EP2115201A2 - Hochfester leichter vliesstoff aus spinnvlies, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung - Google Patents

Hochfester leichter vliesstoff aus spinnvlies, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

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EP2115201A2
EP2115201A2 EP08715677A EP08715677A EP2115201A2 EP 2115201 A2 EP2115201 A2 EP 2115201A2 EP 08715677 A EP08715677 A EP 08715677A EP 08715677 A EP08715677 A EP 08715677A EP 2115201 A2 EP2115201 A2 EP 2115201A2
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nonwoven fabric
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binder
fibers
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Ruzek Ivo
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    • Y10T442/681—Spun-bonded nonwoven fabric

Definitions

  • High-strength lightweight spun-bonded nonwoven fabric process for its production and its use
  • the invention relates to a high-strength lightweight nonwoven fabric made of spunbonded nonwoven, which comprises at least one layer of melt-spun synthetic filaments which are solidified by means of high-energy water jets. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a nonwoven fabric and its use.
  • the object of the invention is to provide a high-strength, lightweight nonwoven fabric made of spunbonded fabric, which is characterized not only by a high strength but also by a high initial modulus.
  • a high initial modulus reduces the susceptibility to initial distortion and the resulting spread in the usual industrial processing steps.
  • BEST ⁇ TBGUNGSKOPIE in a high-tenacity spunbond nonwoven fabric comprising at least one layer of melt-spun synthetic filaments solidified by high-energy water jets, it is provided that it contains a thermally activatable binder which is in the form of at least one thin layer made of melt-spun filaments.
  • the initial compliance manifests on a force-strain diagram as a low initial modulus.
  • a longitudinal distortion associated with a corresponding width entry This complicates or sometimes even prevents the use of such spun-bonded spunbond web e.
  • This high number of fine spunbond filaments bonded together by the above-mentioned additional bonding points contributes to the nonwoven fabric having high modulus values and dimensional stability which is sufficient for further processing.
  • no additional measures for dimensional stabilization such as, for example, a tension control, are necessary during further processing. It is believed that this effect u. a. is also due to the fact that a part of the binder is carried by the high-energy water jets even into the deeper layers of the nonwoven layer into and forms binding points there.
  • a nonwoven fabric according to the invention may be composed of one or else several layers of spunbonded fabric and binder. It is also possible to provide other additional layers as far as they are meaningful for the respective application.
  • low-melting thermoplastic polymers are suitable as binders, preference being given to those thermoplastic polymers whose melting temperature is sufficiently lower than that of the spun-bonded nonwoven filaments is.
  • the melting temperature should be at least 10 0 C, more preferably at least 20 0 C below the melting temperature of the spunbond filaments so that they are not damaged during thermal activation.
  • the low-melting thermoplastic polymers preferably also have a broad softening range. This has the advantage that the thermoplastic polymer used as a binder can be activated even at lower temperatures than at its effective melting point. From the technological point of view, that needs
  • Binders not necessarily to be fully fused, but it is sufficient that it is sufficiently softened and thus adheres to the filaments to be bound. In this way, one can adjust the degree of bonding between the spunbond filaments and the binder in the activation phase.
  • the low-melting thermoplastic polymer preferably consists essentially of a polyolefin, in particular polyethylene, a copolymer comprising a substantial proportion of polyethylene, polypropylene, a copolymer comprising a substantial proportion of polypropylene, a copolyester, in particular polypropylene terephthalate and / or polybutylene terephthalate, of a polyamide and / or a copolyamide.
  • the weight proportion of the low-melting polymer based on the total weight of the nonwoven fabric is preferably greater than or equal to 7%. If the proportion of hot melt adhesive is too low, the initial module gain will be too low and may not be sufficient for future use.
  • the weight fraction is preferably between 9 and 15% by weight. When exceeding 15% by weight, the negative influence of the excessive number of strong adhesive bonds on the tear propagation resistance may possibly prevail.
  • the low-melting polymer may be in the form of fibers or fibrils, for example.
  • biko fibers can be used as fibers, the low-melting component being the thermally activatable binder.
  • the present invention enables the use of low denier filaments of spunbonded filaments. Even with low basis weights this good strength and sufficient coverage is achieved.
  • the fiber titer is between 0.7 and 6 dtex. Fibers with a titer between 1 and 4 dtex have the particular advantage that they ensure both good surface coverage at medium basis weights and have sufficient overall strengths.
  • a nonwoven fabric according to the invention preferably comprises filaments of polyester, in particular polyethylene terephthalate, and / or of a polyolefin, in particular polypropylene. These materials are particularly suitable because they are made from bulk raw materials that are available everywhere in sufficient quantity and quality. Both polyester and polypropylene are well known in fiber and nonwoven fabric manufacture for their utility. In order to meet specific requirements of technical nonwovens, such as high initial modulus and / or stiffness and / or UV resistance and / or alkali resistance, it is possible to use as matrix fiber polymer in addition to PET (polyethylene terephthalate) also PEN (polyethylene naphthalate) and / or copolymers and / or or mixtures v. Insert PET and PEN.
  • PEN Compared to PET, PEN is characterized by a higher melting point (about + 18 ° C) and a higher glass transition temperature (about + 45 ° C).
  • a suitable process for producing a nonwoven fabric according to the invention comprises the process steps:
  • spunbonded nonwovens ie the spinning of synthetic filaments of various polymers, including polypropylene or polyester, as well as their storage to a random web on a carrier state of the art.
  • Large-scale facilities with widths of 5 m and more can be purchased from several companies. You can have one or more spin systems (spin bars) and set to the desired performance. Hydroentangling systems for hydroentanglement are also state of the art. Even such systems can be provided in large widths by several manufacturers. The same applies to dryers and winders.
  • the thermally activatable binder can be applied by various methods, e.g. B. by powder, even in the form of a dispersion.
  • the binder is applied in the form of fibers or fibrils by means of a meltblown or an airlaying process. These methods are known and widely described in the literature.
  • Meltblown and airlaying processes have the particular advantage that they can be combined as desired with spinning systems for spunbonded filaments.
  • the hydroentanglement should, as known from DE 198 21 848 C2, carried out so that a specific longitudinal strength of preferably 4.3 N / 5cm per g / m 2 of the basis weight and a starting modulus measured in the longitudinal direction as a stress at 5% elongation of at least 0.45 N / 5cm per g / m 2 basis weight. This ensures a sufficient strength of the spunbonded fabric and a sufficiently good distribution of the binder in the spunbonded layer.
  • activation is to be understood as the generation of binding points by means of the binder, for example by melting or melting a low-melting polymer used as a binder.
  • Both the drying and the thermal treatment for activation are to be carried out at temperatures which are so low that damage to the spunbonded filaments, for example by melting or melting, is reliably avoided.
  • the drying and the thermal activation of the binder preferably take place in one process step.
  • the drying temperature should be adjusted in the final phase to about the melting temperature of the low-melting polymer and optimized depending on the results.
  • the entire melting behavior of the binder is taken into account.
  • the nonwoven fabric according to the invention is suitable for applications in the technical field, in particular as a coating carrier, reinforcing or reinforcing material.
  • the experimental plant for the production of spunbonded nonwovens had a width of 1200 mm. It consisted of a spinneret extending across the entire width of the plant, two opposite and parallel to each other
  • the preconsolidated spunbonded web was unrolled on a test rig for hydroentanglement. With the aid of an airlaying system, a thin layer of short binder fibers was applied to its surface, and the two-layer sheet was subsequently treated with a variety of high-energy water jets, thereby hydroentangled and solidified. At the same time, the binder was distributed in the fabric. Subsequently, the consolidated nonwoven web was dried in a tumble dryer, with the temperature in the end zone of the dryer adjusted to activate the binder fibers and cause additional bonding.
  • a spunbonded nonwoven fabric was made of polypropylene.
  • a spinneret was used which had 5479 spinning holes over the width mentioned above.
  • the raw material used was polypropylene granules from Exxon Mobile (Achieve PP3155) with an MFI of 36.
  • the spinning temperature was 272 ° C.
  • the trigger gap had a width of 25 mm.
  • the production speed was set at 46 m / min.
  • the resulting spunbonded fabric had a basis weight of 70 g / m 2 .
  • a 16 g / m 2 layer of very short bicomponent fibers in sheath / core configuration was first applied by means of an airlaid web forming apparatus, in which the core was polypropylene and the sheath was polyethylene. The weight ratio of the components was 50/50%. Thereafter, the spunbond was subjected to hydroentanglement. The consolidation was carried out with the help of 6 beams, which alternately acted from both sides.
  • the water pressure used was set as follows:
  • the short fibers were extensively drawn into the spunbonded fabric so that they did not form a pure surface layer.
  • the spunbonded nonwoven thus consolidated had the following mechanical values at a basis weight of 86 g / m 2:
  • the specific longitudinal strength was 5.95 N / 5 cm per g / m 2 and the specific secant modulus at 5% elongation was 0.65 N / 5 cm per g / m 2.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • the short binder fibers were largely incorporated into the spunbonded fabric so that they did not form a clean surface layer.
  • the jetted spunbond fabric was dried in a tumble dryer. In the last zone, the air temperature was adjusted to 123 ° C, so that the polyethylene was easily fused and formed thermal bonds.
  • the spunbonded nonwoven thus consolidated had the following mechanical properties at a basis weight of 87 g / m 2:
  • the specific longitudinal strength was 6.09 N / 5 cm per g / m 2 and the specific secant modulus at 5% elongation was 0.68 N / 5 cm per g / m 2.

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Description

Hochfester leichter Vliesstoff aus Spinnvlies, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
Die Erfindung betrifft einen hochfesten leichten Vliesstoff aus Spinnvlies, welcher wenigstens eine Lage aus schmelzgesponnenen synthetischen Filamenten, die mittels energiereicher Wasserstrahlen verfestigt sind, umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vliesstoffs und seine Verwendung.
Aufgabe der Erfindung ist, einen hochfesten, leichten Vliesstoff aus Spinnvlies bereitzustellen, der sich nicht nur durch eine hohe Festigkeit, sondern auch noch durch einen hohen Anfangmodul auszeichnet. Ein hoher Anfangmodul reduziert die Anfälligkeit zum anfänglichen Verzug und dem dadurch verursachten Breitensprung bei den üblichen industriellen Verarbeitungsschritten.
Diese Aufgabe wird mit einem Vliesstoff aus Spinnvlies mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Vliesstoffs aus Spinnvlies beschreibt Patentanspruch 12, eine bevorzugte Verwendung der Erfindung ist in Patentanspruch 16 beschrieben. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
BESTÄTBGUNGSKOPIE Gemäß der Erfindung ist bei einem hochfesten leichten Vliesstoff aus Spinnvlies, welcher wenigstens eine Lage aus schmelzgesponnenen synthetischen Filamenten umfasst, die mittels energiereicher Wasserstrahlen verfestigt sind, vorgesehen, dass er ein thermisch aktivierbares Bindemittel enthält, welches in Form von wenigstens einer dünnen Schicht auf die Lage aus schmelzgesponnenen Filamenten aufgebracht ist.
Bei der Verflechtung der Fäden durch die energiereichen Wasserstrahlen entstehen über den Querschnitt des Vliesstoffes eine Vielzahl von sehr schwachen kohäsiven Bindungen. Jede dieser nur auf interfacialer Kohäsion beruhenden Bindung ist per se sehr schwach, auf jeden Fall schwächer als die Festigkeit der so verbundenen Fäden. Wirkt eine hinreichend hohe Kraft verursacht durch einen industriellen Verarbeitungsschritt auf einen derart verfestigten Spinnvliesstoff ein, so werden die durch die Wasserstrahlverfestigung hergestellten schwachen kohäsiven Bindungen ohne eine Beschädigung der konstituierenden Fäden einzeln überlastet und aufgelockert. Erst wenn die Belastung auf eine hinreichend breite Umgebung verteilt wird und alle unbeschädigten tragenden Fäden in die Belastungsrichtung gerichtet werden, kommt die Summe der einzelnen schwachen Bindungsfestigkeiten zum Tragen und der Vliesstoff weist doch eine hohe Festigkeit auf.
Die anfängliche Nachgiebigkeit manifestiert sich an einem Kraft-Dehnung Diagramm als ein niedriger Anfangmodul. In der praktischen Verwendung entsteht unter einer entsprechender Belastung ein Längsverzug verbunden mit einem entsprechenden Breiteneinsprung. Dies erschwert oder manchmal gar verhindert die Anwendung solcher Wasserstrahl verfestigter Spinnvliesstoff e.
Eine Erhöhung des Anfangmoduls erscheint folglich als eine vorrangige technische Aufgabe. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich durch das Auftragen wenigstens einer dünnen Schicht aus einem Bindemittel auf die Lage aus schmelzgesponnenen synthetischen Filamenten in Kombination mit der daran anschließenden Wasserstrahlverfestigung, Trocknung und Aktivierung des Bindemittels - zusätzlich zu den Wasserstrahlbindungen - weitere Bindungen (oder Bindepunkte) zwischen den Spinnvliesfilamenten einstellen. Es entsteht also eine eigenartige Kombination von einer sehr hohen Zahl von schwachen kohäsiven Bindungen mit einer viel geringeren Zahl von weitaus stärkeren adhäsiven Bindungen.
Diese hohe Anzahl der feinen miteinander durch die oben genannten zusätzlichen Bindepunkte gebundenen Spinnvliesfilamente tragen dazu bei, dass der Vliesstoff hohe Modulwerte und eine zur Weiterverarbeitung ausreichende Dimensionsstabilität aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Vliesstoff sind bei der Weiterverarbeitung keine zusätzlichen Maßnahmen zur Dimensionsstabilisierung, wie zum Beispiel eine Spannungskontrolle, nötig. Es wird vermutet, dass dieser Effekt u. a. auch darauf zurückzuführen ist, dass das ein Teil des Bindemittels durch die energiereichen Wasserstrahlen auch noch bis in die tieferen Schichten der Vliesstofflage hinein getragen wird und dort Bindepunkte bildet.
Ein erfindungsgemäßer Vliesstoff kann aus einer, oder aber auch mehreren Lagen aus Spinnvlies und Bindemittel aufgebaut sein. Es können auch sonstige Zusatzschichten vorgesehen sein, soweit diese für die jeweilige Anwendung sinnvoll sind.
Als Bindemittel sind insbesondere niedrig schmelzende thermoplastische Polymere geeignet, wobei solche thermoplastischen Polymere bevorzugt sind, deren Schmelztemperatur hinreichend niedriger als die der Spinnvliesfilamente ist. Vorzugsweise sollte die Schmelztemperatur wenigstens 100C, besonders bevorzugt wenigstens 20 0C unterhalb der Schmelztemperatur der Spinnvliesfilamente liegen, damit diese beim thermischen Aktivieren nicht geschädigt werden.
Bevorzugt weisen die niedrig schmelzenden thermoplastischen Polymere auch noch einen breiten Erweichungsbereich auf. Dies hat den Vorteil, dass das als Bindemittel verwendete thermoplastische Polymer schon bei niedrigeren Temperaturen als bei seinem effektiven Schmelzpunkt aktiviert werden kann. Aus dem technologischen Gesichtspunkt heraus betrachtet braucht das
Bindemittel nicht zwingend voll verschmolzen zu sein, sondern es genügt, dass es ausreichend aufgeweicht wird und so an den zu bindenden Filamenten anhaftet. Auf diese Weise kann man in der Aktivierungsphase den Bindegrad zwischen den Spinnvliesfilamenten und dem Bindemittel einstellen.
Das niedrig schmelzende thermoplastische Polymer besteht vorzugsweise im Wesentlichen aus einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen, einem Copolymer mit einem wesentlichen Anteil an Polyethylen, Polypropylen, einem Copolymer mit einem wesentlichen Anteil an Polypropylen, einem Copolyester, insbesondere Polypropylenterephtalat und/oder Polybutylenterephtalat, aus einem Polyamid und/oder einem Copolyamid. Bei der Wahl des geeigneten niedrig schmelzenden Polymeren sollten die Anforderungen der späteren spezifischen Anwendung berücksichtigt werden.
Der Gewichtsanteil des niedrig schmelzenden Polymers bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffes ist vorzugsweise größer oder gleich 7 %. Wenn der Anteil des Schmelzklebers zu niedrig ist, so wird die Verstärkung des Anfangmoduls zu niedrig sein und eventuell nicht ausreichen für die künftige Verwendung. Bevorzugt liegt der Gewichtsanteil zwischen 9 und 15 Gew.-%. Bei Überschreiten von 15 Gew.-% kann eventuell der negative Einfluss der zu hohen Zahl von starken adhäsiven Bindungen auf die Weiterreißfestigkeit Oberhand nehmen.
Allerdings ist selbst die Verwendung von kleineren Anteilen an Schmelzkleber unterhalb von 7 % besonders für bestimmte Anwendungen von Vorteil und soll daher von dieser Erfindung mit umfasst werden.
Das niedrig schmelzende Polymer kann beispielsweise in Form von Fasern oder Fibrillen vorliegen. Als Fasern können insbesondere Biko-Fasern verwendet werden, wobei die niedrig schmelzende Komponente das thermisch aktivierbare Bindemittel darstellt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwendung von Filamenten mit geringem Titer der Spinnvliesfilamente. Schon mit geringen Flächengewichten wird hierbei eine gute Festigkeit und ausreichende Abdeckung erzielt. Vorzugweise liegt der Faser-Titer zwischen 0,7 und 6 dtex. Fasern mit einem Titer zwischen 1 bis 4 dtex haben den besonderen Vorteil, dass sie sowohl eine gute Flächendeckung bei mittleren Flächengewichten gewährleisten als auch über ausreichende Gesamtfestigkeiten verfügen.
Ein erfindungsgemäßer Vliesstoff umfasst vorzugsweise Filamente aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, und/oder aus einem Polyolefin, insbesondere Polypropylen. Diese Materialien sind besonders geeignet, da sie aus Massenrohstoffen hergestellt werden, die überall in ausreichender Menge und ausreichender Qualität verfügbar sind. Sowohl Polyester als auch Polypropylen sind in der Faser- und Vliesstoffherstellung durch ihre Gebrauchstüchtigkeit sehr bekannt. Um spezifische Anforderungen technischer Vliesstoffe, wie zum Beispiel hoher Anfangmodul und/oder Steifigkeit und/oder UV-Beständigkeit und/oder Alkalibeständigkeit, zu erfüllen, kann man als Matrixfaserpolymer neben dem PET (Polyethyleneterephthalat) auch PEN (Polyethylennaphthalat) und/oder Copolymere und/oder Mischungen v. PET und PEN einsetzen.
Im Vergleich zu PET zeichnet sich PEN durch einen höheren Schmelzpunkt (ca. + 18°C) und eine höhere Glastemperatur (ca. +45°C) aus.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Vliesstoffs umfasst die Verfahrensschritte:
a) Ablegen von wenigstens einer Lage aus synthetischen Filamenten mittels eines Spinnvliesprozesses; b) Aufbringen wenigstens einer dünnen Schicht aus einem thermisch aktivierbaren Bindemittel; c) Verteilen des Bindemittels und Verfestigen der Spinnvliesfilamente mittels energiereicher Hochdruckwasserstrahlen; d) Trocknen e) Thermische Behandlung zum Aktivieren des Bindemittels;
Das Herstellen von Spinnvliesen, d. h. das Spinnen von synthetischen Filamenten aus verschiedenen Polymeren, darunter auch aus Polypropylen oder Polyester, ist ebenso wie deren Ablage zu einem Wirrvlies auf einen Träger Stand der Technik. Großtechnische Anlagen mit in Breiten von 5 m und mehr kann man von mehreren Firmen erwerben. Sie können über einen oder mehrere Spinnsysteme (Spinnbalken) verfügen und auf die erwünschte Leistung eingestellt werden. Hydroentangling Systeme für die Wasserstrahlverfestigung stellen ebenfalls Stand der Technik dar. Auch solche Anlagen können in großen Breiten von mehreren Herstellern beigestellt werden. Gleiches gilt für Trockner und Wickler. T
Das thermisch aktivierbare Bindemittel kann mit Hilfe verschiedener Verfahren aufgebracht werden, z. B. durch Pulverauftrag, auch in Form einer Dispersion. Vorzugsweise wird das Bindemittel jedoch in Form von Fasern oder Fibrillen mit Hilfe eines Meltblown- oder eines Airlaying-Verfahrens aufgebracht. Auch diese Verfahren sind bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben.
Meltblown- und Airlaying-Verfahren haben den besonderen Vorteil, dass sie beliebig mit Spinnsystemen für die Spinnvliesfilamente kombiniert werden können.
Die Wasserstrahlverfestigung sollte, wie aus der DE 198 21 848 C2 bekannt, so durchgeführt werden, dass eine spezifische Längsfestigkeit von vorzugsweise 4,3 N/5cm pro g/m2 der Flächenmasse sowie ein Anfangmodul in Längsrichtung gemessen als Spannung bei 5 % Dehnung von mindestens 0,45 N/5cm pro g/m2 Flächenmasse erreicht werden. Damit sind eine ausreichende Festigkeit des Spinnvliesstoffes sowie eine ausreichend gute Verteilung des Bindemittels in der Spinnvlieslage gewährleistet.
Unter Aktivierung ist im Sinne der Erfindung das Erzeugen von Bindepunkten mittels des Bindemittels zu verstehen, beispielsweise durch Auf- oder Anschmelzen eines als Bindemittel eingesetzten niedrig schmelzenden Polymers. Sowohl das Trocknen als auch die thermische Behandlung zur Aktivierung sind bei Temperaturen durchzuführen, die so niedrig sind, dass eine Schädigung der Spinnvliesfilamente, beispielsweise durch Auf- oder Anschmelzen sicher vermieden wird. Aus verfahrensökonomischen Gründen finden das Trocknen und die thermische Aktivierung des Bindemittels vorzugsweise in einem Verfahrensschritt statt.
Zur Trocknung und Aktivierung des niedrig schmelzenden Polymers kann man verschiedene Trocknerarten verwenden, wie Spannrahmen, Bandtrockner, oder Oberflächentrockner, vorzugsweise geeignet ist jedoch ein Trommeltrockner. Die Trocknungstemperatur sollte in der Endphase etwa auf die Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Polymeren eingestellt und in Abhängigkeit von den Ergebnissen optimiert werden. Hier ist besonders das ganze Schmelzverhalten des Bindemittels zu berücksichtigen. Bei einem solchen, das über einen ausgeprägt breiten Erweichungsbereich verfügt, ist es nicht notwendig, den physikalischen Schmelzpunkt anzusteuern. Vielmehr genügt es, die Optimierung des Bindeeffektes schon im Erweichungsbereich zu suchen. Dadurch können unangenehme Randerscheinungen, wie die Haftung der Bindekomponente an Maschinenteilen und Überverfestigung, vermieden werden.
Der erfindungsgemäße Vliesstoff ist aufgrund seiner sehr guten Festigkeit und seinem hohen Anfangmodul für Anwendungen im technischen Bereich geeignet, insbesondere als Beschichtungsträger, Verstärkungs- oder Armierungsmaterial.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert:
Ausführungsbeispiel 1 :
Die Versuchsanlage zur Herstellung von Spinnvliesen hatte eine Breite von 1200 mm. Sie bestand aus einer Spinndüse, die sich über die gesamte Breite der Anlage hinweg erstreckte, zwei gegenüber liegenden und parallel zur
Spinndüse angeordneten Blaswänden, einem anschließenden Abzugsspalt, der sich im unteren Bereich zu einem Diffuser erweiterte und eine Vliesbildungskammer bildete. Die versponnenen Filamente bildeten auf einem im Vliesbildungsbereich von unten abgesaugten Auffangband ein gleichmäßiges Flächengebilde, ein Spinnvlies. Dieses wurde zwischen zwei Walzen zusammengepresst und aufgerollt.
Das vorverfestigte Spinnvlies wurde an einer Versuchsanlage zur Wasserstrahlverfestigung abgerollt. Mit Hilfe eines Systems zum Airlaying wurde auf seine Oberfläche eine dünne Schicht von kurzen Bindefasem aufgetragen und das zweischichtige Flächengebilde wurde anschließend mit einer Vielzahl von energiereichen Wasserstrahlen behandelt, dadurch verflochten (hydroentangled) und verfestigt. Gleichzeitig wurde das Bindemittel in dem Flächengebilde verteilt. Anschließend wurde das verfestigte Verbundvlies in einem Trommeltrockner getrocknet, wobei in der Endzone des Trockners die Temperatur so eingestellt war, dass die Bindefasem aktiviert wurden und zusätzliche Bindung bewirkten.
In diesem Versuch wurde ein Spinnvlies aus Polypropylen hergestellt. Zur Anwendung kam eine Spinndüse, die über die oben genannte Breite 5479 Spinnlöcher hatte. Als Rohstoff wurde Polypropylengranulat der Firma Exxon Mobile (Achieve PP3155) mit einem MFI von 36 verwendet. Die Spinntemperatur betrug 272°C. Der Abzugsspalt wies eine Breite von 25 mm auf. Der Filamenttiter betrug, gemessen nach dem Durchmesser im Spinnvlies, 2,1 dtex. Die Produktionsgeschwindigkeit wurde auf 46 m/min eingestellt. Das resultierende Spinnvlies hatte ein Flächengewicht von 70 g/m2. An der Anlage zur Wasserverfestigung wurde zunächst mit Hilfe einer Vorrichtung zur Vliesbildung im Luftstrom eine Schicht von 16 g/m2 von sehr kurzen Bikomponentenfasem in Mantel/Kern-Konfiguration aufgetragen, bei der der Kern aus Polypropylen und der Mantel aus Polyethylen bestand. Das Gewichtsverhältnis der Komponenten betrug 50/50 %. Danach wurde das Spinnvlies der Wasserstrahlverfestigung unterzogen. Die Verfestigung wurde mit Hilfe von 6 Balken durchgeführt, die alternierend von beiden Seiten eingewirkt hatten. Der jeweils verwendete Wasserdruck wurde folgendermaßen eingestellt:
Bei der Wasserstrahlverfestigung wurden die Kurzfasern weitgehend in das Spinnvlies eingezogen, so dass sie keine reine Oberflächenschicht bildeten.
Anschließend wurde das mit Wasserstrahlen behandelte Spinnvlies in einem Trommeltrockner getrocknet. In der letzten Zone wurde dabei die Lufttemperatur auf 123 0C eingestellt, so dass das Polyethylen leicht verschmolzen wurde und thermische Bindungen bildete. Der so verfestigte Spinnvliesstoff wies bei einem Flächengewicht von 86 g/m2 folgende mechanischen Werte auf:
Die spezifische Festigkeit in Längsrichtung betrug 5,95 N/5cm pro g/m2 und der spezifische Sekantenmodul bei 5% Dehnung 0,65 N/5cm pro g/m2.
Ausführungsbeispiel 2:
An gleicher Versuchsanlage wie im Beispiel 1 beschrieben wurde Polyestergranulat verwendet. Dieses hatte eine Intrinsicviskosität IV = 0,67. Es wurde sorgfältig getrocknet, so dass der Restgehalt an Wasser unterhalb von 0,01% lag und bei einer Temperatur von 285°C versponnen. Dabei wurde, wie auch im Beispiel 1 , eine Spinndüse mit 5479 Löchern über einer Breite von 1200 mm verwendet. Der Polymerdurchsatz betrug 320 kg/h. Die Filamente hatten im Spinnvlies einen optisch festgestellten Titer von 2 dtex und einen sehr niedrigen Schrumpf. Die Anlagengeschwindigkeit wurde auf 61 m/min eingestellt, so dass das vorverfestigte Spinnvlies ein Flächengewicht von 72 g/m2 aufwies.
Dieses wurde der gleichen Anlage zur Wasserstrahlverfestigung vorgelegt. Auf die Oberfläche des vorverfestigten Spinnvlieses wurde eine Schicht von 16 g/m2 derselben bikomponenten Kurzfasern (PP/PE 50/50) gelegt. Danach lief der Verbundstoff durch die Wasserstrahlverfestigung mit 6 Balken, die folgendermaßen eingestellt wurden:
Bei der Wasserstrahlverfestigung wurden die kurzen Bindefasern weitgehend in das Spinnvlies einbezogen, so dass sie keine reine Oberflächenschicht bildeten. Anschließend wurde das mit Wasserstrahlen behandelte Spinnvlies in einem Trommeltrockner getrocknet. In der letzten Zone wurde dabei die Lufttemperatur auf 123°C eingestellt, so dass das Polyethylen leicht verschmolzen wurde und thermische Bindungen bildete. Der so verfestigte Spinnvliesstoff wies bei einem Flächengewicht von 87 g/m2 folgende mechanischen Werte auf:
Die spezifische Festigkeit in Längsrichtung betrug 6,09 N/5cm pro g/m2 und der spezifische Sekantenmodul bei 5% Dehnung 0,68 N/5cm pro g/m2.

Claims

Patentansprüche
1. Hochfester leichter Vliesstoff aus Spinnvlies, umfassend wenigstens eine
Lage aus schmelzgesponnenen synthetischen Filamenten, welche mittels energiereicher Wasserstrahlen verfestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass er ein thermisch aktivierbares Bindemittel enthält, welches in Form von wenigstens einer dünnen Schicht auf die Lage aus schmelzgesponnenen Filamenten aufgebracht ist.
2. Hochfester leichter Vliesstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein niedrig schmelzendes thermoplastisches Polymer umfasst.
3. Hochfester leichter Vliesstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrig schmelzende thermoplastische Polymer eine
Schmelztemperatur aufweist, die mindestens 100C, vorzugsweise mindestens 200C unterhalb derjenigen der synthetischen Filamente liegt.
4. Hochfester leichter Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Filamente einen Titer von 0,7 bis 6,0 dtex, vorzugsweise von 1 ,0 bis 4,0 dtex aufweisen.
5. Hochfester leichter Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Filamente aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), und/oder aus
Polyethylennaphthalat (PEN) und/oder aus Copolymeren und/oder Mischungen aus PET und PEN und/oder aus einem Polyolefin, insbesondere Polypropylen, umfassen.
6. Hochfester leichter Vliesstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrig schmelzende Polymer im Wesentlichen aus einem Polyolefin, insbesondere einem Polyethylen, einem Copolymer mit einem wesentlichen Anteil an Polyethylen, Polypropylen, einem Copolymer mit einem wesentlichen Anteil an
Polypropylen besteht, aus einem Copolyester, insbesondere einem Polypropylenterephtalat und/oder einem Polybutylenterephtalat, einem Polyamid und/oder einem Copolyamid besteht.
7. Hochfester leichter Vliesstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das niedrig schmelzende Polymer einen Gewichtsanteil von größer oder gleich 7%, vorzugsweise zwischen 9 und 15%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vliesstoffs einnimmt.
8. Hochfester leichter Vliesstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das niedrig schmelzende Polymer in Form von gleichmäßig aufgestreutem Pulver vorliegt.
9. Hochfester leichter Vliesstoff nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das niedrig schmelzende Polymer in
Form von insbesondere gesponnenen oder schmelzgeblasenen Fasern oder Fibrillen vorliegt.
10. Hochfester leichter Vliesstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgeblasenen Fasern oder Fibrillen mit Luft zu einer gleichmäßigen Schicht abgelegt werden.
11. Hochfester leichter Tuftingträger nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Bikomponentenfasern sind, wobei die niedrig schmelzende Komponente das thermisch aktivierbare Bindemittel darstellt.
12. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten leichten Vliesstoffs nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
a) Ablegen von wenigstens einer Lage aus synthetischen Filamenten mittels eines Spinnvliesprozesses; b) Aufbringen wenigstens einer dünnen Schicht aus einem thermisch aktivierbaren Bindemittel; c) Verfestigen der Spinnvliesfilamente und Verteilen des Bindemittels mittels energiereicher Hochdruckwasserstrahlen; d) Trocknen e) Thermische Behandlung zur Aktivieren des Bindemittels;
13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen und die thermische Aktivierung in einem Verfahrensschritt erfolgen.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahlverfestigung so eingestellt wird, dass eine spezifische Festigkeit von mindestens 4,3 N/5cm pro g/m2 Flächengewicht und ein spezifischer Anfangmodul in Längsrichtung gemessen als Spannung bei 5 % Dehnung von mindestens 0,45 g/5cm pro g/m2 Flächengewicht erreicht wird.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern oder Fibrillen unter Anwendung eines Airlaying- oder Meltblown-Verfahrens aufgebracht werden.
16. Verwendung eines hochfestenleichten leichten Vliesstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 für industrielle Beschichtungen insbesondere für die Bauindustrie als Armierungsvliesstoff und für Dachunterspannbahnen, sowie für bedruckte textile große Werbeflächen.
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