EP2185757A1 - Verfahren zur herstellung eines flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten garnen, fasern oder filamenten und vorrichtung zu dessen herstellung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten garnen, fasern oder filamenten und vorrichtung zu dessen herstellung

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EP2185757A1
EP2185757A1 EP08785156A EP08785156A EP2185757A1 EP 2185757 A1 EP2185757 A1 EP 2185757A1 EP 08785156 A EP08785156 A EP 08785156A EP 08785156 A EP08785156 A EP 08785156A EP 2185757 A1 EP2185757 A1 EP 2185757A1
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dry ice
fabric
fibers
splittable
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    • D04H1/5412—Composite fibres, e.g. sheath-core, sea-island or side-by-side; Mixed fibres sheath-core

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a sheet from at least partially split yarns, fibers or filaments and to an apparatus for producing the same.
  • the document EP 0 814 188 B1 discloses the production of a readily fissile nonwoven fabric from bicomponent filaments of the incompatible starting materials polyethylene terephthalate and polyamide 6. The nonwoven fabric is thereby exposed to the action of liquid pressure jets for separating the composite elements into elementary filaments and to their entanglement and bonding.
  • the object of the present invention has been made to provide a method which simplifies the production process of fabrics of splittable yarns, fibers or filaments and is economically particularly favorable.
  • fibers or filaments only one, for example, compared to a high pressure water jet treatment, especially in Pressing about 120 to 500 bar, particularly low energy or low mechanical force are needed.
  • the method is intended to enable at least partial splitting of both compatible polymers and conjugated yarns, fibers or filaments consisting of mutually incompatible polymers.
  • a splittable starting sheet is formed by treatment, in particular by bombardment, with dry ice, with frozen water or with an air-particle mixture at a temperature of at least 20 ° C. to 30 ° C. below the glass transition temperature (Tg).
  • Tg glass transition temperature
  • the glass transition temperature (Tg) or softening temperature of an amorphous polymer used is the temperature at which the polymer exhibits the greatest change in deformability.
  • the so-called Glass transition separates the below-lying brittle energy-elastic area (glass area) from the soft entropy-elastic area (rubber-elastic area) above.
  • the transition to the flow region of the amorphous polymer is fluid.
  • Semicrystalline polymers have both a glass transition temperature, below which the amorphous phase "freezes" (accompanied by embrittlement), as well as a melting temperature at which the crystalline phase dissolves. The melting temperature clearly separates the entropy-elastic range from the flow range.
  • Particularly suitable solid particles of the air-particle mixture are inorganic particles, such as sand (for example quartz sand), or polymeric granules.
  • the dry ice, the frozen water or the air-particle mixture is used in the form of pellets.
  • dry ice or frozen water use as snow is also possible.
  • dry ice pellets preferably cylindrical particles with a diameter of about 3 mm and a length between 5 and 30 mm are used here.
  • dry-ice snow is understood to mean finer-grained and therefore less hard particles which, for example, have a diameter of approximately 0.1 mm and a length of equal to or less than 1 mm.
  • the dry ice is frozen carbon dioxide with a temperature of about -78.5 ° C, which upon impact on the splittable
  • Output sheet changes without residue into the gaseous state (sublimation).
  • the frozen water or the air-particle mixture no liquid, in particular no liquid water, is used for the splitting, an otherwise, for example in the case of a water jet treatment, required especially time, energy is eliminated -, and / or costly drying process of the fabric of at least partially split yarns, fibers or filaments.
  • the temperature of the treated surface drops below the selected process parameters by about 60 ° C.
  • the treatment temperature is chosen so that the temperature of the treated surface is at least 20 to 30 ° C below the glass transition temperature (Tg) of the polymers used as yarns, fibers or filaments.
  • the treatment temperature is at least 20 to 30 ° C below the glass transition temperature (Tg) of the polymers used as yarns, fibers or filaments, a certain brittleness of the polymers is achieved, whereby the splitting of the fabric into elementary filaments is at least supported or promoted, without damage the elementary filaments. Damage to the elementary filaments is also avoided by the comparatively low hardness of the dry ice, the air-sand mixture or the frozen water.
  • Tg glass transition temperature
  • the volume of carbon dioxide from the solid to the gaseous state of aggregation expands abruptly by about 600 to 800 times its original volume.
  • the dry ice settles between the elementary filaments, whereby the splitting of the fabric into elementary filaments is also at least supported or promoted.
  • fibers or filaments for example, a core-shell structure (core-sheat structure) or an orange-slit or cake-piece structure (pie structure) into consideration.
  • core-sheat structure core-sheat structure
  • orange-slit or cake-piece structure pie structure
  • splittable starting sheet one in which the elementary filaments are present in a pie structure, preferably having 2 to 64 segments, in particular for influencing the diameter of the filaments.
  • a nonwoven fabric is used as the splittable starting sheet.
  • the nonwoven fabric staple fiber nonwoven fabrics or spunbonded nonwoven fabrics having continuous fibers or composite fibers which are obtained by either a melt spinning or a solvent spinning process are preferably used.
  • melt-spun nonwovens which have the advantage over solvent-spun nonwovens that no solvent has to be removed and that their use is less expensive.
  • splittable starting sheet is preferably a pre-bonded nonwoven fabric used, which is thermally, mechanically and / or chemically preconsolidated, particularly preferably thermally preconsolidated.
  • the yarns, fibers or filaments of the fabric preferably have at least two elementary layers which are selected from polymer pairs or blends of polyolefins, polyesters, polyamides and / or polyurethanes in any desired combination with one another.
  • polyethylene or polypropylene are used, as preferred polyesters, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, recycled polyester, polylactate or copolyester, as preferred polyamides, for example polyamide 6, polyamide 12, polyamide 66 or copolyamides.
  • the treatment takes place on the surface of the splittable starting sheet with the dry ice, the frozen water or the air-particle mixture preferably at an angle of incidence of 0.1 ° to 180 °, more preferably of 45 ° to 135 ° and most preferably of 90 °.
  • the kinetic energy of the particles of the dry ice, the frozen water or the air-particle mixture is advantageously equal to or more than 0.4 Joule.
  • the mass and the speed of the particles are chosen so that there is no optical damage to the fabric or formation of a hole in the fabric.
  • the flow rate on the dry ice, on the frozen water or on the air-particle mixture is advantageously 30 kg / h to 70 kg / h, preferably 30 kg / h to 50 kg / h.
  • the particles of the dry ice, of the frozen water or of the air-particle mixture preferably impinge on the surface of the splittable starting fabric with an average size of 10 ⁇ m to 30 mm, particularly preferably of 0.1 mm to 10 mm.
  • the bombardment of the surface of the splittable starting fabric with the dry ice, frozen water or the air-particle mixture is preferably carried out at a speed of 100 m / s to 500 m / s at a feed rate of the outlet nozzle from 2.5 m / min 12, 5 m / min, more preferably from 2.5 m / min to 5 m / min.
  • the splitting into the elementary filaments is advantageously carried out at pressures of from 0.5 bar to 16 bar, preferably from 0.5 bar to 6 bar, particularly preferably from 0.5 to 2 bar.
  • the device for splitting a fabric from at least partially split yarns, fibers or filaments of at least two elementary filaments in particular according to a method of claims 1 to 7, at least one can be directed against the splittable starting fabric outlet nozzle for firing the at least one splittable surface of the cleavable starting fabric with dry ice, with frozen water or with an air-particle mixture.
  • internals for comminuting the dry ice, the frozen water or the air-particle mixture are arranged in at least one outlet nozzle.
  • Fig. 1 is a SEM image of a 100-fold enlarged section of the surface of an inventive dry ice pellet at
  • Fig. 2 bar split and previously thermally precured spunbonded nonwoven fabric from segmented PET / PA6 Piefasem shown with a weight ratio of 70: 30, in Fig. 2 is a SEM image of a 100-fold enlarged section of the surface of an inventive dry ice snow at
  • Fig. 3 is a SEM image of a 100-fold enlarged section of the surface of an invention with dry ice snow at 1 bar split (non-thermally preconsolidated) spunbonded web of segmented PET / PA6 ply fibers having a weight ratio of 70:30.
  • Scanning electron micrographs were taken using a JEOL JSM-6480LV low-pressure scanning electron microscope under an acceleration voltage of 20 kV.
  • Example 1 a spunbonded nonwoven fabric, in particular a spunbonded nonwoven fabric, of bicomponent endless filaments with a 16-segment PIE structure comprising alternating polyethylene terephthalate / polyamide 6 (PET / PA6) in a weight ratio of 70:30, is bombarded with dry ice pellets.
  • PIE structure comprising alternating polyethylene terephthalate / polyamide 6 (PET / PA6) in a weight ratio of 70:30
  • the spunbonded fabric is minimally needled and thus minimally mechanically solidified, so that the spunbonded fabric can be transported.
  • the spunbonded fabric is thermally preconsolidated, wherein the thermal preconsolidation takes place on a heatable platen press in a period of 30 seconds at a temperature of 150 ° C and a pressure of 300 bar.
  • the spunbonded fabric is placed at an angle of 90 ° below the outlet nozzle of the dry ice pellets.
  • the shape of the nozzle is a wide-spout nozzle with a rectangular exit area of 50 mm x 4 mm. This nozzle is used to distribute the energy over as large an area as possible, with the use of, for example, a round nozzle being suitable in principle. Subsequently, the spunbond fabric is bombarded vertically with the dry ice pellets.
  • the dry ice pellets have a diameter of about 3 mm and a length of 1 cm. At a density of dry ice of 1.56 g / cm 3 , a pellet weighs about 0.11 g (mass m).
  • the bombardment with dry ice pellets takes place with a flow rate of 50 kg / h at a speed (v) of the dry ice pellets of 300 m / s.
  • the distance between the exit nozzle and the surface of the splittable starting sheet is between 10 mm and 100 mm, preferably between 25 mm and 75 mm.
  • the pressure of the dry ice pellets in the bombardment of the spunbonded fabric is 2 bar.
  • the feed speed of the outlet nozzle is 5 m / min.
  • FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of the spunbonded nonwoven fabric from Example 1.
  • Example 2 shows a scanning electron micrograph of the spunbonded nonwoven fabric from Example 1.
  • dry ice snow with a particle size of about 0.1 mm ⁇ 0.5 mm is used instead of the dry ice pellets.
  • the dry ice snow weighs 0.0105 g (mass m).
  • the bombardment with dry ice snow takes place at a speed (v) of 300 m / s.
  • spunbonded nonwoven fabric of bicomponent filaments with a pie-structure with 16 segments consisting of polyethylene terephthalate / polyamide 6 in a weight ratio of 70: 30.
  • spunbonded nonwoven fabric of bicomponent filaments with a pie-structure with 16 segments consisting of polyethylene terephthalate / polyamide 6 in a weight ratio of 70: 30.
  • Example 1 Procedure in Example 1, the nonwoven fabric is not thermally preconsolidated. Otherwise, the process is carried out analogously to the conditions of Example 1, wherein only dry ice snow is used instead of the dry ice pellets.
  • FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the spunbonded nonwoven fabric from Example 2.
  • the filaments are more mobile than those according to Example 1.
  • Example 3 a spunbonded nonwoven fabric of bicomponent filaments having a pie structure with 16 segments, consisting of polyethylene terephthalate / polyamide 6 in a weight ratio 70 30 used.
  • the procedure is analogous to Example 2 with dry ice snow instead of dry ice pellets.
  • the pressure of the dry ice snow in Example 3 in the bombardment of the spunbonded fabric only 1 bar instead of 2 bar.
  • FIG. 3 shows a scanning electron micrograph of the spunbonded nonwoven fabric from Example 3.

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Description

Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten und Vorrichtung zu dessen
Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Aus dem Dokument EP 0 814 188 B1 ist die Herstellung eines leicht spaltbaren Vliesstoffes aus Bikomponenten-Endlosfilamenten aus den unverträglichen Ausgangsstoffen Polyethylenterephthalat und Polyamid 6 bekannt. Der Vliesstoff wird dabei der Wirkung von flüssigen Druckstrahlen zur Trennung der Verbundelemente in Elementarfilamente sowie zu deren Verwicklung und Bindung ausgesetzt.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, welches den Herstellungsprozess von Flächengebilden aus splittbaren Garnen, Fasern oder Filamenten vereinfacht und wirtschaftlich besonders günstig ist.
Für den Herstellungsprozess von Flächengebilden aus zumindest teilweise splittbaren Garnen, Fasern oder Filamenten soll nur eine beispielsweise gegenüber einer Hochdruck-Wasserstrahlbehandlung, insbesondere bei Drücken von etwa 120 bis 500 bar, besonders geringe Energie bzw. geringe mechanische Kraft benötigt werden.
Ferner sollen bei dem Verfahren zusätzliche besonders zeit-, energie-, und/oder kostenintensive Prozessschritte, wie zum Beispiel die bei einer
Wasserstrahlbehandlung erforderliche Trocknung des Flächengebildes, nicht erforderlich sein.
Des Weiteren soll das Verfahren die zumindest teilweise Splittung sowohl von aus miteinander verträglichen Polymeren als auch von aus miteinander unverträglichen Polymeren bestehenden konjugierten Garnen, Fasern oder Filamenten ermöglichen.
Femer soll eine für dieses Verfahren besonders geeignete Vorrichtung bereitgestellt werden, die dieses Verfahren auf einfache Weise ermöglicht.
Die Lösung der gestellten Aufgaben wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 10 erreicht.
Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei ein aufspaltbares Ausgangs-Flächengebilde durch Behandlung, insbesondere durch Beschuss, mit Trockeneis, mit gefrorenem Wasser oder mit einem Luft-Partikel-Gemisch bei einer Temperatur von mindestens 20 °C bis 30 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) der als Garne, Fasern oder Filamente eingesetzten Polymere zumindest teilweise in die Elementarfilamente aufgespalten bzw. aufgesplittet.
Die Glasübergangstemperatur (Tg) oder Erweichungstemperatur eines eingesetzten amorphen Polymers ist die Temperatur, bei der das Polymer die größte Änderung der Verformungsfähigkeit aufweist. Der sogenannte Glasübergang trennt den unterhalb liegenden spröden energieelastischen Bereich (Glasbereich) vom oberhalb liegenden weichen entropieelastischen Bereich (gummielastischen Bereich). Der Übergang in den Fließbereich des amorphen Polymers ist fließend. Teilkristalline Polymere besitzen sowohl eine Glasübergangstemperatur, unterhalb derer die amorphe Phase "einfriert" (einhergehend mit Versprödung), als auch eine Schmelztemperatur, bei der sich die kristalline Phase auflöst. Die Schmelztemperatur trennt den entropieelastischen Bereich deutlich vom Fließbereich ab.
Als feste Partikel des Luft-Partikel-Gemischs kommen insbesondere anorganische Partikel, wie Sand (z.B. Quarzsand), oder polymere Granulate in Betracht.
Bevorzugt wird das Trockeneis, das gefrorene Wasser oder das Luft-Partikel- Gemisch in Form von Pellets eingesetzt. Bezüglich des Trockeneises oder des gefrorenen Wassers kommt auch ein Einsatz als Schnee in Betracht.
Als Trockeneis-Pellets werden hier bevorzugt zylindrische Partikel mit einem Durchmesser von ca. 3 mm und einer Länge zwischen 5 und 30 mm eingesetzt. Unter Trockeneis-Schnee werden demgegenüber feinkörnigere und damit weniger harte Partikel verstanden, die beispielsweise einen Durchmesser von ca. 0,1 mm und eine Länge von gleich oder kleiner 1 mm aufweisen.
Beim Trockeneis handelt es sich um gefrorenes Kohlendioxid mit einer Temperatur von etwa -78,5 °C, das beim Aufprall auf das aufspaltbare
Ausgangs-Flächengebilde rückstandslos in den gasförmigen Zustand übergeht (Sublimation).
Die Verwendung von Trockeneis hat daher den Vorteil, dass keine anschließende Abtrennung oder Filtration, wie beispielsweise bei Verwendung eines Luft-Sand-Gemischs, von den aufgespaltenen Elementarfilamente erfolgen muss.
Ferner bildet sich bei der Verwendung von Trockeneis unter Normaldruck keine Flüssigkeit, wie zum Beispiel bei Wassereis, wodurch auch die Bezeichnung Trockeneis entstanden ist.
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Trockeneis, dem gefrorenen Wasser oder dem Luft-Partikel-Gemisch keine Flüssigkeit, insbesondere kein flüssiges Wasser, für die Aufspaltung verwendet wird, entfällt ein ansonsten, beispielsweise bei einer Wasserstrahlbehandlung, erforderlicher besonders zeit-, energie-, und/oder kostenintensiver Trocknungsprozess des Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten.
Durch das Beschießen mit Trockeneis fällt die Temperatur der behandelten Oberfläche unter den ausgewählten Prozessparametern um ca. 60 °C herab.
Bei der Verwendung eines Luft-Partikel-Gemischs oder von gefrorenem Wasser wird die Behandlungstemperatur derart gewählt, dass die Temperatur der behandelten Oberfläche um mindestens 20 bis 30 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) der als Garne, Fasern oder Filamente eingesetzten Polymere liegt.
Dadurch, dass die Behandlungstemperatur mindestens 20 bis 30 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) der als Garne, Fasern oder Filamente eingesetzten Polymere liegt, wird eine gewisse Versprödung der Polymere erreicht, wodurch die Aufspaltung des Flächengebildes in Elementarfilamente zumindest unterstützt oder gefördert wird, ohne die Elementarfilamente zu schädigen. Eine Schädigung der Elementarfilamente wird auch durch die vergleichsweise geringe Härte des Trockeneises, des Luft-Sand-Gemischs bzw. des gefrorenen Wassers vermieden.
Der Einsatz in Form von Schnee anstelle von Pellets ist wegen dessen kleinerer Partikelgröße bzw. dessen geringer Härte (größerer "Weichheit") besonders bevorzugt im Hinblick auf eine die Elementarfilamente nicht schädigende, besonders schonende Aufspaltung bzw. Splittung.
Durch den Sublimationseffekt des Trockeneises bei der Behandlung des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes dehnt sich das Volumen des Kohlendioxids vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand schlagartig um etwa das 600 bis 800-Fache seines ursprünglichen Volumens aus. Das Trockeneis legt sich dabei zwischen die Elementarfilamente, wodurch die Aufspaltung des Flächengebildes in Elementarfilamente ebenfalls zumindest unterstützt oder gefördert wird.
Als Anordnung der Elementarfilamente kommt über den Querschnitt der Garne, Fasern oder Filamente betrachtet beispielsweise eine Kern-Mantel-Struktur (core-sheat-Struktur) oder eine Orangenspalten- bzw. Kuchenstück-Struktur (Pie-Struktur) in Betracht. Besonders bevorzugt wird als aufspaltbares Ausgangs-Flächengebilde eines eingesetzt, bei dem die Elementarfilamente in Pie-Struktur vorliegen, bevorzugt mit 2 bis 64 Segmenten, insbesondere zur Beeinflussung des Durchmessers der Filamente.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteilhafterweise wird als aufspaltbares Ausgangs-Flächengebilde ein Vliesstoff verwendet. Als Vliesstoff werden bevorzugt Stapelfaservliesstoffe oder Spinnvliesstoffe mit Endlosfasern oder mit zusammengesetzten Fasern eingesetzt, die entweder über einen Schmelzspinn- oder einen Lösungsmittelspinnprozess gewonnen werden.
Bevorzugt werden Schmelzspinnvliesstoffe eingesetzt, die gegenüber Lösungsmittelspinnvliesstoffen den Vorteil haben, dass kein Lösungsmittel entfernt werden muss und dass deren Verwendung kostengünstiger ist.
Als aufspaltbares Ausgangs-Flächengebilde wird vorzugsweise ein vorverfestigter Vliesstoff eingesetzt, der thermisch, mechanisch und/oder chemisch vorverfestigt wird, besonders bevorzugt thermisch vorverfestigt wird.
Die Garne, Fasern oder Filamente des Flächengebildes weisen vorzugsweise mindestens zwei Elementarfϊlamente auf, die ausgewählt sind aus Polymerpaaren oder -blends aus Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden und/oder Polyurethanen in beliebiger Kombination untereinander.
Als bevorzugte Polyolefine werden beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen eingesetzt, als bevorzugte Polyester zum Beispiel Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat, recyclierte Polyester, Polylactat oder Copolyester, als bevorzugte Polyamide beispielsweise Polyamid 6, Polyamid 12, Polyamid 66 oder Copolyamide.
Für einen guten Wirkungsgrad erfolgt die Behandlung, insbesondere der Beschuss, auf die Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes mit dem Trockeneis, dem gefrorenen Wasser oder dem Luft-Partikel-Gemisch bevorzugt unter einem Auftreffwinkel von 0,1° bis 180°, besonders bevorzugt von 45° bis 135° und ganz besonders bevorzugt von 90°. Die kinetische Energie der Partikel des Trockeneises, des gefrorenen Wassers oder des Luft-Partikel-Gemischs beträgt dabei vorteilhafterweise gleich oder mehr als 0,4 Joule. Dabei werden die Masse und die Geschwindigkeit der Partikel so gewählt, dass es nicht zu einer optischen Beschädigung des Flächengebildes bzw. einer Lochbildung im Flächengebilde kommt.
Die Durchflussmenge an dem Trockeneis, an dem gefrorenen Wasser oder an dem Luft-Partikel-Gemisch beträgt vorteilhafterweise 30 kg/ h bis 70 kg/ h, bevorzugt 30 kg/ h bis 50 kg/ h.
Die Partikel des Trockeneises, des gefrorenen Wassers oder des Luft-Partikel- Gemischs treffen bevorzugt mit einer mittleren Größe von 10 μm bis 30 mm, besonders bevorzugt von 0,1 mm bis 10 mm, auf die Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes auf.
Der Beschuss der Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes mit dem Trockeneis, gefrorenen Wasser oder dem Luft-Partikel-Gemisch erfolgt vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s bis 500 m/s bei einer Vorschubgeschwindigkeit der Austrittsdüse von 2,5 m/min bis 12, 5 m/min, besonders bevorzugt von 2,5 m/min bis 5 m/min.
Die Aufspaltung in die Elementarfilamente erfolgt vorteilhafterweise bei Drücken von 0,5 bar bis 16 bar, bevorzugt von 0,5 bar bis 6 bar, besonders bevorzugt von 0,5 bis 2 bar.
Ferner soll eine für das vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignete Vorrichtung bereitgestellt werden, die dieses Verfahren auf einfache Weise ermöglicht. Dazu weist die Vorrichtung zum Aufspalten eines Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten aus mindestens zwei Elementarfilamente, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, mindestens eine gegen das aufspaltbare Ausgangs- Flächengebilde richtbare Austrittsdüse zum Beschuss der mindestens einen aufspaltbaren Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes mit Trockeneis, mit gefrorenem Wasser oder mit einem Luft-Partikel-Gemisch auf.
Vorteilhafterweise sind in zumindest einer Austrittsdüse Einbauten zur Zerkleinerung des Trockeneises, des gefrorenen Wassers oder des Luft- Partikel-Gemischs angeordnet.
Ausführung der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Figuren näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine REM-Aufnahme eines 100-fach vergrößerten Ausschnitts der Oberfläche eines erfindungsgemäß mit Trockeneis-Pellets bei
2 bar gesplitteten und zuvor thermisch vorverfestigten Spinnvliesstoffs aus segmentierten PET/PA6-Piefasem mit einem Gewichtsverhältnis von 70 : 30 gezeigt, in Fig. 2 ist eine REM-Aufnahme eines 100-fach vergrößerten Ausschnitts der Oberfläche eines erfindungsgemäß mit Trockeneis-Schnee bei
2 bar gesplitteten (nicht-thermisch-vorverfestigten) Spinnvliesstoffs aus segmentierten PET/PA6-Piefasern mit einem Gewichtsverhältnis von 70 : 30 gezeigt und in Fig. 3 ist eine REM-Aufnahme eines 100-fach vergrößerten Ausschnitts der Oberfläche eines erfindungsgemäß mit Trockeneis-Schnee bei 1 bar gesplitteten (nicht-thermisch-vorverfestigten) Spinnvliesstoffs aus segmentierten PET/PA6-Piefasern mit einem Gewichtsverhältnis von 70 : 30 gezeigt.
Die Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen (REM-Aufnahmen) wurden mit einem Niederdruck-Rasterelektronenmikroskop JEOL JSM-6480LV unter einer Beschleunigungsspannung von 20 kV erstellt.
Beispiel 1 :
Gemäß Beispiel 1 wird ein Spinnvliesstoff, insbesondere ein Schmelzspinnvliesstoff, aus Bikomponenten-Endlosfilamenten mit einer Pie- Struktur mit 16 Segmenten, bestehend abwechselnd aus Polyethylenterephthalat/ Polyamid 6 (PET/ PA6) im Gewichtsverhältnis 70 : 30, mit Trockeneis-Pellets beschossen.
Dazu liegt der Spinnvliesstoff minimal vernadelt und damit minimal mechanisch verfestigt vor, so dass der Spinnvliesstoff transportiert werden kann. Außerdem liegt der Spinnvliesstoff thermisch vorverfestigt vor, wobei die thermische Vorverfestigung an einer beheizbaren Plattenpresse in einem Zeitraum von 30 Sekunden bei einer Temperatur von 150°C und einem Druck von 300 bar erfolgt.
Für die Splittung der Filamente im Spinnvliesstoff wird der Spinnvliesstoff in einem Winkel von 90° unterhalb der Austrittsdüse der Trockeneis-Pellets platziert. Bei der Form der Düse handelt es sich um eine Breitspitzdüse mit rechteckiger Austrittsfläche mit einer Größe von 50 mm x 4 mm. Diese Düse wird eingesetzt, um die Energie auf eine möglichst große Fläche zu verteilen, wobei prinzipiell auch der Einsatz beispielsweise einer Runddüse geeignet ist. Anschließend wird der Spinnvliesstoff senkrecht mit den Trockeneis-Pellets beschossen.
Polyethylenterepthalat (kristallin) hat gemäß ISO 75 HDT/A (1 ,8 MPa) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von ca. 800C und eine Schmelztemperatur von ca. 255°C gemäß ISO 11359) und Polyamid 6 hat gemäß ISO 75 HDT/A (1 ,8 MPa) eine Glasübergangstemperatur (Tg) von ca. 65°C und eine Schmelztemperatur von ca. 2200C gemäß ISO 11359).
Die Trockeneis-Pellets haben ungefähr einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 1 cm. Bei einer Dichte von Trockeneis von 1 ,56 g/cm3 wiegt ein Pellet ca. 0,11 g (Masse m).
Der Beschuss mit Trockeneis-Pellets erfolgt mit einer Durchflussmenge von 50 kg/h bei einer Geschwindigkeit (v) der Trockeneis-Pellets von 300 m/s.
Damit beträgt die kinetische Energie (Ekjn = 0,5 m v2 = 0,5 x 0,11 x 10~3 kg x (300 m/s)2 = 4,95 kg m2/s2) der Trockeneis-Pellets 4,95 Joule.
Der Abstand zwischen der Austrittsdüse und der Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes beträgt zwischen 10 mm und 100 mm, bevorzugt zwischen 25 mm und 75 mm.
Der Druck der Trockeneis-Pellets bei dem Beschuss des Spinnvliesstoffs beträgt 2 bar. Die Vorschubgeschwindigkeit der Austrittsdüse beträgt 5 m/min.
Die Figur 1 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Spinnvliesstoffs aus dem Beispiel 1. Beispiel 2:
Im Beispiel 2 wird im Unterschied zum Beispiel 1 statt der Trockeneis-Pellets Trockeneis-Schnee mit einer Partikelgröße von ca. 0,1 mm x 0,5 mm eingesetzt. Der Trockeneis-Schnee wiegt 0,0105 g (Masse m).
Der Beschuss mit Trockeneis-Schnee erfolgt mit einer Geschwindigkeit (v) von 300 m/s.
Damit beträgt die kinetische Energie (Ekin = 0,5 m v2 = 0,5 x 0,0105 x 10"3 kg x (300 m/s)2 = 0,4725 kg m2/s2) des Trockeneis-Schnees 0,4725 Joule.
Zudem wird der eingesetzte Spinnvliesstoff aus Bikomponenten-Filamenten mit einer Pie-Struktur mit 16 Segmenten, bestehend aus Polyethylenterephthalat/ Polyamid 6 im Gewichtsverhältnis 70 : 30. Im Unterschied zu der
Verfahrensweise in Beispiel 1 wird der Vliesstoff nicht thermisch vorverfestigt. Ansonsten erfolgt das Verfahren analog zu den Bedingungen aus Beispiel 1 , wobei lediglich anstelle der Trockeneis-Pellets Trockeneis-Schnee eingesetzt wird.
Die Figur 2 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Spinnvliesstoffs aus dem Beispiel 2.
Durch die fehlende thermische Vorverfestigung sind die Filamente beweglicher als die gemäß Beispiel 1.
Beispiel 3:
Bei dem Verfahren gemäß Beispiel 3 wird ebenfalls ein Spinnvliesstoff aus Bikomponenten-Filamenten mit einer Pie-Struktur mit 16 Segmenten, bestehend aus Polyethylenterephthalat/ Polyamid 6 im Gewichtsverhältnis 70 30 eingesetzt. Das Verfahren erfolgt analog zu Beispiel 2 mit Trockeneis- Schnee anstelle von Trockeneis-Pellets. Im Unterschied zu Beispiel 2 beträgt der Druck des Trockeneis-Schnees im Beispiel 3 bei dem Beschuss des Spinnvliesstoffs lediglich 1 bar statt 2 bar.
Die Figur 3 zeigt eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme des Spinnvliesstoffs aus dem Beispiel 3.
Dieses Verfahren gemäß Beispiel 3 zeigt, dass die Aufspaltung in die
Elemantarfilamente selbst bei einem Druck von 1 bar noch gut möglich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten, die aus mindestens zwei Elementarfilamenten gebildet sind, bei dem ein aufspaltbares Ausgangs-
Flächengebilde durch Behandlung, insbesondere Beschuss, mit Trockeneis, mit gefrorenem Wasser oder mit einem Luft-Partikel- Gemisch bei einer Temperatur von mindestens 20 °C bis 30 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) der als Garne, Fasern oder Filamente eingesetzten Polymere zumindest teilweise in die Elementarfilamente aufgespalten bzw. aufgesplittet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem als aufspaltbares Ausgangs- Flächengebilde ein Vliesstoff, insbesondere ein Spinnvliesstoff , eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als aufspaltbares Ausgangs- Flächengebilde ein vorverfestigter Vliesstoff eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Garne, Fasern oder Filamente mindestens zwei Elementarfilamente aufweisen, die ausgewählt sind aus Polymerpaaren oder -blends aus Polyolefinen, Polyestem, Polyamiden und/oder Polyurethanen in beliebiger Kombination.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Behandlung, insbesondere der Beschuss, auf die Oberfläche des aufspaltbaren Ausgangs-Flächengebildes mit dem Trockeneis, dem gefrorenen Wasser oder dem Luft-Partikel-Gemisch unter einem Auftreffwinkel (α) von 0, 1 ° bis 180°, bevorzugt von 45° bis 135°, besonders bevorzugt von 90°, erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die kinetische Energie der Partikel des Trockeneises, des gefrorenen Wassers oder des Luft-Partikel-Gemischs gleich oder mehr als 0,4 Joule beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aufspaltung in die Elementarfilamente bei Drücken von 0,5 bar bis 16 bar, bevorzugt von 0,5 bar bis 6 bar, besonders bevorzugt von 0,5 bis 2 bar, erfolgt.
8. Vorrichtung zum Aufspalten eines aufspaltbaren Ausgangs- Flächengebildes aus zumindest teilweise gesplitteten Garnen, Fasern oder Filamenten aus mindestens zwei Elementarfilamente, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 7, bei der mindestens eine gegen das Flächengebilde richtbare Austrittsdüse zum Beschuss der mindestens einen aufspaltbaren Oberfläche des Ausgangs- Flächengebildes mit Trockeneis, mit gefrorenem Wasser oder mit einem Luft-Partikel-Gemisch vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der Einbauten zur Zerkleinerung des Trockeneises, des gefrorenen Wassers oder des Luft-Partikel-Gemischs in zumindest einer Austrittsdüse angeordnet sind.
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