EP1954859A1 - Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre - Google Patents

Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre

Info

Publication number
EP1954859A1
EP1954859A1 EP06806673A EP06806673A EP1954859A1 EP 1954859 A1 EP1954859 A1 EP 1954859A1 EP 06806673 A EP06806673 A EP 06806673A EP 06806673 A EP06806673 A EP 06806673A EP 1954859 A1 EP1954859 A1 EP 1954859A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
core
fibers
sheath
staple
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06806673A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hendrik Tiemeier
Ekkehard Labitzke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP1954859A1 publication Critical patent/EP1954859A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/14Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2904Staple length fiber
    • Y10T428/2909Nonlinear [e.g., crimped, coiled, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/608Including strand or fiber material which is of specific structural definition
    • Y10T442/609Cross-sectional configuration of strand or fiber material is specified
    • Y10T442/612Hollow strand or fiber material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]
    • Y10T442/608Including strand or fiber material which is of specific structural definition
    • Y10T442/627Strand or fiber material is specified as non-linear [e.g., crimped, coiled, etc.]
    • Y10T442/635Synthetic polymeric strand or fiber material
    • Y10T442/636Synthetic polymeric strand or fiber material is of staple length

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of core-sheath staple fibers with a three-dimensional crimping by extruding and cooling the fiber and subsequent multi-stage treatment in a fiber strand to cut the fiber into staple fibers and a core-sheath staple with a three-dimensional crimp consisting of several polymer components.
  • Synthetic staple fibers are increasingly used for the production of nonwoven materials, wherein in particular the external nature as well as the possibility of joining the fibers represent special characteristic quantities. It has been found that the staple fibers with a core-sheath characteristic, in which the sheath of the fiber has a thermobondierbares polymer material, is particularly well suited to obtain by thermobonding a preconsolidated nonwoven layer. Such nonwoven layers are preferably used for multilayer nonwoven materials, as substantially intermixings of the fiber between the individual layers occur. Such a core-sheath fiber is known, for example, from JP 2-191717.
  • the fiber is extruded from two different polymer components in order to obtain a material favorable for thermobonding in the sheath of the fibers.
  • the polymer components are chosen such that after cooling, these have different shrinkage behavior, resulting in the further treatment for self-crimping of the fiber.
  • Such a property of the fiber which is also known as so-called three-dimensional crimping, is particularly intensified in that the core is formed eccentrically within the fiber cross-section and thus a material supply which differs substantially on both sides of the fiber. which increases the self-curling effect. After melt-spinning the fiber, it is drawn, mechanically crimped and cut into staple fibers after shrinking at about 100 ° C.
  • the eccentric arrangement of the core within the fiber cross-section has the disadvantage that in places an insufficient sheathing with the respective second polymer component is formed, which hampers the further processing process, in particular with regard to the thermal bonding properties.
  • a further disadvantage is that the generated 3D crimp is based essentially on the differences between the polymer components.
  • Such a core-sheath staple fiber and its production process are also known from US 2004, 0234757 A1, wherein the eccentric formation of the polymer components within the fiber cross-section to produce 3D crimping is to be improved by unilaterally forming the fiberdeluflstrom is acted upon.
  • the fiber has an eccentrically formed core-shell structure, which leads to the disadvantages already mentioned above.
  • EP 0 891 433 B1 discloses a core-shell staple fiber in which the fiber has a symmetrical core-shell arrangement.
  • the fiber consists of a polymer component which is decomposed by Oxidarion in the edge region and thus shows the core-shell structure.
  • such fibers have very poor self-cockling properties, so mechanical crimping is inevitable.
  • the mechanical crimping, also referred to as so-called two-dimensional crimping is basically leads to a lower bulk and bulk of the fiber.
  • the invention is characterized in that the core-shell staple fiber has at its periphery a uniformly distributed polymer component whose properties can be matched to the further processing process.
  • the core-shell staple fiber has at its periphery a uniformly distributed polymer component whose properties can be matched to the further processing process.
  • it is advantageous to produce thermal bonds through individual melting points to each fiber safely.
  • the different crystallinity produced during the solidification of the fiber, in particular in the cladding region due to the sharp blowing, leads to a high degree of self-crimping, which is further intensified by the material difference resulting between the cladding and the core.
  • What is essential here, however, is that a multi-stage treatment carried out in a fiber web after melt-spinning of the fiber is carried out at temperatures which are below the glass transition temperature of the polymer component in the sheath of the fibers.
  • the core-sheath staple fiber according to the invention has, in the symmetrically formed core-sheath structure, a fine crystalline structure on one side of the fiber and a substantially coarser crystalline structure on an opposite side of the fiber.
  • the fiber shows an intensely embossed 3D crimp, which leads to a bulky and voluminous character of the fiber.
  • such fibers can also be used advantageously as a filler.
  • the staple fiber according to the invention is also preferably suitable for multilayer nonwoven products.
  • the three-dimensional crimping in the core-sheath staple fiber can be further improved by extruding the fiber with a hollow core which has a center-formed hollow portion of at least 2% of the fiber cross-section.
  • the hollow portion can assume a maximum size of 30% of the fiber cross section.
  • the hollow cross-section of the fiber is preferably extruded through a nozzle bore having a C-shaped opening cross-section.
  • a filling of a gaseous medium preferably an ambient air
  • the air contained in the hollow portion thus acts in addition insulating between the fiber sides, so that the one-sided cooling create structural change can emerge even more.
  • the filling within the fiber causes an increase in the elasticity, so that in particular a relatively high elastic recovery on the fiber is detectable.
  • the core-coat staple fiber is extruded with a jacket which encloses the core with a substantially coaxially shaped annular surface in the range of 5 to 50% of the fiber cross-section. This provides a high level of flexibility in the design of the core-shell staple fiber in order to realize different combinations of polyermomponents in different proportions.
  • the cooling of the fiber with a cooling air the air temperature in the range from 5 ° C to 30 0 C.
  • the cooling air is introduced at a temperature of below 20 ° C to the freshly extruded fibers.
  • the extrusion of the fibers can be carried out both by rectangular spinning nozzles and by ring spinning nozzles.
  • rectangular spinning nozzles with a plurality of nozzle openings
  • the filament bundle extruded through the nozzle openings is guided along a transverse flow blowing and cooled from the outside by the cooling air flow.
  • the fibers extruded into a filament veil are preferably cooled by a spark plug blowing, in which the cooling air flow flows radially through the annular filament bundle from inside to outside.
  • the fibers are preferably removed after extrusion at a take-off speed in the range of 100 m / min, up to 1,000 m / min, so that the further processing of the fiber on a fiber strand can be carried out both continuously and discontinuously.
  • the sheath is extruded from a low-melting polymer, for example a co-polyester or olefin.
  • the core can preferably be extruded from a polyolefin, for example a PP polymer, which can be regarded as a cost-effective filling material.
  • the core-sheath staple fiber according to the invention is characterized not only by the high three-dimensional crimping but also by its high dimensional stability, since during processing into a nonwoven essentially only the polymer component in the cladding region of the fiber is used to produce a thermal bond. Essentially, the polymer component in the core of the fiber remains unaffected.
  • the self-crimping produced in the fiber provides, in particular, a fiber structure which is relatively light in terms of volume, so that high-voluminous nonwovens having high porosity and good recovery properties can be produced.
  • the relatively light specific weight of the fiber is in particular on the one hand by a relatively large hollow portion of max. Achieved 30% of the fiber cross section and on the other hand by the choice of material, which has a material density, in particular in the shell, which is greater than the material density in the core. It has been found to be particularly advantageous if the material density in the jacket by a factor between 1 to 1.5 greater than the material density of the core.
  • the self-crimp of the fiber which is due to unilaterally faster cooling and any desired unevenness in material distribution across the fiber cross-section of the fiber, is in the range of 5 to 12 loops of 1-inch fiber length, corresponding to 25.4-mm fiber length , Such crimps are particularly suitable for forming bulky nonwovens therefrom. It has been found that the use of such core-sheath staple fibers is preferably in the lower titer range, so that the process variant is particularly advantageous, in which after the multi-stage treatment, a fiber having a filament titer in the range of 2 to 20 den.
  • the nonwoven fabric product according to the invention is characterized in particular by the fact that a fiber composite can be produced in a simple manner by, for example, application of hot air.
  • both multi-layer fiber webs can be produced as a molded part or semifinished product.
  • the fibrous products could be used as filling material due to their bulkiness.
  • the staple fibers according to the invention are preferably processed by kadding into a pile, wherein the solidification of the staple fibers within the pile can be effected in a simple manner by thermal consolidation by fusing the intersection points of the staple fiber.
  • the pile can be heated, for example, by heated air or by radiant heating elements.
  • the fiber is preferably suitable for producing three-dimensional fiber structures in the web.
  • the fleece has the special advantage that recovery takes place as far as possible even after mechanical stress. This effect can be used over a very long period of time due to the special property of the fiber.
  • the nonwoven fabric formed from the staple fibers is thus formed in particular as heat insulation, sound insulation or padding material.
  • Such materials are characterized in particular by the small surface volume which is possible by the core-sheath staple fiber according to the invention. in this respect Such nonwovens can be produced with relatively little use of raw materials.
  • Fig. 1 shows schematically a side view of a melt spinning apparatus for extruding a plurality of fibers
  • FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment according to FIG.
  • Fig. 3 schematically shows a side view of a fiber line for Mehrhavenbehand- averaging a plurality of sheath-core fibers
  • Fig. 4 schematically shows a cross section of an embodiment of a core-sheath staple fiber
  • Fig. 5 schematically shows a cross section of another embodiment of the sheath-core staple fiber according to the invention
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a melt spinning apparatus for extruding a plurality of core-sheath fibers
  • FIGS. 1 and 3 form an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.
  • Such staple fiber production plants have the peculiarity that the fibers extruded by melt spinning are intermediately stored before a multi-stage treatment. In this way, during melt spinning of the fiber and in the multi-stage treatment of the fiber, different production speeds and different material flows can be realized and optimized for the respective process section.
  • melt spinning of the fiber and in the multi-stage treatment of the fiber different production speeds and different material flows can be realized and optimized for the respective process section.
  • a variety of core-sheath fibers extruded and stored as a so-called tow in a jug for intermediate storage in a first stage of process a variety of core-sheath fibers extruded and stored as a so-called tow in a jug for intermediate storage.
  • FIGS. 1 and 2 an embodiment of such a melt spinning device is shown schematically in several views.
  • Fig. 1 shows the melt spinning apparatus in a side view
  • Fig. 2 shows the melt spinning apparatus in a cross sectional view.
  • the melt spinning device has a spinning device 1, which is connected to a melt preparation 2.
  • the melt preparation 2 is formed by two melt sources 3.1 and 3.2, which are connected to the spinning device 1 via the melt distribution systems 4.1 and 4.2.
  • the melt sources 3.1 and 3.2 are shown in this embodiment as extruders, which each melt a polymer material.
  • a first polymer component A can be prepared by the melt source 3.1 and a second polymer component B can be processed by the melt source 3.2 to produce a polymer melt which is fed to the spinning device 1.
  • the spinning device 1 has a plurality of spinneret means 5.1, 5.2 and 5.3 juxtaposed in a spinning beam 7.
  • the spinneret means 5.1, 5.2 and 5.3 are coupled to the melt distribution systems 4.1 and 4.2.
  • conveying and guiding means are provided in order to extrude the supplied melt streams in each case through a multiplicity of nozzle openings in a rectangular nozzle plate attached to the underside of the spinneret means. Extrusion of core-sheath fibers is well known in the art, so detailed description and design of the device parts are omitted here.
  • nozzle openings are used in particular, which exhibit a C-shaped opening cross section.
  • the fiber can be produced with a filling of a gaseous fluid.
  • the gaseous fluid is formed from the gas atmosphere prevailing in the vicinity of the fiber. Since this environment is essentially determined by the ambient air, thus air enters the hollow portion of the core of the fiber.
  • Each of the spinneret means 5.1 to 5.3 associated rectangular nozzle plates 6.1, 6.2 and 6.3 produces a plurality of core-sheath fibers that emerge as filament bundles in a fiber bundle and are deducted.
  • the filament bundle 12.1 is extruded through the nozzle plate 6.1, the filament bundle 12.2 etc. through the nozzle plate 6.2.
  • the cooling device 8 has for each filament bundle 12.1 to 12.3 in each case a cooling shaft 9.1, 9.2 and 9.3, through which the filament bundles are led to cool.
  • a blowing wall 10 is formed, which is directly coupled to a pressure chamber 11.
  • the pressure chamber 11 is connected to a cooling air source (not shown here), through which a cooling air is supplied with overpressure in the pressure chamber 11, so that the blowing wall 10 generates a cooling air flow, which is directed substantially transverse to the direction of filament bundles 12.1 to 12.3.
  • a plurality of preparation rollers 13.1 to 13.6 and a plurality of deflection rollers 14.1 to 14.3 are provided, through which the filament bundles 12.1, 12.2 and 12.3 are brought together to form a tow 22.
  • the deduction of the filament bundles 12.1 to 12.3 essentially takes place through the deduction mechanism 15, which has a plurality of draw-off rollers 16, on which the tow is guided.
  • the discharge unit 15 is followed by a conveying means 17, which has a deflection roller 18 and two downstream coiling rollers 19.1 to 19.2. has.
  • the reel rollers 19.1 and 19.2 are driven at the same peripheral speeds, wherein the guided between the reel rollers 19.1 and 19.2 tow is required in a held below the conveyor 17 can 20.
  • the pot 20 is held in a can holder 21, which carries out a movement of the pot, so that the tow 22 can be stored evenly distributed within the pot 20.
  • a can gate 23 is arranged which holds a plurality of cans 20.
  • the Kannengatter is associated with a collective deduction 24, through which the fibers stored in the cans are withdrawn as tow and merged.
  • the tow strands 22 are then fed to a plurality of treatment devices and cut at the end by a cutter 29 into staple fibers of predetermined length.
  • the treatment devices comprise a first drafting system 25.1, a treatment chamber 26, a second drafting system 25.2, a drying device 27 and an attachment device 28.
  • the first drafting system 25.1 is arranged directly next to the collective take-off unit 24.
  • the drafting system 25.1 is followed by the second drafting system 25.2, wherein each of the drafting systems 25.1 and 25.2 has a plurality of drafting rollers.
  • the tow strands 22 are guided with simple looping on the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2.
  • the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 are driven, the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 being operated at different peripheral speeds depending on the desired drawing ratio.
  • the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 can be used as required. claim have a cooled roll shell or a heated roll shell.
  • a treatment channel 26 is formed between the first drafting system 25.1 and the second drafting system 25.2, in which the fiber is conditioned.
  • the fiber is conditioned.
  • the conditioning may include wetting the fiber strands.
  • the drafting system 25.2 is followed by a dryer 27 to reduce the moisture content in the fiber strands to obtain a final fixation of the crimp in the fiber.
  • an adjustment device 28 and the cutter 29 are provided to continuously cut the fiber strands of the core-sheath fiber into staple fibers having a predetermined fiber length.
  • the fiber line shown in FIG. 3 is exemplary in structure and arrangement of the treatment device.
  • 29 can be added between the Kannengattergestell 23 and the cutting device 29 additional treatment facilities.
  • the second drafting followed by a third drafting, between the second and third drafting additional steam treatment would be possible.
  • the drying device 27 could be preceded by a laying device in order to change the guide widths of the tow 22 within the fiber line. In order to produce extreme crimp in the core-sheath fibers, it would also be possible to pre-allocate a crimper to the dryer.
  • the core-clad fiber is blown with a sharp stream of cooling air.
  • a cooling air flow is generated by the blowing wall 10 with a blast air velocity of at least 3 m / s. It has been found that at take-off speeds in the range of 300 to 800 m / min, the blast air velocity in the range of 3 to 8 m / s is set.
  • the sharp blow-off of the fiber strands after extrusion results in uneven cooling of the fiber, so that the directly blown fiber side cools faster than the opposite unbleached side of the fiber.
  • the Mehrmenbeha ⁇ dlung be carried out with a temperature which is well below the glass transition temperature of the polymer component in the cladding of the fiber. This ensures that the molecular structure formed during cooling is not destroyed.
  • the sheath structure of the fiber for the formation of self-crimping is decisive.
  • the multi-step treatment was carried out at a maximum temperature stress of the fibers of ⁇ 70 ° C.
  • the glass transition temperature T g of the Polyethylentereftaltes is 75 0 C so that the during the cooling is trained molecular structure of the multi-stage treatment was obtained.
  • FIG. 4 schematically shows a fiber cross-section of a core-sheath fiber.
  • the fiber cross section of the core-sheath fiber 30 has a symmetrical arrangement between a core 31 and a sheath 32.
  • the core 31 thus becomes gleichf ö RMIG through the jacket 32 with an annular surface coated.
  • a cooling air flow is applied to a front fiber side 38.
  • the cooling air flow is at a blast air velocity in the range of 3 to 8 m / sec. blown toward the core-sheath fiber 30.
  • the air temperature of the cooling air is in the range of 5 ° C to 30 ° C, preferably a temperature of below 18 0 C is set.
  • the air temperature of the cooling air is in the range of 5 ° C to 30 ° C, preferably a temperature of below 18 0 C is set.
  • Li Fig. 5 is an embodiment of such a core-sheath fiber shown.
  • the core-sheath fiber 30 has a hollow core 33, which is surrounded symmetrically by a jacket 32. Due to the hollow portion within the hollow core 33, no substantial heat conduction takes place within the fiber cross-section during the cooling of the fiber, so that the cooling across the fiber cross-section takes place both faster and with greater differences between the front fiber side 38 and the rear fiber side 39.
  • the core-sheath fiber with hollow portion is particularly suitable to voluminous and To form bulky core-shell staple fibers.
  • the core-shell structure with a hollow portion in the fiber results in a fiber having a relatively low specific gravity to produce large volume nonwoven fabrics.
  • This effect can be further improved by selecting a polymer component for the core of the fiber which has a lower material density in relation to the cladding.
  • the shell component is formed from a low-melting polymer, considerable differences in density can be achieved.
  • differences in the range of a factor of 1 to 1.5 are realizable, that is, the polymer component of the shell has a density that is greater by a factor of 1 to 1.5 than the density of the core component.
  • the enclosed in the cavity of the core-sheath fiber gaseous fluid also causes an increase in the elastic property of the fiber, which is particularly noticeable in the elastic re-expansion of the fiber.
  • elastic back strains were measured on such a fiber, which were in the range of 60%.
  • the dimensional stability of the fiber is further supported by the fact that during the further processing by the thermal consolidation process In essence, only the sheath component of the fiber is used to connect the fibers.
  • a polymer is selected for the sheath component which has a low melting point or lower melt index values (MFI) in relation to the core polymer.
  • MFI melt index values
  • the enclosed in the hollow portion of the fiber gaseous fluid, which is particularly formed by an air, also provides during the cooling of the fiber is an advantageous insulation between the unevenly treated fiber sides of the fiber.
  • the effect of self-crimping is enhanced.
  • the self-crimping of such fibers has a degree of crimp ranging from 7 to 10 sheets per fiber length of 1 inch.
  • the polymer component A in the core of the fiber is preferably formed by a polyolefin and the polymer component B in the sheath of the staple fiber by a polyester.
  • modifications of such polymers can also be used.
  • the core-sheath staple fiber according to the invention is particularly well suited to form very voluminous nonwovens, which are used, for example, as filling material for upholstered furniture, pillows or blankets.
  • applications as multi-layer nonwovens are also possible where especially mixing effects, as they occur for example during needling or Wasserstrahlvernadeln completely avoid.
  • nonwoven products can be produced in a multilayer arrangement without substantial mixing of the layers.
  • the staple fiber according to the invention is preferably processed into a kad striv pile, wherein the subsequent thermal consolidation is feasible in a simple manner. Due to the comparatively low melting point of the outer material of the core-sheath staple fiber, the pile can already be heated by fabrication by flowing through a heated air. It is also possible to generate the heating of the pile by radiant heating elements. However, it is particularly advantageous to treat the pile by ultrasonic consolidation, so that the fibers are merely heated up by friction at their points of intersection with other fibers, so that a fusion occurs.
  • the core-sheath structure of the fiber produces dimensional stability in the nonwoven fabrics produced since the energy required to melt the fibers is low and thus the core of the fiber remains substantially unaffected.
  • the elastic properties as well as the self-crimping of the fiber lead to high-voluminous nonwovens with high porosity and very good recovery properties, which remains essentially unchanged even with repeated mechanical loading.
  • the staple fiber is particularly suitable for producing a three-dimensional fiber structure in the web.
  • nonwovens are preferably formed as a thermal insulation material or sound insulation material.
  • they are also preferably suitable as upholstery material, for example, for an interior trim in the automotive sector.
  • the temperature stability of the fiber is advantageously noticeable.
  • the inventive method is described with reference to an exemplary embodiment of a device in which the fibers are guided discontinuously from melt spinning to cutting. In principle, it is also possible to produce such a core-sheath fiber in a continuous process flow. Here, the fiber strands are drawn immediately after the extrusion and peeling directly into the fiber line.
  • the inventive method thus extends to all known for the production of staple fibers devices, in particular the settings of the cooling and the multi-stage treatment is designed according to the invention.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the spinneret means 5.1 has a ring spinneret plate 36 on its underside.
  • the ring spinneret plate 36 leads to the extrusion of the core-sheath fiber into a filament veil 35.
  • a blow candle 37 is arranged inside the filament veil 35, which produces a uniform flow of cooling air on its jacket.
  • the cooling air flow thus passes from the inside to the outside through the filament curtain 35, so that the fiber strands are blown on one side.
  • the connection of the blow candle 37 to a cooling air source can in this case be formed both from above through the spinning nozzle means 5.1 or alternatively below the spinning device.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

The invention relates to a process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and to corresponding sheath-core staple fibre. In this process the fibre, with a symmetrical sheath-core arrangement, is extruded from two different polymer melts, with one polymer component, A, for the core and one polymer component, B, for the sheath. In order to maximize the intensity of the three-dimensional crimping in the fibre, the fibre is cooled with a sharp stream of cooling air, with a quench air velocity of at least 3 m/sec, and, after the fibres have been bundled to a tow, the multi-stage treatment takes place in a fibre line at a maximum temperature load which is below the glass transition temperature of the polymer component B in the sheath of the fibre. In this way it is possible, after the multi-stage treatment and before the cutting of the fibre, to achieve a high degree of three-dimensional crimp.

Description

Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Stapelfasern mit einer dreidimensionalen Kräuselung sowie eine derartige Kern-Mantel-Stapelfaser A process for producing core-sheath staple fibers having a three-dimensional crimp, and such a core-sheath staple fiber
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel- Stapelfasern mit einer dreidimensionalen Kräuselung durch Extrudieren und Abkühlen der Faser und anschließender mehrstufiger Behandlung in einer Faserstraße bis zum Zerschneiden der Faser zu Stapelfasern sowie eine Kern-Mantel- Stapelfaser mit einer dreidimensionalen Kräuselung bestehend aus mehreren Po- lymerkomponenten.The invention relates to a method for the production of core-sheath staple fibers with a three-dimensional crimping by extruding and cooling the fiber and subsequent multi-stage treatment in a fiber strand to cut the fiber into staple fibers and a core-sheath staple with a three-dimensional crimp consisting of several polymer components.
Synthetische Stapelfasern werden in zunehmendem Maße für die Herstellung von Faservliesmaterialien verwendet, wobei insbesondere die äußere Beschaffenheit sowie die Verbundmöglichkeit der Fasern besondere charakteristische Größen darstellen. Dabei hat sich gezeigt, dass sich die Stapelfasern mit einer Kern- Mantel-Charakteristik, bei welcher der Mantel der Faser ein thermobondierbares Polymermaterial aufweist, besonders gut geeignet ist, um durch Thermobondieren eine vorverfestigte Vliesschicht zu erhalten. Derartige Vliesschichten werden bevorzugt für Mehrschichtvliesmaterialien verwendet, da im wesentlichen Vermi- schungen der Faser zwischen den einzelnen Schichten eintreten. Eine derartige Kern-Mantel-Faser ist beispielsweise aus der JP 2-191717 bekannt.Synthetic staple fibers are increasingly used for the production of nonwoven materials, wherein in particular the external nature as well as the possibility of joining the fibers represent special characteristic quantities. It has been found that the staple fibers with a core-sheath characteristic, in which the sheath of the fiber has a thermobondierbares polymer material, is particularly well suited to obtain by thermobonding a preconsolidated nonwoven layer. Such nonwoven layers are preferably used for multilayer nonwoven materials, as substantially intermixings of the fiber between the individual layers occur. Such a core-sheath fiber is known, for example, from JP 2-191717.
Bei der bekannten Kern-Mantel-Stapelfaser wird die Faser aus zwei unterschiedlichen Polymerkomponenten extrudiert, um im Mantel der Fasern ein für das Thermobondieren günstiges Material zu erhalten. Desweiteren sind die Polymerkomponenten derart gewählt, dass nach Abkühlung diese unterschiedliche Schrumpfverhalten aufweisen, was bei der Weiterbehandlung zur Selbstkräuselung der Faser führt. Eine derartige auch als sogenannte dreidimensionale Kräuselung bekannte Eigenschaft der Faser wird dabei besonders verstärkt, indem der Kern exzentrisch innerhalb des Faserquerschnittes ausgebildet ist und somit sich eine im wesentlichen zu beiden Seiten der Faser unterschiedliche Materialbeschaf- fenheit einstellt, die den Selbstkräuselungseffekt noch verstärken. Nach dem Schmelzspinnen der Faser wird diese verstreckt, mechanisch gekräuselt und nach einer Schrumpfbehandlung bei ca. 100°C zu Stapelfasern geschnitten.In the known core-sheath staple fiber, the fiber is extruded from two different polymer components in order to obtain a material favorable for thermobonding in the sheath of the fibers. Furthermore, the polymer components are chosen such that after cooling, these have different shrinkage behavior, resulting in the further treatment for self-crimping of the fiber. Such a property of the fiber, which is also known as so-called three-dimensional crimping, is particularly intensified in that the core is formed eccentrically within the fiber cross-section and thus a material supply which differs substantially on both sides of the fiber. which increases the self-curling effect. After melt-spinning the fiber, it is drawn, mechanically crimped and cut into staple fibers after shrinking at about 100 ° C.
Die exzentrische Anordnung des Kernes innerhalb des Faserquerschnittes besitzt jedoch den Nachteil, dass stellenweise eine unzureichende Ummantelung mit der jeweils zweiten Polymerkomponente entsteht, was den Weiterverarbeitungspro- zess insbesondere hinsichtlich der Thermobondiereigenschaften behindert. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, dass die erzeugte 3D-Kräuselung im we- sentlichen auf den Unterschieden zwischen den Polymerkomponenten basiert.However, the eccentric arrangement of the core within the fiber cross-section has the disadvantage that in places an insufficient sheathing with the respective second polymer component is formed, which hampers the further processing process, in particular with regard to the thermal bonding properties. A further disadvantage is that the generated 3D crimp is based essentially on the differences between the polymer components.
Aus der US 2004,0234757 Al ist ebenfalls eine derartige Kern-Mantel- Stapelfaser und deren Herstellungsprozess bekannt, wobei die exzentrische Ausbildung der Polymerkomponenten innerhalb des Faserquerschnittes zur Erzeu- gung einer 3D-Kräuselung noch dadurch verbessert werden soll, indem die Faser einseitig mit einem Kühlluflstrom beaufschlagt wird. Durch die nachfolgende thermische Behandlung zur Fixierung der Kräuselung bei Temperaturen bis 2000C werden die abkühlungsbedingten Strukturveränderungen jedoch weitestge- hend aufgehoben, so dass die Selbstkräuselung im wesentlichen nur durch die Unterschiede der Polymerkomponenten bestimmt bleibt. Zudem weist die Faser eine exzentrisch ausgebildete Kernmantelstruktur auf, die zu den bereits zuvor genannten Nachteilen fuhrt.Such a core-sheath staple fiber and its production process are also known from US 2004, 0234757 A1, wherein the eccentric formation of the polymer components within the fiber cross-section to produce 3D crimping is to be improved by unilaterally forming the fiber Kühlluflstrom is acted upon. The subsequent thermal treatment to fix the crimp at temperatures up to 200 0 C, the cooling and structural alterations are greatest extent canceled starting, so that the self-crimping remains substantially determined only by the differences of the polymer components. In addition, the fiber has an eccentrically formed core-shell structure, which leads to the disadvantages already mentioned above.
Aus der EP 0 891 433 Bl geht eine Kern-Mantel-Stapelfaser hervor, bei welcher die Faser eine symmetrische Kern-Mantel-Anordnung aufweist. Hierbei besteht die Faser jedoch aus einer Polymerkomponente, die durch Oxidarion im Randbereich zersetzt ist und somit die Kern-Mantel- Struktur zeigt. Derartige Fasern besitzen jedoch sehr schlechte Eigenschaften zur Ausbildung einer Selbstkräuselung, so dass mechanische Kräuselungen unumgänglich sind. Die mechanische Kräuselung, die auch als sogenannte zweidimensionale Kräuselung bezeichnet wird, führt grundsätzlich zu einem geringeren Bauschvermögen und Fülligkeit der Faser.EP 0 891 433 B1 discloses a core-shell staple fiber in which the fiber has a symmetrical core-shell arrangement. However, the fiber consists of a polymer component which is decomposed by Oxidarion in the edge region and thus shows the core-shell structure. However, such fibers have very poor self-cockling properties, so mechanical crimping is inevitable. The mechanical crimping, also referred to as so-called two-dimensional crimping is basically leads to a lower bulk and bulk of the fiber.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kern- Mantel-Stapelfaser mit einer dreidimensionalen Kräuselung sowie eine derartige Kern-Mantel-Stapelfaser zu schaffen, bei welcher eine gute Thermobondierbarkeit trotz hoher Eigenkräuselung gewährleistet ist.It is an object of the invention to provide a method for producing a core-shell staple with a three-dimensional crimping and such a core-shell staple fiber, in which a good thermobondability is guaranteed despite high self-crimp.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie eine Kern-Mantel-Stapelfaser nach Anspruch 12 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a core-shell staple fiber according to claim 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merk- " malskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the respective subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kern-Mantel-Stapelfaser an ihrem Umfang eine gleichmäßig verteilte Polymerkomponente aufweist, deren Eigenschaften auf den Weiterverarbeitungsprozess abgestimmt sein können. Somit lassen sich vorteilhaft thermische Verbindungen durch einzelne Aufschmelzpunkte sicher zu jeder Faser herstellen. Dabei hat sich überraschenderweise ge- zeigt, dass die bei der Verfestigung der Faser insbesondere im Mantelbereich durch die scharfe Anblasung erzeugte unterschiedliche Kristallinität zu einer hohen Selbstkräuselung führt, die durch die zwischen dem Mantel und dem Kern resultierenden Materialunterschied noch verstärkt wird. Wesentlich hierbei ist jedoch, dass eine nach dem Schmelzspinnen der Faser vorgenommene Mehrstu- fenbehandlung in einer Faserstraße bei Temperaturen ausgeführt wird, die unterhalb der Glasumwandlungstemperatur der Polymerkomponente im Mantel der Fasern liegen. Damit wird ein Abbau der Strukturveränderungen aufgrund der unterschiedlichen Abkühlhistorie der Faserseiten vermieden. Die unterschiedlichen Kristallinitäten führen bei der nachfolgenden Behandlung insbesondere einer Verstreckung zu einer ausgeprägten Kräuselung der Faser. Die erfindungsgemäße Kern-Mantel-Stapelfaser weist hierzu in der symmetrischen ausgebildeten Kern-Mantel-Struktur an einer Faserseite eine feine kristalline Struktur und auf eine gegenüber liegende Faserseite eine wesentlich gröbere kristalline Struktur auf. Damit zeigt die Faser nach der Mehrstufenbehandlung eine intensiv eingeprägte 3D-Kräuselung, die zu einem bauschigen und voluminösen Charakter der Faser führt. Somit lassen sich derartige Fasern auch vorteilhaft als Füllmaterial verwenden. Aufgrund der hervorragenden Thermobondierbarkeit ist die erfindungsgemäße Stapelfaser auch bevorzugt für mehrlagige Vlieserzeugnisse geeignet.The invention is characterized in that the core-shell staple fiber has at its periphery a uniformly distributed polymer component whose properties can be matched to the further processing process. Thus, it is advantageous to produce thermal bonds through individual melting points to each fiber safely. Surprisingly, it has been shown that the different crystallinity produced during the solidification of the fiber, in particular in the cladding region, due to the sharp blowing, leads to a high degree of self-crimping, which is further intensified by the material difference resulting between the cladding and the core. What is essential here, however, is that a multi-stage treatment carried out in a fiber web after melt-spinning of the fiber is carried out at temperatures which are below the glass transition temperature of the polymer component in the sheath of the fibers. This avoids a reduction of the structural changes due to the different cooling history of the fiber sides. The different crystallinities lead in the subsequent treatment in particular a stretching to a pronounced crimping of the fiber. For this purpose, the core-sheath staple fiber according to the invention has, in the symmetrically formed core-sheath structure, a fine crystalline structure on one side of the fiber and a substantially coarser crystalline structure on an opposite side of the fiber. Thus, after the multistage treatment, the fiber shows an intensely embossed 3D crimp, which leads to a bulky and voluminous character of the fiber. Thus, such fibers can also be used advantageously as a filler. Due to the excellent thermobondability, the staple fiber according to the invention is also preferably suitable for multilayer nonwoven products.
Es hat sich gezeigt, dass die dreidimensionale Kräuselung in der Kern-Mantel- Stapelfaser noch dadurch verbessert werden kann, indem die Faser mit einem Hόhlkern extrudiert wird, welcher einen im Zentrum ausgebildeten Hohlanteil von mindestens 2 % des Faserquerschnittes aufweist. Der Hohlanteil kann dabei ma- ximal eine Größe von 30 % des Faserquerschnittes einnehmen. Durch den Hohlanteil wird eine Trennung zwischen der durch die Kühlluft beaufschlagte Faserseite und der gegenüber liegenden Faserseite geschaffen, so dass die durch Abkühlung bedingten Strukturveränderungen sich noch stärker an den beiden Faserseiten ausbilden. Zudem erhöht sich die Elastizität der Faser bei gleicher Bau- schigkeit.It has been found that the three-dimensional crimping in the core-sheath staple fiber can be further improved by extruding the fiber with a hollow core which has a center-formed hollow portion of at least 2% of the fiber cross-section. The hollow portion can assume a maximum size of 30% of the fiber cross section. By the hollow portion, a separation between the acted upon by the cooling air fiber side and the opposite fiber side is created, so that the structural changes caused by cooling form even more on the two sides of the fiber. In addition, the elasticity of the fiber increases with the same level of constancy.
Der Hohlquerschnitt der Faser wird vorzugsweise durch eine Düsenbohrung mit einem C-formigen Öffiiungsquerschnitt extrudiert. Damit lässt sich in dem Hohlanteil des Faserquerschnittes eine Füllung eines gasförmigen Mediums vorzugs- weise einer Umgebungsluft realisieren. Die in dem Hohlanteil enthaltene Luft wirkt somit zusätzlich isolierend zwischen den Faserseiten, so dass die durch die einseitige Abkühlung erzeuge Strukturveränderung noch stärker hervortreten können. Desweiteren bewirkt die Füllung innerhalb der Faser eine Erhöhung der Elastizität, so dass insbesondere eine relativ hohe elastische Rückdehnung an der Fa- ser feststellbar ist. Je nach Anforderung der Weiterverarbeitung wird die Kernmantelstapelfaser mit einem Mantel extrudiert, welcher den Kern mit einer im wesentlichen koaxial ausgebildeten Ringfläche im Bereich von 5 bis 50% des Faserquerschnittes umschließt. Damit ist eine hohe Flexibilität in der Ausgestaltung der Kern-Mantel- Stapelfaser gegeben, um unterschiedliche Kombinationen von Polyermkomponen- ten in unterschiedlichen Anteilen zu verwirklichen.The hollow cross-section of the fiber is preferably extruded through a nozzle bore having a C-shaped opening cross-section. In this way, a filling of a gaseous medium, preferably an ambient air, can be realized in the hollow portion of the fiber cross-section. The air contained in the hollow portion thus acts in addition insulating between the fiber sides, so that the one-sided cooling create structural change can emerge even more. Furthermore, the filling within the fiber causes an increase in the elasticity, so that in particular a relatively high elastic recovery on the fiber is detectable. Depending on the requirement of further processing, the core-coat staple fiber is extruded with a jacket which encloses the core with a substantially coaxially shaped annular surface in the range of 5 to 50% of the fiber cross-section. This provides a high level of flexibility in the design of the core-shell staple fiber in order to realize different combinations of polyermomponents in different proportions.
Um den durch die scharfe Anblasung mit einer Blasluftgeschwindigkeit von mindestens 3 m/s bedingten Abkühlunterschieden zwischen der angeblasenen Faser- seite und der nicht angeblasenen Faserseite zu erhöhen wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abkühlung der Faser mit einer Kühlluft vorgenommen, die eine Lufttemperatur im Bereich von 5°C bis 300C aufweist. Vorzugsweise wird die Kühlluft mit einer Temperatur von unterhalb 20°C an die frisch extrudierten Fasern herangeführt.In order to increase the caused by the sharp Anblasung with a blast air velocity of at least 3 m / s Abkühlunterschieden between the blown fiber side and not blown fiber side is carried out according to an advantageous embodiment of the method, the cooling of the fiber with a cooling air, the air temperature in the range from 5 ° C to 30 0 C. Preferably, the cooling air is introduced at a temperature of below 20 ° C to the freshly extruded fibers.
Die Extrusion der Fasern lässt sich dabei sowohl durch Rechteckspinndüsen als auch durch Ringspinndüsen ausführen. Bei der Verwendung von Rechteckspinndüsen mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen wird das durch die Düsenöffnungen extrudierte Filamentbündel entlang einer Querstromanblasung geführt und von außen durch den Kühlluftstrom gekühlt.The extrusion of the fibers can be carried out both by rectangular spinning nozzles and by ring spinning nozzles. When using rectangular spinning nozzles with a plurality of nozzle openings, the filament bundle extruded through the nozzle openings is guided along a transverse flow blowing and cooled from the outside by the cooling air flow.
Bei der Verwendung einer Ringspinndüse mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen werden die zu einem Filamentschleier extrudierten Fasern bevorzugt durch eine Kerzenanblasung gekühlt, bei welcher der Kühlluftstrom die ringförmige FiIa- mentschar radial von innen nach außen durchströmt.When using a ring spinneret having a plurality of nozzle orifices, the fibers extruded into a filament veil are preferably cooled by a spark plug blowing, in which the cooling air flow flows radially through the annular filament bundle from inside to outside.
Die Fasern werden bevorzugt nach dem Extrudieren mit einer Abzugsgeschwindigkeit im Bereich von 100 m/min, bis 1.000 m/min, abgezogen, so dass die Weiterverarbeitung der Faser auf einer Fasestraße sowohl kontinuierlich als auch dis- kontinuierlich durchgeführt werden kann. Um möglichst günstige Thermobondiereigenschaften in der Kern-Mantel- Stapelfaser zu erhalten, wird der Mantel aus einem niedrigschmelzenden Polymer beispielsweise einem Co-Polyester oder Olefin extrudiert. Der Kern lässt sich dagegen bevorzugt aus einem Polyolefln beispielsweise einem PP-Polymer extrudie- ren, was als kostengünstiges Füllmaterial anzusehen ist.The fibers are preferably removed after extrusion at a take-off speed in the range of 100 m / min, up to 1,000 m / min, so that the further processing of the fiber on a fiber strand can be carried out both continuously and discontinuously. In order to obtain the best possible thermobonding properties in the core-sheath staple fiber, the sheath is extruded from a low-melting polymer, for example a co-polyester or olefin. On the other hand, the core can preferably be extruded from a polyolefin, for example a PP polymer, which can be regarded as a cost-effective filling material.
Die erfindungsgemäße Kern-Mantel-Stapelfaser zeichnet sich neben der hohen dreidimensionalen Kräuselung insbesondere durch ihre hohe Formstabilität aus, da bei der Verarbeitung zu einem Vliesstoff im wesentlichen nur die Polymer- komponente im Mantelbereich der Faser genutzt wird, um eine thermische Verbindung herzustellen. Hierbei bleibt im wesentlichen die Polymerkomponente im Kern der Faser unbeeinfiusst. Die in der Faser erzeugte Selbstkräuselung sorgt insbesondere zu einer großvolumig im Verhältnis leichten Faserstruktur, so dass hochvoluminöse Vliese mit hoher Porosität und guten Wiedererholungsvermögen daraμs herstellbar sind.The core-sheath staple fiber according to the invention is characterized not only by the high three-dimensional crimping but also by its high dimensional stability, since during processing into a nonwoven essentially only the polymer component in the cladding region of the fiber is used to produce a thermal bond. Essentially, the polymer component in the core of the fiber remains unaffected. The self-crimping produced in the fiber provides, in particular, a fiber structure which is relatively light in terms of volume, so that high-voluminous nonwovens having high porosity and good recovery properties can be produced.
Das relativ leichte spezifische Gewicht der Faser wird insbesondere einerseits durch einen relativ großen Hohlanteil von max. 30% des Faserquerschnitts erreicht und andererseits durch die Wahl des Materials, das insbesondere im Mantel eine Materialdichte aufweist, die größer ist als die Materialdichte im Kern. Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Materialdichte im Mantel um einen Faktor zwischen 1 bis 1,5 größer ist als die Materialdichte des Kernes.The relatively light specific weight of the fiber is in particular on the one hand by a relatively large hollow portion of max. Achieved 30% of the fiber cross section and on the other hand by the choice of material, which has a material density, in particular in the shell, which is greater than the material density in the core. It has been found to be particularly advantageous if the material density in the jacket by a factor between 1 to 1.5 greater than the material density of the core.
Die Selbstkräuselung der Faser, die sich aufgrund einseitig schnellerer Abkühlung sowie eventueller gewünschter Ungleichmäßigkeiten in der Materialverteilung über den Faserquerschnitt der Faser einstellt, liegt in einem Bereich von 5 bis 12 Schlingen von einer Faserlänge von 1 inch, was eine Faserlänge von 25,4 mm entspricht. Derartige Kräuselungen sind insbesondere geeignet, um bauschige Vliese daraus zu bilden. Es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung derartiger Kern-Mantel- Stapelfasern bevorzugt im unteren Titerbereich liegt, so dass die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft ist, bei welcher nach der Mehrstufenbehandlung eine Faser mit einem Filamenttiter im Bereich von 2 den bis 20 den erzeugt wird.The self-crimp of the fiber, which is due to unilaterally faster cooling and any desired unevenness in material distribution across the fiber cross-section of the fiber, is in the range of 5 to 12 loops of 1-inch fiber length, corresponding to 25.4-mm fiber length , Such crimps are particularly suitable for forming bulky nonwovens therefrom. It has been found that the use of such core-sheath staple fibers is preferably in the lower titer range, so that the process variant is particularly advantageous, in which after the multi-stage treatment, a fiber having a filament titer in the range of 2 to 20 den.
Das erfindungsgemäße Faservlieserzeugnis zeichnet sich besonders dadurch aus, dass ein Faserverbund auf einfache Art und Weise durch beispielsweise Beaufschlagung mit Heißluft herstellbar sind. Zudem lassen sich sowohl mehrschichtige Faservliese als Formpressteil oder Halbzeug herstellen. Ebenso könnten die Fa- servlieserzeugnisse aufgrund ihrer Bauschigkeit als Füllmaterial Verwendung finden.The nonwoven fabric product according to the invention is characterized in particular by the fact that a fiber composite can be produced in a simple manner by, for example, application of hot air. In addition, both multi-layer fiber webs can be produced as a molded part or semifinished product. Likewise, the fibrous products could be used as filling material due to their bulkiness.
Die erfindungsgemäßen Stapelfasern werden bevorzugt durch Kadieren zu einem Flor verarbeitet, wobei die Verfestigung der Stapelfasern innerhalb des Flors in einfacher Art und Weise durch eine thermische Verfestigung durch Verschmelzen der Kreuzungspunkte der Stapelfaser erfolgen kann. Hierzu lässt sich das Flor beispielsweise durch erhitzte Luft oder durch Strahlungsheizelemente erwärmen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine Ultraschallverfestigung vorzunehmen, bei welcher die Fasern lediglich an ihren Kreuzungspunkten mit anderen Fasern durch Reibung soweit aufgewärmt werden, dass ein Verschmelzen eintritt.The staple fibers according to the invention are preferably processed by kadding into a pile, wherein the solidification of the staple fibers within the pile can be effected in a simple manner by thermal consolidation by fusing the intersection points of the staple fiber. For this purpose, the pile can be heated, for example, by heated air or by radiant heating elements. However, it is also possible to carry out an ultrasonic solidification in which the fibers are merely heated up by friction at their points of intersection with other fibers, so that a fusion occurs.
Durch den relativ hohen Grad der Selbstkräuselung ist die Faser bevorzugt geeignet, um dreidimensionale Faserstrukturen in dem Vlies zu erzeugen. Dabei besitzt das Vlies den besonderen Vorteil, dass selbst nach mechanischer Belastung eine Rückformung weitestgehend eintritt. Dieser Effekt kann über einen sehr langen Zeitraum durch die besondere Eigenschaft der Faser genutzt werden.Due to the relatively high degree of self-crimping, the fiber is preferably suitable for producing three-dimensional fiber structures in the web. The fleece has the special advantage that recovery takes place as far as possible even after mechanical stress. This effect can be used over a very long period of time due to the special property of the fiber.
Der aus den Stapelfasern gebildete Vliesstoff wird somit insbesondere als Wär- meisolations-, Schallisolations- oder Polsterungsmaterial ausgebildet. Derartige Materialien zeichnen sich insbesondere durch das geringe Flächenvolumen aus, das durch die erfindungsgemäße Kern-Mantel-Stapelfaser möglich ist. Insoweit können derartige Vliesstoffe mit relativ geringem Rohstoffeinsatz hergestellt werden.The nonwoven fabric formed from the staple fibers is thus formed in particular as heat insulation, sound insulation or padding material. Such materials are characterized in particular by the small surface volume which is possible by the core-sheath staple fiber according to the invention. in this respect Such nonwovens can be produced with relatively little use of raw materials.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungs- beispiele unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The method according to the invention will be explained in more detail below with reference to some embodiments with reference to the accompanying drawings.
Es stellen dar:They show:
Fig. 1 schematisch eine Seitensicht einer Schmelzspinnvorrichtung zum Extru- dieren einer Vielzahl von FasernFig. 1 shows schematically a side view of a melt spinning apparatus for extruding a plurality of fibers
Fig. 2 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig.FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment according to FIG.
1 Fig. 3 schematisch eine Seitenansicht einer Faserstraße zur Mehrstufenbehand- lung einer Vielzahl von Kernmantelfasern Fig. 4 schematisch ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Kern- Mantel-Stapelfaser Fig. 5 schematisch ein Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kern-Mantel-Stapelfaser1 Fig. 3 schematically shows a side view of a fiber line for Mehrstufenbehand- averaging a plurality of sheath-core fibers Fig. 4 schematically shows a cross section of an embodiment of a core-sheath staple fiber Fig. 5 schematically shows a cross section of another embodiment of the sheath-core staple fiber according to the invention
Fig. 6 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbei- Spiels einer Schmelzspinnvorrichtung zum Extrudieren einer Vielzahl von Kern-Mantel-Fasern6 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a melt spinning apparatus for extruding a plurality of core-sheath fibers
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Vorrichtungsteile bilden ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Derartige Stapelfaser-Herstellungsanlagen weisen die Besonderheit auf, dass die durch Schmelzspinnen extrudierten Fasern vor einer mehrstufigen Behandlung zwischengespeichert werden. Damit lassen sich beim Schmelzspinnen der Faser und bei der mehrstufigen Behandlung der Faser unterschiedliche Produktionsgeschwindigkeiten und unterschiedliche Materialflüsse realisieren und auf den je- weiligen Prozessabschnitt optimieren. So wird in einer ersten Stufe des Herstel- lungsprozesses eine Vielzahl von Kern-Mantel-Fasern extrudiert und als ein soge- nanten Tow in eine Kanne zur Zwischenspeicherung abgelegt.The device parts shown in FIGS. 1 and 3 form an embodiment of a device for carrying out the method according to the invention. Such staple fiber production plants have the peculiarity that the fibers extruded by melt spinning are intermediately stored before a multi-stage treatment. In this way, during melt spinning of the fiber and in the multi-stage treatment of the fiber, different production speeds and different material flows can be realized and optimized for the respective process section. Thus, in a first stage of process a variety of core-sheath fibers extruded and stored as a so-called tow in a jug for intermediate storage.
In Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schmelzspinnvorrich- tung schematisch in mehreren Ansichten gezeigt. Fig. 1 zeigt die Schmelzspinnvorrichtung in einer Seitenansicht und in Fig. 2 ist die Schmelzspinnvorrichtung in einer Querschnittsansicht dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.In FIGS. 1 and 2, an embodiment of such a melt spinning device is shown schematically in several views. Fig. 1 shows the melt spinning apparatus in a side view, and Fig. 2 shows the melt spinning apparatus in a cross sectional view. Insofar as no explicit reference is made to one of the figures, the following description applies to both figures.
Die Schmelzspinnvorrichtung weist eine Spinneinrichtung 1 auf, die mit einer Schmelzeaufbereitung 2 verbunden ist. Die Schmelzeaufbereitung 2 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Schmelzquellen 3.1 und 3.2 gebildet,- die über die Schmelzeverteilersysteme 4.1 und 4.2 mit der Spinneinrichtung 1 ver- bunden sind. Die Schmelzequellen 3.1 und 3.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Extruder dargestellt, welcher jeweils ein Polymerwerkstoff aufschmelzen. So lässt sich durch die Schmelzequelle 3.1 eine erste Polymerkomponente A und durch die Schmelzequelle 3.2 eine zweite Polymerkomponente B zu jeweils einer Polymerschmelze aufbereiten, die der Spinneinrichtung 1 zugeführt, wird.The melt spinning device has a spinning device 1, which is connected to a melt preparation 2. In this exemplary embodiment, the melt preparation 2 is formed by two melt sources 3.1 and 3.2, which are connected to the spinning device 1 via the melt distribution systems 4.1 and 4.2. The melt sources 3.1 and 3.2 are shown in this embodiment as extruders, which each melt a polymer material. Thus, a first polymer component A can be prepared by the melt source 3.1 and a second polymer component B can be processed by the melt source 3.2 to produce a polymer melt which is fed to the spinning device 1.
Die Spinneinrichtung 1 weist mehreren in einem Spinnbalken 7 nebeneinander angeordnete Spinndüsenmittel 5.1, 5.2 und 5.3 auf. Die Spinndüsenmittel 5.1, 5.2 und 5.3 sind mit den Schmelzeverteilersystemen 4.1und 4.2 gekoppelt. Innerhalb der Spinndüsenmittel 5.1, 5.2 und 5.3 sind Förder- und Führungsmittel vorgese- hen, um die zugeführten Schmelzeströme jeweils durch eine Vielzahl von Düsen- öffhungen in einer auf der Unterseite der Spinndüsenmittel angebrachten Rechteckdüsenplatte zu extrudieren. Das Extrudieren von Kern-Mantel-Fasern ist im Stand der Technik allgemein bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung und Ausbildung der Vorrichtungsteile an dieser Stelle verzichtet wird. Zum Extrudieren einer Kern-Mantel-Faser mit einem Hohlkern werden insbesondere Düsenöfmungen verwendet, die einen C-förmigen Öffiiungsquerschnitt aufzeigen. Damit lässt sich die Faser mit einer Füllung eines gasförmigen Fluids erzeugen. Das gasförmige Fluid wird dabei aus der in der Umgebung der Faser vor- herrschende Gasathmosphäre gebildet. Da diese Umgebung im wesentlichen durch die Umgebungsluft bestimmt ist, gelangt somit Luft in den Hohlanteil des Kernes der Faser.The spinning device 1 has a plurality of spinneret means 5.1, 5.2 and 5.3 juxtaposed in a spinning beam 7. The spinneret means 5.1, 5.2 and 5.3 are coupled to the melt distribution systems 4.1 and 4.2. Within the spinneret means 5.1, 5.2 and 5.3 conveying and guiding means are provided in order to extrude the supplied melt streams in each case through a multiplicity of nozzle openings in a rectangular nozzle plate attached to the underside of the spinneret means. Extrusion of core-sheath fibers is well known in the art, so detailed description and design of the device parts are omitted here. For extruding a core-sheath fiber with a hollow core, nozzle openings are used in particular, which exhibit a C-shaped opening cross section. Thus, the fiber can be produced with a filling of a gaseous fluid. The gaseous fluid is formed from the gas atmosphere prevailing in the vicinity of the fiber. Since this environment is essentially determined by the ambient air, thus air enters the hollow portion of the core of the fiber.
Jede der den Spinndüsenmitteln 5.1 bis 5.3 zugeordneten Rechteckdüsenplatten 6.1, 6.2 und 6.3 erzeugt eine Vielzahl von Kern-Mantel-Fasern, die als Filament- bündel in einer Faserschar austreten und abgezogen werden. So wird durch die Düsenplatte 6.1 das Filamentbündel 12.1, durch die Düsenplatte 6.2 das Filament- bündel 12.2 etc. extrudiert. Each of the spinneret means 5.1 to 5.3 associated rectangular nozzle plates 6.1, 6.2 and 6.3 produces a plurality of core-sheath fibers that emerge as filament bundles in a fiber bundle and are deducted. Thus, the filament bundle 12.1 is extruded through the nozzle plate 6.1, the filament bundle 12.2 etc. through the nozzle plate 6.2.
Unterhalb des Spinnbalkens 7 ist eine Kühleinrichtung 8 angeordnet. Die Kühleinrichtung 8 weist zu jeden Filamentbündel 12.1 bis 12.3 jeweils einen Kühlschacht 9.1, 9.2 und 9.3 auf, durch welchen die Filamentbündel zur Abkühlung geführt werden. An einer Seite der Kühlschächte 9.1, 9.2 und 9.3 ist eine Blaswand 10 ausgebildet, die unmittelbar mit einer Druckkammer 11 gekoppelt ist. Die Druckkammer 11 ist mit einer Kühlluftquelle (hier nicht dargestellt) verbunden, durch welche in der Druckkammer 11 eine Kühlluft mit Überdruck zugeführt wird, so dass die Blaswand 10 einen Kühlluftstrom erzeugt, der im wesentlichen quer zur Laufrichtung der Filamentbündel 12.1 bis 12.3 gerichtet ist.Below the spinning beam 7, a cooling device 8 is arranged. The cooling device 8 has for each filament bundle 12.1 to 12.3 in each case a cooling shaft 9.1, 9.2 and 9.3, through which the filament bundles are led to cool. On one side of the cooling ducts 9.1, 9.2 and 9.3, a blowing wall 10 is formed, which is directly coupled to a pressure chamber 11. The pressure chamber 11 is connected to a cooling air source (not shown here), through which a cooling air is supplied with overpressure in the pressure chamber 11, so that the blowing wall 10 generates a cooling air flow, which is directed substantially transverse to the direction of filament bundles 12.1 to 12.3.
Unterhalb der Kühleinrichtung 8 sind mehrere Präparationswalzen 13.1 bis 13.6 sowie mehrere Umlenkrollen 14.1 bis 14.3 vorgesehen, durch welche die Filamentbündel 12.1, 12.2 und 12.3 zu eine Tow 22 zusammengeführt werden. Wobei der Abzug der Filamentbündel 12.1 bis 12.3 im wesentlichen durch das Abzugswerk 15 erfolgt, welches mehrere Abzugswalzen 16 aufweist, an denen das Tow geführt ist. Dem Abzugswerk 15 ist ein Fördermittel 17 nachgeordnet, welches eine Umlenkwalze 18 sowie zwei nachgeordnete Haspelwalzen 19.1 bis 19.2 auf- weist. Die Haspelwalzen 19.1 und 19.2 sind mit gleichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben, wobei das zwischen den Haspelwalzen 19.1 und 19.2 gefuhrt Tow in eine unterhalb des Fördermittel 17 gehaltenen Kanne 20 gefordert wird. Die Kanne 20 ist in einer Kannenhalterung 21 gehalten, die eine Bewegung der Kanne ausfuhrt, so dass das Tow 22 innerhalb der Kanne 20 gleichmäßig verteilt abgelegt werden kann.Below the cooling device 8, a plurality of preparation rollers 13.1 to 13.6 and a plurality of deflection rollers 14.1 to 14.3 are provided, through which the filament bundles 12.1, 12.2 and 12.3 are brought together to form a tow 22. Wherein the deduction of the filament bundles 12.1 to 12.3 essentially takes place through the deduction mechanism 15, which has a plurality of draw-off rollers 16, on which the tow is guided. The discharge unit 15 is followed by a conveying means 17, which has a deflection roller 18 and two downstream coiling rollers 19.1 to 19.2. has. The reel rollers 19.1 and 19.2 are driven at the same peripheral speeds, wherein the guided between the reel rollers 19.1 and 19.2 tow is required in a held below the conveyor 17 can 20. The pot 20 is held in a can holder 21, which carries out a movement of the pot, so that the tow 22 can be stored evenly distributed within the pot 20.
Zur weiteren Behandlung der Fasern wird nach Befüllung der Kanne 20 diese in eine sogenanntes Kannengatter gestellt, um in einer zweiten Prozessfolge eine Mehrstufenbehandlung an den Fasern auszuführen. In Fig. 3 sind die Vorrichtungsteile eines Ausfuhrungsbeispiels einer Faserstraße gezeigt, um nach einer Mehrstufenbehandlung die Faserstränge zu der erfindungsgemäßen Kern-Mantel- Faser zu zerschneiden. Am Anfang der Faserstraße ist ein Kannengatter 23 ange- • ordnet, welches eine Vielzahl von Kannen 20 hält. Dem Kannengatter ist ein Sammelabzugswerk 24 zugeordnet, durch welches die in den Kannen gespeicherten Fasern als Tow abgezogen und zusammengeführt werden. Die Tow-Stränge 22 werden anschließend mehreren Behandlungseinrichtungen zugeführt und am Ende durch eine Schneideinrichtung 29 zu Stapelfasern in vorbestimmter Länge geschnitten. Die Behandlungseinrichtungen umfassen ein erstes Streckwerk 25.1, eine Behandlungskammer 26, ein zweites Streckwerk 25.2, eine Trocknereinrichtung 27 und eine Zugstelleinrichtung 28.For further treatment of the fibers, after filling the can 20, they are placed in a so-called can gate in order to carry out a multistage treatment on the fibers in a second process sequence. In Fig. 3, the device parts of an embodiment of a fiber line are shown to cut after a multi-stage treatment, the fiber strands to the core-sheath fiber according to the invention. At the beginning of the fiber line, a can gate 23 is arranged which holds a plurality of cans 20. The Kannengatter is associated with a collective deduction 24, through which the fibers stored in the cans are withdrawn as tow and merged. The tow strands 22 are then fed to a plurality of treatment devices and cut at the end by a cutter 29 into staple fibers of predetermined length. The treatment devices comprise a first drafting system 25.1, a treatment chamber 26, a second drafting system 25.2, a drying device 27 and an attachment device 28.
Das erste Streckwerk 25.1 ist unmittelbar neben dem Sammelabzugswerk 24 angeordnet. Dem Streckwerk 25.1 folgt das zweite Streckwerk 25.2, wobei jedes der Streckwerke 25.1 und 25.2 über mehrere Streckwalzen verfügt. Die Tow-Stränge 22 werden mit einfacher Umschlingung an den Streckwalzen der Streckwerke 25.1 und 25.2 geführt. Die Streckwalzen der Streckwerke 25.1 und 25.2 sind angetrieben, wobei die Streckwalzen der Streckwerke 25.1 und 25.2 in Abhängigkeit von dem gewünschten Verstreckverhältnis mit unterschiedlichen Umfangsge- schwindigkeiten betrieben werden. Zur gleichzeitigen thermischen Behandlung der Fasern können die Streckwalzen der Streckwerke 25.1 und 25.2 je nach An- forderung einen gekühlten Walzenmantel oder einen beheizten Walzenmantel aufweisen.The first drafting system 25.1 is arranged directly next to the collective take-off unit 24. The drafting system 25.1 is followed by the second drafting system 25.2, wherein each of the drafting systems 25.1 and 25.2 has a plurality of drafting rollers. The tow strands 22 are guided with simple looping on the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2. The drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 are driven, the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 being operated at different peripheral speeds depending on the desired drawing ratio. For simultaneous thermal treatment of the fibers, the drafting rollers of the drafting systems 25.1 and 25.2 can be used as required. claim have a cooled roll shell or a heated roll shell.
Zur Behandlung beispielsweise zur Erwärmung der Fasern ist zwischen dem ers- ten Streckwerk 25.1 und dem zweiten Streckwerk 25.2 ein Behandlungskanal 26 ausgebildet, in welchem die Faser eine Konditionierung erhalten. So besteht die Möglichkeit, die Faserstränge auf eine vorbestimmte Temperatur mittels Heißluft oder mittels heißem Dampf zu temperieren. Alternativ kann die Konditionierung auch eine Benetzung der Faserstränge beinhalten.For treatment, for example, to heat the fibers, a treatment channel 26 is formed between the first drafting system 25.1 and the second drafting system 25.2, in which the fiber is conditioned. Thus it is possible to temper the fiber strands to a predetermined temperature by means of hot air or by means of hot steam. Alternatively, the conditioning may include wetting the fiber strands.
Dem Streckwerk 25.2 folgt eine Trocknereinrichtung 27, um den Feuchtigkeitsgehalt in den Fasersträngen zu reduzieren, um eine letztmalige Fixierung der Kräuselung in der Faser zu erhalten.The drafting system 25.2 is followed by a dryer 27 to reduce the moisture content in the fiber strands to obtain a final fixation of the crimp in the fiber.
Am Ende der Faserstraße ist eine Zugstelleinrichtung 28 sowie die Schneideinrichtung 29 vorgesehen, um die Faserstränge der Kern-Mantel-Faser kontinuierlich zu Stapelfasern mit vorgegebener Faserlänge zu schneiden.At the end of the fiber line, an adjustment device 28 and the cutter 29 are provided to continuously cut the fiber strands of the core-sheath fiber into staple fibers having a predetermined fiber length.
Die in Fig. 3 dargestellte Faserstraße ist im Aufbau und Anordnung der Behand- lungseinrichtung beispielhaft. So lassen sich zwischen dem Kannengattergestell 23 und der Schneideinrichtung 29 zusätzliche Behandlungseinrichtungen hinzufügen. Für eine Mehrstufenverstreckung könnte beispielsweise dem zweiten Streckwerk ein drittes Streckwerk folgen, wobei zwischen dem zweiten und dritten Streckwerk eine zusätzliche Dampfbehandlung möglich wäre. Zudem könnte der Trockeneinrichtung 27 eine Verlegeeinrichtung vorgeordnet sein, um die Führungsbreiten des Tows 22 innerhalb der Faserstraße zu verändern. Um extreme Kräuselungen in den Kern-Mantel-Fasern zu erzeugen, wäre ebenfalls möglich, der Trockeneinrichtung eine Kräuseleinrichtung vorzuordnen.The fiber line shown in FIG. 3 is exemplary in structure and arrangement of the treatment device. Thus, 29 can be added between the Kannengattergestell 23 and the cutting device 29 additional treatment facilities. For a Mehrstufenverstreckung example, the second drafting followed by a third drafting, between the second and third drafting additional steam treatment would be possible. In addition, the drying device 27 could be preceded by a laying device in order to change the guide widths of the tow 22 within the fiber line. In order to produce extreme crimp in the core-sheath fibers, it would also be possible to pre-allocate a crimper to the dryer.
Um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können, sind folgende für die Schmelzspinnvorrichtung und die Faserstraße erforderlichen Prozesseinstel- hingen erforderlich. So wird zur Erzeugung einer dreidimensionalen Kräuselung in der Kern-Mantel-Faser nach dem Extrudieren die Kern-Mantel-Faser mit eine scharfen Kühlluftstrom angeblasen. Hierzu wird durch die Blaswand 10 ein Kühlluftstrom mit einer Blasluftgeschwindigkeit von mindestens 3 m/s erzeugt. Es hat sich herausgestellt, dass bei Abzugsgeschwindigkeiten im Bereich von 300 bis 800 m/min, die Blasluftgeschwindigkeit im Bereich von 3 bis 8 m/s eingestellt wird. Die scharfe Abblasung der Faserstränge nach dem Extrudieren führt zu einer ungleichmäßigen Abkühlung der Faser, so dass die unmittelbar angeblasene Faserseite schneller abkühlt als die gegenüber liegende nicht angeblasene Seite der Faser. Damit ergibt sich im kristallinen Aufbau insbesondere der Mantelschicht der Faser eine differenzierte Struktur, die insbesondere nach der Mehrstufenbe- handlung zu einer intensiven dreidimensionalen Kräuselung der Faser führt. Hierbei ist jedoch die Mehrstufenbehaπdlung mit einer Temperatur auszuführen, die deutlich unterhalb der Glasumwandlungstemperatur der Polymerkomponente im Mantel der Faser liegt. Damit ist sichergestellt, dass die während der Abkühlung gebildeten Molekularstruktur nicht zerstört wird. Insoweit ist insbesondere die Mantelstruktur der Faser für die Ausbildung der Selbstkräuselung bestimmend. Bei der Herstellung einer Kern-Mantel-Faser, bei welcher die Polymerkomponente A für den Kern durch eine Polypropylen und die Polymerkomponente B für den Mantel durch ein Polyethylentereftalat gebildet ist, wurde die Mehrstufenbehandlung bei einer maximalen Temperaturbelastung der Fasern von <70°C ausgeführt. Die Glasumwandlungstemperatur Tg des Polyethylentereftaltes beträgt 750C, so dass die während der Abkühlung sich ausgebildete Molekularstruktur der Mehrstufenbehandlung erhalten blieb. So fuhren die Verstreckungen der Kern-Mantel- Fasern zu ungleichförmigen Verzug der Faserinnenseite gegenüber der Faseraußenseite, die sich insbesondere nach einer Relaxation in der Trockeneinrichtung zu einer intensiven dreidimensionalen Kräuselung in der Faser auswirkt.In order to be able to carry out the method according to the invention, the following process settings necessary for the melt spinning device and the fiber line are needed to hang. Thus, to produce a three-dimensional crimp in the core-clad fiber after extrusion, the core-clad fiber is blown with a sharp stream of cooling air. For this purpose, a cooling air flow is generated by the blowing wall 10 with a blast air velocity of at least 3 m / s. It has been found that at take-off speeds in the range of 300 to 800 m / min, the blast air velocity in the range of 3 to 8 m / s is set. The sharp blow-off of the fiber strands after extrusion results in uneven cooling of the fiber, so that the directly blown fiber side cools faster than the opposite unbleached side of the fiber. This results in the crystalline structure, in particular of the cladding layer of the fiber, a differentiated structure, which leads, in particular after the multi-stage treatment, to an intensive three-dimensional crimping of the fiber. In this case, however, the Mehrstufenbehaπdlung be carried out with a temperature which is well below the glass transition temperature of the polymer component in the cladding of the fiber. This ensures that the molecular structure formed during cooling is not destroyed. In that regard, in particular, the sheath structure of the fiber for the formation of self-crimping is decisive. In the production of a core-sheath fiber in which the polymer component A for the core is formed by a polypropylene and the polymer component B for the sheath by a polyethylene tereftate, the multi-step treatment was carried out at a maximum temperature stress of the fibers of <70 ° C. The glass transition temperature T g of the Polyethylentereftaltes is 75 0 C so that the during the cooling is trained molecular structure of the multi-stage treatment was obtained. Thus, the stretching of the core-sheath fibers lead to non-uniform distortion of the inside of the fiber with respect to the outside of the fiber, which, in particular after relaxation in the drying device, leads to intensive three-dimensional crimping in the fiber.
In Fig. 4 ist schematisch ein Faserquerschnitt einer Kern-Mantel-Faser gezeigt. Der Faserquerschnitt der Kern-Mantel-Faser 30 weist eine symmetrische Anordnung zwischen einem Kern 31 und einem Mantel 32 auf. Der Kern 31 wird somit gleichförmig durch den Mantel 32 mit einer Ringfläche ummantelt. Zur Abkühlung der mit Schmelztemperaturen im Bereich von 220 bis 300 °C extrudierten Fasern werden an einer vorderen Faserseite 38 mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt. Der Kühlluftstrom wird mit einer Blasluftgeschwindigkeit im Bereich von 3 bis 8 m/sec. in Richtung der Kern-Mantel-Faser 30 geblasen. Die Lufttemperatur der Kühlluft liegt dabei im Bereich von 5°C bis 30°C, vorzugsweise wird eine Temperatur von unterhalb 180C eingestellt. Bei der Verfestigung der Kern- Mantel-Faser 30 stellen sich nun molekulare Differenzen zwischen der vorderen Faserseite 38 und der hinteren Faserseite 39. Insbesondere die Polymerkomponen- te B im Mantel 32 bildet an den Faserseiten 38 und 39 eine unterschiedliche Kristallinität aus. Im Bereich der vorderen Faserseite 38 bilden sich durch die starke Abkühlung relativ viele kleine Kristalle aus. Im abgewandten Bereich auf der Faserseit'e 39 bilden sich durch die langsamere Abkühlung relativ wenige, dafür jedoch größere Kristalle aus. Diese durch die Verfestigung gebildete innere Struktur der Polymerkomponente B sowie die materialspezifischen Unterschiede zwischen den Polymerkomponenten B im Mantel und der Polymerkomponente A im Kern 31 werden in der nachfolgenden Mehrstufenbehandlung genutzt, um eine sehr intensive und gleichmäßige dreidimensionale Kräuselung in der Kern- Mantel-Faser auszubilden.FIG. 4 schematically shows a fiber cross-section of a core-sheath fiber. The fiber cross section of the core-sheath fiber 30 has a symmetrical arrangement between a core 31 and a sheath 32. The core 31 thus becomes gleichf ö RMIG through the jacket 32 with an annular surface coated. To cool the fibers extruded at melt temperatures in the range from 220 to 300 ° C., a cooling air flow is applied to a front fiber side 38. The cooling air flow is at a blast air velocity in the range of 3 to 8 m / sec. blown toward the core-sheath fiber 30. The air temperature of the cooling air is in the range of 5 ° C to 30 ° C, preferably a temperature of below 18 0 C is set. In the solidification of the core-sheath fiber 30, molecular differences now arise between the front fiber side 38 and the rear fiber side 39. In particular, the polymer component B in the sheath 32 forms a different crystallinity at the fiber sides 38 and 39. In the area of the front side of the fiber 38 relatively large numbers of small crystals are formed by the strong cooling. In the remote area on the Faserseit'e 39 formed by the slower cooling relatively few, but larger crystals. These internal structure of the polymer component B formed by the solidification and the material-specific differences between the polymer components B in the shell and the polymer component A in the core 31 are used in the subsequent multi-stage treatment to form a very intense and uniform three-dimensional crimp in the core-sheath fiber ,
Die Intensivierung der dreidimensionalen Kräuselung in der Faser lässt sich insbesondere bei Hohlfasern noch verstärken, da während der Abkühlung zwischen den sich gegenüber liegenden Faserseiten noch größere Unterschiede erzeugt werden können. Li Fig. 5 ist ein Ausfuhrungsbeispiel einer derartigen Kern-Mantel- Faser gezeigt. Die Kern-Mantel-Faser 30 weist einen Hohlkern 33 auf, der symmetrisch von einem Mantel 32 umgeben ist. Aufgrund des Hohlanteils innerhalb des Hohlkern 33 findet innerhalb des Faserquerschnittes während der Abkühlung der Faser keine wesentlichen Wärmeleitungen statt, so dass die Abkühlung über den Faserquerschnitt sowohl schneller als auch mit größeren Unterschieden zwi- sehen der vorderen Faserseite 38 und der hinteren Faserseite 39 erfolgt. Insoweit ist die Kern-Mantel-Faser mit Hohlanteil besonders geeignet, um voluminöse und bauschige Kern-Mantel-Stapelfasern zu bilden. Es hat sich gezeigt, dass bereits ein Hohlanteil von mind. 2% des Faserquerschnittes eine deutliche Verbesserung gegenüber einem Vollquerschnitt ergeben. Um einerseits eine für die Weiterbehandlung der Stapelfaser erforderliche Ummantelung der Kernfaser zu erhalten und andererseits möglichst große Abkühldefizite zwischen den Faserseiten zu erzeugen, hat sich herausgestellt, dass der Kern mit einem maximalen Hohlanteil von 30% des Faserquerschnittes extrudiert werden kann. Die bei der Weiterverarbeitung der Kern-Mantel-Stapelfaser vorteilhaften Eigenschaften zum Thermo- bondieren werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und er erfindungsgemä- ßen Faser dadurch sichergestellt, dass der Mantel den Kern mit einer im wesentlichen koaxial ausgebildeten Ringfläche im Bereich von 5 bis 50% des Faserquerschnittes umschließt. Damit lassen sich thermische Verbindungen im Weiterver- arbeitungsprozess sicher und ausreichend herstellen.The intensification of the three-dimensional crimping in the fiber can be further enhanced, in particular with hollow fibers, since even greater differences can be produced during cooling between the opposing fiber sides. Li Fig. 5 is an embodiment of such a core-sheath fiber shown. The core-sheath fiber 30 has a hollow core 33, which is surrounded symmetrically by a jacket 32. Due to the hollow portion within the hollow core 33, no substantial heat conduction takes place within the fiber cross-section during the cooling of the fiber, so that the cooling across the fiber cross-section takes place both faster and with greater differences between the front fiber side 38 and the rear fiber side 39. In that regard, the core-sheath fiber with hollow portion is particularly suitable to voluminous and To form bulky core-shell staple fibers. It has been shown that even a hollow portion of at least 2% of the fiber cross section results in a significant improvement over a solid cross section. On the one hand to obtain a required for the further treatment of the staple fiber sheathing of the core fiber and on the other hand to produce the greatest possible cooling deficits between the fiber sides, it has been found that the core can be extruded with a maximum hollow portion of 30% of the fiber cross-section. The advantageous properties for thermobonding in the further processing of the core-sheath staple fiber are ensured in the method according to the invention and the fiber according to the invention in that the sheath forms the core with a substantially coaxial annular surface in the range of 5 to 50% of the Fiber cross section encloses. This makes it possible to safely and adequately produce thermal compounds in the further processing process.
Insbesondere die Kern-Mantel-Struktur mit einem Hohlanteil in der Faser führt zu einer Faser mit relativ geringem spezifischen Gewicht, um damit großvolumige Vliesstoffe zu erzeugen. Dieser Effekt lässt sich noch dadurch verbessern, indem für den Kern der Faser eine Polymerkomponente gewählt wird, die eine im Verhältnis zum Mantel geringere Materialdichte aufweist. Unter Berücksichtigung, dass insbesondere die Mantelkomponente aus einem niedrig schmelzenden Polymer gebildet ist, lassen sich beachtliche Dichtunterschiede erreichen. So sind Unterschiede im Bereich von einem Faktor 1 bis 1,5 realisierbar, d.h., die Polymerkomponente des Mantels weist eine Dichte auf, die um den Faktor 1 bis 1,5 größer ist als die Dichte der Kernkomponente.In particular, the core-shell structure with a hollow portion in the fiber results in a fiber having a relatively low specific gravity to produce large volume nonwoven fabrics. This effect can be further improved by selecting a polymer component for the core of the fiber which has a lower material density in relation to the cladding. Considering that in particular the shell component is formed from a low-melting polymer, considerable differences in density can be achieved. Thus, differences in the range of a factor of 1 to 1.5 are realizable, that is, the polymer component of the shell has a density that is greater by a factor of 1 to 1.5 than the density of the core component.
Das im Hohlraum der Kern-Mantel-Faser eingeschlossene gasförmige Fluid bewirkt zudem eine Erhöhung der elastischen Eigenschaft der Faser, was sich insbesondere in der elastischen Rückdehnung der Faser bemerkbar macht. So wurden elastische Rückdehnungen an einer derartigen Faser gemessen, die im Bereich von 60% lagen. Die Formstabilität der Faser wird des weiteren dadurch unterstützt, dass bei der Weiterverarbeitung durch die thermische Verfestigungsverfah- ren im wesentlichen nur die Mantelkomponente der Faser zur Verbindung der Fasern genutzt wird. So wird für die Mantelkomponente ein Polymer gewählt, welches im Verhältnis zum Kernpolymer einen niedrigen Schmelzepunkt bzw. geringere Schmelzindexwerte (MFI) aufweist. Somit wird selbst bei der thermi- sehen Verfestigung von Vliesstoffen die Form der Faser im Kernbereich im wesentlich nicht beeinflusst.The enclosed in the cavity of the core-sheath fiber gaseous fluid also causes an increase in the elastic property of the fiber, which is particularly noticeable in the elastic re-expansion of the fiber. Thus, elastic back strains were measured on such a fiber, which were in the range of 60%. The dimensional stability of the fiber is further supported by the fact that during the further processing by the thermal consolidation process In essence, only the sheath component of the fiber is used to connect the fibers. Thus, a polymer is selected for the sheath component which has a low melting point or lower melt index values (MFI) in relation to the core polymer. Thus, even in the thermal bonding of nonwovens, the shape of the fiber in the core region is not substantially affected.
Das im Hohlteil der Faser eingeschlossene gasförmige Fluid, das insbesondere durch eine Luft gebildet ist, stellt zudem während der Abkühlung der Faser eine vorteilhafte Isolierung zwischen den ungleichmäßig behandelten Faserseiten der Faser dar. Insoweit wird der Effekt der Selbstkräuselung noch verstärkt. Die Selbstkräuselung derartiger Fasern weisen eine Grad der Kräuselung auf, der im Bereich von 7 bis' 10 Bögen pro Faserlänge von 1 inch liegen.The enclosed in the hollow portion of the fiber gaseous fluid, which is particularly formed by an air, also provides during the cooling of the fiber is an advantageous insulation between the unevenly treated fiber sides of the fiber. In that regard, the effect of self-crimping is enhanced. The self-crimping of such fibers has a degree of crimp ranging from 7 to 10 sheets per fiber length of 1 inch.
Bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Faserquerschnitt wird die Polymerkomponente A in dem Kern der Faser bevorzugt durch ein Polyolefin und die Polymerkomponente B in dem Mantel der Stapelfaser durch ein Polyester gebildet. Hierbei können auch Modifikationen derartiger Polymere verwendet werden. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, für spezielle Anwendungsfalle die Polymerkompo- nente A aus einem Polyester und die Polymerkomponente B aus einem Polyolefin zu bilden.In the fiber cross-section illustrated in Figs. 4 and 5, the polymer component A in the core of the fiber is preferably formed by a polyolefin and the polymer component B in the sheath of the staple fiber by a polyester. Here, modifications of such polymers can also be used. However, it is in principle possible for specific application cases to form the polymer component A from a polyester and the polymer component B from a polyolefin.
Für die Herstellung von Vlieserzeugnissen aus einer derartigen Faser hat sich insbesondere die Kombination bewährt, bei welcher der Kern aus einem PP -Polymer und der Mantel aus einem PET-Polymer gebildet ist. Damit lassen sich große Anwendungsfelder der Vlieserzeugnisse sowohl im technischen als auch im hygienischen Bereich erschließen. Ebenso ist die erfindungsgemäße Kern-Mantel- Stapelfaser besonders gut geeignet, um sehr voluminöse Vliese zu bilden, die beispielsweise als Füllmaterial für Polstermöbel, Kissen oder Decken Verwendung finden. Aufgrund der hervorragenden Eigenschaften zum Thermobondieren der Faser lässt jedoch auch Anwendungen als Mehrschichtvliesstoffe möglich, wo insbesondere Vermischungseffekte, wie sie beispielsweise beim Vernadeln oder Wasserstrahlvernadeln auftreten, gänzlich vermeiden. So lassen sich Vlieserzeugnisse in Mehrschichtanordnung ohne wesentliche Vermischung der Schichten herstellen.For the production of nonwoven products from such a fiber, in particular the combination has proven in which the core is formed of a PP polymer and the shell of a PET polymer. Thus, large fields of application of the nonwoven products can be developed both in the technical and in the hygienic field. Likewise, the core-sheath staple fiber according to the invention is particularly well suited to form very voluminous nonwovens, which are used, for example, as filling material for upholstered furniture, pillows or blankets. However, because of the excellent properties of the thermobonding of the fiber, applications as multi-layer nonwovens are also possible where especially mixing effects, as they occur for example during needling or Wasserstrahlvernadeln completely avoid. Thus, nonwoven products can be produced in a multilayer arrangement without substantial mixing of the layers.
Die erfindungsgemäße Stapelfaser wird bevorzugt zu einem kadierten Flor verarbeitet, wobei die anschließende thermische Verfestigung in einfacher Art und Weise ausführbar ist. Aufgrund des vergleichsweise niedrigen Schmelzpunktes des Außenmaterials der Kern-Mantel-Stapelfaser lässt sich das Flor bereits durch Konfektion mittels Durchströmung einer erhitzten Luft aufheizen. Ebenso besteht die Möglichkeit, die Erwärmung des Flors durch Strahlungsheizelemente zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist jedoch, das Flor durch eine Ultraschallverfestigung zu behandeln, so dass die Fasern lediglich an ihren Kreuzungspunkten mit anderen Fasern durch Reibung soweit aufgewärmt werden, dass ein Verschmelzen eintritt.The staple fiber according to the invention is preferably processed into a kadierten pile, wherein the subsequent thermal consolidation is feasible in a simple manner. Due to the comparatively low melting point of the outer material of the core-sheath staple fiber, the pile can already be heated by fabrication by flowing through a heated air. It is also possible to generate the heating of the pile by radiant heating elements. However, it is particularly advantageous to treat the pile by ultrasonic consolidation, so that the fibers are merely heated up by friction at their points of intersection with other fibers, so that a fusion occurs.
Die Kern-Mantel-Struktur der Faser bewirkt bei den hergestellten Vliesstoffen insbesondere eine Formstabilität, da die erforderliche Energie zum Anschmelzen der Fasern gering ist und somit der Kern der Faser im wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Die elastischen Eigenschaften sowie die Selbstkräuselung der Faser fuhren zu hochvoluminösen Vliesen mit hoher Porosität und sehr guten Wiedererho- lungsvermögen, dass selbst bei mehrmaliger mechanischer Belastung im wesentlichen unverändert bleibt. Insoweit ist die Stapelfaser insbesondere zur Herstellung einer dreidimensionalen Faserstruktur in dem Vlies geeignet.In particular, the core-sheath structure of the fiber produces dimensional stability in the nonwoven fabrics produced since the energy required to melt the fibers is low and thus the core of the fiber remains substantially unaffected. The elastic properties as well as the self-crimping of the fiber lead to high-voluminous nonwovens with high porosity and very good recovery properties, which remains essentially unchanged even with repeated mechanical loading. In that regard, the staple fiber is particularly suitable for producing a three-dimensional fiber structure in the web.
Diese hergestellten Vliese sind bevorzugt als Wärmeisolationsmaterial oder Schallisolationsmaterial ausgebildet. Aufgrund der Formstabilität sind sie jedoch auch bevorzugt als Polsterungsmaterial beispielsweise für eine Innenraumpolste- rung im Automobilbereich geeignet. Hierbei macht sich insbesondere auch die Temperaturstabilität der Faser vorteilhaft bemerkbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand eines Ausfuhrungsbeispieles einer Vorrichtung beschrieben, bei welcher die Fasern diskontinuierlich vom Schmelzspinnen bis hin zum Schneiden geführt sind. Grundsätzlich besteht doch auch die Möglichkeit, eine derartige Kern-Mantel-Faser im kontinuierlichen Pro- zessfluß herzustellen. Hierbei werden die Faserstränge unmittelbar nach dem Extrudieren und Abziehen unmittelbar in die Faserstraße eingezogen. Das erfindungsgemäße Verfahren erstreckt sich somit auf alle zur Herstellung von Stapelfasern bekannten Vorrichtungen, wobei insbesondere die Einstellungen der Abkühlung sowie der Mehrstufenbehandlung erfindungsgemäß ausgebildet ist.These produced nonwovens are preferably formed as a thermal insulation material or sound insulation material. However, due to the dimensional stability, they are also preferably suitable as upholstery material, for example, for an interior trim in the automotive sector. In this case, in particular, the temperature stability of the fiber is advantageously noticeable. The inventive method is described with reference to an exemplary embodiment of a device in which the fibers are guided discontinuously from melt spinning to cutting. In principle, it is also possible to produce such a core-sheath fiber in a continuous process flow. Here, the fiber strands are drawn immediately after the extrusion and peeling directly into the fiber line. The inventive method thus extends to all known for the production of staple fibers devices, in particular the settings of the cooling and the multi-stage treatment is designed according to the invention.
Insbesondere das Abkühlen der frisch extrudierten Fasern lässt sich alternativ auch durch andere einseitig auf die Faser einwirkenden Anblasungen auswirken. So ist die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung auch alternativ mit einer Ringspinndüse auszuführen. In Fig. 6 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das Spinndüsenmittel 5.1 auf seiner Unterseite eine Ringspinndüsenpatte 36 aufweist. Die Ringspinndüsenplatte 36 führt zur Extrusion der Kern-Mantel- Faser zu einem Filamentschleier 35. Zur Abkühlung der Faserstränge in dem Fi- lamentschleier 35 ist innerhalb des Filamentschleiers 35 eine Blaskerze 37 angeordnet, die an ihrem Mantel einen gleichmäßigen Kühlluftstrom erzeugt. Der Kühlluftstrom gelangt somit von innen nach außen durch den Filamentschleier 35, so daß die Faserstränge einseitig angeblasen werden. Die Anbindung der Blaskerze 37 an eine Kühlluftquelle kann hierbei sowohl von oben durch das Spinndüsenmittel 5.1 oder alternativ unterhalb der Spinneinrichtung ausgebildet sein. In particular, the cooling of the freshly extruded fibers can alternatively be influenced by other blows acting unilaterally on the fiber. Thus, the device shown in Fig. 1 is also to be carried out alternatively with a ring spinning nozzle. FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which the spinneret means 5.1 has a ring spinneret plate 36 on its underside. The ring spinneret plate 36 leads to the extrusion of the core-sheath fiber into a filament veil 35. To cool the fiber strands in the filament veil 35, a blow candle 37 is arranged inside the filament veil 35, which produces a uniform flow of cooling air on its jacket. The cooling air flow thus passes from the inside to the outside through the filament curtain 35, so that the fiber strands are blown on one side. The connection of the blow candle 37 to a cooling air source can in this case be formed both from above through the spinning nozzle means 5.1 or alternatively below the spinning device.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spinneinrichtung1 spinning device
2 Schmelzeaufbereitung2 Melt preparation
3.1, 3.2 Schmelzequelle3.1, 3.2 melt source
4.1, 4.2 Schmelzeverteilersystem4.1, 4.2 Melt distribution system
5.1, 5.2, 5. 3 Spinndüsenmittel5.1, 5.2, 5. 3 Spinneret agent
6.1, 6.2, 6. 3 Rechteckdüsenplatte6.1, 6.2, 6. 3 Rectangular nozzle plate
7 Spinnbalken7 spinning beams
8 Kühleinrichtung8 cooling device
9.1, 9.2, 9. 3 Kühlschacht9.1, 9.2, 9. 3 Cooling shaft
10 Blaswand10 blowing wall
11 Druckkammer11 pressure chamber
12.1 , 12.2, 12.3 Filamentbündel12.1, 12.2, 12.3 filament bundles
13.1 , 13.2 ... 13.6 Präparationswalze13.1, 13.2 ... 13.6 Preparation roller
14.1 , 14.2, 14.3 Umlenkrolle14.1, 14.2, 14.3 pulley
15 Abzugswerk15 deduction mechanism
16 Abzugswalzen16 take-off rolls
17 Fördermittel17 subsidies
18 Umlenkwalze18 deflecting roller
19.1, , 19.2 Haspelwalzen19.1,, 19.2 Winder rollers
20 Kanne20 jug
21 Kannenhalterung21 can holder
22 Tow22 tow
23 Kannengatter23 can gates
24 Sammelabzugswerk24 collective deduction plant
25.1, 25.2 Streckwerk25.1, 25.2 drafting system
26 Behandlungskanal26 treatment channel
27 Trocknereinrichtung27 dryer device
28 Zugstelleinrichtung28 Zugstelleinrichtung
29 Schneideinrichtung 30 Kern-Mantel-Faser29 cutting device 30 core-sheath fiber
31 Kern31 core
32 Mantel32 coat
33 Hohlkern 34 Kühlluftstrom33 hollow core 34 cooling air flow
35 Filamentschleier35 filament veils
36 Ringspinndüsenplatte36 ring spinneret plate
37 Blaskerze37 blow candle
38 Faserseite (vorn) 39 Faserseite (hinten) 38 fiber side (front) 39 fiber side (rear)

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Stapelfasern mit einer dreidimensionalen Kräuselung in folgenden Schritten: 1.1. Extrudieren der Fasern mit einer symmetrischen Kern-Mantel-1. A process for the production of core-shell staple fibers with a three-dimensional crimping in the following steps: 1.1. Extruding the fibers with a symmetric core-shell
Anordnung aus zwei unterschiedlichen Polymerschmelzen mit einer Polymerkomponente A für den Kern und einer Polymerkomponente B für den Mantel,Arrangement of two different polymer melts with a polymer component A for the core and a polymer component B for the shell,
1.2. Anblasen der Fasern durch einen einseitig auf die Fasern gerich- teten Kühlluftstrom mit einer Blasluftgeschwindigkeit von mindestens 3 m/s,1.2. Blowing the fibers through a cooling air stream directed at the fibers on one side with a blast air velocity of at least 3 m / s,
1.3. Zusammenfassen der Fasern zu einem To w, r.4. Mehrstufenbehandlung in einer Faserstrasse bei Temperaturen unterhalb der Glasumwandlungstemperatur (Tg) der Polymer- komponente B und1.3. Combining the fibers into a To w, r.4. Multi-stage treatment in a fiber line at temperatures below the glass transition temperature (Tg) of the polymer component B and
1.5. Zerschneiden der Faser mit vorbestimmten Schnittlänge zu Stapelfasern.1.5. Cutting the fiber with predetermined cut length into staple fibers.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fa- sern mit einem Hohlkern extrudiert werden, welcher einen im Zentrum ausgebildeten Hohlanteil von mindestens 2% des Faserquer- schnitts aufweist.2. The method according to claim 1, characterized in that the fibers are extruded with a hollow core, which has a hollow portion formed in the center of at least 2% of the fiber cross section.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkern der Fasern mit einem maximalen Hohlanteil von 30% des3. The method according to claim 2, characterized in that the hollow core of the fibers with a maximum hollow content of 30% of
Faserquerschnitts extrudiert wird.Fiber cross section is extruded.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser durch eine Düsenbohrung mit einem C-formigen Öff- nungsquerschnitt extrudiert wird. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the fiber is extruded through a nozzle bore with a C-shaped opening cross-section.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit einem Mantel extrudiert werden, welcher den Kern mit einer im wesentlichen koaxial ausgebildeten Ringfläche im Bereich von 5% bis 50% des Faserquerschnittes um- schließt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the fibers are extruded with a jacket which encloses the core with a substantially coaxial annular surface in the range of 5% to 50% of the fiber cross-section.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abkühlung der Fasern die Kühlluft eine Lufttemperatur im Bereich von 5 0C bis 30°C aufweist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for cooling the fibers, the cooling air has an air temperature in the range of 5 0 C to 30 ° C.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch eine Rechteckspinndüse mit einer Vielzahl von Düsenöffhungen zu einem Filamentbündel extrudiert und durch eine Querstromanblasung gekühlt werden, wobei der Kühlluftstrom von außen auf das Filamentbündel gerichtet ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fibers are extruded through a rectangular spinneret having a plurality of Düsenöffhungen to a filament bundle and cooled by a Querstromanblasung, wherein the cooling air flow is directed from the outside to the filament bundle.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch eine Ringspinndüse mit einer Vielzahl von Düsenöffhungen zu einem Filamentschleier extrudiert und durch eine Kerzenanblasung gekühlt werden, wobei der Kühlluftstrom von innen auf den Filamentschleier gerichtet ist.8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fibers are extruded through a ring spinning nozzle having a plurality of Düsenöffhungen to a Filamentschleier and cooled by a Kerzenanblasung, wherein the cooling air flow is directed from the inside to the Filamentschleier.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasem nach dem Extrudieren mit einer Abzugs- geschwindigkeit im Bereich von lOOm/min bis 1000 m/min abgezogen werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the fibers are removed after extrusion at a take-off speed in the range of lOOm / min to 1000 m / min.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerkomponente A im wesentlichen ein Po- lyolefin und die Polymerkomponente B im wesentlichen ein Polyester ist. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the polymer component A is essentially a polyolefin polyol and the polymer component B is essentially a polyester.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser nach der Mehrstufenbehandlung einen Fi- lamenttiter im Bereich von 2 den bis 20 den aufweist.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the fiber after the multi-stage treatment Lament titer in the range of 2 to 20 den.
12. Kern-Mantel-Stapelfaser mit einer dreidimensionalen Kräuselung bestehend aus einer Polymerkomponente A im Kern und einer Polymerkomponente B im Mantel, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Polymerkomponenten symmetrisch in dem Faserquerschnitt extrudiert sind und dass die Polymerkomponente B innerhalb des12. core-shell staple fiber with a three-dimensional crimp consisting of a polymer component A in the core and a polymer component B in the shell, characterized in that the two polymer components are extruded symmetrically in the fiber cross-section and that the polymer component B within the
Faserquerschnittes auf einer Faserseite eine feine kristalline Struktur und auf der gegenüberliegenden Faserseite eine grobe kristalline Struktur aufweist.Fiber cross-section has a fine crystalline structure on one side of the fiber and a coarse crystalline structure on the opposite side of the fiber.
13. Kern-Mantel-Stapelfaser gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern hohl ausgebildet ist und im Zentrum einen mit einem gasförmigen Fluid gefüllten Hohlanteil von mindestens 2% des Faserquerschnitts aufweist.13. core-shell staple fiber according to claim 12, characterized in that the core is hollow and has a filled with a gaseous fluid hollow portion of at least 2% of the fiber cross-section in the center.
14. Kern-Mantel-Stapelfaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mit einem maximalen Hohlanteil von 30% des Faserquerschnitts extrudiert ist.14. core-shell staple fiber according to claim 13, characterized in that the core is extruded with a maximum hollow portion of 30% of the fiber cross-section.
15. Kern-Mantel-Stapelfaser nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da- durch gekennzeichnet, dass der Mantel den Kern mit einer im wesentlichen koaxial ausgebildeten Ringfläche im Bereich von 5% bis 50% des Faserquerschnittes umschließt.15. core-shell staple fiber according to any one of claims 12 to 14, character- ized in that the sheath surrounds the core with a substantially coaxial annular surface in the range of 5% to 50% of the fiber cross-section.
16. Kern-Mantel-Stapelfaser nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da- durch gekennzeichnet, dass der Mantel eine Materialdichte auf- weist, die um einen Faktor zwischen 1 bis 1, 5 größer ist als die Materialdichte des Kernes.16. Core-shell staple fiber according to one of claims 12 to 15, characterized in that the shell has a material density which is larger than the material density of the core by a factor of 1 to 1.5.
17. Kern-Mantel-Stapelfaser nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da- durch gekennzeichnet, dass die Polymerkomponente A durch ein17. core-shell staple fiber according to any one of claims 12 to 16, character- ized in that the polymer component A by a
Polyolefin und die Polymerkomponente B durch ein Polyester gebildet ist.Polyolefin and the polymer component B is formed by a polyester.
18. Kern-Mantel-Stapelfaser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich- net, dass der Kern aus einem PP-Polymer und der Mantel aus einem PET-Polymer gebildet sind.18. core-shell staple fiber according to claim 17, characterized marked, that the core of a PP polymer and the shell are formed from a PET polymer.
19. Kern-Mantel- Stapelfaser nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Selbstkräuselung der Faser in ei- nem Bereich von 5 bis 12 Schlingen pro 1 inch (25,4 mm) Faserlänge liegt.The core-shell staple fiber of any one of claims 12 to 18, characterized in that the self-crimp of the fiber is in a range of 5 to 12 loops per 1 inch (25.4 mm) fiber length.
20. Faservlieserzeugnis mit zumindest einem Anteil einer Stapelfaser dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern durch Kern-Mantel- Stapelfasern gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19 gebildet sind.20. Nonwoven fabric product comprising at least a portion of a staple fiber, characterized in that the staple fibers are formed by core-sheath staple fibers according to any one of claims 12 to 19.
21. Faservlieserzeugnis nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern in Form eines kardierten Flores vorliegen, wobei die Stapelfasern in dem Flor durch ein thermisches Verfesti- gungsverfahren in Kreuzungspunkten miteinander verschmolzen sind.21. A nonwoven fabric product according to claim 20, characterized in that the staple fibers are in the form of a carded Flores, wherein the staple fibers in the pile by a thermal Verfesti- gungsverfahren in intersection points are fused together.
22. Faservlieserzeugnis nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern in dem Vliesstoff zu einer dreidi- mensionalen Faserstruktur verbunden sind. 22. Nonwoven fabric product according to claim 20 or 21, characterized in that the staple fibers in the nonwoven fabric are connected to form a three-dimensional fiber structure.
3. Faservlieserzeugnis nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den Stapelfasern gebildete Vliesstoff insbesondere als Wärmeisolations-, Schallisolations- oder Polste- rungsmaterial ausgebildet ist. 3. Nonwoven product according to one of claims 20 to 22, characterized in that the nonwoven fabric formed from the staple fibers is formed in particular as heat insulation, sound insulation or Polste- approximately material.
EP06806673A 2005-11-07 2006-11-03 Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre Withdrawn EP1954859A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510052857 DE102005052857A1 (en) 2005-11-07 2005-11-07 A process for producing core-sheath staple fibers having a three-dimensional crimp, and such a core-sheath staple fiber
PCT/EP2006/010564 WO2007051633A1 (en) 2005-11-07 2006-11-03 Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1954859A1 true EP1954859A1 (en) 2008-08-13

Family

ID=37561768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06806673A Withdrawn EP1954859A1 (en) 2005-11-07 2006-11-03 Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20090124155A1 (en)
EP (1) EP1954859A1 (en)
JP (1) JP2009515061A (en)
CN (1) CN101305118A (en)
DE (1) DE102005052857A1 (en)
WO (1) WO2007051633A1 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138302A1 (en) * 2010-05-07 2011-11-10 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Process and apparatus for melt-spinning, drawing and winding multiple synthetic threads
CN102304773A (en) * 2011-07-06 2012-01-04 江阴市华宏化纤有限公司 Continuous adding device for differential polyester staple fiber accessories
CN102296372A (en) * 2011-08-19 2011-12-28 苏州龙杰特种纤维股份有限公司 Air blast cooling method and device for spinning coarse denier fiber
JP5220220B1 (en) * 2012-08-30 2013-06-26 有限会社佐藤化成工業所 Method for producing polyester fiber sliver and cotton swab
CN104294404B (en) * 2014-09-17 2016-02-17 江苏江南高纤股份有限公司 The manufacture method of three-dimensional crimp bi-component composite hollow aromatic polyester staple fibre
CN107072840B (en) 2014-11-06 2020-10-27 宝洁公司 Crimped fiber spunbond nonwoven web/laminate
EP4268779A3 (en) 2014-11-06 2023-12-13 The Procter & Gamble Company Patterned apertured webs
JP6657974B2 (en) * 2016-01-12 2020-03-04 トヨタ紡織株式会社 Metal-resin integrated molded product and method of manufacturing the same
CN106702561A (en) * 2017-01-20 2017-05-24 广州市白云区鑫球纤维制品厂 Superhigh water-conducting fiber rod, and production method and application thereof
EP3582733B1 (en) 2017-02-16 2022-08-17 The Procter & Gamble Company Absorbent articles with substrates having repeating patterns of apertures comprising a plurality of repeat units
DE102017123992A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-18 Kraussmaffei Technologies Gmbh Single screw plasticizing
CN108716027B (en) * 2018-08-31 2024-03-01 江苏江南高纤股份有限公司 Preparation method and application of HDPE-PET composite ultrashort fiber and post-spinning system
AR122466A1 (en) * 2020-05-08 2022-09-14 Dow Global Technologies Llc BICOMPONENT FIBERS INCLUDING ETHYLENE / a-OLEFIN INTERPOLYMERS
CN114481343A (en) * 2020-10-23 2022-05-13 中国石油化工股份有限公司 Fiber spinning method and polyethylene spinning fiber
CN113715291B (en) * 2021-09-08 2023-04-25 清华大学 Continuous forming equipment for biological fibers
CN114182391A (en) * 2022-01-20 2022-03-15 无锡盛烨特邦新材料科技有限公司 Elastic sheath-core hollow microporous untwisted composite filament and production method and application thereof
CN116024698B (en) * 2023-02-10 2024-08-20 无锡盛烨特邦新材料科技有限公司 Three-layer co-extrusion multi-layer sheath-core untwisted composite filament, and production method and application thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5336552A (en) * 1992-08-26 1994-08-09 Kimberly-Clark Corporation Nonwoven fabric made with multicomponent polymeric strands including a blend of polyolefin and ethylene alkyl acrylate copolymer
US5411693A (en) * 1994-01-05 1995-05-02 Hercules Incorporated High speed spinning of multi-component fibers with high hole surface density spinnerettes and high velocity quench
WO2001092612A1 (en) * 2000-05-31 2001-12-06 Hills, Inc. Self-crimping multicomponent polymer fibers and corresponding methods of manufacture
WO2003046266A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-05 Teijin Limited Machine crimped synthetic fiber having latent three-dimensional crimpability and method for production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007051633A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007051633A1 (en) 2007-05-10
JP2009515061A (en) 2009-04-09
DE102005052857A1 (en) 2007-05-10
US20090124155A1 (en) 2009-05-14
CN101305118A (en) 2008-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1954859A1 (en) Process for producing sheath-core staple fibre with a three-dimensional crimp, and corresponding sheath-core staple fibre
DE3887857T2 (en) Oriented, melted, blown fibers, process for producing the same and nonwovens made from these fibers.
DE3227652C2 (en) Process for the production of a thermally bonded composite fiber nonwoven
DE19929709C2 (en) Process for the production of essentially endless fine threads and use of the device for carrying out the process
DE68918153T2 (en) Hot-melt adhesive fibers and their use in nonwovens.
DE68914936T2 (en) Elastic nonwovens and process for making the same.
EP1043429B1 (en) Device for the production of a stranded fibre composite from glass fibres and fibre composite from glass fibres
DE10322460A1 (en) Method and device for producing spunbonded nonwovens from filaments
DE69101859T2 (en) Interlacing of continuous construction yarns and binder fibers with a low melting point.
DE10139228A1 (en) Stretching device and method for producing stretched plastic filaments
DE60108145T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE THREAD
CH645139A5 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF MELT-BOLT AND MOLECULAR-ORIENTED, CRYSTALLINE FILAMENTS.
DE3941824C2 (en)
DE3544523A1 (en) Process for the production of bicomponent fibres, fibres produced therefrom, and their use
EP3771761B1 (en) Spunbond nonwoven fabric made from endless filaments and device for producing spunbond nonwoven fabric
WO2014026902A1 (en) Melt-spinning process and melt-spinning apparatus for producing a crimped yarn
EP0455897B1 (en) Apparatus for the preparation of very fine fibres
DE19705113C2 (en) Stretching device and method for producing stretched plastic filaments
EP1543184B1 (en) Method for producing highly stable polypropylene fibres
DE1964060B2 (en) Process for the production of tangled nonwovens from high polymers
WO2004063440A1 (en) Method and device for spinning and crimping a synthetic thread
WO2007042311A2 (en) Method and device for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers
WO2006002684A1 (en) Method for producing a spun-bonded fiber and corresponding spun-bonded fiber
DE3521221A1 (en) METHOD FOR PRODUCING SPINNING FLEECE
DE102004048291A1 (en) Production of spun-bonded fiber comprises adjusting gas flow and nozzle arrangement so that fiber strand is drawn in non-uniform manner in free space and by cooling becomes endless fiber with non-uniform fiber fineness

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20080526

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE IT

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: TIEMEIER, HENDRIK

Inventor name: LABITZKE, EKKEHARD

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080925

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE IT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100202