DE3835587A1 - Verfahren zur herstellung von einem spinnvlies aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einem Spinnvlies aus thermoplastischem Kunststoff, wobei eine er­ wärmte, spinnfähige und unter erhöhtem Druck stehende Ausgangs­ mischung mit Hilfe von Spinndüsen in eine Schar von Monofilen aufgelöst sowie die Schar von Monofilen mit Kühl- und/oder Verstreckluft behandelt und zu einem nonwoven Spinnvlies auf einem Förderband abgelegt wird, welches Spinnvlies gegebenen­ falls eine weitere Behandlung, z. B. zwischen Kalandern mit Profilierungen oder Stiften zum Zwecke der Musterbindung, er­ fährt. Der Ausdruck Ausgangsmischung bezeichnet das hauptsäch­ lich aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Feed, welches den Spinndüsen mit vorgegebenem Druck und vorgegebener Tempe­ ratur zugeführt wird und Beimengungen, z. B. Weichmacher, auf­ weist. In der Praxis spricht man, anstelle von Monofilen, auch von Filamenten. - Auf diese Weise hergestellte Spinnvliese werden in den verschiedensten Bereichen der Technik, insbe­ sondere in der Textiltechnik, eingesetzt. Die Monomere haben eine Dicke bzw. ein Gewicht, wie es in der Textiltechnik üb­ lich ist. Die Zwischenräume zwischen den Monofilen definieren gleichsam offene Poren, die dem Spinnvlies eine zellenartige Struktur mit definierter innerer Oberfläche verleihen. Diese Struktur und die eingesetzten Kunststoffe bestimmen die physi­ kalischen Eigenschaften der Spinnvliese, insbes. deren Wärme­ dämmung und Schalldämpfung, aber auch deren Saugfähigkeit und selbstverständlich die mechanische Festigkeit.

Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen zur Her­ stellung von einem Spinnvlies wird mit Polymerisaten aus geeigneten, ungeschäumten und unschäumbaren thermoplastischen Kunststoffen gearbeitet. Die Monofile besitzen eine durch die Strömungsvorgänge in den Spinndüsen und beim Aus­ tritt aus den Spinndüsen bestimmte, sowie gegebenenfalls zusätzliche verstreckungsbedingte, Mikrostruktur und sind als Monofile porenfrei bei glatter Oberfläche.

Andererseits kennt man sogenannte Schaumkunststoffe. Dieser Ausdruck bezeichnet Kunststoffprodukte mit poröser, zellarti­ ger Struktur, die sich von den kompakten Kunststoffen vor allem durch geringes Raumgewicht, verminderte Wärmeleitfähig­ keit, verbesserte Schalldämpfung oder Schallabsorption, leichte mechanische Verarbeitbarkeit und häufig auch hohe Elastizität unterscheiden. Nach der strukturellen Ausbildung der Schaum­ zellen unterscheidet man geschlossenzellige und offenzellige, aber auch gemischtzellige Schaumkunststoffe. Solche Schaum­ kunststoffe haben vor allem im Bauwesen eine große Bedeutung als Wärme- und Schallisolierstoffe, sie werden aber auch in großem Umfang als Polster- und Verpackungsmaterialien verwen­ det. Schaumkunststoffe lassen sich praktisch aus allen Kunst­ stoffen herstellen, insbes. auch aus Polymerisaten wie Poly­ äthylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid. Die Polymerisate wer­ den im plastischen Zustand durch Einpressen und anschließendes Entspannen von inerten Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Methylchlorid bzw. durch Zugabe von instabilen festen Substan­ zen, die zu gasförmigen Substanzen zerfallen, geschäumt. Da­ neben können auch im Polymerisat enthaltene Monomere oder leicht flüchtige Lösungsmittel als Schäumstoffe eingesetzt wer­ den. Zur Entwicklung von Spinnvliesen haben die Existenz von Schaumkunststoffen und deren Herstellungsverfahren bisher nicht beigetragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu­ geben, mit dem ein Spinnvlies hergestellt werden kann, welches bei vorgegebener Dicke aber reduziertem Gewicht pro Quadrat­ meter neben ausreichender mechanischer Festigkeit wesentlich verbesserte physikalische Eigenschaften, insbes. in bezug auf Wärmedämmung, Schalldämpfung und innere Oberfläche bzw. Saug­ fähigkeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß mit einer schäumbaren Ausgangsmischung gearbeitet wird, die eine zum Schäumen ausreichende Temperatur aufweist sowie bis zum Aus­ tritt aus den Spinndüsen auf einem das Schäumen unterdrücken­ den Druck gehalten wird, und daß die Ausgangsmischung in den Spinndüsen und/oder beim Austreten aus den Spinndüsen durch Entspannen zum Schäumen gebracht wird. - Die Erfindung geht von der überraschenden Tatsache aus, daß ein Spinnvlies aus geschäumten Monofilen aufgebaut werden kann, wenn im Rahmen der üblichen Technologie der Spinnvliesherstellung erfindungs­ gemäß gearbeitet wird. Die geschäumten Monofile haben eine aus­ reichende, durch Auswahl der eingesetzten Kunststoffe beein­ flußbare Festigkeit, aber eine andere Mikrostruktur als die Monofile bekannter Spinnvliese. Die Mikrostruktur der Monofile in einem erfindungsgemäß hergestellten Spinnvlies ist durch offene und/oder geschlossene Mikroporen und eine entsprechen­ de Oberfläche bestimmt. Das reduziert bei vorgegebener Dicke das Gewicht pro Quadratmeter und verleiht dem Spinnvlies die angestrebten verbesserten physikalischen Eigenschaften bei nichtsdestoweniger ausreichender mechanischer Festigkeit.

Im Rahmen der Erfindung kann mit den verschiedensten schäum­ baren thermoplastischen Kunststoffen gearbeitet werden. Eine bevorzugte und bewährte Ausführungsform der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß mit einer Polystyrolausgangsmischung gearbeitet wird. Polystyrol (Polyphenyläthylen, Polyvinyl­ benzol) bezeichnet einen durch Polymerisation von Styrol durch Wärme oder mit Peroxidkatalysatoren hergestellten hochmole­ kularen Stoff der allgemeinen Formel (-CH₂-CH(C₆H₅)-) _n . Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Ausdruck Polystyrol-Aus­ gangsmischung aber auch Mischungen oder Legierungen des Poly­ styrol mit anderen Stoffen. Durch Substanzpolymerisation her­ gestellte Produkte sind farblose, klare thermoplastische Kunst­ stoffe, die in großem Umfange zur Herstellung von Haushalts­ artikeln, technischen Apparateteilen usw. verwendet werden. Große Bedeutung haben auch die Copolymerisate des Styrol mit Acrylnitril und/oder Butadien bzw. die Pfropfpolymerisate, bei denen man Styrol unter Zugabe von natürlichem oder synthe­ tischem Kautschuk polymerisiert. All diese Stoffe können er­ findungsgemäß als Polystyrol-Ausgangsmischung eingesetzt wer­ den, soweit sie schäumbar sind. Vorzugsweise wird mit Poly­ styrol-Ausgangsmischungen gearbeitet, die durch einen geeig­ neten Treibmittelzusatz bei vorgebbaren physikalischen Para­ metern (Druck, Temperatur) schäumbar sind. - Spinnvliese auf Basis von Polystyrol sind auch vorteilhaft, weil sie ohne Recycling-Probleme mit Behältern oder anderen Gegenständen aus Polystyrol kombiniert werden können.

Stets kann im Rahmen der Erfindung mit einer Ausgangsmischung gearbeitet werden, die polymerisierbare Anteile enthält, wobei die polymerisierbaren Anteile, z. B. durch Temperaturerhöhung, unmittelbar vor dem Schäumen und/oder beim Schäumen zur Poly­ merisation gebracht werden. Um die Saugfähigkeit des herge­ stellten Spinnvlieses in bezug auf die verschiedensten Flüs­ sigkeiten besonders einzurichten, kann in die Ausgangsmischung zusätzlich ein Benetzungswirkstoff eingemischt werden, der verständlicherweise so ausgewählt wird, daß er sich bei den Druck- und Temperaturbeanspruchungen, die die Ausgangsmischung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfährt, nicht stö­ rend verändert und der im übrigen nach Maßgabe der aufzusau­ genden Flüssigkeit eingestellt wird. Die innere Oberfläche der Monofile und damit des hergestellten Spinnvlieses kann dadurch vergrößert werden, daß der Ausgangsmischung amorphes Siliciumdioxid mit einer inneren Oberfläche des amorphen Siliciumdioxids von über 200 m²/g beigemischt wird. Amorphes Siliciumdioxid bezeichnet durch Hochtemperaturhydrolyse her­ gestelltes Siliciumdioxid oder Fällungskieselsäure. Die innere Oberfläche, die das amorphe Siliciumdioxid mitbringt, indu­ ziert gleichsam eine wesentlich vergrößerte innere Oberfläche in den Mikroporen der Monofile bzw. an den Monofilen.

Gegenstand der Erfindung sind auch die nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten Spinnvliese, die durch ge­ schäumte Monofile gekennzeichnet sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von einem Spinnvlies aus thermo­ plastischem Kunststoff, wobei eine erwärmte, spinnfähige und unter erhöhtem Druck stehende Ausgangsmischung mit Hilfe von Spinndüsen in eine Schar von Monofilen aufgelöst sowie die Schar von Monofilen mit Kühl- und/oder Verstreckluft behan­ delt und zu einem nonwoven-Spinnvlies auf einem Förderband abgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer schäumbaren Ausgangsmischung gearbeitet wird, die eine zum Schäumen ausreichende Temperatur aufweist sowie bis zum Austritt aus den Spinndüsen auf einem das Schäumen unterdrückenden Druck gehalten wird, und daß die Ausgangs­ mischung in den Spinndüsen und/oder beim Austreten aus den Spinndüsen durch Entspannung zum Schäumen gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Polystyrol-Ausgangsmischung gearbeitet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einer Ausgangsmischung gearbeitet wird, die polymerisierbare Anteile enthält, und daß die polymeri­ sierbaren Anteile, z. B. durch Temperaturerhöhung, unmittel­ bar vor dem Schäumen und/oder beim Schäumen zur Polymeri­ sation gebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Ausgangsmischung zusätzlich ein Be­ netzungswirkstoff eingemischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ausgangsmischung amorphes Silicium­ dioxid mit einer inneren Oberfläche von über 200 m²/g des amorphen Siliciumdioxids beigemischt wird.