DE2814452A1

DE2814452A1 - Verfahren zum herstellen gebundener vliesbahnen

Info

Publication number: DE2814452A1
Application number: DE19782814452
Authority: DE
Inventors: Virginia Caroline Menikheim; Bernard Silverman
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1977-04-05
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1978-10-12
Also published as: CA1107581A; BE865676A; GB1582500A; FR2386630B1; FR2386630A1; JPS53126366A

Description

DR. 3ERG DIPL.-TNG STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45

ι,-

Anwaltsakte 28 995 Ϊ k AfT. \?:Z

Monsanto Company, St.Louis, Missouri / USA

Verfahren zum Herstellen gebundener Vliesbahnen

809841/0983

f (089) 98 8272 8 München 80, Mauerkircherstraße 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

Verfahren zum Herstellen gebundener Vliesbahnen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Binden von Vliesbahnen und schafft speziell ein Verfahren zum Binden von Vliesbahnen im Muster durch Übertragung einer begrenzten Menge eines Lösungsmittels auf diskrete Bindestellen und durch Verwendung der vergrößerten kapillaren Rückhaltekraft in den Bereichen der Bahn unter den PrägevorSprüngen einer Prägerolle/ um eine seitliche Stoffwanderung des Lösungsmittels zu verhindern .

Nicht gewebte Bahnen aus einer Vielzahl von zufallsverteilt abgelagerten Fasern aus synthetischen organischen Materialien sind gut bekannt. Es gibt eine große Vielzahl von Verfahren zur Herstellung nicht gewebter Bahnen, denen jedoch ohne besondere Behandlung eine hinreichende Festigkeit und andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften fehlen, die zur kommerziellen Brauchbarkeit erforderlich sind. Es ist daher üblich, die Bahn dadurch zu verfestigen, daß die Fasern aneinander gebunden oder ineinander verwirrt werden.

Bindeverfahren sind zur Steigerung der Festigkeit nicht gewebter Bahnen bekannt. Das Verbinden der Fasern kann bewerkstelligt werden durch autogenes Binden der Fasern an Kreuzungspunkten, durch Lösungsmittelverbunden, eine Klebeverbindung, für welche polymere Bindemittel verwendet werden, oder durch Nadeln des Faservlieses. Es sind auch Verfahren bekannt, durch

SG9S41/0963

281U52

welche die vorerwähnten Techniken in verschiedenen Variationen kombiniert werden.

Mit jeder Bindetechnik ist deren resultierende Wirkung auf die Gesamteigenschaften und Gesamtmerkmale des ungewebten Produktes verbunden. Wenngleich eine gebundene Bahn eine verbesserte Festigkeit gegenüber einer ungebundenen Bahn bieten kann, kann gleichwohl diese gebundene Bahn kommerziell noch unannehmbar sein. Das Herstellen einer festeren gleichförmigen Bahn kann zum Verlust von ästhetischen Güteeigenschaften führen, beispielsweise der Weichheit, des Griffes und des Faltenwurfs. Die verfestigte gebundene Bahn hat daher noch wenig Ähnlichkeit mit einem konventionellen Textilstoff. Es ist allgemeine Praxis, die gewählte Bindetechnik zu modifizieren, um einen gewünschten Grad an Textileigenschaften in dem ungewebten Produkt zu erzielen. Die Erfindung ist auf nur eine Form des Bindens gerichtet, d.i. auf das Lösungsmittelbinden, und lehrt, wie im Stand der Technik vorhandene Probleme überwunden werden können, so daß ein textilartiger Vliesstoff erzeugt wird, welcher in der Weichheit, dem Griff und dem Faltenwurf ausgezeichnete Werte hat.

Beim Lösungsmittelbinden werden die Fasern mit einem Material beschichtet, welches für die Fasern unter Umgebungsbedingungen normalerweise inert ist, welches jedoch, gewöhnlich durch Heizen, aktiviert werden kann. Aufgrund der Aktivierung greift die Beschichtung die Fasern an und erzeugt einen Punktschweiß-

809841/0983

. 7-

effekt an Stellen, wo die Fasern einander überkreuzen. Durch Steuerung der Flüchtigkeit der Beschichtung kann die Verdampfung leicht stattfinden, so daß eine Textilstruktur zurückbleibt, welche nur aus Fasern besteht. Die Schwierigkeit mit diesem Verfahren besteht darin, eine textilartige Bahn mit guter Weichheit, gutem Griff und gutem Faltenwurf zu erhalten. Wenn das Lösungsmittel aufgebracht ist, neigt es dazu, die gesamte Fläche zu bedecken. Das Lösungsmittel neigt zur Stoffwanderung und dazu, den Querschnitt des Tuches durch und durch zu durchdringen, so daß Bindungen an sämtlichen Kreuzungsstellen entstehen. Hierdurch ergibt sich ein steifes pappenartiges Tuch, Diese ungesteuerte Stoffwanderung des Lösungsmittels und die durch und durch gehende Tränkung des Querschnittes des Tuches mit dem Lösungsmittel ist verantwortlich dafür, daß mit Lösungsmittel gebundene ungewebte Textilstoffe steif sind und keinen Faltenwurf ermöglichen. Durch Begrenzung der Menge an Bxndelösungsmxttel werden schwache, dem Heften ähnliche Bindungen erzeugt. Wenngleich hierdurch der Faltenwurf, die Weichheit und der Griff begünstigt werden können, werden andere physikalische Eigenschaften nicht erhalten. Wenngleich das Tuch annehmbare ästhetische Güteeigenschaften haben mag, kann es einen derart niedrigen Festigkeitsgrad haben, daß es weiterhin kommerziell unannehmbar ist.

Durch die Erfindung wird ein im Muster gebundener Vliestoff aus organischen Fasern erhalten, welcher textilartige Eigen-

809841/0963 _₇_

^Υ 28Η452

schäften in der Weichheit, dem Griff und dem Faltenwurf hat. Gemäß der Erfindung wird eine unverdichtete Bahn aus organischen Fasern hergestellt, die im Spalt zwischen zwei Walzen gepreßt wird, von denen die eine Walze Prägevorsprünge aufweist und von denen dieser, die Prägevorsprünge aufweisenden Walze ein Bindelösungsmittel aus einer Vorratsquelle zugeführt wird, so daß gleichzeitig mit dem Pressen der Bahn zwischen den Walzen an dem Spalt eine begrenzte Menge des Lösungsmittels vn den PrägevorSprüngen auf die Bahn übertragen wird, während die Bahn in den Bereichen unter den PrägevorSprüngen zusammengepreßt wird und das Lösungsmittel aktiviert wird.

Andere Merkmale, Vorteile und Ziele der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung deutlicher ersichtlich. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Walzenpaares unter Darstellung des verdichteten Bereichs einer Vliesbahn im Walzenspalt,

Fig. 2 eine Draufsicht entlang der Linie 2 in Fig. 1 unter Darstellung eines vergrößerten Abschnittes des Stoffes gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Oberfläche einer geprägten Walze unter Darstellung der Prägevorsprünge an der Oberfläche der Walze.

Die Erfindung betrifft Vliesbahnen aus Stapelfasern oder kontinuierlichen Fasern aus organischen Polymerisaten. Die hier verwendete Bezeichnung "Faser" soll allgemein aufgefaßt werden

809841/0983 _8_

J.

und Stapelfasern wie auch kontinuierliche Fasern umfassen. Die Erfindung ist für organische Fasern verwendbar einschließlich solchen aus Kunstseide, Azetat, Nylon, Polyester, Akryl, modifiziertes Akryl, Elastomerfasern und verschiedene Gemische solcher Fasern. Die Art der Herstellung der Rohbahn ist nicht wesentlich zur Erzielung der Erfindung. Ein besonders nützliches Verfahren zur Bildung der Bahn ist in der US-PS 3 542 615 beschrieben. Das Gewicht der Bahn oder des Stoffes kann zwischen 4 und 400 g/m² liegen und beträgt vorzugsweise 10 bis 150 g/m².

Nach dem Ablegen wird die Bahn durch selektive Behandlung von Teilen der Bahn mit einem Lösungsmittel gebunden. Der Begriff Lösungsmittel soll hier als Behandlungsmittel aus einer Flüssigkeit, einer Lösung, einer Emulsion oder Dispersion verstanden werden, welches auf die Fasern einwirkt, um die Fasern besser miteinander verschmelzbar zu machen und dazu zu bringen, daß sie mit benachbarten Fasern an Kreuzungspunkten sich verbinden .

Die brauchbaren Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische, die zur Durchführung der Erfindung verwendet werden, varieren und sind abhängig von dem Typ der Fasern in der Bahn. Geeignete Lösungsmittel, die verwendet werden können, umfassen Äthylenkarbonat, Propylenkarbonat, Dimethylsulfon, Tetramethylsulfon, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, gamma Butylacton, Dimethylschwefeloxid, Trimethy1enkarbonat, chloriertes Phenol, ein

$09841/0963

aktivierendes Gas, welches in einem organischen Flüssigkeitsträger gelöst ist, und dergleichen. Wenn die Bahn aus Fasern aus Akrylharz oder modifiziertem Akrylharz zusammengesetzt ist, können Äthylenkarbonat, Propylenkarbonta und Gemische davon erfolgreich verwendet werden. Wenn Polyesterfasern in der Bahn verwendet werden, können Lösungsmittel wie eine Lösung aus chloriertem Phenol verwendet werden.

Wenn die unverdichtete Bahn aus Polyamidfasern zusammengesetzt ist, können Lösungsmittel wie Chlorwasserstoffsäure, Ameisensäure, Benzylalkohol oder Lösungen von Wasserstoffhalogeniden in einem geeigneten flüssigen organischen Trägermxttel verwendet werden. Solche organischen Trägermxttel umfassen Aceton, Äther, Chloroform, Karbontetrachlorid, Benzol, Pentan, Heptan, Trichlorfluormethan und dergleichen. Die US-PS 3 536 546, deren Inhalt durch den Bezug darauf in die vorliegende Offenbarung einbezogen wird, gibt flüssige organische Lösungsmittelträgermittel an.

Das kontaktierende Lösungsmittel bei Raumtermperatur und/oder bei höheren Temperaturen bewirkt, daß die Fasern schmelzen, so daß Schweißverbindungen an Kreuzungsstellen gebildet werden. Damit die oben erwähnten Eigenschaften der Weichheit, des Griffes und des Faltenwurfes erreicht werden, muß das Lösungsmittel auf kleine diskrete Bereiche begrenzt werden. Dies wird bewerkstelligt durch Aufbringen gesteuerter Mengen des Lösungsmittels und gleichzeitiges Verdichten der das

-HO-

$09841/0963

- yi - 28H452

./If

Lösungsmittel enthaltenden Bereiche mit Hilfe einer Prägewalze. Durch die selektive Verdichtung wird der kapillare Abstand zwischen den Fasern unter den Prägevorsprüngen verkleinert und die kapillare Rückhaltekraft des Lösungsmittels an diesen Bereichen wird erhöht. Diese erhöhte Rückhaltekraft verhindert daher, daß das Lösungsmittel über die verdichteten Bereiche der'Bahn hinauswandert. Das ungehinderte Verteilen des Lösungsmittels nämlich kann dazu führen, daß alle Fasern in der Bahn gebunden werden. Dies ist charakteristisch für den Stand der Technik und führt generell zu einem Tuch mit ungewünschten Eigenschaften. Für diskrete Bindungen ist eine begrenzte Menge des Lösungsmittels erforderlich. Jeder Überschuß, der in selbst kleine Bereiche unmittelbar benachbart zu den Bindestellen wandert, muß vermieden werden. Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Aufbringen einer Menge aus Lösungsmittel, die ausreicht, ein Muster von kleinen diskreten Bindestellen zu bilden, jedoch nicht ausreicht, eine Bindung außerhalb der Bindungsstellen herbeizuführen.

Die Menge an Lösungsmittel, die auf die Bahn aufgebracht wird, muß ausreichend sein, daß ein Textilstoff mit optimalen physikalischen Eigenschaften entsteht, beispielsweise eine hohe Bruchfestigkeit und Dehnung, ohne daß die ästhetischen Güteeigenschaften des Stoffes beeinträchtigt werden. Es darf nicht ein übermäßiger Überschuß an Lösungsmittel vorhanden sein, der zur seitlichen Lösungsmittelwanderung von den Bindestellen weg führt. Die richtige Menge ist abhängig von

-11-

$09841/0963

28H452

vielen Variablen, beispielsweise müssen das Lösungsmittel und der Lösungsmitteltrager mit der speziellen Faser verträglich sein. Unterschiedliche Fasern erfordern unterschiedliche Lösungsmittel und Lösungsmittelmengen. Das Faserdenier ist ein wichtiger Faktor, weil durch diese Eigenschaft die Zwischenabstände der Fasern untereinander beeinflußt wird. Die Menge der Bindestellen über die Stoffläche hin und die Größe der Bindestellen beeinflußt ebenfalls die auf die Bahn aufgebrachte Menge. Wenn man die einzelne Bindestelle als kleinen Zylinder ansieht, entspricht das maximale Volumen des diesem. Zylinder zugeführten Lösungsmittels dem Volumen des Zylinders minus dem Volumen der Fasern, die in dem Zylinder enthalten sind, was berechnet wird aus der Fläche der Bindestelle, der Faserdichtigkeit, der Dicke der verdichteten Bahn und dem Grundgewicht der Bahn. Jede Lösungsmittelmenge über dieses Volumen hinaus wird während der Verdichtung herausgequetscht und wandert seitlich durch den ganzen Stoff.

Ein Abschätzwert einer brauchbaren Lösungsmittelmenge zur Erzielung einer zufriedenstellenden Bindung ist eine Zugabe von weniger als 100% und im allgemeinen gleich oder weniger als 40%, bezogen auf die prozentuale Abdeckung der Bahnfläche durch das Bindestellenmuster. Wenn beispielsweise die Prägewalze eine Abdeckung durch das Muster von etwa 25% bewirkt, soll die Zugabe an Lösungsmittel kleiner als 25% und im allgemeinen gleich oder kleiner als 10% des Bahngewichtes sein. Für beispielsweise eine Akrvlbahn mit einem Grundgewicht von

809841/0963

5O₇85 g/m^z und mit einem Abdeckgrad durch das Muster von etwa 25% sind somit gleich oder weniger 5g an Lösungsmittel pro m² der Bahn für das Binden erforderlich. Die maximale annehmbare Menge ist begrenzt durch jede Neigung des Lösungsmittels, über die Grenzen der von den Prägevorsprüngen verdichteten Bereiche hinauszuwandern. Es ist schwierig, die aktuelle Lösungsmittelmenge, die in den Spalt zwischen den Walzen übertragen wird, zu messen, weil die Lösungsmittelverdampfung berücksichtigt werden muß. Diese Menge kann geschätzt werden als die Lösungsmittelmenge, welche von der Prägewalze bei Raumtemperatur aufgebracht wird. Das Lösungsmittel, welches bei Raumtemperatur aufgebracht wird, kann durch die Gewichtsdifferenz in einer Bahnprobe vor und nach der Aufbringung des Lösunsmittels gemessen werden.

Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen. Fig. 1 erläutert schematisch einen Weg, in welchem Bahnen in Übereinstimmung mit der Erfindung bearbeitet werden können. Wie gezeigt wird eine Bahn aus Fasern, die entweder kontinuierlich sind oder Stapelfasern sind und aus einem Polymer wie einem Akrylharz, Polyester oder Nylon bestehen, in eine Walzenstation 20 zugeführt. Die Walzenstation besteht aus einer oberen Walze 22 und einer unteren Walze 24. In dieser Ausführungsform hat die obere Walze 22 eine glatte Fläche und die untere Walze 24 eine geprägte oder gravierte Fläche. Die Fläche der Walze 24 ist derart geprägt, daß sie Prägevorsprünge 26 aufweist. Wie

809841/0963

28H452

deutlicher aus Fig. 3 ersichtlich berühren diese Prägevorsprünge diskrete Teile der Bahn 10 und üben Druck darauf aus, während der Rest der Bahn im wesentlichen unverdichtet bleibt.

Unmittelbar benachbart zur Walzenstation 20 ist die Lösungsmittelstation 30 angeordnet. An der Lösungsmittelstation wird eine spezielle Menge an Lösungsmittel auf die geprägte Walze übertragen. Diese Station besteht aus entgegengesetzt rotierenden Rollen 32 und 34 und dem Lösungsmittelvorrat 36. Die Rolle 34 taucht teilweise in den Vorrat ein und während der Drehung nimmt sie eine Menge an Lösungsmittel 38 auf und überträgt dieses Material auf die entgegengesetzt rotierende Rolle 32. Eine Abstreifklinge (nicht gezeigt) kann verwendet werden, die auf die Rolle aufgebrachte Materialmenge zu steuern. Eine begrenzte Lösungsmittelmenge wird daher auf die Prägevorsprünge 26 der Prägewalze 24 übertragen.

Am Walzenspalt 28 wird dort, wo die Bahn 10 anfänglich in die Walzenstation 20 eintritt, Lösungsmittel auf die Bahn von den PrägevorSprüngen 26 übertragen und gleichzeitig werden die Bereiche unterhalb dieser Prägevorsprünge verdichtet, wodurch ein diskretes Muster 40 aus Bindestellen 42 entsteht, wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich. Im allgemeinen decken die Bindestellen annähernd 2 bis 80% der Bahnoberfläche, und vorzugsweise einen Bereich von 3 bis 50% der Bahnoberfläche ab. Die Anzahl der Bindestellen pro m² kann 1 bis 100 be-

-14-

8O98A1/0983

^ 281U52

tragen und liegt vorzugsweise bei 16 bis 64. Wie oben angegeben werden die Weichheit, der Griff und der Faltenwurf schlecht, wenn durch eine nicht diskret begrenzte Kapillarwirkung zugelassen wird, daß das Lösungsmittel durch den Bahnquerschnitt durch und durch sich verteilt, was zur Bindung, der Fasern an sämtlichen Kreuzungsstellen führt. Eine solche Verteilung oder Wanderung des Lösungsmittels wird wirksam dadurch verhindert, daß die Aufbringung einer begrenzten Lösungsmittelmenge und die Verdichtung der Bahn gleichzeitig erfolgen, so daß diese begrenzte Menge auf die verdichteten Bereiche begrenzt wird. Der Rest der Bahn verbleibt im wesentlich frei von jedem Lösungsmittel. Die auf die Bahn übertragene Lösungsmittelmenge wird beeinflußt von der Viskosität und der Oberflächenspannung des Losungsmittelgemischs, der Größe und Verteilung der Prägevorsprünge und der Geschwindigkeit der Rollen 32 und 34.

Durch eine gesteuerte Verwendung von Wärme kann die Bindung begünstigt werden. Die Bindung findet statt, wenn das Lösungsmittel die Fasern an ihren Kreuzungspunkten schmelzen kann. Diese Wirkung wird beschleunigt, wenn die Walzen 22 und 24 geheizt werden und Wärme von diesen Walzen auf die Bahn 10 übertragen wird, wodurch die Viskosität des Lösungsmittels verringert wird, welches in die Faseroberfläche eindringt. Durch die einseitige Aufbringung des Lösunsmittels auf die eine Seite der Bahn 10 entsteht ein Verteilungsgradient an

-15-

809841/0983

Lösungsmittel über die Bahn hin. Durch eine höhere Temperatur der oberen Walze 22 als der geprägten unteren Walze 24 wird ein Temperaturgradient erzeugt, durch welchen der Verteilungsgradient an Lösungsmittel ausgeglichen wird, so daß ein Muster gleichförmiger Bindestellen in der Bahn erhalten wird. Die Wärme von der oberen Walze 22 kann auch dazu beitragen, das flüssige Lösungsmittel und/oder Dämpfe durch die Bahn zu treiben.

Ein anderer wichtiger Parameter, durch welchen das Bindungsmuster gesteuert wird, ist der Spaltdruck. Durch höhere Spaltdrücke wird die seitliche Ausbreitung des Lösungsmittels in unverdichtete Bahnbereiche stärker begrenzt als durch niedrigere Spaltdrücke. Beispielsweise zeigt ein Spaltdruck von 8,9 kg pro linearem cm bei visueller Prüfung eine Neigung für die Bindestellen, seitlich über die Bahn hin sich auszubreiten, während diese Tendenz bei einem Spaltdruck von 17,86 kg pro linearem cm nicht vorhanden ist. Es wurde unerwartet gefunden, daß höhere Spaltdrücke zu bevorzugen sind, weil solche Drücke bewirken, daß das Lösungsmittel auf den Bereich unter die Prägevorsprünge der Walze begrenzt wird. Spaltdrücke bis zu etwa 20 kg pro linearem cm der Walzenbreite haben sich als ausnahmslos gut erwiesen.

Die Bindung kann auch beeinflußt werden durch die Geschwindigkeit der Walzen in der Walzenstation 20 und der Rollen in der

809841/0963

281U52 AT--

Lösungsmittelstation 30, der Verweilzeit der Bahn in dem Spalt 28 und der Menge des Lösungsmittels, welche von den Walzen 24 und 32 aufgenommen wird.

Die Produkte gemäß der Erfindung bieten sehr wünschenswerte Eigenschaften für ungewebte Textilstoffe bzw. Faservliese, und diese Eigenschaften werden in der folgenden Weise bewertet :

Bewertung physikalischer Eigenschaften; Stoffeigenschaften werden durch die folgenden Verfahren bestimmt, wobei die Nummer sich auf die ASTM-Norm, die Norm der amerikanischen Gesellschaft zum Prüfen von Materialien ("American Society for Testing Materials") bezieht:

Bruchlast und Dehnung D-1682-64

D-1117-69

Biegelänge D-1388-64

Trapez-Zerreißfestigkeit D-2263-68

Die Streifenzähigkeit und die Null-Spannzähigkeit sind bestimmt durch Dividieren der Bruchlast eines geschnittenen Streifens durch das Grundgewicht des Streifens und werden ausgedrückt in g/cm/g/m². Die Null-Spannzähigkeit ist eine Prüfung, durch welche die Faserfestigkeit herausgestellt wird, während die Bindungsfestigkeit zwischen den Fasern als Faktor in der Höchstfestigkeit der Probe minimiert wird. Der Anfangsmodul wird bestimmt durch Messung der Anfangssteigung der Spannungs-Dehnungslinie.

809841/0983

-17-

Die Bindungsstellen wurden mikroskopisch durch Prüfung beider Seiten der Bahn mit einem Stereomikroskop und physikalisch durch Aufbringung einer Zugspannung auf die Bahn bewertet. Die Größe der Bindungsstellen an jeder Bahnseite wurde gemessen und verglichen mit der Größe der Prägevorsprünge der geprägten Walze. Als zufriedenstellende Bindestelle wird eine angesehen, welche dieselbe Größe an beiden Seiten der Bahn hat und außerdem annähernd die Größe des Prägevorsprungs hat. Um die Verschmelzung zwischen Fasern innerhalb der Bindestellen zu messen, wurde eine Seziernadel kratzend entlang der Bindung geführt, während die Probe mikroskopisch geprüft wurde. Diese Prozedur kann anzeigen, wie fest Fasern innerhalb der Bindungsstelle zusammengehalten werden. Proben mit Abmessungen von etwa 2,54 cm² wurden langsam in einem Dehnungsmesser gestreckt und die Fasern wurden innerhalb der BindungssteIlen beobachtet. Der Ort eines Faserfehlers ist ein Maß der Verschmelzung der Fasern innerhalb der Bindungsstelle.

Die Bindungsstellen wurden bewertet mit Zahlen von 0 bis 5. Eine Erläuterung und Beschreibung der Bewertung ist wie folgt:

Bindungsbewertung Bindungsbeachreibung

0 Keine merkliche Bindung.

1 Aneinanderheftende Fasern trennen

eich leicht unter Zug auf den Streifen.

-18-809841/0913

281U52

Verbundene Fasern trennen sich unter Zug auf den Streifen, eine merkliche Kraft ist erforderlich.

Ein Teil der verbundenen Fasern

trennen sich unter Zug, ein Teil brechen außerhalb des Bindungsquerschnitts .

Die meisten Fasern brechen außerhalb der Bindungsstelle unter aufgebrachtem Zug; es können noch Fasern aus der Bindungsstelle herausgepickt oder herausgezupft werden.

Die Fasern sind gut verschweißt

und können nicht aus der Bindungsstelle herausgezupft werden.

5+ Die verschmolzene Bindungsstelle

neigt unter Zug zum Spalten.

Wenn die Bindestellen an beiden Seiten des Stoffes unterschiedlich aussehen, wird die Bindung als mit einem Bindungsgradienten versehen bezeichnet.

Die folgenden speziellen Beispiele dienen dazu, die Erfindung noch deutlicher zu erläutern und ihre Vorteile deutlich erkennbar zu machen. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Beispiele als solche aufgefaßt werden sollen und nicht den Bereich der Erfindung beschränken sollen.

Beispiel I

Eine Anzahl von Vliesbahnen aus Akryl-Stapelfasern (Copolymerisat aus 93 Gew.-% Akrylnitril und 7 Gew.-% Vinylazetat)

-19-

809841/0963

mit 1,5 und 3,0 Denier und mit einer Spinnappretur wurden durch das Verfahren gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Lösungsmittels aus Xthylenkarbonat und Propylenkarbonat in einem Volumenverhältnis von 3:1 gebunden. Der Zweck dieses Beispieles ist es, die Wirkung der Temperatur und des Druckes der Walzenstation, der Vorverdichtung der Bahn und des Faserdeniers auf die Stoffeigenschaften zu zeigen. Die geprägte Walze 22 hatte einen Abdeckgrad der Prägevorsprünge von etwa 25% bei einem Abstand zwischen den Prägevorsprüngen von 0,38 bis 0,50 mm. Die Rollen in der Lösungsmittelstation aus Fig.1 wurden mit 2,13 und 3,05 m/min-Oberflächengeschwindigkeit angetrieben. Die Temperatur der oberen Walze 22 lag im Bereich von 170 bis 175°C und die Temperatur der geprägten Walze wurde von 30 bis 90⁰C variiert.Der Spaltdurck wurde variiert zwischen 8,93 und 17,86 kg pro linearem cm. Es wurde bestimmt, daß die auf die Bahn übertragene Lösungsmittelmenge im Bereich von 20 bis 36 Zugabeprozent der Bindestellen oder 5 bis 9 Gew.-% des gesamten Bahngewichtes lag. Die Ergebnisse der Versuche, welche in Obereinstimmung mit den hier beschriebenen Prüfungen der gebundenen Stoffe durchgeführt wurden, die von diesen Bahnen erhalten wurden, sind aus den Tabellen I bis IV ersichtlich.

-20-

809841/0333

TABELLE I Wirkung der Temperatur der Walzenstation auf die Stoffeigenschaften

09 O CO OO

3ahn- orobe	Lösungsmittel-Aufbringbedingungen Walzentemp.(⁰C) Spalteadruck	Prägewalze	Kg/cm	Bahngrund gewicht	Biege länge	Streifen zähigkeit	Streifen dehnung	Null-Spann länge	Bindungs bewertung
Nr.	Glattwalze	30	17.86	g/m²	cm	g/cm/g/m²	%	g/cm/g/m²
Kon- broll- Nr.Lö sungs mittel 1	170	30	17.86	47.5	1.83	0.47	10	29.75	0
5	170	60	17.86	50.85	2.44	9.92	8	31.84	1.Binde- gradient
15	175	70	17.86	64.4	3.25	9.92	6	31.32	2.Binde gradient
19	175	80	17.86	40.7	2.90	17.23	5	43.85	3
20	175	90	17.86	61.0	3.23	13.57	6	31.32	3
21	175	54.2	3.16	15.14	5	43.85	4

281U52

TABELLE II

Wirkung des Druckes der Walzenstation auf die Stoffeigenschaften

Bahnproben-Nr.	24	22
Lösungsmittel-Aufbring- bedingungen:	17.86	8.93
Spaltdruck,Kg pro cm linear	175	175
Walzentemp.("C)	60	60
glatte Walze	3.05	3.05
Prägewalze	3	2
Bahngeschw.m/rain	diskrete, gut de finierte Binde ste Ilen, kleiner Bindegradient	größere Binde ste 11 en, groß er er unregelmäßger gradient,etwas seitliche Wan derung des Lö sungsmittels
Bindungsbewertung
Bindungsbeschreibung

809841/0963

TABELLE III
Wirkung der Vorverdichtung der Bahn auf die Stoffeigenschaften

00 O co OO JE-

cn

to OJ

Bahnproben-Nr.	7	9	15	16
Vorverdichtung der Bahn	nein	ja	nein	ja
Lösungsmittel-Aufbringbedingungen:	17,86	17.86	17.86	17.86
Spaltdurck kg/cm linear	170	172	175	175
Walzentemperatur (⁰C):	55	55	60	60
glatte Walze	2.13.	2.13	3.05	3.05
geprägte Walze	50.85	47.46	64.41	54.24
Bahngeschwindigkeit m/min.	2.50	2.16	3.25	3.89
Grundgewicht , ₂	8.09	6.26	9.92	10.96
Biegelänge, cm	8.0	8.0	6.0	5.0
Streifenzähigkeit g/cm/g/m2	41.76	30,80	31.32	29.32
Streifendehnung %	2	-2	2	-3
Null-Spannlänge g/cm/g/m²	diskrete, gut de finierte Binde stellen, Binde gradient.	Bindestellen größer und unregeImäßiger als für Probe 7,etwas seit liche Wanderung des Lösungs mittels.	diskrete,gut definierte Bindestellen/ kleiner Binde gradient	Bindestellen größer und unregelmäßiger als bei Probe 15,etwas seitliche Wanderung des Lösungs mittels und ein größerer Bindegradient als bei Probe 15.
Bindungs-Bewertung
Bindungsbeschreibung:

00 IN)

TABELLE IV Wirkung des Faserdenier auf die Stoffeigenschaften

09 O (O OO

CD co

Bahnproben Nr.	7	12	15	18
Paserdenier	3.0	1.5	3.0	1.5
Lösungsmittel-Aufbringbedingungen:	17,86	17.86	17.86	17.86
Spaltdurck kg/cm linear	170	172	175	175
Walzentemperatur (⁰C): glatte Walze	55	55	60	60
geprägte Walze	2.13.	2.13	3.05	3.05
Bahngeschwindigkeit m/min.	50.85	44.07	fi4.41,	40.68
..Grundqewicht g/m²	2.49	2.97	3.25	3.07
Biegelänge cm	7.83	11.48	9.92	19.84
Streifenzähigkeit g/cm/g/m2	8.0	5.0	6.0	3.0
Streifendehnung %	41.76	29.75	31.32	35.50
Null-Spannlänge g/cm/g/m²	2	4	3	4
Bindungs-Bewertung	diskrete,gut de finierte Binde stellen, Binde gradient.	diskrete,gut definierte Bindestellen, bessere Faserver- schmelzung u. kleinerer Biegegradient als bei Probe 12.	diskrete,gut definierte Bindestellen, Faserver verschmelzung ähnlich wie bei Probe 12, kleiner Biege gradient .	stärkere Faserver schmelzung und bessere Gleichförmigkeit,leich größere Bindestellen als bei Probe 15.
Bindungsbeschreibung:

ISJ

28U452

. 95·

Durch Analysieren der Daten aus den Tabellen I bis IV können die folgenden Schlüsse gezogen werden:

Tabelle I zeigt, daß mit zunehmender Temperatur der Prägewalze oder abnehmendem Temperaturunterschied zwischen den Walzen die Gleichförmigkeit der Bindestelle besser wird.

Tabelle II erläutert einen Schlüsseleinfluß des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn der Spaltdruck von 8,93 kg pro linearem cm auf 17,86 k^ pro linearem cm erhöht wird, ist in den Bereichen unterhalb der Prägevorsprünge eine größere Rückhaltekraft des Lösungsmittels vorhanden. Die Probe 22, welche bei geringerem Spaltdruck gepreßt wurde, zeigt eine begrenzte seitliche Wanderung des Lösungsmittels.

Tabelle III zeigt, daß die Vorverdichtung der Proben zwischen einem Paar von glatten Rollen bei 100⁰C nicht empfehlenswert ist, weil hierdurch der Zwischenabstand der Fasern voneinander in der Bahn verringert wird und es zur seitlichen Wanderung des Lösungsmittels kommt. Beide vorverdichteten Bahnen zeigten das Auftreten der seitlichen Wanderung nach dem Aufbringen des Lösungsmittels. Um gute Bindestellen zu erhalten, muß ein großer Unterschied in dem Zwischenabstand der Fasern voneinander in der Bahn vor ihrem Eintritt in den Walzenspalt und dem Zwischenabstand nach der Aufbringung des Lösungsmittels und der Verdichtung vorhanden sein.

309841/0983 -25-

28U452

Tabelle IV zeigt die Wirkung des Deniers auf die Bindeqä|ulität. Die Bahnproben geringeren Deniers zeigen die besten Bindungen. Dies folgt aus einer größeren Oberfläche, welche dem Lösungsmittel ausgesetzt wird, und einer größeren kapillaren Rückhaltekraft in den Proben geringeren Deniers, welche zur Lokalisierung des Lösungsmittels auf die verdichteten Bereiche der Bahn dient.

Beispiel 2

Eine Vliesbahn mit 40,68 g/m² Gewicht, 3 Denier und 5,08 cm langen Akrylstapelfasern (Copolymerisat des Beispiels I) mit einer Spinnappretur wurde durch das Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt unter Verwendung von Propylenkarbonat als Lösungsmittel. Es wurde eine Anordnung verwendet, die im Beispiel I beschrieben ist. Dieses Beispiel erläutert die Herstellung des Stoffes unter Verwendung eines anderen Lösungsmittels zum Herbeiführen der Bindung. Die Temperatur der oberen Walze 22 lag bei etwa 170⁰C und die Prägewalze 24 hatte eine Temperatur von etwa 70⁰C. Ein Spaltdruck von 18,1 kg pro linearem cm wurde verwendet. Die Ergebnisse der Versuche, welche in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Prüfungen der gebundenen Stoffe durchgeführt wurden, sind aus der Tabelle IV ersichtlich.

-26-

809841/0983

■ SCl-

Tabelle V

Stoffeigenschaften einer Akryl-Vliesbahn unter Verwendung von Propylenkarbonat

Biegelänge cm	2.54
Streifenzähigkeit g(cm/g/cm²	18.80
Streifendehnung %	19.00
Null-Spannzähigkeit g/cm/g/m²	31.84
Bindungsbewertung	4-5
Bindungsbeschreibung	diskrete, gut de finierte Bindestellen, sehr kleiner Bindeqra- dient

Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß sehr annehmbare, hochqualitative Bindungen und andere Stoffeigenschaften erhalten werden können, wenn Propylenkarbonat als Lösungsmittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird.

Beispiel III

Eine Vliesbahn mit einem Gewicht von 40,68 g/m², 3 Denier und 5,08 cm langen Polyester-Stapelfasern (Polyäthylenterephtalat) wurde gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt unter Verwendung von 25 Gew.-% Chlörphenol in

-27-

009841/0983

n-Butylalkohol als Lösungsmittel. Es wurde die im Beispiel I beschriebene Anordnung verwendet. Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Vliesstoffes aus Polyesterstapelfasern unter Verwendung eines anderen Lösungsmittels zur Erzielung des Bindens. Die Temperatur der oberen Walze 22 lag bei etwa 175⁰C und die Prägewalze 24 hatte eine Temperatur von etwa 70⁰C. Ein Spaltdruck von 16,1 kg pro linearem cm wurde verwendet. Die Ergebnisse der Versuche, welche in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Prüfungen der gebundenen Stoffe durchgeführt wurden, sind aus Tabelle VI ersichtlich.

TABELLE VI

Stoffeigenschaften einer Polyester-Vlies bahn unter Verwendung von Chlorphenol

Biegelänge cm	2.29
Streifenzähigkeit q/cva./q/cm^l	21.41
Streifendehnung %	23.00
Null-Spannzähigkeit g/cm/g/m²	49.01
Bindungsbewertung	5
Bindungsbeschreibung	diskrete, gut definierte Bindestellen, gleichförmige Bindungen, Fasern ver schmolzen

809841/0963

- ar-

28H452

Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß sehr annehmbare, hoch qualitative Bindungen und andere wünschenswerte Stoffeigenschaften für eine Vliesbahn aus Polyesterfasern durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhalten werden können.

Beispiel IV

Eine Anzahl von Vliesbahnen aus kontinuierlichen Nylon 6,6-Pasern mit 3,5 Denier wurde gemäß dem Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung begrenzter Mengen unverdünnten Benzyl alkohols als Lösungsmittel hergestellt. Es wurde die im Beispiel I beschriebene Anrordnung verwendet. Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Vliesstoffes aus Polyamidfasern unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels zur Erzielung der Bindung. Die Temperatur der Prägewalze 24 betrug etwa 100 bis 190⁰C. Ein Spaltdruck von 16,1 kg pro linearem cm und eine Bahngeschwindigkeit von 5,2 m/min wurden verwendet. Die Ergebnisse der Versuche, welche in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Prüfungen der gebundenen Stoffe durchgeführt wurden, sind aus Tabelle VII ersichtlich.

• 0M41/09I9

-29-

TABELLE VII Eigenschaften von Poly Waldbahnen, die mit Benzylalkohol gebunden sind

*Bkit- pcobe**	Wels—iteap. •Cilii\|i walze)	. Sahngrund- gewicht g/»^a	Biegelang· ca	Streifen- zahigkeit g/cm/g/m*	Anfaags- nodul g/cm/g/m*	Streifen dehnung %	Trapez- Reiß- festig- keit g/g/jn²	Bindungs- stellen- Bewer- *tung _} Oberseite /ünterseit**	Flächenan- :eil, bedeckt durch Bin dungsstellen % >
1	130	40.0	2.23	49.1	96.0	63	127.3	4/3	31
2	150	41.4	2.69	42.8	100.2	54	121.9	4/3	27
3	170	45.4	2.90	28.7	86.7	35	56.3	5/4	45
4	ISO	44.7	3.61	24.0	102.3	25	69.7	5/5	41
5	130	73.2	3.05	53.8	130.5	64	147.4	4/3	31
6	150	73.2	3.51	59.5	135.7	64	136.7	4/3	41
7	170	72.5	3.56	53.2	131.5	52	96.5	5/4	41
8	190	75.3	4.55	51.2	156.6	44	124.6	5/4	51

*) Die Oberseite i*>t die der Prägewalze zugewendete Seite.

fs? QO

K)

281U52

Diese Daten zeigen, daß Bahnen aus Polyamidfädern in. einem vorgewählten Muste?x zur Erzeugung fester, flexibler Bahnen durch das Verfahren gemäß der Erfindung gebunden werden können.

Zusammenfassend ist hier ein Verfahren zum Binden ungewebter Bahnen oder Vliesbahnen aus organischen Fasern mit ausgezeichneten textilartigen Eigenschaften der Weichheit, des Griffes und des Faltenwurfs beschrieben. Eine Bahn aus unverdichteten organischen Fasern wird vorbereitet, zwischen einem Paar von Walzen, von denen die eine Walze Prägevorsprünge aufweist und von denen dieser Walze ein Lösungsmittel zugeführt wird, gepreßt, so daß am Walzenspalt eine begrenzte Menge des Lösungsmittels auf die Bahn von den PrägevorSprüngen zugeführt wird und die Bahn gleichzeitig in den Bereichen unter den PrägevorSprüngen verdichtet wird, wodurch ein Muster aus diskreten Bindestellen entsteht. Durch das Verdichten wird der kapillare Abstand zwischen den Fasern verkleinert, was zu einer Vergrößerung der kapillaren Rückhaltekraft in dem Lösungsmittel führt, so daß dieses auf den Bereich unter den PrägevorSprüngen begrenzt gehalten wird. Die Walzen können geheizt sein, um das Schmelzen der Faser in der Bindestelle, die Bindestellengleichförmigkeit und die Beseitigung des Lösungsmittels zu begünstigen.

Es ist ersichtlich, daß Abwandlungen und Veränderungen des hier beschriebenen neuartigen Verfahrens zum Binden von Vliesbahnen durchgeführt werden können, ohne daß dadurch der Erfindungsbereich verlassen wird, wie dies für den Fachmann ersichtlich ist. 809841/0963

L e e r sTe i \ e

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen gebundener Vliesbahnen aus organischen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß eine unverdichtete Bahn aus organischen Fasern mit einem Gewicht von etwa 4 bis etwa 400 kg/m² hergestellt wird, daß die Bahn in einem Walzenspalt zwischen einem Paar von Walzen, von denen der einen, PragevorSprünge aufweisenden Walze ein Bindelösungsmittel aus einer Zuführquelle zugeführt wird, gepreßt wird und daß gleichzeitig an dem Walzenspalt eine begrenzte Menge des Lösungsmittels von den Prägevorsprüngen auf die Bahn übertragen wird und die Bahn in den Bereichen unter den Prägevorsprüngen zusammengepreßt wird, so daß ein Muster aus diskreten Bindestellen erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn zwischen der PragevorSprünge aufweisenden Walze und einer mit glatter Oberfläche versehenen Walze gepreßt wird.

D-14-52-0010A-GW 00 9 8 41/0983

«■ (089) 98 8272 8 München 80, MauerkircherslraBe 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3892623

ORIGINAL INSPECTED

28U452

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen warm sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Walze wärmer ist als die geprägte Walze.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte Walze eine Temperatur von wenigstens etwa 170 bis 175°C und die geprägte Walze eine Temperatur von etwa 30 bis 90⁰C haben.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zum Zusammendrücken der Bahn in dem Bereich unter den Prägevorsprüngen aufgebrachte Kraft im wesentlichen eine seitliche Stoffwanderung des Lösungsmittels verhindert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundgewicht der Bahn von etwa 10 bis etwa 150 g/m² verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 2 bis 80% der Bahnoberfläche von Bindestellen abgedeckt werden.

-3-

281U52

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß annähernd 3 bis 50% der Bahnoberfläche von den Bindestellen abgedeckt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als etwa 100 Zugabe-Gew.-% der Bahn an Lösungsmittel zugegebenen werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 40 Zugabe-Gew.-% der Bahn an Lösungsmittel zugegeben werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck im Spalt von etwa 9 bis 20 kg pro linearem cm verwendet wird.

609841/0963

-4-