DE2810429C2

DE2810429C2 - Straßenbauvliesstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2810429C2
Application number: DE2810429A
Authority: DE
Inventors: Linton Barrie; Hazael Edward Booker; Alfred John Hughes; Charles James Charlotte N.C. Shimalla
Original assignee: Fiber Industries Inc Charlotte Nc Us; Fiber Industries Inc Charlotte NC
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1983-01-05
Also published as: MX148564A; FR2383258A1; BR7801494A; CA1103869A; US4211816A; NL7802710A; JPS53134969A; FR2383258B1; DE2810429A1; GB1594444A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Straßenbauvliesstoff mit einem Gewicht von mindestens 40 g/m², der im wesentlichen verstreckte Heterofilamente aus mindestens zwei fadenbildenden synthetischen Polymerkomponenten in Kern-Mantel-Anordnung enthält, wobei der Kern aus isotaktischem Polypropylen physikalisch in ein Netzwerk aus verbundenen Mänteln aus Polyäthylen eingeschlossen ist.

Es ist bekannt, daß Vliesstoffe, dis nur aus unregelmäßig abgelegten thermoplastischen Homofilamenten mit im wesentlichen identischen Eigenschaften bestehen, technisch durch Anwendung von Hitze und Druck nicht zu einem Produkt flächengebunden werden können, das sowohl eine hohe Grabzugfestigkeit (Greifwiderstand) als auch eine hohe Elmendorf-Reißfestigkeit aufweist, und zwar wegen der kritischen Bindungsbedingungen. Die US-PS 35 46 062 lehrt beispielsweise einen zulässigen Bir.dungstemperaturbereich von nur einem Bruchteil eines Grad Olsius für Polypropylenfasern, wobei andere Bedingungen konstant gehalten werden, und führt aus, daß ein Oberbinden zu einem kartonähnlichen Produkt führt. Es ist weiterhin bekannt, daß bei Homofilamenten der zulässige Arbeitsbereich der Bindungstemperatur erheblich ansteigt, wenn bewußte Veränderungen beim Rohmaterial und/oder bei den Verfahrensbedingungen in sehr unterschiedlicher Weise zum Einsatz kommen (vgl. Beispiel 1 der US-PS 32 31650). Um den gewünschten Bindungsgrad hervorzurufen, ist es darüber hinaus auch schon bekannt, niedriger schmelzende Binderfasern separat neben den die Festigkeit hervorrufenden Fasern zu verwenden (US-PSen 35 46 062 und 39 14 497). Gemäß US-PS 39 14 497 wird ein Vliesstoff aus Polypropylenfasern mit einem Anteil von 10 Gew.-% an einer Binderfaser aus Polyäthylen hoher Dichte hergestellt; jedoch ist die Zugfestigkeit sehr niedrig.

Die »Binderfaser« kann auch zusammen mit einigen oder allen die Festigkeit hervorrufenden Fasern in einem Heterofilament ersponnen werden (US-PS 35 11747, US-P3 35 95 731. DE-OS 23 58 484, IP-PS 50-4 767, sowie Dissertation von C. J. Shimalla »Mechanical Behavior and Bonding In Nonwovens«, Princeton University. Juni 1974). Dabei beschreiben die US-PSen 35 11 747 und 35 95 731 allgemein die Anwendung von Polyäthylen als mögliche Bindungskomponente der Heterofilamente, während die Dissertation von Shimalla auch schon die Verwendung eines Polyäthylens hoher Dichte im Filament angibt. Für das Binden wird ein Temperaturbereich von 130° C bis 145° C als günstig angegeben. Shimalla untersucht jedoch vorwiegend Polypropylenfaservliese mit einem Anteil von 25 Gew.-% einer PE/PP-Heterofaser als Binderfaser. Die Verwendung von Heterofaservliesen für den Straßenbau oder ähnliche technische Zwecke wird nicht erwähnt.

Außerdem ist aus der US-PS 37 60 046 das Sintern von Vliesen mit niedrigen Garnnummern, in denen die Filamente einen Mantel aus einem Polyäthylen niedriger Dichte und einen Kern entweder aus Polypropylen oder einem Polyäthylen hoher Dichte aufweisen, bekannt. Man hat auch schon versucht (US-PS 39 98 988). faserförmiges Material mit Feststoffpartikeln, die in die Oberflächen der Filamente eingelagert sind, einzusetzen, nämlich Kern-Mantel-Fasern mit einer hochschmelzenden Kernkomponente und einer fein verteilte Partikelchen eines Absorptionsmittels in der Oberfläche eingebettet enthaltenden niedrigschmelzenden Mantelkomponente, doch schwächt die Anwesenheit von feinkörnigem Material zwischen zwei erstarrten Oberflächen die Bindungsfestigkeit der Filamente.

Weiterhin beschreibt die DE-OS 23 58 484 Faservliese mit gekräuselten Bikomponenten-Heterofilamenten aus Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte, aber keine Kern-Mantel-Heterofilamente, sondern eher

Stab/Halbmond-Verbund- Heterofilamente, die Kern-Mantel-Filamenten nu, sanlich siisd und bei denen das Schmelzflußverhältnis der Polypropylenkomponente zur Polyäthylenkomponente hoher Dichte den Wert 5,0 nicht überschreiten soll.

Die JP-PS 50-4 767 schließlich betrifft Bikomponentenfasern für synthetisches Faserpapier, und zwar zerkleinerte Fasern, die hitzebehandelte Heieroftlamcnte mit einem Polypropylenkern und einem Polyäthylenmantel enthalten. Ein Polyäthylen niedriger Dichte soll einem Polyäthylen hoher Dichte und einem Polyäthylen mittlerer Dichte üDerlegen sein.

Zar ^sr=crf f· Obersicht ist der hier geschilderte Stand der Technik in F i g. 1 als Diagramm in bezug auf die zwei Parameter »Bindermenge in bindenden Filamenten in Gew.-%« und »Menge der bindenden Filamente im Vlies in Gew.-%« entsprechend der unten angegebenen Definition des »bindender, Filamentes« dargestellt, während andere Parameter, wie die Art der Heterofilamente (Kein-Manlel-Filamente oder Verbundfilamente) und Arten der Polymeren in den Heierofilamenten im Schlüssel von F i g. 1 angegeben sind.

Die bekannten Heterofilamente, auch die der US-PS 35 11 747, zeigen bei ihrer Verwendung in Vliesstoffen vor allem für den Straßenbau leider noch nicht die Eigenschaften, die für diesen speziellen Verwendungszweck vom Fachmann gefordert werden, damit der Vliesstoff den Verkehrsbelastungen auch bei nichtbefestigten Straßen ohne Ermüdungserscheinungen gewachsen und ausreichend zäh ist, um vorzeitigem Bruch zu widerstehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Straßenbauvliesstoff verfügbar zu machen, der diese Wünsche der Fachwelt erfüllt.

Diese Aufgabe löst ein Straßenbauvliesstoff der eingangs genannten Art. der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Mantel der Heterofilamente ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,93 bis 0565 g/cm³ und mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 50 ist, das zwischen 5 und 30 Gew.-% der Heterofilamente umfaßt, und daß der Vliesstoff eine normierte Elmendorf-Reißfestigkeit T (gemessen nach ASTM D-1424) von mindestens 2.72 kg und einen normierten Greifwiderstand G (gemessen nach ASTM D-1117) von mindestens 54,43 kg aufweist, jeweils bezogen auf ein Vliesstoffgewicht von 150 g/m². und der Wert des Produktes 7" χ G mindestens 544,32 ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Heterofilamente mindestens 98 Gew.-% des Vlieses aumachen und der Wert des Produktes TxC mindestens 1043.28 ist. Zweckmäßig für den Straßenbauvliesstoff gemäß der Erfindung ist außerdem, daß er nicht punktgebunden, sondern flächengebunden ist und eine normierte Elmendorf-Reißfestigkeit T von mindestens 4.54 kg, einen normierten Greifwiderstand C von mindestens 68,04 kg und eine Dehnung von mindestens 50% bei Maximalspannung aufweist.

Bei der Herstellung des Straßenbauvljesstoffes durch Schmelzspinnen von Kern-Mantel-Hcterofilamenten, Verstrecken der gesponnenen Filamente. Ablegen der verstreckten Filamente unter Bildung einer nicht gebundenen Bahn und anschließendes Binden der Bahn unter Anwendung von Hitze und Druck wird für den Mantel ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,93 bis 0,965 g/cm³ und mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 50 verwendet, und die gesponnenen Heterofilamente werden erfindungsgemäß bei einem Streckverhältnis im Bereich zwischen 2.Ü u.id 6.0 bei einer Temperatur bis 120~C verstreckt und nach dan Ablegen zur ungebundenen Bahn bei einer Temperatur von 120° bis J55°C bei einer Klemmbelastung im Bereich von 3,45 bis 9,65 bar gebunden.

s Den Patentansprüchen und der Beschreibung liegen 'Jk; nachstehenden Definitionen und Versuchsmethoden zugrunde:

a) Ein »Polyäthylen hoher Dichte« ist ein Polymerisat ίο oder Copolymerisat des Äthylens mit einer Dichte im festen Zustand von 033 bis 0,965 g/cm³.

b) Der Schmelzpunkt »MFI« wird gemäß ASTM D-i 238 bestimmt

c) »Normierte Elmendorf-Reißfestigkeit 7*«:

die Elmendorf-Reißfestigkeit wird gemäß ASTM D-1424 gemessen; der ermittelte Mittelwert in kg wird durch Multiplikation mit dem Faktor

140

Flächengewicht des Vliesstoffes in g/m²

auf ein Fiächengewicht von 140 g/m² normiert

d) »Normierter Greifwiderstand Ck:

Die Grabzugfestigkeit nach ASTM D-1117, Abschn. 7.1.1, wird ermittelt gemäß ASTM D-1682 in kg; dieser Wert wird mit 140 g/m² multipliziert und geteilt durch das Gewicht der Probe pro Fläch.uieinheit. Es ergibt sich die auf ein Fiächengewicht von 140 g/m² bezogene Grabzugfestigkeit oder der »normierte Greifwiderstand«.

e) Die »Ermüdungsbeständigkeit« wird bestimmt durch eine der ASTM-Vorschrift D-1682 ähnliche Methode mit der Ausnahme, daß der Vliesstoff laufend zwischen den Grenzwerten von 0 bis 54,43 kg bei einem reduzierten Dehnungsgrad von 12,7 cm pro Minute bis zum Bruch geprüft wird.

f) Die »Handreißfestigkeitsprüfung« ist eine subjektive Prüfung und wird durchgeführt, indem man eine Kerbe von 25,4 mm senkrecht zur Kante des Vliesstoffes einschneidet und versucht, diesen Schnitt durch eine starke Scherbewegung der Hand zu verstärken. Vliesstoffe sind leicht mit der Hand zu zerreißen, wenn die Elmendorf-Reißfestigkeit uitter 2.72 kg liegt, das Zerreißen ist schwierig bei einer Elmendorf-Reißfestigkeit zwischen 3.18 und 4,08 kg, während die Vliesstoffe nur mit großen Schwierigkeiten oder überhaupt nicht zu zerreißen sind, wenn die Elmendorf-Reißfestigkeit größer ist als 434 kg.

Der Straßenbauvliesstoff gemäß der Erfindung hat einen höheren normierten Greifwiderstand, eine höhere Ermüdungsbesländigk-it und einen höheren Reißwiderstand als die Wirr-Faservliese des Standes der Technik und ist demzufolge in besonderem Maße für Straßenuntersc! .einen, die hohe Festigkeit und hohe Ermüdungsbeständigkeit erfordern, geeignet.

Ohne wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften können Homofilamente in dem Vliesstoff gemäß der Erfindung in einer Menge bis zu 30 Gew.-% vorhanden sein, wobei diese Homofilamente aus dem gleichen Polymeren wie dip Kerne der Heterofilamente bestehen sollten. Auch das Polyäthylen kann bis zu 5 Gew.=% eines Vinylmonomeren enthalten, beispielsweise !-Hexen oder 1-Buten, die damit copolyrnerisiert sind, vorausgesetzt, daß die Dichte im festen Zustand größer als 0,93 g/r·-'¹ ist. Die Titer der Heterofilamente l^:cgai vorzugsweise im Bereich zwischen 11,11 und 22,22 dtex.

Es ist wichtig, daß die Filamentmäntel im wesentlichen konzentrisch in bezug auf ihre Kerne sind, da sonst erhebliche Änderungen der Eigenschaften des Vliesstoffes auftreten können.

Wie bereits erwähnt, vergleicht F i g. I den Stand der Technik mit der vorliegenden Erfindung, während Fig. 2 bis Fig. 5 in Vergrößerung Querschnittsansichten typischer Kern-Mantel-Heterofilamente vor und nach dem Selbstbinden zeigen.

Um die relatiive Brauchbarkeit oder die Zyklen bis zum Bruch des Vliesstoffes unter sehr harten BeIastungsbedingun|?en des rollenden Verkehrs auf einer simulierten ungepflasierten Slraße über einem Untergrund von sehr geringer Tragfähigkeit zu messen, wurde ein neuer »Testsireckenversuch« angewandt, der nachstehend beschrieben wird.

Hierbei wird eine Probe des zu untersuchenden Vliesstoffes unter nicht-gleitenden Bedingungen über einen waagerechten Unte^rgrund vorbestimmter Tragfähiglipit gpsnannt und mil einem Zuschlagstoff vorbestimmter Abstufung und Verdichtung bedeckt. Diese Anordnung wird! dann senkrecht zyklisch belastet durch waagerechtes Hin- und Herbewegen eines belasteten Anhängerreifens bis zum Bruch des Vliesstoffes. Der Versuch wird durch ein elektronisches Registriersystem überwacht, und die Verformungen werden in Form eines Diagramms aufgezeichnet.

Bei diesem Test umfaßt die »Teststrecke« die unten beschriebene Vorrichtung, die verwendet wird, um den Verkehr über provisorische Zufahrtsstraßen zu simulieren. Das »Festi|ikeitsverhalten« ist die Fähigkeit des Vliesstoffes, zyklischen Belastungen bis zum Bruch zu widerstehen. Die »Verformung« ist die gemessene Spurtiefe an vorbestimmten Punkten.

Die Teststreckenapparatur besteht im wesentlichen aus

1) einem Botlich von 45.72 cm Breite. 243.84 cm Länge und 68.59 cm Tiefe, um den Untergrund, den Vliesstoff und die Zuschlagstoffe aufzunehmen:

2) einem aufgepumpten Anhängerreifen (4 ply, 5.70/ 5.00-8). montiert an einem Wagen und mit einem Reifenüberdruck von 3,45 bar:

3) einer hydraulischen Pumpe für die horizontale Bewegung des Wagens:

4) einem pneumatischen Zylinder für die vertikale Belastung des Radesund

5) einer elektronischen Vorrichtung für die Registrierung der Verformung und der Zahl der Zyklen.

Der Versuch wird wie folgt durchgeführt:

1) Es wird ein Untergrund aus feinkörniger Erde hergestellt, der eine mit einer Schaufelschervorrichtung gemäß ASTM D-2573 gemessene Kohäsionsfestigkeit von 70.76 ± 5,44 kg/929 cm² aufweist, indem

a) Wasser zu aus Illinois stammendem Goose Lake Fire Clay zugefügt wird, bis die Wasserkonzentration 25 Gew.-% beträgt und

b) in einem Mörtelmischer bis zum Erreichen der genannten Festigkeit gemischt wird.

2) Ein modifizierter Zuschlagstoff wird in der Weise hergestellt, daß

a) ein im Handel erhältlicher genormter Zuschlagstoff in einer Menge von etwa 317,52 kg eingesetzt wird, aus dem

b) alle Steine, die größer sind als ein Sieb mil einer Maschenweite von 82.6 mm entfernt werden,

c) der Zuschlagstoff dann für etwa zwei Tage luftgetrocknet und

d) gesiebt wird, um Feinkorn abzutrennen, das durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,147 mm hindurchgeht, worauf ein Teil dieses Feinkorns dem Zuschlagstoff wieder zugegeben wird in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf den Zuschlagstoff, worauf

e) Goose lake Fire Clay in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf den Zuschlagstoff.

zugegeben und

f) der Feuchtigkeitsgehalt des Zuschlagstoffes auf einen in üblicher Weise gemessenen Wert von 6 bis 7 Gew.-% eingestellt wird.

3) Der Bottich wird mit dem Untergrund bis zu einer Tiefe von 30,48 cm gefüllt und durch Feststampfen mit der Hand geebnet.

4) Dann wird eine Probe des Vliesstoffes direkt auf den Untergrund aufgelegt und an allen Seiten gesichert, so daß der Vliesstoff straff und nicht-gleitend ist, aber nicht wesentlich gespannt wird. (Dieser Schritt wird vereinfacht, indem der Sottich horizontal in Längsrichtung bis auf eine [>fe von 30,48 cm geteilt ist.)

5) 10,16 cm Zuschlagstoff werden auf den Vliesstoff aufgegeben und auf eine Feuchtdichte von 224.28 kg/m³ bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 7 Gew.-% verdichtet.

6) Der Reifendruck wird auf einen Überdruck von 3,45 ±0,06895 bar eingestellt.

7) Die vertikale Radlast L wird auf 254 kg bei einer Kohäsionsfestigkeit c '->n 70.76 kg/929 cm³ eingestellt. Für Änderungen der Kohäsionsfestigkeit innerhalb der zulässigen Werte zwischen 65,32 kg/ 929 cm^: und 76,2 kg/929 cm² ist

L = 3,59 c

8) Die Teststrecke wird nun in einem Laboratorium bei 21°C und 50% relativer Feuchtigkeit mit einer linearen horizontalen Geschwindigkeit von 30.48 cm/sec befahren und die Zahl der Zyklen bis zum Bruch, d. h. wenn Untergrund durch den Zuschlagstoff austritt, registriert. Außerdem ist es bei dem Test üblich, die Verformung an vorbe-

so stimmten Punkten innerhalb vorbestimmter Intervalle zu messen, die Scherfestigkeit und den Feuchtigkeitsgehalt des Untergrundes am E"dedes Versuches erneut zu bestimmen und den Bereich zu notieren, innerhalb dem der Bruch des Vliesstoffes auftritt.

Die nachstehenden Beispiele beschreiben die Erfindung und die bevorzugten Ausführungsformen.

Beispiel 1

Ein leichtfließendes, maximale Steife aufweisendes und für die Faserherstellung geeignetes Polypropylen mit einem Schmelzindex MFI230 von etwa 10 g/10 min und einer Dichte im festen Zustand von 0303 g/cm³, und ein Polyäthylen hoher Dichte von 0,949 g/cm³, einem Vicat-Erweichungspunkt von 123" C gemäß ASTM D-1525, einem MFIi₉₀ von β g/i 0 min gemäß ASTM D-1238, einem durch Differentialthermoanalyse (Maxi-

mumverfahren), kurz DTA bezeichnet, bestimmten Schmelzpunkt von l27°Ctincl einem Vinylcomonomergehalt von etwa einem halben Prozent wurden in Kern-Mantel-Konfiguration durch eine Spinndüse mit 300 ungleichmäßig angeordneten Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von 2:1 mit 7.78 kg/h bzw. 1,1 ) kp/h gesponnen. Das gesponnene Polypropylen hatte einen von 20g/I0min. der Polyäthylenmantel einen "on 7 g/10 min. Das Filamentbündel wurde bei 200⁰C mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeil behandelt und dann durch tangential geblasene Luft abgeschreckt, indem 5,66 m' Luft von Umgebungstemperatur (etwa 21 "C) jede Minute quer durch den Garnstrang geblasen wurde. Die Abschreckvorrichtung bestand aus feinmaschigen Metallgittern von 61 cm Länge und 30,5 cm Breite in einer solchen Anordnung, daß ein Geschwindigkeitsprofil von 76,2 m/min in einer Entfernung von 63.5 mm unter der Spinndüse und nahezu linear abnehmend auf 15.24 m/min in einer hntlernung von 36,83 cm unterhalb der Spinndüse ausgebildet wird. Die Filamente mit 12.7% eines Polyäthylenmantels hoher Dichte wurden um eine auf 115³C erhitzte Walze mit einer Geschwindigkeit von 304,8 m pro Minute herumgewickelt und auf ein Streckverhältnis von 3,2 verstreckt, indem einige Schlingen um eine auf lOO'C erhitzte Streckwalze herumgelegt wurden. Die verstreckten Filamente mit einem Finzeliiter von 5,6uiex wurden einer sich bewegenden pneumatischen Spritzpistole zugeführt, elektronegativ geladen und als eine einheitliche Bahn auf einem sich bewegenden Förderband abgelegt.

Die Bahn wurde dem Förderband entnommen und durch einen Heißlufttrommelofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 26 m/min hindurchgeführt, wobei die Bahn auf der Trommel durch ein Stahlbad mit einer lichten Maschenweite von etwa 0.28 mm eingespannt und ein Druck von 40 g/cm² auf die Bahn ausgeübt wurde, während Luft von 145° C durch die Bahn hindurchging. Beim Verlassen des Ofens wurde die Bahn durch einen Kalander mit einem Walzendruck von 3 kg/cm hindurchgeführt. Eine der Walzen war mit Gummi überzogen, während die andere Walze aus geschliffenem Stahl bestand. Der erhaltene Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften.

Beispiele 2a und 2b

Bahnen wurden gemäß Beispiel I hergestellt mit der Änderung, daß eine Spinndüse mit 378 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,635 mm und einem Länge/ Durchmesser-Verhältnis L/D von 10 :1 verwendet und ungehindertes Abschrecken angewandt wurde. Die Temperatur der Wärmeiibertragungsflüssigkeit betrug 220° C. Der Garnausstoß wurde so reguliert, daß Kerne mit einem Einzeltiter von 8,33 dtex aus einem Polypropylen mit einem MFI^n von 10 g/10 min ■-, erhalten wurden mit a) einem I J%-Mantel und b) einem 18%-Mantel aus einem Polyäthylen hoher Dichte mit einem MFl.^ von 17 g/10 min.

Zum Abschrecken wurden 3.285 m¹ Luft von Umgebungstemperatur (etwa 2TC) radial nach außen aus

ίο einem Abschreckstab von 50.8 cm Länge ausgeblasen, wobei die Spitze des Abschreckstabes sich 2,54 cm unter der Spinndüse befand. Der Abschreckstab bestand aus einem einen Außendurehmesser von 34.93 mm aufweisenden perforierten Aluminiumrohr, das mit Polyure-

, thanschaum von 9,53 mm Dicke umgeben war. Der Lochabstand im Aluminiumrohr war so gewählt, daß ein Geschwindigkeitsprofil erzielt wurde, das annähernd linear von der Spitze des Abschreckstabes bis zu einem Maximum am Boden des Abschreckstabes anstieg. Die

2n Geschwindigkeit der Filamente und das Verstreckvcrhaitnis waion die gleichen wie in Beispiel I. doch wurde die Zuführwalze auf 110'C erhitzt, während die Streckwalze Umgebungstemperatur hatte.

Die Bahnen wurden in einem Flachbettheißluftofcn

:■-, bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 m ,nin gebunden, indem Luft von 130"C durch die Bahn hindurchgeführt und die erhitzte Bahn in einem Gummi/Stahl-Kalander mit einem Walzendruck von 9 kg/cm bei einer Kontaktlänge in Laufrichtung von etwa 1 cm gepreßt wurde. Die gebundenen Vliesstoffe hatten die in Tabelle I angegebenen Eigenschaften. Der Verfahrensablauf war dem des Beispiels 1 überlegen, wahrscheinlich wegen der unterschiedlichen Abschreckbedingungen.

Beispiel 3

Unter Verwendung des gleichen Abschrecksystems des Beispieles 2 wurde eine Bahn hergestellt mit einem Kern mit eiMem MFIjjo von 22 g/10 min und einem Mantel mit einem MFIi<» von 9 g/10 min. Der Mantelanteil lag bei 10,7%. In diesem Falle hatte sowohl die Zuführ- als auch die Streckwalze Umgebungstemperatur.

Die Bahn wurde mit gesättigtem, unter einem Überdruck von 3,45 bar stehenden Dampf gebunden, indem sie zwischen Baumwollbänder eingebettet durch eine 0,61 m lange Druckkammer durch pneumatische Dichtungen hinein- und wieder herausgeführt wurde. Der Druck der Dichtungen betrug 4,14 bar, die Bandgeschwindigkeit 6,7 m/min. Die erhaltenen Vliesstoffe hatten die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften.

Tabelle 1

Eigenschaften der mit einem Polyäthylen hoher Dichte ummantelten Vliesstoffe

Beispiel	Bahn	Greif	Dehnung	Elmendorf-	Ermüdungs	Test
	gewicht	widerstand		Reiß-	beständigkeit,	strecke,
				festigkeit	Zyklen bis	Zyklen bis
	g/m²	kg/10,2 cm	%	kg	zum Bruch	zum Bruch
1	140	95,71	61	6,22	_	1380
2a	140	113,40	82	6,22	1000	1100
2b	140	142,29	105	4,04	1000	1590
3	156	6835	119	7.17	849	1140

Beispiel 4

Bahnen wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt mit der Ausnahme, daß der Mantelanteil auf 7,0% reduziert wurde. Das Polypropylen halte einen MFI₂W von 23 g/10 min. und die Temperatur der Zuführwalze betrug 90"C. Nach der Bindung gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren hatte der Vliesstoff einen Greifwiderstand von 57.15 kg, eine Dehnung von 112% und eine Elmendorf-Reißfesligkcit von etwa 7,17 kg.

Beispiel 5

Ein Vliesstoff wurde entsprechend Beispiel I hergestellt mit der Ausnahme, daß die Filamente einen Ein/.eltiter von etwa 10.6 dtex statt 5.6 dtex aufwiesen und daß die Bindung statt mit heißer Luft mit unter einem Druck von 3,45 bar stehenden Dampf herbeigeführt wurde. Das Produkt mit Mantel/Kern-Verhältnisien im Bereich von 13/87 bis 28/72 hatte einen Creifwiderstand von 80.74 bis 66.Ö4 kg und eine Dehnung von 80 bis 120%. Die Handreißfestigkeit reichte von der Unmöglichkeit des Zerreißens für das 13/87-Vlies bis zur Möglichkeit des Zerreißens für das 28/72-Vlies.

Die Beispiele 6 und 7 sind Vergleichsbeispiele mit Mänteln aus einem Polyäthylen niedriger Dichte.

Vergleichsbeispiel b

Es wurde eine Spinndüse mit 200 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,381 mm und einem LJD-Verhältnis von 4/3 verwendet. Der Polypropylenkern wurde mil einem MFb)₀ von 19 g/10 min stranggepreßt, während das Polymere des Mantels ein Polyäthylen niedriger Dichte (0,923SZcItI¹) war, das mit einem MFiiw von 22 g/10 min stranggepreßt wurde. Der Garndurchsat/, betrug 17,96 kg/h bei einer Spinntemperatur von 265°C. und das Kern/Mantel-Verhältnis war 80/20. Die Filamente wurden mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Abschrecksystem gekühlt und mit einer Geschwindigkeit von 304,8 m/min aus dem Bündel

to gezogen. Nach dem V^-strecken bei einem Streckverhältnis von 4 mit auf Umgebungstemperatur befindlichen Walzen wurden die Filamente unter Bildung einer Bahn wie in den vorhergehenden Beispielen ausgebreitet. Die Bahn wurde mit unter einem Druck von 0,69 bar

π stehenden Dampf gemäß Beispiel 3 gebunden, wobei der Dichtungsdruck am Einlaß bzw. Auslaß 1,24 bzw. 0.97 bar betrug. Die Eigenschaften des Vliesstoffes sind in Tabelle 2 angegeben.

Vergleichsbeispiel 7

Unter Verwendung der glpirhen Polymeren und Spinnbedingungen wie im Vergleichsbeispiel 6 wurde der Durchsatz auf 14,24 kg/h, der Mantelanteil auf 30% und die Geschwindigkeiten der Zuführwalze bzw. der Streckwalze auf 304,8 m/min bzw. 1371,6 m/min eingestellt.

Die erhaltene Bahn mit Filamenten mit einem Einzeltiter von 9,7 dtex wurde mit unter einem Überdruck von 1.10 bar gesättigten Dampf bei einem

jo Dichtungsüberdruck am Einlaß bzw. Auslaß von 2,14 bzw. 1.52 bar gebunden. Die Eigenschaften des Vliesstoffes sind in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Eigenschaften der mit einem Polyäthylen niedriger Dichte ummantelten Vliesstoffe

Beispiel	Bahn	Greif	Dehnung	Elmendorf-	Ermüdungs	Test
	gewicht	widerstand		Reiß-	beständigkeit,	strecke.
				festigkeit	Zyklen bis	Zyklen bis
	g/m²	kg/10,2 cm	%	kg	zum Bruch	zum Bruch

134
142

52,62 93,90

4,31
2,40

678

216
246

Es ist vor allem bemerkenswert, daß die Vliesstoffe der Vergleichsbeispiele 6 und 7, wenn sie mit den Vliesstoffen gemäß der Erfindung entsprechend den Beispielen 1 bis 3 verglichen werden, eine viel niedrigere Lebensdauer besitzen, bestimmt durch die Zyklen bis zum Bruch bei den Ermüdungsbeständigkeits- und Teststreckenversuchen, sowie eine viel niedrigere Zähigkeit, die dem Produkt aus Greifwiderstand und Dehnung proportional ist und/oder schließlich auch eine viel niedrigere Elmendorf-Reißfestigkeit. In diesem Zusammenhang soll daran erinnert werden, daß der Stand der Technik lehrt, daß durch Änderung der Bindungsbedingungen, wie Temperatur und Druck, und/oder Binderanteil, die Greifwiderstandsfestigkeit erhöht werden könne auf Kosten der Reißfestigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Straßenbauvliesstoff mit einem Gewicht von mindestens 40 g/m², enthaltend im wesentlichen verstreckte Heterofilamente aus mindestens zwei fadenbüdenden synthetischen Polymerkomponenten in Kern-Mantel-Anordnung, wobei der Kern aus isotaktischem Polypropylen physikalisch in ein Netzwerk aus verbundenen Mänteln aus Polyäthylen eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Heterofilamente ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 033 bis 0,965 g/cm³ und mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 50 ist, das zwischen 5 und 30 Gew.-% der Heterofilamente umfaßt, und daß der Vliesstoff eine normierte Elmendorf-Reißfestigkeit Γ (gemessen nach ASTM D-1424) von mindestens 2,72 kg und einen normierten Greifwiderstand G (gemessen nach ASTM D-1117) von mindestens 54,43 kg aufweist, jeweils bezogen arf ein Vliesstoffgewicht von 140 g/m², und der WertUes Produktes Tx G mindestens 544,32 ist

2. Straßenbauvliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heterofilamente mindestens 98 Gew.-% des Vlieses ausmachen und der Wert des Produktes Tx G mindestens 1043,28 ist.

3. Slraßenbauvliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er flächengebunden ist und eine Elmendorf-Reißfestigkeit Γ von mindestens 434 kg, einen normalisierten Greifwiderstand G von mindestens 68,04 kg und eine Dehnung von mindestens 50% bei Maximalspannung aufweist.

4. Straßenbauvliesstoff nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichjet, dai es ein Gewicht bis zu 200 g/m² aufweist und Heterofilamente mit einem Titer im Bereich zwischen ',11 und 22,22dtex enthält

5. Verfahren zur Herstellung eines Straßenbauvliesstoffes nach Anspruch 1 bis 4 durch Schmelzspinnen von Kern-Mantel-Heterofilamenten, Verstrecken der gesponnenen Filamente, Ablegen der verstreckten Filamente unter Bildung einer nicht gebundenen Bahn und anschließendes Binden der Bahn unter Anwendung von Hitze und Druck, dadurch gekennzeichnet, daß für den Mantel ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 053 bis 0,965 g/cm^J und mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von I bis 50 verwendet wird und die gesponnenen Heterofilamente bei einem Streckverhältnis im Bereich zwischen 2,0 und 6,0 bei einer Temperatur bis 120° C verstreckt und nach dem Ablegen zur ungebundenen Bahn bei einer Temperatur von 120° bis 155°C bei einer Klemmbelastung im Bereich von 3,45 bis 9,65 bar gebunden werden.