EP0081218B1 - Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes - Google Patents

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EP0081218B1
EP0081218B1 EP82111235A EP82111235A EP0081218B1 EP 0081218 B1 EP0081218 B1 EP 0081218B1 EP 82111235 A EP82111235 A EP 82111235A EP 82111235 A EP82111235 A EP 82111235A EP 0081218 B1 EP0081218 B1 EP 0081218B1
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fibres
fibers
stretched
binder
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Miichiro Kawamura
Mitsuru Fujihashi
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Carl Freudenberg KG
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Carl Freudenberg KG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/48—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • D04H1/49—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation entanglement by fluid jet in combination with another consolidation means

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of a nonwoven fabric, in which the fibers used are assembled over a large area to form a mat, intertwined by jets of a fluid medium directed against the surface and then bonded.
  • the invention has for its object to show a method for producing a dimensionally stable nonwoven that ensures the achievement of a high modulus. This is to be understood as the force required for a 5% stretch.
  • This object is achieved according to the invention in a method of the type mentioned at the outset by impregnating the fiber mat consisting of interwoven fibers with a binder, linearly stretching at least 20% linearly at least in the transverse direction and drying in stretched form with solidification of the binder.
  • the proposed method is particularly suitable for the production of dimensionally stable nonwovens with a weight per unit area of 20 to 80 g / m 2 , and in addition to good tensile stability, they are notable for particularly low elongation in the width direction.
  • the high dimensional stability enables the nonwovens to be mechanically connected to an outer fabric by means of a needling process.
  • they can serve as stiffening materials in this case, but when using chemically activatable fibers they can also be used as binding materials for the subsequent laminating of the laminate onto a carrier.
  • An embodiment has proven to be particularly suitable for this purpose, which can be obtained if the fiber mat consisting of interwoven fibers is produced from hot water-soluble polyvinyl alcohol fibers, if it is impregnated with the aqueous solution of a water-soluble resin and at least transversely stretched by at least 20% linearly and when drying below the softening temperature of the fibers.
  • the softening temperature of the aforementioned fibers in hot water is approximately in the range between 40 and 90 ° C. The drying must therefore be carried out in such a way that the specified temperature interval is not reached.
  • the solubility in water can be increased by adding alkali-saponified polyvinyl acetate. This can be mixed with other resins to further increase solubility.
  • the hot water-soluble polyvinyl alcohol fibers are flatly assembled into a mat by known methods, for example using a carding machine or an air layer.
  • the thus formed, uncompressed and relatively unstable mat is exposed to the action of liquid or gas jets directed against the surface.
  • the fiber mat thus obtained is then sprayed or impregnated with the aqueous solution of a water-soluble resin or the like. It is then stretched by at least 20% at least in the transverse direction, preferably by 40% or more.
  • the forces exerted on the fiber mat by the stretching process result in a particularly large elongation of the fibers in the loosened surface areas and thus a strong increase in tensile strength and elongation stability in these areas.
  • the other areas in which significantly more fibers are stored in a confined space, are characterized by a greater accumulation of binding agent due to the greater effectiveness of capillary forces, thus overall seen by a strong agglomeration of materials, which is stabilized by the drying process, and here as well results in high stretch stability.
  • the content of the binder is at least 60% by weight, preferably at least 70%.
  • the fibers contained in the surface areas of a high fiber density are not significantly stretched by the at least transverse stretching of the fiber mat used. They have a large residual elongation and are able to withstand the mechanical stress caused by the needles penetrating during a subsequent needling process without damage and breakage. Even a needling process is therefore not able to significantly alter the nonwovens obtainable by the proposed method with regard to their elongation modulus.
  • the binders used in the proposed process are preferably water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, hydroxyalkyl cellulose, carboxymethyl cellulose, polyacrylamide, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylate, starch and the like.
  • Polyvinyl alcohol is considered in terms of film Ending properties, the solution time, the treatability of the solution and preferably used because of similar advantages, especially with respect to the treatment of fiber mats made of polyvinyl alcohol fibers.
  • the nonwovens obtainable by the proposed method achieve an elongation of 10% only when loaded with 1 kg / cm or more. They are undesirably stretched or changed in shape and are less suitable as binding materials if a corresponding stretch already occurs at a lower load.
  • the resulting mat was transferred to a 30 mesh wire screen and exposed to water jets to intertwine the fibers.
  • the water had a pressure of 40 kg / cm 2 . It was directed through nozzles against the surface of the mat, which was 0.3 mm in diameter.
  • the inherently stable fiber mat thus obtained was then impregnated with a 1.5% strength aqueous solution of water-soluble polyvinyl alcohol resin, stretched in the transverse direction by 50% and dried in this form.
  • the nonwoven fabric obtained is excellently suitable as a binding material and shows a 10% elongation only when loaded with 1.5 kg / cm. The elongation at break was 15%.
  • the needles that are inserted during the needling process are not deflected sideways to any appreciable extent, whereby a precise needling pattern is obtained while avoiding frequent needle breaks.
  • the nonwoven fabric is characterized by a high elongation modulus and can be dissolved in a remarkably short time by activating its adhesive forces, which is advantageous in relation to the lamination of substrates with a laminate needled with the nonwoven fabric.
  • the nonwovens obtainable by the proposed method are therefore extremely suitable for such chemical bonding purposes.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes, bei dem die verwendeten Fasern flächenhaft zu einer Matte zusammengelagert, durch gegen die Oberfläche gerichtete Strahlen eines fluiden Mediums verflochten und anschliessend verklebt werden.
  • Ein solches Verfahren ist aus DE-C Nr. 1157513 bekannt. Die damit erhaltenen Vliese zeichnen sich durch eine grosse Dehnung und eine dementsprechend geringe Dehnstabilität aus, d. h. durch eine unbefriedigende Formhaltung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines formbeständigen Vliesstoffes zu zeigen, das die Erzielung eines hohen Moduls gewährleistet. Zu verstehen ist hierunter die Kraft, die für eine Dehnung um 5% benötigt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die aus verflochtenen Fasern bestehende Fasermatte mit einem Bindemittel imprägniert, wenigstens in Querrichtung um wenigstens 20% linear gedehnt und in gedehnter Form unter Verfestigung des Bindemittels getrocknet wird.
  • Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von formbeständigen Vliesen mit einem Flächengewicht von 20 bis 80 g/m2, und diese zeichnen sich neben einer guten Zugstabilität durch eine besonders geringe Dehnung in Breitenrichtung aus.
  • Die hohe Dimensionsstabilität ermöglicht es, die Vliese durch einen Nadelungsvorgang mechanisch mit einem Oberstoff zu verbinden. Sie können in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Fasern in diesem Falle als Versteifungsmaterialien dienen, jedoch bei Verwendung von chemisch aktivierbaren Fasern auch als Bindematerialien für das nachträgliche Aufkaschieren des Laminates auf einen Trägerstoff. Als besonders geeignet hat sich hierfür eine Ausführung erwiesen, die erhalten werden kann, wenn die aus verflochtenen Fasern bestehende Fasermatte aus heisswasserlöslichen Polyvinylalkoholfasern hergestellt wird, wenn diese mit der wässerigen Lösung eines wasserlöslichen Harzes imprägniert und wenigstens in Querrichtung um wenigstens 20% Linear gedehnt wird und wenn unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern getrocknet wird. Die Erweichungstemperatur der vorgenannten Fasern in heissem Wasser liegt etwa im Bereich zwischen 40 und 90°C. Die Trocknung muss deshalb so vorgenommen werden, dass das genannte Temperaturintervall nicht erreicht wird.
  • Die Löslichkeit in Wasser lässt sich steigern durch Zusatz von alkaliverseiftem Polyvinylacetat. Dieses kann mit anderen Harzen gemisch werden, um die Löslichkeit weiter zu steigern.
  • Die heisswasserlöslichen Polyvinylalkoholfasern werden nach bekannten Verfahren flächenhaft zu einer Matte zusammengelagert, beispielsweise unter Verwendung einer Krempelanlage oder eines Luftlegers. Die so gebildete, unverdichtete und relativ unstabile Matte wird der Einwirkung von gegen die Oberfläche gerichteten flüssigkeits- oder Gasstrahlen ausgesetzt. Diese führen zu einer gegenseitigen Verschlingung und Verflechtung der Fasern in Abstände voneinander aufweisenden Flächenbereichen, so dass die erhaltene, eigenstabile Matte neben relativ schwach verschlungenen, aufgelockerten Bereichen solche einer hohen Fasedichte aufweist, in denen die Fasern intensiv verflochten und verknäult sind. Die Abstände sind sehr gering, jedoch mit blossem Auge ohne weiteres erkennbar.
  • Die so erhaltene Fasermatte wird anschliessend mit der wässerigen Lösung eines wasserlöslichen Harzes oder dergleichen besprüht oder imprägniert. Sie wird danach um wenigstens 20% wenigstens in Querrichtung verstreckt, vorzugsweise um 40% oder mehr.
  • Die durch den Verstreckungsvorgang auf die Fasermatte ausgeübten Kräfte haben in den aufgelockerten Flächenbereichen eine besonders grosse Dehnung der Fasern zur Folge und damit in diesen Bereichen einen starken Anstieg der Zugfestigkeit und Dehnungsstabilität. Die übrigen Bereiche, in denen wesentlich mehr Fasern auf engstem Raum zusammengelagert sind, zeichnen sich demgegen über infolge der grösseren Wirksaamkeit von Kapillarkräften durch eine starke Anreicherung an Bindemittel aus, somit insgesamt gesehen durch eine starke Materialzusammenballung, die durch den Trocknungsvorgang stabiliserit wird und hier ebenfalls eine hohe Dehnungsstabilität zur Folge hat.
  • Voraussetzung für die Erzielung dieses Effektes ist selbstverständlich, dass die Fasern unter den zur Entfernung des Wassers angewendeten Bedingungen eine Schädigung nicht erfahren. In Fällen, in denen heisswasserlösliche Fasern zur Anwendung kommen, darf die Trocknungstemperatur die Löslichkeitsschwelle der Fasern nicht überschreiten.
  • In bezug auf die Erzielung eines guten Dehnungsmoduls ist es wichtug, dass der Gehalt des Bindemittels wenigstens 60 Gew.-% beträgt, vorzugsweise wenigstens 70%.
  • Die in den Flächenbereichen einer grossen Faserdichte enthaltenen Fasern werden durch die mindestens in Querrichtung vorgenommene Verstreckung der eingesetzten Fasermatte nicht nenennenswert gedehnt. Sie haben eine grosse Restdehnung und vermögen der mechanischen Belastung durch die bei einem nachträglichen Nadelungsvorgang eindringenden Nadeln ohne Schädigung und Bruch zu widerstehen. Auch ein Nadelungsvorgang vermag daher die nach dem vorgeschlagenen Verfahren erhätlichen Vliesstoffe hinsichtlich ihres Dehnungsmoduls nicht in wesentlichem Masse nachteilig zu verändern.
  • Die bei dem vorgeschlagenen Verfahren verwendeten Bindemittel sind vorzugsweise wasserlösliche Harze wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyäthylenoxid, Hydroxyalkylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylat, Stärke und dergleichen.
  • Polyvinylalkohol wird in Hinblickaufdiefilmbildenden Eigenschaften, die Lösungszeit, die Behandelbarkeit der Lösung und wegen ähnlicher Vorteile bevorzugt benutzt, insbesondere in bezug auf die Behandlung von Fasermatten aus Polyvinylalkohol fasern.
  • Die nach dem vorgeschlagenen Verfahren erhätlichen Vliesstoffe erreichen eine Dehnung von 10% erst bei einer Belastung mit 1 kg/cm oder mehr. Sie sind unerwünscht gedehnt oder in ihrer Form verändert und weniger gut als Bindematerialien geeignet, wenn eine entsprechende Dehnung bereits bei geringerer Belastung auftritt.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispieles näher erläutert:
    • Mit Hilfe einer Krempelanlage wurde aus heisswasserlöslichen Polyvinylalkoholfasern eine Matte aus lose zusammengelagerten Faserrrn gebildet, die ein Flächengewicht von 50 g/m2 aufwies. Die Faserrrn hatten bei zwei denier eine Schittlänge von 51 mm.
  • Die entstehende Matte wurde auf ein Drahtsieb von 30 mesh überführt und der Einwirkung von Wasserstrahlen zur gegenseitigen Verflechtung der Fasern ausgesetzt. Das Wasser hatte einen Druck von 40 kg/cm2. Es wurde durch Düsen gegen die Oberfläche der Matte gerichtet, die einen Durchmesser von 0,3 mm hatten.
  • Anschliessend wurde die so erhaltene, eigenstabile Fasermatte mit einer 1,5%igen, wässerigen Lösung aus wasserlöslichem Polyvinylalkoholharz imprägniert, in Querrichtung um 50% verstreckt und in dieser Form getrocknet.
  • Der erhaltene Vliesstoff eignet sich ausgezeichnet als Bindematerial und zeigt eine 10%ige Dehnung erst bei einer Belastung mit 1,5 kg/cm. Die Bruchdehnung betrug 15 %.
  • Diese Werte sind ausserordentlich bemerkenswert, und sie gewährleisten, dass ein nachträglich durchgeführter Nadelungsvorgang, beispielsweise in Hinblick auf die Verbindung mit einem Oberstoff eine Dimensionsveränderung praktisch nicht zur Folge hat.
  • Die während des Nadlungsvorgangs eingestochenen Nadeln werden nicht in nennenswertem Masse seitlich abgelenkt, wodurch ein präzises Nadelungsmuster erhalten wird unter Vermeidung häufiger Nadelbrüche.
  • Der Vliesstoff zeichnet sich trotz seines geringen Flächengewichtes durch einen hohen Dehnungsmodul aus und lässt sich unter Aktivierung seiner Klebkräfte in bemerkenswert kurzer Zeit auflösen, was vorteilhaft ist in bezug auf die Kaschierung von Trägerstoffen mit einem mit dem Vliesstoff vernadelten Laminat. Die nach dem vorgeschlagenen Verfahren erhätlichen Vliesstoffe sind daher ausgezeichnet für derartige chemische Bindungszwecke geeignet.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes, bei dem die verwendeten Fasern flächenhaft zu einer Matte zusammengelagert, durch gegen die Oberfläche gerichtete Strahlen eines fluiden Mediumsverflochen und anschliessend verklebtwerden, dadurch gekennzeichnet, dass die aus verflochtenen Fasern bestehende Matte mit einem Bindemittel imprägniert, wenigstens in Querrichtung um wenigstens 20% linear gedehnt und in gedehnter Form unter Verfestigung des Bindemittels getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern heisswasserlösliche Polyvinylalkoholfasern verwendet werden, dass als Bindemittel die wäserige Lösung eines wasserlöslichen Harzes verwendet wird, und dass unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern getrocknet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; dass die mit dem Bindemittel imprägnierte Matte wenigstens in Querrichtung um wenigstens 40% linear gedehnt wird.
EP82111235A 1981-12-07 1982-12-04 Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes Expired EP0081218B1 (de)

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