DE3009116C2

DE3009116C2 -

Info

Publication number: DE3009116C2
Application number: DE19803009116
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 4020 Linz De Blauhut; Helmut Dipl.-Ing. 4060 Leonding De Haltrich; Heinz 4020 Linz De Bocksrucker; Heinrich Dipl.-Chem. 4045 Dornach De Schneider
Original assignee: Lentia Chem U Pharm Erzeugnisse - Industriebedarf 8000 Muenchen De GmbH
Current assignee: Borealis Polymere Holding GmbH
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1989-07-13
Also published as: DE3009116A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vernadelten, in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften wie z. B verbesserter Streifenzugfestigkeit, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.

Die Herstellung von in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen über die sog. Spinnvliestechnik, bei der schmelzgesponnene Fäden unmittelbar nach deren Bildung und meist noch vor dem Erstarren durch Luft verstreckt und anschließend auf einem siebartig ausgebildeten, bewegten Träger, der z. B. gemäß FR 14 02 829, von der bei der Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 2 ausgegangen wurde als Siebtrommel ausgebildet sein kann, in Wirrlage abgelegt werden, führt nach geeigneter Verfestigung zu Vliesen, die sich durch gute mechanische Festigkeit und sehr gute Dimensionsstabilität auszeichnen. Die für die Handhabung nötige Verfestigung kann dann durch Verschmelzen, Binden mit einem Bindemittel, oder aber durch Vernadelung vorgenommen werden.

Sowohl aus der der Gattung des Anspruchs 1 entsprechenden DE-OS 19 48 553 als auch aus der Arbeit von H. C. Bocksrucker "Eigenschaften genadelter Spinnvliese", erschienen in Chemiefasern/Textilindustrie, März 1973, Seite 226 ff. ist bekannt, daß sich die Vlies-Streifenzugfestigkeiten von vernadelten Endlosfadenvliesen sowie das Aussehen solcher Vliese wesentlich verbessern und eine Beschädigung von Fäden sowie auch Nadelbrüche während des Vernadelns vermeiden lassen, wenn die Vliese vor der Endvernadelung zur Verbesserung der Gleiteigenschaften mit einem Avivagemittel behandelt werden. So wird z. B. gemäß Bocksrucker bei einem Vlies eines Flächengewichtes von 400 g/cm² und mit einer Filamentfestigkeit von 3,2 g/dtex die Vlies-Streifenzugfestigkeit nach DIN 53 857 durch den Avivageauftrag bei 400 Einstichen/cm² in der Längsrichtung von 550 N auf etwa 1070 N erhöht.

Der Avivageauftrag erfolgte hierbei in Form eines Oberflächenauftrages mittels Düsen, die das Avivagemittel auf das Vlies unter Druck aufsprühten. Trotz des Druckes, mit dem das Avivagemittel auf die Vliesoberfläche auftrifft, wird nur eine sehr geringe Eindringtiefe erzielt. Andererseits hat die Strahlwirkung aber den Nachteil, daß sie bei unverfestigten Vliesbahnen das Vliesgefüge stört. Es war daher notwendig, die Vernadelung des Vlieses in zwei Teilschritte zu zerlegen, nämlich in eine Vorvernadelung, bei der die Wirrlage der Fäden durch eine Vernadelung mit relativ geringer Einstichdichte (z. B. von etwa 50 Einstichen/cm²) leicht fixiert wird, und eine Finish-Vernadelung, bei der dann die eigentliche Verfestigung erzielt wird. Der Avivageauftrag mußte dann zwischen Vorvernadelung und Finishvernadelung durchgeführt werden. Da das Vlies durch die Vorvernadelung auch schon eine gewisse Verdichtung erfahren hat, wird dadurch das Eindringen des Avivagemittels noch erschwert.

Gemäß der DE-OS 19 48 553 wird hingegen empfohlen, das Avivagemittel durch Besprühen oder Imprägnieren aufzutragen, wobei das Besprühen erfolgt, während das Vlies auf einem Saugkasten liegt. In den Beispielen wird hierbei von bereits abgelegten Spinnvliesen ausgegangen, über deren Beschaffenheit bzw. deren Zeitpunkt der Herstellung nichts ausgesagt wird. Im Hinblick darauf, daß u. a. eine Imprägnierung des Vlieses mit einer Emulsion einer Avivage vorgenommen wird, kann jedoch unterstellt werden, daß das Vlies auch hier vorher eine gewisse Vorverfestigung erfahren mußte, um bei der Imprägnierung nicht den Zusammenhalt zu verlieren. In der DE-OS 19 48 553 wird als Alternative schließlich empfohlen, die Avivierung an den Fäden vor der Ablage vorzunehmen.

Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem hinsichtlich ihrer Festigkeitseigenschaften erheblich verbesserte Vliesstoffe herstellbar sind. Außerdem soll bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit einfachen Mitteln eine wirkungsvolle Durchdringung des Vlieses mit Avivagemittel ermöglicht werden.

Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung von vernadelten, in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften durch Besprühen des Vlieses mit einem Avivagemittel unter gleichzeitiger Absaugung an der Unterseite des Vlieses vor der Vernadelung und anschließende Vernadelung in einer oder mehreren Stufen, liegt die Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Behandlung mit dem Avivagemittel unmittelbar nach Bildung des Endlosfadenvlieses durch Ablage von frisch gesponnenen und verstreckten Fäden in Wirrlage noch vor jeglicher Vorverfestigung durchgeführt und das Avivagemittel in Form eines Nebels durch das Vlies hindurch gesaugt wird.

Entgegen der Meinung der Fachleute, daß die mit geringen Einstichzahlen durchgeführte Vorvernadelung eine Schädigung des Vlieses nicht bewirken kann, konnte nun gefunden werden, daß auch diese Vorvernadelung zu Fadenschädigungen bzw. Brüchen führt, die die Festigkeitseigenschaften negativ beeinflussen und daß noch ein weiterer wesentlicher Festigkeitsanstieg erzielt werden kann, wenn die Avivierung am losen, in keiner Weise vorverfestigten Vlies durchgeführt wird. Das ist aber nur dann möglich, wenn ein Nebel des Avivagemittels durch das Vlies hindurchgesaugt wird, wodurch auch die Eindringtiefe entscheidend vergrößert wird.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Festigkeitsanstieg ist sehr hoch. Er kann z. B. dadurch demonstriert werden, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Streifenzugfestigkeit nach DIN 53 857 in der Längsrichtung von 1000-1100 N bei 400 Einstichen/cm² schon für ein Vlies eines Flächengewichtes von 290 g/cm² und einer Filamentfestigkeit von 1,7-1,9 g/dtex erreicht wird, während ein solcher Wert mit der bekannten Technik erst bei Filamentfestigkeiten von 3,2 g/dtex, also nahezu der doppelten Filamentfestigkeit, und dies sogar bei Vliesen eines etwas höheren Flächengewichtes, zu erhalten war.

Als Avivagemittel können alle in der Textiltechnik üblichen Mittel Anwendung finden, von denen bekannt ist, daß sie die Gleiteigenschaften günstig beeinflussen. Als solche können beispielsweise Gemische von äthoxylierten gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit Fettalkoholen und Fettsäureestern oder organische Phosphorsäureester oder Mischungen derselben genannt werden. Die Menge an Avivagemittel, die aufgetragen wird, wird zweckmäßig im Bereich von 0,4-1,5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5-0,8 Gew.-% Feststoff bezogen auf das Flächengewicht gehalten.

Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 2 gelöst.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß es sich sehr gut mit den üblichen Herstellverfahren von Endlosfadenvliesen kombinieren läßt. Bei der Herstellung dieser Vliese werden ja die Fäden meist auf einer als Sieb ausgebildeten, bewegten Fläche in Wirrlage abgelegt, wobei bei vielen der bekannten Verfahren eine Saugwirkung auf das Vlies ausgeübt wird, um die Ablage zu erleichtern. An diese Saugzone läßt sich unter Benützung dieses für die Bildung des Vlieses ohnehin erforderlichen Saugsystems unmittelbar eine zweite Saugzone für die Durchführung der Avivierung anschließen. Die beiden Saugzonen müssen allerdings streng getrennt sein, um ein Durchschlagen des Avivagemittels in den Ablagebereich zu verhindern. Dies kann zweckmäßig durch Zwischenschaltung einer Trennzone geschehen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und des Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert.

Besonders bewährt haben sich rotierende Saugtrommeln, die in zwei getrennte Saugsektoren unterteilt sind. Eine solche, für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. In dieser bedeutet 1 die Siebtrommel, in der innen ein Unterdruck herrscht. Die Oberfläche der Trommel 1 ist siebartig ausgebildet und wird durch die Abdeckung 7 teilweise so überdeckt, daß 2 getrennte Saugzonen entstehen, die nur einen Teil der Trommeloberfläche ausmachen. Von diesen Saugzonen dient die in Arbeitsrichtung gesehen erste Saugzone 2 der Ablage der frisch gesponnenen und verstreckten Fäden, die über die Fadenzuführeinrichtung 5 an die Oberfläche der Trommel 1 herangeführt werden und auf dieser Oberfläche senkrecht auftreffen. Diese Saugzone 2 ist von der zweiten Saugzone 3 durch den Trennsektor 4 getrennt. Das Vlies, das sich im Bereich der ersten Saugzone 2 gebildet hat, wird auf der perforierten Trommeloberfläche über den Trennsektor 4 zur zweiten Saugzone 3 transportiert. Im Bereich über diese Saugzone wird durch geeignete Einrichtungen 6 wie z. B. Zerstäuberdüsen oder mechanische Zerstäuber ein Avivagenebel erzeugt, der durch den im Trommelinneren herrschenden Unterdruck durch das Vlies hindurchgesaugt wird. Nach verlassen der Saugzone 3 wird das Vlies an einer Stelle der Trommeloberfläche, an der durch die Abdeckung 7 kein Unterdruck mehr wirksam wird, mit Hilfe der Transporteinrichtung 8 von der Trommeloberfläche abgehoben und zur Nadelmaschine gebracht, wo auf einmal oder stufenweise die Verfestigung bis zum gewünschten Vernadelungsgrad vorgenommen wird.

Die beiden Saugzonen 2 und 3 zusammen machen üblicherweise weniger als die Hälfte der Trommeloberfläche aus. Vorzugsweise betragen die Winkel α und β zusammen etwa 100-130°, vorzugsweise 110-120°, wobei beide Saugzonen (2 und 3) annähernd gleich lang sind. Zweckmäßig werden die Fäden am Scheitelpunkt der Trommel 1 abgelegt. Beträgt dann die Summe von α und β unter 120°, so wird das Vlies etwa auf Höhe des Mittelpunktes der Trommel in Arbeitsrichtung abgezogen. Liegt das Ende der zweiten Saugzone 3 erst unterhalb des Niveaus des Mittelpunktes der Trommel 1, erfolgt der Abzug des Vlieses zweckmäßig unter Umlenkung auf die entgegengesetzte Seite der Trommel 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Spinnvliese aus allen für die Spinnvliestechnik geeigneten Kunststoffmaterialien, wie z. B. für Spinnvliese aus Polyamiden, Polyester oder Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen, anwendbar.

Beispiel

Aus Polypropylen wurden über eine Schmelzspinnanlage mit nachfolgender aerodynamischer Abzugs- und Verstreckeinrichtung und Ablage 3 Spinnvliese mit einem Flächengewicht von 180 g/m², 290 g/m² und 700 g/m² erzeugt. Die Filamentfestigkeit betrug 1,8 g/dtex. Als Ablageeinrichtung diente eine mit einer Umdrehungszahl von 3,8, 3,1, 1,5 rotierende Siebtrommel, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, mit einem Durchmesser von 1400 mm und einer Ablagebreite von 2646 mm, wobei die Ablage auf einem Sektor der Siebtrommel mit dem Winkel von 60° erfolgte (2), an dem ein Unterdruck von 1500 pa (Differenzdruck) herrschte. Nach Passieren des an diese erste Saugzone (2) anschließenden Trennsektors (4) mit dem Winkel b von 5° erreichte das Vlies die Zweite Saugzone (3) mit dem Winkel von 50°. In dieser Saugzone herrschte ein Unterdruck von 400 pa. Oberhalb des Saugbereiches dieser Zone wurde über einen mechanischen Zerstäuber (6) ein Nebel einer 10%igen Lösung eines üblichen Avivagemittels auf Basis Phosphorsäureester erzeugt, wobei die Nebeldichte in Abstimmung zum Unterdruck und zur Vliesgeschwindigkeit so gehalten wurde, daß die Auftragsmenge an Avivage auf bzw. in dem Vlies 0,6-0,7 Gew.-% an Feststoff bezogen auf das Flächengewicht des Vlieses betrug. Nach Verlassen der Saugzone (3) wurde das Vlies über ein Förderband (8) von der Trommeloberfläche abgenommen und der Nadelmaschine zugeführt, wo in mehreren Stufen mit je 100 Einstichen/cm² unter Verwendung von Nadeln der Type 15 × 18 × 36/3 Zoll cb vernadelt wurde.
Dabei wurden folgende Daten eingehalten:
Nadelteilung: 6000 Nadeln/Laufmeter/Arbeitsbreite
Hubfrequenz: 1000 Hübe/min.

Nach je 100 Einstichen/cm² wurde die Streifenzugfestigkeit des Vlieses nach DIN 53 857 bestimmt (Vlies A) und mit unbehandeltem Vlies verglichen (Vlies U).

Als weiterer Vergleich dazu wurden Vliese gleichen Flächengewichtes nicht aviviert, sondern gleich der Nadelmaschine zugeführt, wo sie zunächst mit 50 Einstichen/cm² unter gleichen Bedingungen wie oben vorvernadelt wurden. Anschließend wurde die gleiche Menge des gleichen Avivagemittels jedoch unter Zuhilfenahme von Düsen unter Druck oberflächlich aufgetragen. Anschließend wurde weiter vernadelt, wobei bei der ersten Passage mit 50 Einstichen/cm², bei allen weiteren Passagen mit 100 Einstichen/cm² vernadelt wurde (Vlies B). Die Bedingungen der Vernadelung waren gleich wie bei Vlies A.

Die bei Prüfung der Streifenzugfestigkeit erhaltenen Werte mit den Vliesen A, U und B werden in den nachfolgenden Tabellen gegenübergestellt

Tabelle 1

Streifenzugfestigkeit nach DIN 53 857 für Vlies mit Flächengewicht 180 g/m² in N

Tabelle 2

Streifenzugfestigkeit nach DIN 53 857 für Vlies mit Flächengewicht 290 g/m² in N

Tabelle 3

Streifenzugfestigkeit nach DIN 53 857 für Vlies mit Flächengewicht 700 g/m² in N

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von vernadelten, in Wirrlage abgelegten Endlosfadenvliesen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften durch Besprühen des Vlieses mit einem Avivagemittel unter gleichzeitiger Absaugung an der Unterseite des Vlieses vor der Vernadelung und anschließende Vernadelung in einer oder mehreren Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit dem Avivagemittel unmittelbar nach Bildung des Endlosfadenvlieses durch Ablage von frischgesponnenen und verstreckten Fäden in Wirrlage noch vor jeglicher Vorverfestigung durchgeführt und das Avivagemittel in Form eines Nebels durch das Vlies hindurchgesaugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer mit einem kontinuierlichen Antrieb versehenen Siebtrommel (1), versehen mit einer von innen her wirkenden Saugzone (2), über der an der Außenseite der Trommel (1) Mittel (5) zur Zuführung der Fäden angeordnet sind, und mit an sich bekannten Mitteln zur Abnahme, des Vlieses, gekennzeichnet durch einen in Drehrichtung der Trommel (1) auf die Saugzone (2) folgenden Trennsektor (4) und eine daran anschließende zweite Saugzone (3), die an der Außenseite der Trommel mit Mitteln (6) zur Zuführung des Nebels des Avivagemittels versehen ist, wobei die Mittel zur Abnahme des Vlieses am Ende der zweiten Saugzone (3) angeordnet sind.