EP0046834B1 - Verfahren zur Herstellung eines flauschigen, leichtgewichtigen, weichen Vliesstoffes - Google Patents
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Definitions
- Lightweight soft nonwovens are known. They are used in almost all areas in which woven or knitted textiles are used.
- Nonwovens and also the light nonwovens manufactured in various ways have a smooth surface. They often have a relatively stiff, paper-like handle that is not desirable for many applications. This disadvantage could be prevented by a reduced proportion of binder, but the resistance to washing and dry cleaning would then be reduced and the mechanical resistance of the products would decrease to an undesirable extent.
- a method for producing a matted nonwoven is already known, in which a nonwoven which has already been bonded is provided with an adhesive layer on the surface. This nonwoven is needled. The tufts of fibers caught by the needling are pulled through the adhesive layer and then felted. This creates a non-woven fabric with a rough surface, but it is a bulky felt-like structure that can be used as a heavy lining or for blankets.
- the invention is based on the object of developing a very light, fluffy and soft nonwoven with a very textile case, which, with good mechanical properties, also has good resistance to washing and dry cleaning.
- This object is achieved according to the invention in a method for producing a fluffy, light-weight and soft nonwoven fabric by needling on one or both sides of a binder-containing nonwoven fabric made of staple and / or continuous fibers which already contains bound fibers, in that the nonwoven containing thermoplastic softenable binder fibers the needles are consolidated across their entire cross-section by hot calendering or thermofusion and that the consolidated nonwoven is subsequently needled by barbed felting needles at approx. 20 to 100 punctures / cm 2, the penetration depth of the felting needles being dimensioned such that a fluffy surface is created.
- a known nonwoven bonded with the aid of binding fibers is therefore needled on one or both sides, preferably at high speed.
- the fluffy fleece surface that emerges on the cut-out side is very resistant to mechanical influences and remains unchanged even after several dry cleaning or treatments in the washing machine.
- Spot-welded nonwovens are particularly suitable for many purposes.
- Pre-needled fleeces which are known per se, are by no means soft or fluffy. They are usually used for needle felt floor coverings and as a back surface for synthetic leather. In the so-called needling process, the needles are pierced into a loose nonwoven, pre-consolidation being achieved which leads to an improvement in the mechanical properties of the nonwoven. The resistance to the influence of laundry and dry cleaning is also improved.
- Cross-laid nonwovens are preferred as the basic nonwovens.
- longitudinally laid nonwovens which are consolidated with the aid of hot-melt adhesive fibers, are also suitable.
- the fleeces are made of staple fiber star and / or continuous fibers.
- the consolidation is preferably carried out with the aid of a calender which has rollers engraved on at least one side, the temperature of the roller being dependent on the hot-melt adhesive fibers chosen.
- Homofil fibers are suitable as hot-melt adhesive fibers, e.g. B. nylon 6, copolyester with a melting range around 200 ° C or polybutylene terephthalate.
- bicomponent fibers e.g. B. Nylon 66 - Nylon 6 or polyethylene terephthalate - copolyester or P ⁇ T-polybutylene terephthalate.
- the melt fibers are used in a proportion of 10 to 100% by weight, based on the weight of the total fiber mass. It is thus possible to use a fleece composed exclusively of thermoplastically softenable fibers, and also a fleece composed of hot-melt adhesive fibers and co-fibers, e.g. B. synthetic fibers, such as known polyester, polyamide or polyacrylonitrile fibers. However, semi-synthetic or natural fibers or mixtures of different types of fibers can also be used.
- Spot-bonded nonwovens are preferred in all cases.
- the point consolidation can take place with the help of a calender with an engraved and smooth roller. It is also possible to pressurize the nonwoven, e.g. B. solidify in a thermofusion furnace, the subsequent fixation between cold smoothing rollers.
- the desired soft, fluffy and voluminous surface of the needled nonwoven according to the invention is generally obtained optimally with point-strengthened nonwovens. In the case of nonwovens that have been consolidated with smooth rollers, the softness often leaves something to be desired. In all cases, however, a very good resistance to washing and dry cleaning is achieved.
- the needling can be carried out with conventional needle chairs.
- the needling is done from both sides, expediently with 2 needle chairs with 3000 to 6000 needles / m working width per board, the needles of one needle chair piercing from above and the other needle from below.
- the penetration depth is variable and depends on the nature of the nonwoven to be needled.
- the barbs must always penetrate the material so deeply that the desired fluffy surface is created on the cut-out side.
- the length and density of the fluffy surface depend on the penetration depth, the needle density, the barb shape and the needle size.
- the process can be carried out very economically. With around 5000 needles / m per board and when using 2 boards on a needle chair or 2 needle chairs with a board of 5000 needles each, very high speeds can be achieved. For example, at 38 punctures / cm 2 with 1,000 needles / m working width, it is possible to achieve a speed of 24 m / min.
- the needled nonwoven fabric according to the invention can be post-treated or refined in any way, e.g. B. colored.
- a fleece is carded on a card with a fiber mixture 20 composed of 30% by weight of nylon 66 with a titer of 1.7 dtex, 20% by weight of polyester with a titer of 3.3 dtex and 50% by weight of a core-sheath bicomponent fiber, which consists of 50% by weight of nylon 6 and 50% by weight of nylon 66 and whose titer is also 3.3 dtex.
- This fleece is placed on a slatted belt by means of cross layers.
- the fleece is then calendered with a smooth roller and an engraved roller with dot dimensions of 0.55 x 0.8 x 0.65 mm and 30 dots / cm 2 (dot spacing in the horizontal rows 2.1 mm, in the vertical rows Rows 1.6 mm) welded at a temperature of 225 ° C and a pressure of 50 kp / cm.
- the outlet speed is 10 m / min
- the weight of the calendered nonwoven is 60 g / m 2 .
- the width is 1 m.
- the nonwoven fabric is then passed through a needle chair with 2 boards with 5000 needles each / with 40 gauge and 3 barbs per edge (barbs per 3 edges).
- the stroke is 1 000 / min, the penetration depth is 14 mm. All 3 barbs per edge pierce the nonwoven.
- the throughput speed is 24 m / min, the number of punctures per cm 2 is 38.
- the result is a fluffy material that is very drapable, soft and voluminous.
- the light, fluffy material is very resistant to washing and dry cleaning and retains its soft, voluminous structure even after several washes.
- a nonwoven fabric is produced as in Example 1, but the needling is omitted. The result is a harder, flatter nonwoven that is almost is not capable of being presented, although the fluffy character of the surface is also missing.
- a fleece is carded on a card with a fiber mixture of 50% of the bicomponent fiber according to Example 1 and 50% by weight of nylon 66, 3.3 dtex. This fleece is then solidified at 225 ° C. under the conditions of Example 1 between two calender rolls, one of which is engraved.
- the outlet speed is 10 m / min, the weight of the calendered nonwoven 100 g / m 2 and the width 1 m.
- the nonwoven fabric is then treated with 2 needle chairs, each with 1 board with 5,000 needles / m with 38 gauge and 3 barbs per edge (9 barbs per 3 edges), the needles piercing one time from above and the other time from below.
- the stroke is 1 000 / min, the penetration depth is 12 mm. All 3 barbs per edge pierce the nonwoven.
- the throughput speed is 24 m / min.
- the number of punctures is 38 per cm 2 .
- a fluffy material is created on both sides with a soft and voluminous handle.
- a nonwoven fabric is produced under the conditions of Example 4 without being subjected to the post-needling process. This nonwoven is significantly harder and flatter than the needled product. The fluffy surface on both sides is missing.
- Thickness measurement according to DIN 53 855 Part 1 showed:
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Description
- Leichtgewichtige weiche Vliesstoffe sind bekannt. Sie finden auf fast allen Gebieten Anwendung, bei denen gewebte oder gewirkte Textilien gebräuchlich sind.
- Die Verfestigung von Vliesstoffen erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Bindemitteln, jedoch sind in letzter Zeit zunehmend Verfahren entwickelt worden, bei denen die Verfestigung mit Hilfe von Bindefasern bewirkt wird, wobei sich insbesondere die sogenannte Punktschweißtechnik durchgesetzt hat.
- Vliesstoffe und auch die auf verschiedene Weise hergestellen leichten Vliesstoffe besitzen eine glatte Oberfläche. Sie weisen oft einen relativ steifen, papierartigen Griff auf, der für viele Anwendungszwecke nicht erwünscht ist. Dieser Nachteil ließe sich durch einen verringerten Anteil an Bindemittel verhindern, jedoch würde sich dann die Beständigkeit beim Waschen und Chemischreinigen vermindern und die mechanische Widerstandsfähigkeit der Produkte würde in unerwünschtem Maße abnehmen.
- In letzter Zeit werden auf dem Textilsektor immer mehr weiche und flauschige bzw. aufgerauhte Gewebe und Gewirke verwendet, die z. B. durch voluminöse und weiche Woll- bzw. Synthesefäden und eine entsprechende Web- bzw. Wirkmethode die erwünschten Eigenschaften erhalten. Diese Gewebe oder Gewirke sind in der Bekleidungsindustrie aber auch bei der Herstellung von Heimtextilien in zunehmendem Maße gefragt.
- Derartige weiche, leichte und flauschige Vliesstoffe lassen sich nicht ohne weiteres herstellen. Es ist zwar denkbar, in üblicher Weise hergestellte Vliesstoffe durch Aufrauhen weicher und voluminöser zu gestalten und den Produkten dadurch den erwünschten sehr textilen Fall und ein gutes Volumen zu geben, jedoch sind derartige Produkte nahezu unbrauchbar. Bei der Aufrauhtechnik ergibt sich zwar ein besseres Volumen, jedoch werden bei dem Aufrauhvorgang wahllos Fasern an die Oberfläche des Vliesstoffes gezogen und die mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich erheblich. Überdies werden beim Wasch- und Reinigungsvorgang die losen Fasern abgelöst. Derartige aufgerauhte Vliesstoffe lassen sich somit nur zu Einwegartikeln verarbeiten.
- Aus FR-A-1 226 063 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines verfilzten Vliesstoffes bekannt, bei dem ein bereits gebundener Vliesstoff oberflächlich mit einer Klebstoffschicht versehen wird. Dieser Vliesstoff wird genadelt. Die durch die Nadelung erfaßten Faserbüschel werden durch die Klebstoffschicht hindurchgezogen und dann verfilzt. Es entsteht dadurch zwar ein Vliesstoff mit rauher Oberfläche, jedoch handelt es sich um ein sperriges filzartiges Gebilde, das als schwerer Futterstoff oder für Decken verwendet werden kann.
- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen sehr leichtgewichtigen flauschigen und weichen Vliesstoff mit sehr textilem Fall zu entwickeln, der bei guten mechanischen Gebrauchseigenschaften ebenfalls eine gute Beständigkeit beim Waschen und Chemischreinigen aufweist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Herstellung eines flauschigen, leichtgewichtigen und weichen Vliesstoffes durch ein- oder beidseitiges Nadeln eines bindemittelhaltigen Vlieses aus Stapel- und/oder Endlosfasern, das bereits gebunde Fasern enthält, dadurch gelöst, daß das thermoplastisch erweichbare Bindefasern enthaltende Vlies vor dem Nadeln über seinen gesamten Querschnitt hinweg durch Heißkalandrieren oder Thermofusion verfestigt wird und daß anschließend das verfestigte Vlies durch Widerhaken tragende Filznadeln bei ca. 20 bis 100 Einstichen/cm2 nachgenadelt wird, wobei die Einstichtiefe der Filznadein so bemessen wird, daß an der Ausstichseite eine flauschige Oberfläche entsteht.
- Es wird somit ein bekannter, mit Hilfe von Bindefasern gebundener Vliesstoff, vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit, ein- oder beidseitig nachgenadelt. Die an der Ausstichseite entstehende flauschige Vliesoberfläche ist gegenüber mechanischen Einflüssen sehr beständig und auch nach mehreren Chemischreinigungen oder Behandlungen in der Waschmaschine unverändert. Im Gegensatz zu einem aufgerauhten Vliesstoff, bei dem die Fasern an der Oberfläche nicht fest verankert sind, tritt keine Störung durch Fusselbildung ein. Für viele Zwecke sind punktverschweißte Vliesstoffe besonders gut geeignet.
- Es war durchaus überraschend, daß die Nachbehandlung durch Nadeln zu dem angegebenen Ergebnis führt, insbesondere zu der größeren Weichheit und Flauschigkeit des hergestellten Produktes. Vorgenadelte Vliese, die an sich bekannt sind, sind keineswegs weich oder flauschig. Sie werden üblicherweise für Nadelfilzbodenbeläge und als Rückfläche für Kunstleder verwendet. Bei dem sogenannten Nadelungsverfahren werden die Nadeln in ein loses Vlies eingestochen, wobei eine Vorverfestigung erzielt wird, die zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Vliesstoffes führt. Verbessert wird auch die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Einfluß von Wäsche und Chemischreinigen. Da jedoch durch Nadeln an sich niemals ein weicher und flauschiger Stoff herzustellen ist, wobei überdies die langsamen Geschwindigkeiten beim Vornadelungsverfahren unökonomisch sind und die Oberflächenglätte nicht befriedigt, war nicht zu erwarten, daß durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Nachnadeln eines mit Hilfe von Bindefasern gebundenen Vliesstoffes die gestellte Aufgabe gelöst wird.
- Als Basisvliese werden quergelegte Vliese bevorzugt. Es eignen sich jedoch auch längsgelegte, mit Hilfe von Schmelzklebefasern verfestigte Vliese. Die Vliese bestehen aus Stapelfasern und/oder Endlosfasern. Die Verfestigung erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines Kalanders, der wenigstens einseitig gravierte Walzen aufweist, wobei die Temperatur der Walze abhängig ist von den gewählten Schmelzklebefasern.
- Als Schmelzklebefasern eignen sich Homofilfasern, z. B. Nylon 6, Copolyester mit einem Schmelzbereich um 200 °C oder Polybutylenterephthalat.
- Bevorzugt werden jedoch in der Regel Bikomponentenfasern, z. B. Nylon 66 - Nylon 6 oder Polyethylenterephthalat - Copolyester bzw. PÄT-Polybutylenterephthalat.
- Die Schmelzfasern werden mit einem Anteil von 10 bis 100 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der gesamten Fasermasse, eingesetzt. Es ist somit möglich, sowohl ein ausschließlich aus thermoplastisch erweichbaren Fasern zusammengesetztes Vlies zu verwenden, als auch ein Vlies aus Schmelzklebefasern und Cofasern z. B. synthetische Fasern, wie bekannte Polyester-, Polyamid oder Polyacrylnitriffasern. Es lassen sich jedoch auch halbsynthetische oder Naturfasern oder Mischungen verschiedener Fasersorten verwenden.
- Punktverfestigte Vliese werden in jedem Falle bevorzugt. Die Punktverfestigung kann dabei mit Hilfe eine Kalanders mit gravierter und glatter Walze erfolgen. Es ist weiterhin möglich, das Vlies drucklos, z. B. in einem Thermofusionsofen zu verfestigen, wobei die anschließende Fixierung zwischen kalten Glättwalzen erfolgt. Die erwünschte weiche, flauschige und voluminöse Oberfläche des erfindungsgemäß nachgenadelten Vliesstoffes erhält man in der Regel optimal bei punktverfestigten Vliesstoffen. Bei Vliesstoffen, die mit glatten Walzen verfestigt wurden, läßt oftmals die Weichheit zu wünschen übrig. In allen Fällen wird jedoch eine sehr gute Wasch- und Chemischreinigungsbeständigkeit erreicht.
- Das Nachnadeln kann mit Nadelstühlen üblicher Bauart durchgeführt werden.
- Besonders geeignet ist ein Nadelstuhl mit z. B. 2 Brettern, die jeweils mit ca. 3000 bis 6000 Nadeln/m bestückt sind. Bei einseitiger Nadelung weist der Vliesstoff eine relativ dichte Einstich-und eine flauschige, voluminöse Ausstichseite auf.
- Sofern es erwünscht ist, einen beidseitig flauschigen Vliesstoff herzustellen, erfolgt das Nachnadeln von beiden Seiten aus, zweckmäßig mit 2 Nadelstühlen mit 3000 bis 6000 Nadeln/m Arbeitsbreite pro Brett, wobei die Nadeln des einen Nadelstuhls von oben die des anderen von unten einstechen.
- Die Einstichtiefe ist variabel und hängt von der Beschaffenheit des nachzunadelnden Vliesstoffes ab. Die Widerhaken müssen stets so tief in das Material einstechen, daß auf der Ausstichseite die gewünschte flauschige Oberfläche entsteht. Die Länge und die Dichte der flauschigen Oberfläche sind dabei von der Einstichtiefe, der Nadeldichte, der Widerhakenform und von der Nadelfeinheit abhängig.
- Bei einem schwereren Material mit groben Fasern werden bevorzugt etwas gröbere Nadeln angewendet. Bewährt haben sich Nadeln mit 36 bis 38 Gauge, die 2 bis 3 Widerhaken pro Nadel enthalten. Bei leichteren Vliesstoffen ist es vorteilhafter, feinere Nadeln mit etwa 41 bis 44 Gauge und nur 1 bis 2 Widerhaken zu verwenden. Auch die erforderliche Anzahl der Einstiche ist von dem Basismaterial abhängig. Bewährt haben sich 20 bis 100 Einstiche pro cm2, insbesondere aber 25 bis 60 Einstiche pro cm2.
- Das Verfahren läßt sich sehr wirtschaftlich durchführen. Bei etwa 5000 Nadeln/m pro Brett und beim Einsatz von 2 Brettern an einem Nadelstuhl oder 2 Nadelstühlen mit je einem Brett von 5000 Nadeln können sehr hohe Geschwindigkeiten erzielt werden. So ist es beispielsweise möglich, bei 38 Einstichen/cm2 mit 1 000 Nadeln/m Arbeitsbreite eine Geschwindigkeit von 24 m/min zu erreichen.
- Der erfindungsgemäß nachgenadelte Vliesstoff kann in beliebiger Weise nachbehandelt bzw. veredelt, z. B. gefärbt werden.
- Auf einer Karde wird ein Vlies gekrempelt mit einer Fasermischung 20 aus 30 Gew.% Nylon 66 mit einem Titer 1,7 dtex, 20 Gew.% Polyester mit einem Titer von 3,3 dtex und 50 Gew.% einer Kern-Mantel Bikomponentenfaser, die zu 50 Gew.% aus Nylon 6 und 50 Gew.% Nylon 66 besteht und deren Titer ebenfalls 3,3 dtex beträgt. Dieses Vlies wird mittels Querleger auf ein Lattenband abgelegt. Anschließend wird das Vlies mit einem Kalander mit einer glatten Walze und einer gravierten Walze mit Punktdimensionen von 0,55 x 0,8 x 0,65 mm sowie 30 Punkte/cm2 (Punktabstand in den waagrechten Reihen 2,1 mm, in den senkrechten Reihen 1,6 mm) bei einer Temperatur von 225 °C und einem Druck von 50 kp/cm verschweißt. Die Auslaufgeschwindigkeit beträgt 10 m/min, das Gewicht des kalandrierten Vliesstoffes 60 g/m2. Die Breite ist 1 m.
- Der Vliesstoff wird dann durch einen Nadelstuhl mit 2 Brettern mit je 5000 Nadeln/mit 40 Gauge und 3 Widerhaken pro Kante (Widerhaken pro 3 Kanten) passieren gelassen. Der Hub ist 1 000/min, die Einstichtiefe beträgt 14 mm. Alle 3 Widerhaken pro Kante durchstoßen den Vliesstoff. Die Durchlaufgeschwindigkeit liegt bei 24 m/min, die Zahl der Einstiche pro cm2 beträgt 38.
- Es entsteht ein einseitig flauschiges Material, das sehr drapierfähig, weich und voluminös ist. Das leichte flauschige Material ist sehr beständig beim Waschen und Chemischreinigen und behält auch nach mehreren Wäschen seine weiche voluminöse Struktur bei.
- Ein Vliesstoff wird wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch das Nachnadeln entfällt. Es entsteht ein härterer, flacherer Vliesstoff, der nahezu nicht darpierfähig ist, wobei auch der flauschige Charakter der Oberfläche fehlt.
- Ein Vlies der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 bzw. 2 wird kardiert, quergelegt und genadelt.. Dabei werden folgende Bedingungen gewählt :
- 2 Nadelbretter (von oben eingenadelt), 6 m/min, 700 Hub, 12 mm Einstichtiefe. Dieses Vlies wird dann unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit 10 m/min in einem Kalander mit gravierter und glatter Walze bei 225 °C verschweißt. Der so erhaltene Vliesstoff weist einen harten und festen Griff auf und ist in seinen Eigenschaften mit einem Vliesstoff gemäß Beispiel 2 vergleichbar. Die Oberfläche aber ist weniger glatt als der nach Beispiel 1 und 2 hergestellte Vliesstoff.
- Auf einer Karde wird ein Vlies gekrempelt mit einer Fasermischung von 50 % der Bikomponentenfaser gemäß Beispiel 1 und 50 Gew.% Nylon 66, 3,3 dtex. Anschließend wird dieses Vlies unter den Bedingungen des Beispiels 1 zwischen 2 Kalanderwalzen, deren eine graviert ist, bei 225°C verfestigt. Die Auslaufgeschwindigkeit beträgt 10 m/min, das Gewicht des kalandrierten Vliesstoffes 100 g/m2 und die Breite 1 m.
- Der Vliesstoff wird dann durch 2 Nadelstühle mit je 1 Brett mit 5 000 Nadeln/m mit 38 Gauge und 3 Widerhaken pro Kante (9 Widerhaken pro 3 Kanten) behandelt, wobei die Nadeln das eine Mal von oben, das andere Mal von unten einstechen. Der Hub ist 1 000/min, die Einstichtiefe 12 mm. Alle 3 Widerhaken pro Kante durchstoßen den Vliesstoff. Die Durchlaufgeschwindigkeit liegt bei 24 m/min. Die Zahl der Einstiche beträgt pro cm2 38.
- Es entsteht ein beidseitig flauschiges Material mit weichem und voluminösen Griff.
- Ein Vliesstoff wird unter den Bedingungen des Beispiels 4 hergestellt, ohne daß er dem Nachnadelungsprozess unterzogen wird. Dieser Vliesstoff ist deutlich härter und flacher als das nachgenadelte Produkt. Die flauschige Oberfläche an beiden Seiten fehlt.
- Beide Muster werden nach Norm 53 920 Abschnitt 4.5 (40 °C) 10 Mal gewaschen, wobei der nicht nachgenadelte Vliesstoff etwas mehr ausfasert als der Nachgenadelte. Beide Vliesstoffe neigen jedoch außerordentlich wenig zum Fusseln. Der ursprüngliche Griff bleibt nahezu unverändert.
- Dickenmessung nach DIN 53 855 Teil 1 ergab :
- Die Messung des Fallvermögens nach DIN 53 306 ergab folgende Werte :
Beispiel 4: 57,7 %
Beispiel 5 : 65 %
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