)₃SiO[(CH₃)₂SiO]₇₀[(CH₃)SiO]-Si(CH₃)₃

C H₂CH(CH₃)CH₂(OC₃H₆)., OH auf. dann erhält man eine ausgezeichnete Oberflächen vergütung.

(D)

Claims

Patentansprüche:

1. Spinngebundenes nichtgewebtes Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf ihm ein in Wasser unlösliches Siloxan-Glykol-Copolymeres der allgemeinen Formel

worin ίο

G für einen Rest der Struktur R(OC₃H₆)zOH, bei dem

R eine Alkylengruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ζ einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeuten, ι s

χ für einen Mittelwert von 40 bis 90 und y für einen Mittelwert von 1 bis 10 stehen, befindet

2. Nichtgewebtes Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem darauf befindlichen Siloxan-Glykol-Copolymeren in dem Substituent G die Alkylengruppe R 3 bis 6 Kohlenstoffatome enthält und ζ einen Mittelwert von 1 bis 5 bedeutet, χ einen Mittelwert von 50 bis 75 und y einen Mittelwert von 1 bis 5 haben.