EP2573243A1 - Vliesstoff mit einer Elementarfilamente enthaltenden Matrix - Google Patents

Vliesstoff mit einer Elementarfilamente enthaltenden Matrix Download PDF

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EP2573243A1
EP2573243A1 EP11007649A EP11007649A EP2573243A1 EP 2573243 A1 EP2573243 A1 EP 2573243A1 EP 11007649 A EP11007649 A EP 11007649A EP 11007649 A EP11007649 A EP 11007649A EP 2573243 A1 EP2573243 A1 EP 2573243A1
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EP
European Patent Office
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nonwoven fabric
polymer
fibers
fabric according
polymers
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EP11007649A
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EP2573243B1 (de
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Peter Dr. Rutsch
Matthias Goettel
Bartin Buechsel
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Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
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    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/005—Synthetic yarns or filaments
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    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • D04H3/153—Mixed yarns or filaments

Definitions

  • the present invention relates to the field of textile products and their applications.
  • the invention relates to a process for producing a nonwoven fabric comprising at least two polymers, wherein the melting point of at least one first polymer is above the melting point of at least one second polymer, by pressurizing and temperature applying multicomponent fibers containing at least two polymers, so that at least one first polymer is distributed in the form of elementary segments in a matrix of at least one second polymer.
  • the invention further relates to a nonwoven fabric produced by the method according to the invention, as well as the use of this nonwoven fabric for producing a composite material.
  • the conventional field of application of nonwovens is to be extended by imparting to them physical, in particular mechanical, features and properties which are similar to those of paper or films, wherein the advantageous properties and properties of nonwovens of endless segments are maintained.
  • Nonwovens are textile fabrics made of individual fibers and can be obtained by a variety of manufacturing processes, such as carding (dry laid), melt spinning (meltbonding) or aerodynamic nonwoven laying (air laying).
  • melt spinning a polymeric substance is heated in an extruder and forced through a spinneret by spinning pumps.
  • the polymer exits the die plate as a filament (continuous filament) in molten form, is cooled by a stream of air and stretched from the melt.
  • the air stream conveys the endless filaments onto a conveyor belt, which is designed as a sieve.
  • the threads can be fixed to form a fiber fabric.
  • the solidification of the fiber fabric can be done by heated rollers (calender), by a vapor stream or by mechanical or chemical bonding. When solidified by calender, one of the two rolls may be engraved, which may consist of dots, short rectangles or diamond-like surfaces.
  • Nonwovens are used for a variety of purposes. Nonwoven fabrics with high strength can be used alone or as a reinforcing layer in fiber composites. In the packaging field, single-layer constructions are usually made using meltblown or meltblown-like material structures, i. Fiber structures from only one domain used (see Tyvek®).
  • Fiber component produced by a spinning process.
  • the outer fiber component wraps around the inner fiber component and has a higher elongation at break and a lower melting temperature than the inner fiber component.
  • the bicomponent fibers are positioned on a conveyor belt and solidified to a nonwoven fabric under the action of heat. The nonwovens are used to make times, awnings, parachutes and packaging materials.
  • the invention had the object of providing a process for producing a nonwoven fabric with paper or foil-like features, in particular with a high flexural rigidity and low static friction.
  • the nonwovens should also have a dense structure and low porosity.
  • the method according to the invention is characterized in that multicomponent fibers are bonded so extensively by applying a pressure of at least 40 N / mm and at a temperature of at least 100 ° C., that at least one first polymer in the form of elementary segments in a matrix of at least one second polymer is distributed.
  • a nonwoven fabric having a high flexural rigidity, a low stiction and a dense structure at low porosity can be obtained.
  • the nonwoven fabric according to the invention may have a high strength and impermeability to water at low weight. This allows easy processing and handling.
  • the nonwoven fabric produced by the process according to the invention is characterized in that it comprises a polymer matrix.
  • the nonwoven fabric may have a film-like character over the fused domains, but without the weaknesses of a film or paper. So it is possible in a simple way the surface of the Nonwoven fabric smooth and wet-strength design. Such a nonwoven fabric may be considered a "fiber reinforced film”.
  • the method according to the invention makes it possible to use energy-intensive mechanical solidification technologies, e.g. Hydroentanglement, to dispense.
  • the nonwoven fabrics produced by the method according to the invention are characterized by isotropic mechanical properties, such as an isotropic ratio of maximum tensile force or tensile force in machine to transverse direction, from. Isotropy in the sense of the invention designates the independence of a property from the direction, isotropic strength properties are advantageous in particular for the use of the nonwoven fabric as a reinforcing layer, since in this way a particularly uniform stabilization is achieved.
  • machine direction / transverse direction ratio of the maximum tensile force and / or tear propagation force in the context of the invention, it is understood that the machine direction / transverse direction ratio of the maximum tensile force and / or tearing force in the range of 0.7 to 1.6, preferably from 0.8 to 1.5, in particular from 0.9 to 1.1.
  • Maximum tensile force is the force that must be used to rupture a fiber layer.
  • tear propagation force is meant the force that is necessary to tear down an already cracked fiber layer or further tear. The higher these values are, the more stable a situation is.
  • the maximum tensile force is measured in the machine direction or transversely to the machine direction.
  • the machine direction is understood to mean the direction under which the fibers are deposited longitudinally on a conveyor belt moving in the longitudinal direction.
  • the direction transverse thereto or orthogonal thereto is the transverse direction.
  • the nonwoven fabric according to the invention is outstandingly suitable for the production of fiber composites, since its surface structure is e.g. can be easily adapted to the other composite components on the choice of polymers and by plasma or corona treatment of the surface. This allows a versatile use of composite components (film, foil, extrudate, etc.).
  • the multicomponent fibers can be prepared by methods known to those skilled in the art. Suitable processes are, in particular, melt-brown and spunbonding. Particularly preferred according to the invention is the melt spinning technology.
  • a polymeric substance can be heated under pressure in an extruder and pressed through a die to form endless filaments.
  • the continuous filaments may be drawn and positioned by means of dynamic laydown methods on a conveyor belt to form a quenched fiber layer.
  • the temperature at which the solidification of the multicomponent fibers takes place can vary within wide ranges and is expediently adapted to the respectively used polymer components in the multicomponent fiber. It is essential here that at the selected temperature and pressure, a substantially complete melting of the first polymer but not of the second polymer takes place.
  • the surface bonding of the multicomponent fibers is carried out by applying a temperature of 100 to 300 ° C, preferably from 100 to 250 ° C, more preferably from 110 to 200 ° C, in particular from 120 to 180 ° C.
  • rollers in particular calenders
  • rollers are expediently used.
  • rollers with a smooth or only slightly roughened surface are expediently used.
  • the surface has a surface roughness of 20 to 60 .mu.m, in particular from 30 to 45 .mu.m.
  • PIE fibers are preferably formed as continuous filaments and composed of at least two polymers.
  • PIE fibers are understood as meaning fibers of elementary segments which are arranged in the form of cake pieces or circular segments in cross section.
  • the effect of reflowing a PIE fiber is the incorporation of stable pie-shaped segments that function as reinforcing filaments in the polymer matrix. As a result, a stabilization is achieved in the manner of a reinforced concrete. In the case of PIE filaments in particular, a marked change in the geometry of the original filament structure is noticeable.
  • the cake-piece-shaped segments have a very small diameter in cross-section and therefore the matrix can prevail in a particularly large number.
  • the alternating arrangement of the individual core segments in the fibers causes a particularly homogeneous distribution of the various polymers. This leads to an extremely uniform melting with formation of the matrix.
  • the sheaths be made of the lower melting polymer.
  • the cores are embedded in the matrix polymer matrix in the form of stable circular segments.
  • the multicomponent fibers may comprise two or more polymers, provided that at least one polymer has a higher melting point than at least one further polymer. Practical experiments have shown that already with the use of two polymers (bicomponent fibers) nonwovens having a stable matrix structure can be obtained.
  • the basis weight of the nonwoven fabric according to the invention can vary within wide limits.
  • the choice of basis weight is made according to the requirements of the fiber composite.
  • the basis weight is usually from 30 g / m 2 to 400 g / m 2 , preferably from 35 g / m 2 to 200 g / m 2 , more preferably from 40 g / m 2 to 150 g / m 2 , in particular from 40 g / m 2 to 120 g / m 2 .
  • the surface energy of the nonwoven fabric by corona and / or Increase plasma treatment.
  • the plasma or corona treatment is preferably carried out in such a way that the surface is given a surface energy according to ISO 9000 of more than 38 dyn, preferably 38 to 70 dyn, in particular 40 to 60 dyn. It is advantageous that the surface can be made hydrophilic or hydrophobic, without adding chemicals. This is particularly advantageous in gropemah used products, such as clothing, advantage.
  • Conceivable is the antistatic finish of the surface, as well as its inspiration with care substances. Also conceivable is the subsequent finishing of the nonwoven fabric with hydrophilic, hydrophobic or antistatic spin finishes, as well as their provision with care substances. It is also conceivable additives for Oberertlächenmodtechnik already in Endiosfitêtrzeugung in an extruder to enter. Also in a dyeing no subsequent coloration is necessary because pigments can be introduced already in the continuous film production in an extruder.
  • the nonwoven fabric may be subjected to a chemical-type bonding or finishing such as an anti-pilling treatment, a hydrophilization, an antistatic treatment, a refractory improving treatment and / or a change in tactile properties or gloss, a treatment Mechanical type such as roughening, sanforizing, sanding or a treatment in the tumbler and / or a treatment to change the appearance such as dyeing or printing.
  • a chemical-type bonding or finishing such as an anti-pilling treatment, a hydrophilization, an antistatic treatment, a refractory improving treatment and / or a change in tactile properties or gloss
  • a treatment Mechanical type such as roughening, sanforizing, sanding or a treatment in the tumbler and / or a treatment to change the appearance such as dyeing or printing.
  • Another object of the invention is a nonwoven fabric formed as a base material for coating with films, which is produced by a method according to the invention.
  • the coating with films is preferably carried out by laminating and / or lamination of the base material, optionally under Use of a binder and / or pressure and / or temperature.
  • a binder and / or pressure and / or temperature are also conceivable.
  • Another object of the invention is a nonwoven fabric formed as a base material for impregnation or impregnation with binders. Suitable binders are in particular acrylates and aminoplasts.
  • the nonwoven fabric according to the invention is characterized by a high flexural rigidity with low static friction.
  • the nonwoven fabric of the invention is further distinguished by excellent strength properties.
  • the tear propagation force in the machine and / or transverse direction can be 10 N to 60 N, preferably 20 N to 50 N, in particular 30 N to 40 N.
  • the maximum tensile force in the machine and / or transverse direction may be 70 to 400 N / 50 mm, preferably 100 to 350 N / 50 mm, in particular 150 to 300 N / 50 mm.
  • the flexural strength according to DIN 53350 and the coefficient of static friction according to ASTM D-4918-97 (2002) are to be used in particular. Practical tests have shown that the nonwoven fabric according to the invention shows a high flexural rigidity with simultaneously high surface smoothness, ie low coefficient of friction.
  • the nonwoven fabric according to the invention may have a bending stiffness of 0.5 N / mm 2 to 10 N / mm 2 , measured according to DIN 53350 at a bending angle of 10%.
  • the nonwoven fabric according to the invention has a bending stiffness of 0.5 N / mm 2 to 8 N / mm 2 at a bending angle of 10%, more preferably from 1 N / mm 2 to 6 N / mm 2 , in particular 1 N / mm 2 up to 4 N / mm 2 .
  • the flexural stiffness information refers to a measurement in the longitudinal or transverse direction.
  • the nonwoven fabric according to the invention may have a bending stiffness of 1 N / mm 2 to 20 N / mm 2 , measured according to DIN 53350 at a bending angle of 40%.
  • the nonwoven fabric according to the invention has a bending stiffness of 3 N / mm 2 to 12 N / mm 2 at a bending angle of 40%, more preferably from 4 N / mm 2 to 12 N / mm 2 , in particular from 5 N / mm 2 to 10 N / mm 2 on.
  • the flexural stiffness information refers to a measurement in the longitudinal or transverse direction.
  • the nonwoven fabric according to the invention may have an coefficient of friction, measured according to ASTM D-4918-97 (2002), tan ⁇ of 0.05 to 0.50, preferably of 0.10 to 0.40, in particular of 0.10 to 0.30 ,
  • a particularly advantageous static friction coefficient can be achieved if polyethylene and / or polyamide is used to form the polymer matrix.
  • the nonwoven fabric according to the invention is characterized in that it comprises at least two polymers, wherein the melting point of at least one first polymer is above the melting point of at least one second polymer.
  • the first polymer is in the form of elemental segments distributed in a matrix of the second polymer.
  • the difference between the melting point of the first and second polymers can vary widely. Conveniently, the difference is at least 15 ° C, in particular at least 20 ° C. Preferably, polymers having a temperature difference of from 15 ° C to 450 ° C, more preferably from 15 ° C to 200 ° C, even more preferably from 20 ° C to 150 ° C, especially from 70 ° C to 150 ° C are used.
  • polymers a wide variety of materials can be used.
  • thermoplastic polymers in particular selected from the group consisting of nylon 6, nylon 6.6, nylon 6.10, nylon 6.11, nylon 6.92, polypropylene or polyethylene.
  • Further possible polymers are selected from the group consisting of polyester, polyamide, thermoplastic copolyetherester elastomers, polyolefins, polyacrylates and thermoplastic liquid crystals. Also conceivable is the use of copolyetherester elastomers of long-chain and short-chain ester monomers. If elemental segments of polyethylene terephthalate are used, they can preferably be produced from recyclable polyethylene terephthalate
  • thermoplastic polymers polyamides, polyvinyl acetates, saponified polyvinyl acetates, saponified ethylene vinyl acetates and other hydrophilic polymers.
  • elastic polymers can also be used. These polymers are preferably selected from the group consisting of: styrene / butadiene copolymers, elastic polypropylene, polyethylene, metallocene-catalyzed ⁇ -olefin homopolymers, as well as copolymers having a density of less than 0.89 g / cm 3 .
  • styrene / butadiene copolymers preferably selected from the group consisting of: styrene / butadiene copolymers, elastic polypropylene, polyethylene, metallocene-catalyzed ⁇ -olefin homopolymers, as well as copolymers having a density of less than 0.89 g / cm 3 .
  • amorphous polyalphaolefins having a density of less than 0.89 g / cm 3 ethylene vinyl acetate, as well as ethylene-propylene rubber and propylene-1-butene copolymer and
  • the multicomponent fibers contain polypropylene, polyethylene, polyamide, Syndiotatkisches polystyrene, polyester, and / or mixtures of these polymers, preferably polyethylene terephthalate.
  • the first polymer is selected from the group consisting of: polyester, preferably polyethylene terephthalate and / or the second polymer selected from the group consisting of: polypropylene, polyethylene, polyamide and / or polyester, preferably polyethylene terephthalate.
  • the sheath or the sea is preferably formed from the second, matrix-producing polymer.
  • Preferred polymers for the matrix are polyethylene, linear low-pressure polyethylene having an ⁇ -olefin monomer content greater than 10% by weight, ethylene copolymer having at least one vinyl monomer or ethylene copolymer having unsaturated aliphatic carboxylic acids.
  • the nonwoven fabric produced by the process according to the invention is characterized in that a film-like molten polymer matrix is present in the nonwoven fabric.
  • This contains unmelted elementary segments, which may be circular-segment-shaped or cake-piece-shaped, multilobal or circular in cross-section.
  • nonwovens with a dense structure and low porosity manufacture which have a high strength and water impermeability with low weight.
  • the fiber titres of the multicomponent fibers independently of one another have values of from 1 dtex to 4 dtex, preferably from 1.5 to 3 dtex, more preferably from 2 dtex to 3 dtex.
  • the weight ratio of the first polymer to the second polymer in the nonwoven fabric can vary within wide limits, provided that it is ensured that the first polymer in the nonwoven fabric is in the form of elemental filaments which are distributed in a matrix of the second polymer.
  • the weight ratio of first polymer to second polymer in the nonwoven fabric is 50%: 50%, preferably 70% to 30%, more preferably 60% to 40%.
  • the proportion of the matrix in the nonwoven fabric from 1 wt .-% to 60 wt .-%, preferably from 5 wt .-% to 50 wt.%, In particular from 10 wt.% To 40 wt.%.
  • a nonwoven fabric having a particularly good flexural strength can be obtained.
  • the nonwoven fabric according to the invention is outstandingly suitable for the production of packaging materials, bags, pouches, envelopes, in particular envelopes, tapes, banners, reinforcing layers, separating layers and / or insulating layers.
  • nonwoven fabric according to the invention as a base material for the treatment with impregnating agents, in particular binders, resins and / or polymer dispersions.
  • Another object of the invention is a composite material comprising at least a first layer containing a nonwoven fabric according to the invention, and at least one second layer, preferably formed as a film.
  • the second layer is formed as a film having a thickness of 0.01 mm to 1 mm, preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, in particular from 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the respective layers of the nonwoven fabric according to the invention can be bonded together in various ways depending on the materials used. Practical experiments have shown that particularly strong composites are obtained when the first and second layers are cohesively and / or bonded together by means of a binder.
  • composition of the film used according to the invention can vary within wide ranges, depending on the particular intended use of the composite material.
  • the film contains plastics, preferably polyolefins, in particular polyethylenes and / or polypropylene and / or their copolymers or metals. It is also conceivable to use a metallized film.
  • the thickness of the first layer may vary.
  • the first layer has a thickness of from 0.01 mm to 1 mm, more preferably from 0.05 mm to 0.5 mm, in particular from 0.1 mm to 0.2 mm.
  • polyethylene terephthalate and polyethylene are coextruded in a known manner with an average throughput of 0.65 g / L min and aerodynamically stretched.
  • the endless filaments are then dynamically deposited on a conveyor belt. Dynamic deposition is understood to mean that the orientation of the filaments to be deposited in the transverse direction can be influenced in a targeted manner. This is followed by solidification of the continuous filaments by a rough steel roller under pressure and heat. The steel roll has temperatures between 125 ° C and 132 ° C.
  • a spunbonded fabric having a basis weight of 80 g / m 2 is obtained.
  • the spunbonded fabric has a dense structure and a low porosity with characteristic mechanical values (maximum tensile strength (HZK), tear propagation force (WRK), machine direction (MD): transverse direction (CD) ratio).
  • HZK maximum tensile strength
  • WRK tear propagation force
  • MD machine direction
  • CD transverse direction
  • Table 1 Embodiment 1, 80 g / m ⁇ sup> 2 ⁇ / sup> PET / PE nonwoven fabric, core / sheath filaments, mech. Properties. Kalandertemp.
  • FIG. 1 is the film-like structure of the surface or the material structure of spun core-sheath filaments to recognize.
  • polyethylene domains partially reinforced by continuous polyethylene terephthalate filaments are present.
  • the air passage can be controlled in the range of 135 to 285 l / m 2 sec.
  • the round cross-section of the polyester core structure is essentially retained.
  • polyethylene domains which are reinforced with the Kemsegmenten before. This is particularly visible in the spunbonded nonwovens with a polyethylene content of 36% by weight in the sheath.
  • the specific fiber orientation results in typical isotropic machine-bonding / quenching ratios, as shown in Table 2.
  • Table 2 Embodiment 1, 80 g / m ⁇ sup> 2 ⁇ / sup> PET / PE nonwoven fabric, core / sheath filaments, mech. Properties. Kalandertemp.
  • calender pressure PE content MD CD ratio MD: CD ratio HZK WRK ° C N / mm % 125 50 14 1.0 1.0 132 50 14 1.1 0.6 125 80 14 1.1 1.1 132 80 14 1.1 0.8 125 50 36 1.0 1.0 132 50 36 1.1 1.0 125 80 36 1.2 1.1
  • FIG. 2 The cross section of commercially available flash spun polyethylene (Du Pont Tyvek®) can be seen. This shows only fibers of a single polymer in a different size and shape. To compare the surface energies, a commercially available packaging nonwoven made of flash spun polyethylene (Du Pont Tyvek®) was used.
  • polyethylene terephthalate and polyethylene are coextruded in a known manner with an average throughput of 0.65 g / L min and aerodynamically stretched to form core / sheath filaments.
  • the polyethylene content in the extrudate is 36 to 40 wt .-%.
  • the endless filaments are then dynamically deposited on a conveyor belt. Dynamic deposition is understood to mean that the orientation of the filaments to be deposited in the transverse direction can be influenced in a targeted manner. This is followed by solidification of the continuous filaments by a rough steel roller under pressure and heat.
  • the steel roller has temperatures between 128 ° C and 132 ° C at a line pressure of 80 N / mm (roughness of 40 microns) on.
  • the polyethylene terephthalate is in the form of elementary filaments in a matrix Polyethylene distributed.
  • This spunbonded nonwovens are obtained with a basis weight of 40, 60 and 80 g / m 2 .
  • the result is nonwovens with dense structure and low porosity at characteristic mechanical values (HZK WRK, MD: CD ratio).
  • the parameters of the experiment are shown in Tables 3 and 4.
  • Table 3 Exemplary embodiments 2, 40, 60 and 80 g / m ⁇ sup> 2 ⁇ / sup> PET / PE nonwovens, core / sheath filaments, mech. Properties. Kalandertemp calender pressure PE content Weight thickness LD 5cm 2/100 Pa HZK MD HZD MD HZK CD HZD CD WRK MD WRK CD EN 29073 ang.
  • polyethylene terephthalate and a low melting co-polyester are coextruded in a known manner at a hole throughput of 0.74 and 0.8 g / L min and aerodynamically stretched to form core / sheath filaments.
  • the proportion of co-polyethylene terephthalate is 20% by weight.
  • the endless filaments are then dynamically deposited on a conveyor belt. Dynamic deposition is understood to mean that the orientation of the filaments to be deposited in the quenching direction can be influenced in a targeted manner. This is followed by solidification of the continuous filaments by a rough steel roller under pressure and heat.
  • the steel roller has a temperature of 130 ° C at a line pressure of 80 N / mm (roughness of 40 microns) on.
  • the polyethylene terephthalate is distributed in the form of elementary filaments in a matrix of co-polyethylene terephthalate.
  • a post-treatment in a hot air oven at a temperature of 160 ° C.
  • a spunbonded fabric having a basis weight of 100 g / m 2 is obtained. This results in a nonwoven fabric with dense structure and low porosity at characteristic mechanical values (HZK, WRK, MD: CD ratio).
  • HZK, WRK, MD CD ratio
  • Embodiment 4 100 g / m ⁇ sup> 2 ⁇ / sup> PET / CoPET nonwoven fabric, core / sheath filaments, mech. Properties. Kalandertemp. PLD calender pressure Co-PET Antell Weight thickness LD Sc m 2/100 Pa HZK MD HZD MD HZK CD HZD CD WRK MD WRK CD EN 29073 ang.
  • polyethylene terephthalate and polyamide are coextruded in a known manner with a perforation throughput of 0.76 g / L min and aerodynamically stretched to form 16 PIE filaments.
  • the proportion of polyamide is between 30 and 50 wt .-%.
  • the endless filaments are then dynamically deposited on a conveyor belt. Dynamic deposition is understood to mean that the orientation of the filaments to be deposited in the transverse direction can be influenced in a targeted manner. This is followed by solidification of the continuous filaments by a rough steel roller under pressure and heat.
  • the steel roller has temperatures between 130 ° C and 180 ° C with a line pressure between 50 N / mm and 80 N / mm (roughness of 40 microns) on.
  • the composite filaments in cross-section on a circular segment-shaped configuration of the cross sections of the various elementary segments performing areas It can be seen a film-like structure in cross-section of the material structure of the nonwoven fabric according to the invention.
  • the original round fiber cross-section is largely deformed by the influence of heat and pressure and no longer found.
  • the surface energy of the spunbonded nonwoven fabric is changed by a corona or plasma treatment.
  • Table 9 this is described in Example 8 (132 ° C / 80 daN / 36% PE) of Embodiment 1.
  • the page marked with * is the side of the process facing the charge side.
  • the corona charging takes place under standard conditions (room temperature, 7500 V) and different speeds.
  • the plasmatization takes place in a low-pressure atmospheric plasma system of Freudenberg Anlagensdienste KG at room temperature.
  • the measurement of Surface energies are carried out in accordance with ISO 9000 with Sherman test inks from Schnick D-42579 Heiligenhaus. To compare the surface energies, a commercially available packaging nonwoven made of flash spun polyethylene was used.
  • Example 1 Example 8, 80 g / m ⁇ sup> 2 ⁇ / sup> PET / PE nonwoven, core / sheath filaments, surface energies untreated and after corona or plasma treatment.
  • Surface energy / [dyn] Surface energy / [dyn] page 1 Page 2* Page 1* Page 2 page 1 Page 2* Page 1* Page 2 Reference PE 40-42 40-42 # # 40-42 40-42 # # Trial 8 unheated.
  • the nonwoven fabric according to the invention is outstandingly suitable for treatment with plasma and / or corona treatment. Surprisingly, even very thin nonwoven layers can be treated such that they have a surface energy of 40 to 42 dyn. without destruction of the nonwoven fabric takes place.
  • the bending stiffness according to DIN 53350 and the coefficient of static friction according to ASTM D-4918-97 (2002) are to be used in particular. From a comparison of the measured values of selected Embodiments show a high bending stiffness with high surface smoothness, ie low coefficient of friction. It can be seen that a particularly advantageous friction coefficient can be achieved if polyethylene or polyamide is used to form the polymer matrix. Table 10: Various embodiments, bending stiffness acc. DIN 53350.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs enthaltend mindestens zwei Polymere, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: Bereitstellen von Mehrkomponentenfasem, welche mindestens zwei Polymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten enthalten, flächiges Verbinden der Mehrkomponentenfasem durch Beaufschlagen mit einer Temperatur von 100 °C bis 300 °C sowie einem Druck von 40 N/mm bis 150 N/mm, derart, dass mindestens ein erstes Polymer in Form von Elementarsegmenten in einer Matrix aus mindestens einem zweiten Polymer verteilt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Vliesstoffe mit einer hohen Biegesteifigkeit, Glätte, einer dichten Struktur und geringen Porosität hergestellt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Textilerzeugnisse und deren Anwendungen.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs enthaltend mindestens zwei Polymere, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt, durch Beaufschlagen von Mehrkomponentenfasem, welche mindestens zwei Polymere enthalten, mit Druck und Temperatur, so dass mindestens ein erstes Polymer in Form von Elementarsegmenten in einer Matrix aus mindestens einem zweiten Polymer verteilt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesstoff, sowie die Verwendung dieses Vliesstoffs zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll insbesondere das herkömmliche Anwendungsgebiet von Vliesstoffen ausgeweitet werden, indem diesen physikalische, insbesondere mechanische Merkmale und Eigenschaften verliehen werden, welche denen von Papier bzw. Folien ähneln, wobei die vorteilhaften Merkmale und Eigenschaften von Vliesen aus Endlossegmenten aufrechterhalten bleiben.
    • Stand der Technik
  • Vliesstoffe sind textile Flächengebilde aus einzelnen Fasern und können mit den verschiedensten Herstellungsverfahren, wie Kardieren (dry laid), Schmelzspinnen / Melt-blown (spunbonding) oder auch aerodynamischem Vlieslegen (air laying) gewonnen werden.
  • Beim schmelzspinnen wird eine polymere Substanz in einem Extruder erhitzt und mittels Spinnpumpen durch eine Spinndüse gepresst. Das Polymer tritt aus der Düsenplatte äls Faden (Endlosfilament) in geschmolzener Form aus, wird durch einen Luftstrom abgekühlt und aus der Schmelze gestreckt. Der Luftstrom befördert die Endlosfilamente auf ein Förderband, das als Sieb ausgebildet ist. Durch eine Absaugung unter dem Siebband können die Fäden unter Bildung eines Fasergeleges fixiert werden. Die Verfestigung des Fasergeleges kann durch beheizte Walzen (Kalander), durch einen Dampfstrom oder durch mechanische bzw. chemische Bindung erfolgen. Bei der Verfestigung durch Kalander kann eine der beiden Walzen mit einer Gravur versehen sein, die aus Punkten, kurzen Rechtecken oder diamantähnlichen Flächen bestehen kann.
  • Vliesstoffe werden zu den verschiedensten Zwecken eingesetzt. Vliesstoffe mit hoher Festigkeit können alleine bzw. auch als Verstärkungslage in Faserverbundwerkstoffen verwendet werden. Im Verpackungsbereich werden üblicherweise einlagige Aufbauten unter Verwendung von Meltblown oder meltblownartigen Materialstrukturen, d.h. Faserstrukturen aus nur einer Domäne verwendet (vgl. Tyvek®).
  • Aus der WO2006/107695 A2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs bekannt, in dem Bikomponentenfasern, die eine äußere und eine innere
  • Faserkomponente umfassen, mittels eines Spinnverfahrens hergestellt werden. Die äußere Faserkomponente umhüllt die innere Faserkomponente und weist eine höhere Bruchdehnung sowie eine niedrigere Schmelztemperatur als die innere Faserkomponente auf. Die Bikomponentenfasem werden auf einem Förderband positioniert und unter Einwirkung von Hitze zu einem Vliesstoff verfestigt. Die Vliesstoffe werden zur Herstellung von Zeiten, Markisen, Fallschirmen und Verpackungsmaterialien verwendet.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs mit papier bzw. folienähnlichen Merkmalen, insbesondere mit einer hohen Biegesteifigkeit sowie niedriger Haftreibung bereitzustellen. Die Vliesstoffe sollen ferner eine dichte Struktur und geringe Porosität aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs enthaltend mindestens zwei Polymere, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt, umfassend die folgenden Vertahrensschritte:
    • Bereitstellen von Mehrkomponentenfasem, welche mindestens zwei Polymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten enthalten,
    • flächiges Verbinden der Mehrkomponentenfasern durch Beaufschlagen mit einer Temperatur von 100 °C bis 300 °C sowie einem Druck von 40 N/mm bis 150 N/mm, derart, dass mindestens ein erstes Polymer in Form von Elementarsegmenten in einer Matrix aus mindestens einem zweiten Polymer verteilt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass Mehrkomponentenfasem durch Beaufschlagen mit einem Druck von mindestens 40 N/mm sowie mit einer Temperatur von mindestens 100 °C derart flächig verbunden werden, dass mindestens ein erstes Polymer in Form von Elementarsegmenten in einer Matrix aus mindestens einem zweiten Polymer verteilt wird. Hierdurch kann ein Vliesstoff mit einer hohen Biegesteifigkeit, einer geringen Haftreibung sowie einer dichten Struktur bei geringer Porosität erhalten werden.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff kann bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit und Wasserundurchlässigkeft aufweisen. Dies ermöglicht eine leichte Verarbeitung und Handhabung.
  • Praktische Versuche haben ergeben, dass Vliesstoffe mit einer besonders geringen Drapierbarkeit erhalten werden, wenn der Druck auf Werte von 45 bis 140 N/mm, vorzugsweise 50 bis 100 N/mm, noch bevorzugter 55 bis 90 N/mm, noch bevorzugter 60 bis 90 N/mm, insbesondere 70 bis 90 N/mm eingestellt wird.
  • Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vliesstoff zeichnet sich dadurch aus, dass er eine Polymermatrix umfasst. Diese enthält ungeschmolzene Elementarsegmente, vorzugsweise Elementarendlosfilamente, die im Querschnitt kreissegmentförmig bzw. kuchenstückförmig, kreisförmig oder multilobal aufgebaut sein können.
  • Der Vliesstoff kann über die verschmolzenen Domänen einen folien- bzw. papierartigen Charakter aufweisen, dies jedoch ohne die Schwächen einer Folie oder eines Papieres. So ist es auf einfache Weise möglich die Oberfläche des Vliesstoffs glatt und nassfest auszugestalten. Ein derartiger Vliesstoff kann als "faserverstärkte Folie" angesehen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es auf energieintensive mechanische Verfestigungstechnologien, wie z.B. Wasserstrahlverfestigung, zu verzichten. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesstoffe zeichnen sich durch isotrope mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise ein isotropes Verhältnis von Höchstzugkraft oder Weitereißkraft in Maschinenzu Querrichtung, aus. Isotropie im Sinne der Erfindung bezeichnet die Unabhängigkeit einer Eigenschaft von der Richtung, Isotrope Festigkeitseigenschaften sind insbesondere für den Einsatz des Vliesstoffs als Verstärkungslage vorteilhaft, da hierdurch eine besonders gleichmäßige Stabilisierung erzielt wird.
  • Unter isotropem Maschinenrichtung/Querrichtungs-Verhältnis der Höchstzugkraft und/oder Weiterreißkraft im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass das Maschinenrichtung/Querrichtungs-Verhältnis der Höchstzugkraft und/oder Weiterreißkraft im Bereich von 0,7 bis 1,6, vorzugsweise von 0,8 bis 1,5, insbesondere von 0,9 bis 1,1 liegt.
  • Unter Höchstzugkraft wird die Kraft verstanden, die aufgewendet werden muss, um eine Faserlage zu zerreissen. Unter Weiterreißkraft wird die Kraft verstanden, die notwendig ist um eine bereits eingerissene Faserlage weiter einzureißen oder weiter zu zerreißen. Je höher diese Werte sind, desto stabiler ist eine Lage. Die Höchstzugkraft wird gemessen in Maschinenrichtung oder quer zur Maschinenrichtung. Unter Maschinenrichtung wird die Richtung verstanden, unter der die Fasern in Längsrichtung auf einem sich in Längsrichtung bewegenden Förderband abgelegt werden. Die Richtung quer hierzu bzw. orthogonal hierzu ist die Querrichtung.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff eignet sich hervorragend für die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen, da seine Obertlächenstruktur z.B. über die Wahl der Polymere sowie durch Plasma- bzw. Coronabehandlung der Oberfläche auf einfache Weise auf die weiteren Verbundkomponenten abgestimmt werden kann. Dies ermöglicht einen vielfältigen Einsatz von Verbundkomponenten (Film, Folie, Extrudat, etc.).
  • Die Mehrkomponentenfasem können durch dem Fachmann bekannte Art und Weise hergestellt werden. Geeignete Verfahren sind insbesondere Melt-brown und Schmelzspinnen (spunbonding). Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist die Schmelzspinntechnologie.
  • Zur Herstellung der Mehrkomponentenfasem kann eine polymere Substanz unter Druck in einem Extruder erhitzt und durch eine Düse gepresst werden, wobei Endlosfilamente entstehen. Nach Austritt aus der Extnisionsdüse können die Endlosfilamente verstreckt und mittels dynamischer Legeverfahren auf einem Förderband unter Bildung einer Faserlage in Quenichtung abgelenkt positioniert werden. Vorteilhaft an einer in Querrichtung abgelenkten Positionierung der Endlosfilamente ist, dass sich hierdurch die Isotropie der mechanischen Eigenschaften des Vliesstoffs erhöht.
  • Die Temperatur, mit der die Verfestigung der Mehrkomponentenfasern erfolgt, kann in weiten Bereichen variieren und wird zweckmäßigerweise an die jeweils verwendeten Polymerkomponenten in den Mehrkomponentenfaser angepasst. Wesentlich hierbei ist, dass bei gewählter Temperatur und Druck ein im Wesentlichen vollständiges Aufschmelzen des ersten Polymers nicht jedoch des zweiten Polymers erfolgt.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt das flächige Verbinden der Mehrkomponentenfasem durch Beaufschlagen mit einer Temperatur von 100 bis 300 °C, vorzugsweise von 100 bis 250 °C, noch bevorzugter von 110 bis 200 °C, insbesondere von 120 bis 180 °C.
  • Das Beaufschlagen mit Druck und Temperatur kann auf die dem Fachmann bekannte Art und Weise erfolgen. Zweckmäßigerweise werden hierzu Walzen, insbesondere Kalander, eingesetzt. Insbesondere geeignet sind Walzen mit glatter oder lediglich leicht aufgerauhter Oberfläche. Vorzugsweise weist die Oberfläche eine Rauhtiefe von 20 bis 60 µm, insbesondere von 30 bis 45 µm auf.
  • Praktische Versuche haben gezeigt, dass Vliesstoffe mit besonders guten Festigkeitseigenschaften gewonnen werden, wenn als Mehrkomponentenfasem PIE-Fasern, Hollow-PIE-Fasern, Kern/Mantel-Fasern, multilobale Fasern, Islands-in-Sea-Fasern oder Side by Side-Fasern eingesetzt werden. Diese sind vorzugsweise als Endlosfilamente ausgebildet und aus mindestens zwei Polymeren aufgebaut.
  • Unter PIE-Fasern werden Fasern aus Elementarsegementen verstanden, welche im Querschnitt kuchenstückförmig bzw. kreissegmentförmig angeordnet sind.
  • Der Effekt beim Aufschmelzen einer PIE-Faser bzw. kuchenstückartigen Faser ist die Einbindung stabiler kuchenstückförmiger Segmente, die als Verstärkungsfäden in der Polymermatrix fungieren. Hierdurch wird eine Stabilisierung nach Art eines Stahlbetons erreicht. Dabei fällt vor allem bei PIE-Endlosfilamenten eine deutliche Geometrieveränderung der ursprünglichen Filamentstruktur auf.
  • Besonders vorteilhaft bei der Verwendung von PIE-Fasern ist, dass die kuchenstückförmigen Segmente im Querschnitt einen sehr geringen Durchmesser aufweisen und die Matrix daher besonders zahlreich durchsetzen können. Darüber hinaus wird durch die alternierende Anordnung der einzelnen Kernsegmente in den Fasern eine besonders homogene Verteilung der verschiedenen Polymere bewirkt. Dies führt dazu, dass ein äußerst gleichmäßiges Aufschmelzen unter Ausbildung der Matrix erfolgt.
  • Bei der Verwendung von Kern/Mantel-Fasern ist es bevorzugt, wenn die Mäntel aus dem niedriger schmelzenden Polymer bestehen. Auf diese Weise werden die Kerne in Form stabiler kreisförmiger Segmente in die Matrix aus dem Mantelpolymer eingebettet. Vorteilhaft beim Einsatz der Kern/Mantel-Fasern ist, dass sich aufgrund des kreisförmigen Querschnitts der Kemsegmente eine besonders dichte Struktur, analog einer Kugelpackung, ausbildet.
  • Die Mehrkomponentenfasem können zwei oder mehrere Polymere umfassen, sofern mindestens ein Polymer einen höheren Schmelzpunkt als mindestens ein weiteres Polymer aufweist. Praktische Versuche haben ergeben, dass bereits bei der Verwendung von zwei Polymeren (Bikomponentenfasem) Vliesstoffe mit einer stabilen Matrixstruktur erhalten werden können.
  • Das Flächengewicht des erfindungsgemäßen Vliesstoffs kann in weiten Bereichen schwanken. Die Wahl des Flächengewichts erfolgt gemäß den Anforderungen an den Faserverbund. Üblicherweise beträgt das Flächengewicht 30 g/m2 bis 400 g/m2, vorzugsweise von 35 g/m2 bis 200 g/m2, noch bevorzugter von 40 g/m2 bis 150 g/m2, insbesondere von 40 g/m2 bis 120 g/m2.
  • Für manche Anwendungen des erfindungsgemäßen Vliesstoffs ist es zweckmäßig die Oberflächenenergie des Vliesstoffes durch Corona- und/oder Plasmabehandlung zu erhöhen. Dabei erfolgt die Plasma- oder Coronabehandlung vorzugsweise derart, dass der Oberfläche eine Oberflächenenergie gemäß ISO 9000 von mehr als 38 dyn, vorzugsweise 38 bis 70 dyn, insbesondere 40 bis 60 dyn verliehen wird. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Oberfläche hydrophil bzw. hydrophob gestaltet werden kann, ohne Chemikalien beizumengen. Dies ist insbesondere bei köpemah eingesetzten Produkten, wie beispielsweise Bekleidung, von Vorteil.
  • Denkbar ist die antistatische Ausrüstung der Oberfläche, sowie ihre Versehung mit Pflegesubstanzen. Ebenfalls denkbar ist die nachträgliche Ausrüstung des Vliesstoffs mit hydrophilen, hydrophoben oder antistatischen Spinnpräparationen, sowie ihre Versehung mit Pflegesubstanzen. Es ist auch denkbar Additive zur Obertlächenmodifikation bereits bei der Endiosfitamenterzeugung in einen Extruder einzugeben. Auch bei einer Färbung ist keine nachträgliche Färbung nötig, da Pigmente bereits bei der Endlosfilamenterzeugung in einen Extruder eingebracht werden können.
  • Des Weiteren kann der Vliesstoff einer Bindung oder Veredelung chemischer Art unterzogen werden, wie beispielsweise einer Anti-Pilling-Behandlung, einer Hydrophillerung, einer antistatischen Behandlung, einer Behandlung zur Verbesserung der Feuerfestigkeit und/oder zur Veränderung der taktilen Eigenschaften oder des Glanzes, einer Behandlung mechanischer Art wie Aufrauhen, Sanforisieren, Schmirgeln oder einer Behandlung im Tumbler und/oder einer Behandlung zur Veränderung des Aussehens wie Färben oder Bedrucken.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Vliesstoff ausgebildet als Basismaterial zur Beschichtung mit Folien, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt das Beschichten mit Folien durch Laminieren und/oder Kaschieren des Basismateriales, ggf. unter Verwendung eines Bindemittels und/oder Druck und/oder Temperatur. Ebenfalls denkbar ist das Aufextrudieren einer folienbildenden polymeren Schmelze oder das Aufbringen eines thermoplastischen Materials in Pulverform mit anschließender thermischer Fixierung. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Vliesstoff ausgebildet als Basismaterial zur Imprägnierung oder Tränkung mit Bindemitteln. Geeignete Bindemittel sind insbesondere Acrylate und Aminoplaste. Der erfindungsgemäße Vliesstoff zeichnet sich durch eine hohe Biegesteifigkeit bei niedriger Haftreibung aus.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff zeichnet sich ferner durch hervorragende Festigkeitseigenschaften aus. So kann die Weiterreißkraft in Maschinen-und/oder Querrichtung 10 N bis 60 N, vorzugsweise 20 N bis 50 N, insbesondere 30 N bis 40 N betragen. Die Höchstzugkraft in Maschinen-und/oder Querrichtung kann 70 bis 400 N /50 mm, vorzugsweise 100 bis 350 N /50 mm, insbesondere 150 bis 300 N /50 mm betragen.
  • Zur Charakterisierung besonderer, von allgemeiner Vliesstoffcharakteristik abweichender Eigenschaften, sind besonders die Biegesteifigkeit nach DIN 53350, sowie der Haftreibungskoeffizient nach ASTM D-4918-97 (2002) heranzuziehen. Praktische Versuche haben ergeben, dass der erfindungsgemäße Vliesstoff eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig hoher Oberflächenglätte, d.h. niedrigem Reibungskoeffizient zeigt. So kann der erfindungsgemäße Vliesstoff eine Biegesteifigkeit von 0,5 N/mm2 bis 10 N/mm2, gemessen nach DIN 53350 bei einem Biegewinkel von 10 % aufweisen. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Vliesstoff eine Biegesteifigkeit von 0,5 N/mm2 bis 8 N/mm2 bei einem Biegewinkel von 10 %, noch bevorzugter von 1 N/mm2 bis 6 N/mm2, insbesondere von 1 N/mm2 bis 4 N/mm2 auf. Die Biegesteifigkeitsangaben beziehen sich auf eine Messung in Längs- oder Querrichtung.
  • Ferner kann der erfindungsgemäße Vliesstoff eine Biegesteifigkeit von 1 N/mm2 bis 20 N/mm2, gemessen nach DIN 53350 bei einem Biegewinkel von 40 % aufweisen. Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße Vliesstoff eine Biegesteifigkeit von 3 N/mm2 bis 12 N/mm2 bei einem Biegewinkel von 40 %, noch bevorzugter von 4 N/mm2 bis 12 N/mm2, insbesondere von 5 N/mm2 bis 10 N/mm2 auf. Die Biegesteifigkeitsangaben beziehen sich auf eine Messung in Längs- oder Querrichtung.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff kann einen haftreibungskoeffizienten, gemessen nach ASTM D-4918-97 (2002), tan α von 0,05 bis 0,50, vorzugsweise von 0,10 bis 0,40, insbesondere von 0,10 bis 0,30 aufweisen.
  • Ein besonders vorteilhafter Haftreibungskoeffizient kann erzielt werden, wenn zur Ausbildung der Polymermatrix Polyethylen und/oder Polyamid verwendet wird.
  • Strukturell zeichnet sich der erfindungsgemäße Vliesstoff dadurch aus, dass er mindestens zwei Polymere umfasst, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt. Das erste Polymer liegt in Form von Elementarsegmenten vor, welche in einer Matrix aus dem zweiten Polymer verteilt sind.
  • Die Differenz zwischen dem Schmelzpunkt des ersten und zweiten Polymers kann in weiten Bereichen variieren. Zweckmäßigerweise beträgt die Differenz mindestens 15 °C, insbesondere mindestens 20 °C. Vorzugsweise werden Polymere mit einer Temperaturdifferenz von 15 °C bis 450 °C, noch bevorzugter von 15 °C bis 200 °C, noch bevorzugter von 20 °C bis 150 °C, insbesondere von 70 °C bis 150 °C eingesetzt.
  • Als Polymere können die verschiedensten Materialien eingesetzt werden.
  • Bevorzugte Kombinationen für Mehrkomponentenfäsern umfassen vor allem thermoplastische Polymere, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Nylon 6, Nylon 6.6, Nylon 6.10, Nylon 6.11, Nylon 6.92, Polypropylen oder Polyethylen. Weitere mögliche Polymere sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polyamid, thermoplastischen Copolyetheresterelastomeren, Polyolefinen, Polyacrylaten und thermoplastischen Flüssigkristallen. Auch denkbar ist der Einsatz von Copolyetheresterelastomeren aus langkettigen und kurzkettigen Estermonomeren. Werden Elementarsegmente aus Polyethylenterephthalat eingesetzt, so können diese bevorzugt aus recyclebaren Polyethylenterphthalat hergestellt werden
  • Durch Wahl der verwendeten Polymere kann das Benetzungsverhaken des Vliesstoffs beeinflusst werden. Zu diesem Zweck werden insbesondere folgende thermoplastische Polymere eingesetzt: Polyamide, Polyvinylacetate, verseifte Polyvinylacetate, verseifte Ethylenvinylacetate und weitere hydrophile Polymere.
  • Alternativ können auch elastische Polymere eingesetzt werden. Diese Polymere werden vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Styrol/Butadien Copolymeren, elastischem Polypropylen, Polyethylen, Metallocen-katalysierten α-Olefin-Homopolymeren, sowie Copolymeren mit einer Dichte von weniger als 0,89 g/cm3. Darüber hinaus ist die Verwendung von amorphen Polyalphaolefinen mit einer Dichte von weniger als 0,89 g/cm3, Ethylenvinylacetat, sowie Ethylen-Propylenkautschuk und Propylen-1-Buten-Copolymer und Terpolymere denkbar.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Mehrkomponentenfasem Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, syndiotatkisches Polystyrol, Polyester, und/oder Mischungen aus diesen Polymeren, vorzugsweise Polyethylenterephthalat.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das erste Polymer aus der Gruppe bestehend aus: Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat ausgewählt und/oder das zweite Polymer aus der Gruppe bestehend aus: Polypropylen, Polyethylen, Polyamid und/oder Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat.
  • Werden als Mehrkomponentenfasem Kern/Mantel-Fasern oder Islands-in-Sea-Fasern eingesetzt, so wird der Mantel bzw. die Sea vorzugsweise aus dem zweiten, matrixerzeugenden Polymer gebildet. Bevorzugte Polymere für die Matrix sind Polyethylen, lineares Niederdruck-Polyethylen mit einem α-Olefinmonomeranteil größer als 10 Gew.-%, Ethylencopolymer mit mindestens einem Vinylmonomer oder Ethylencopolymer mit ungesättigten aliphatischen Carboxylsäuren.
  • Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vliesstoff zeichnet sich dadurch aus, dass im Vliesstoff eine filmähnlich aufgeschmolzene Polymermatrix vorliegt. Diese enthält ungeschmolzene Elementarsegmente, die im Querschnitt kreissegmentförmig bzw. kuchenstückförmig, multilobal oder kreisförmig aufgebaut sein können.
  • Elementarsegmente eines kreissegmentförmigen Querschnitts zeigen eine etwa 1,75-mal größere Oberfläche als ein Elementarsegment mit einem runden Querschnitt. Aufgrund der größeren Oberfläche wird eine größer Adhäsionsfläche ausgebildet.
  • Wie oben bereits erläutert ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Vliesstoffe mit einer dichten Struktur und geringen Porosität herzustellen, die bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit und Wasserundurchlässigkeit aufweisen. Vorzugsweise weisen die Fasertiter der Mehrkomponentenfasem unabhängig voneinander Werte von 1 dtex bis 4 dtex, vorzugsweise von 1,5 bis 3 dtex, noch bevorzugter von 2 dtex bis 3 dtex auf.
  • Das Gewichtsverhältnis von erstem Polymer zu zweitem Polymer im Vliesstoff kann in weiten Bereichen schwanken, sofern gewährleistet ist, dass im Vliesstoff das erste Polymer in Form von Elementafilamenten vorliegt, welche in einer Matrix aus dem zweiten Polymer verteilt sind. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsverhältnis von erstem Polymer zu zweitem Polymer im Vliesstoff 50 % : 50 %, vorzugsweise 70% bis 30%, noch bevorzugter 60% zu 40%.
  • Bevorzugterweise beträgt der Anteil der Matrix im Vliesstoff von 1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 50 Gew.%, insbesondere von 10 Gew.% bis 40 Gew.%. Bei diesen Matrixanteilen kann ein Vliesstoff mit einer besonders guten Biegesteifigkeit erhalten werden.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff eignet sich aufgrund seines geringen Gewichts, seiner hohen Festigkeit und Wassebeständigkeit hervorragend zur Herstellung von Verpackungsmaterialien, Beuteln, Taschen, Umschlägen, insbesondere Briefumschlägen, Bändern, Bannern, Verstärkungslagen, Trennlagen und/oder Isolationslagen.
  • Ebenfalls hervorragend geeignet ist der erfindungsgemäße Vliesstoff als Basismaterial zur Behandlung mit Imprägnierungsmitteln, insbesondere Bindemitteln, Harzen und/oder Polymerdispersionen.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verbundwerkstoff umfassend mindestens eine erste Lage, die einen erfindungsgemäßen Vliesstoff enthält, sowie mindestens eine zweite Lage, vorzugsweis ausgebildet alsfolie.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Lage als Folie mit einer Dicke von 0,01 mm bis 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,2 mm ausgebildet. Die jeweiligen Lagen des erfindungsgemäßen Vliesstoffs können in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien auf verschiedene Arten und Weisen miteinander verbunden werden. Praktische Versuche haben ergeben, dass besonders feste Verbunde erhalten werden, wenn die erste und zweite Lage stoffschlüssig und/oder mittels eines Bindemittels miteinander verbunden vorliegen.
  • Die Zusammensetzung der erfindungsgemäß eingesetzten Folie kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzzweck des Verbundwerkstoffs in weiten Bereichen variieren. Vorzugsweise enthält die Folie Kunststoffe, vorzugsweise Polyolefine, insbesondere Polyethlyen und/oder Polypropylen und/oder deren Copolymere oder Metalle. Denkbar ist auch die Verwendung einer metallisierten Folie.
  • In Abhängigkeit von der erwünschten Verstärkungsintensität kann die Dicke der ersten Lage variieren. Vorzugsweise weist die erste Lage eine Dicke von 0,01 mm bis 1 mm, noch bevorzugter von 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,2 mm auf.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung sowie der Tabellen zu verweisen.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    eine Rasterelektronenmikroskopische(REM)-Aufnahme des Faserquerschnitts des im Ausführungsbeispiel 1, Beispiel 8 hergestellten Vliesstoffs (Kern/Mantel-Filamente/ PET/PE) bei 500-facher Vergrößerung,
    Fig. 2
    eine Rasterelektronenmikroskopische(REM)-Aufnahme eines Faserquerschnitts eines handelsüblichen Vliesstoffs (PE) bei 500-facher Vergrößerung, und
    Fig. 3
    eine Rasterelektronenmikroskopische(REM)-Aufnahme des Faserquerschnitts eines im Ausführungsbeispiel 4 hergestellten Vliesstoffs (PIE-Filamente /PET/PA) bei 1000-facher Vergrößerung.
    Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    • Ausführungsbeispiel 1:
  • Herstellung eines Spinnvlieses aus Kern/Mantel-Filamenten (PET/PE)
  • Zur Herstellung der Kern/Mantel-Filamente werden Polyethylenterephthalat und Polyethylen in bekannter Weise mit einem pro Lochdurchsatz von 0,65 g/L min coextrudiert und aerodynamisch verstreckt. Die Endlosfilamente werden darauf auf einem Förderband dynamisch abgelegt. Unter dynamischem Ablegen wird verstanden, dass sich die Orientierung der abzulegenden Filamente in Querrichtung gezielt beeinflussen lässt. Darauf erfolgt eine Verfestigung der Endlosfilamente durch eine raue Stahlwalze unter Druck und Wärme. Die Stahlwalze weist Temperaturen zwischen 125 °C und 132 °C auf, Durch das Beaufschlagen der Endlosfilamente mit Druck und Temperatur wird das Polyethylen aufgeschmolzen und das Polyethylenterephthalat in Form von Elementarfilamenten in einer Matrix aus Polyethylen verteilt. Hierbei wird ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 80 g/m2 erhalten. Das Spinnvlies weist eine dichte Struktur sowie eine geringe Porosität bei charakteristischen mechanischen Werten (Höchstzugkraft (HZK), Weiterreißkraft (WRK), Maschinenrichtung (MD):Querrichtung (CD) Verhältnis) auf. Die Parameter des Ausführungsbeispiels sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: Ausführungsbeispiel 1, 80 g/m2 PET/PE Vliesstoff, Kern/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemp. Kalanderdruck PE-Ant all Dicke LD 5cm1/100 Pa HZK MD HZD MD HZK CD HZD CD WRK MD WRK CD
    DIN EN ISO 9073-2 DIN EN ISO 9273 EN 29073 T3 EN 29073 T3 EN 29073 T3 EN 29073 T3 internal internal
    °C N/mm % mm l/m2sec N/50 mm % N/50mm % N N
    125 50 14 0,17 247 89,4 42,9 87,4 41,6 36,4 35,1
    132 50 14 0,2 285 172,5 71,4 159,1 71,9 34,5 55,6
    125 80 14 0,14 148 113,6 51 105,9 52,9 52,7 49,6
    132 80 14 0,17 187 208 80,1 188,7 78,3 44 55,6
    125 50 36 0,17 181 74,8 33,7 78 38,1 36,7 35,7
    132 50 36 0,17 236 157,2 63,4 144,9 68,5 43,1 41,9
  • In Figur 1 ist der filmartige Aufbau der Oberfläche bzw. der Materialstruktur von gesponnenen Kern-Mantel-Filamenten zu erkennen. Bei diesem liegen teilweise Polyethylen-Domänen vor, die durch Polyethylenterephthalat-Endlosfilamente verstärkt sind.
  • Der Luftdurchlass kann dabei im Bereich von 135 bis 285 l/m2sec gesteuert werden. Bei der Verfestigung bleibt der runde Querschnitt der Kemstruktur aus Polyester im Wesentlichen erhalten. Im Spinnvlies liegen Polyethylen-Domänen, die mit den Kemsegmenten armiert sind, vor. Besonders gut sichtbar ist dies bei den Spinnvliesen mit einem Polyethylenanteil von 36 Gew.-% im Mantel, Durch die spezifische Faserorientierung kommt es dabei zu typisch isotropen Maschinendchtung/Quenichtungs-Verhältnissen, wie in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Ausführungsbeispiel 1, 80 g/m2 PET/PE Vliesstoff, Kern/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemp. Kalanderdruck PE-Anteil MD:CD-Verhältnis MD:CD-Verhältnis
    HZK WRK
    °C N/mm %
    125 50 14 1.0 1,0
    132 50 14 1,1 0,6
    125 80 14 1,1 1,1
    132 80 14 1,1 0,8
    125 50 36 1,0 1,0
    132 50 36 1,1 1,0
    125 80 36 1,2 1,1
  • In Figur 2 ist der Querschnitt von handelsüblichen flash- spun Polyethylen zu erkennen (Du Pont Tyvek ®). Dieser zeigt ausschließlich Fasern eines einzigen Polymers in abweichender Größe und Gestalt. Zum Vergleich der Oberflächenenergien wurde ein handelsüblicher Verpackungsvliesstoff aus flash- spun Polyethylen genutzt (Du Pont Tyvek ®).
    • Ausführungsbeispiel 2: Herstellung eines erfindungsgemäßen Vliesstoffes aus Kern Mantel Endlosfilamenten (PET/PE)
  • Zur Herstellung der Kern/Mantel-Filamente werden Polyethylenterephthalat und Polyethylen in bekannter Weise mit einem pro Lochdurchsatz von 0,65 g/L min coextrudiert und aerodynamisch verstreckt wobei Kern/Mantel-Filamente entstehen. Der Polyethylenanteil im Extrudat beträgt 36 bis 40 Gew.-%. Die Endlosfilamente werden darauf auf einem Förderband dynamisch abgelegt. Unter dynamischem Ablegen wird verstanden, dass sich die Orientierung der abzulegenden Filamente in Querrichtung gezielt beeinflussen lässt. Darauf erfolgt eine Verfestigung der Endlosfilamente durch eine raue Stahlwalze unter Druck und Wärme. Die Stahlwalze weist Temperaturen zwischen 128 °C und 132 °C bei einem Liniendruck von 80 N/mm (Rauhtiefe von 40 µm) auf. Durch das Beaufschlagen der Endlosfilamente mit Druck und Temperatur wird das Polyethylenterephthalat in Form von Elementarfilamenten in einer Matrix aus Polyethylen verteilt. Hierbei werden Spinnvliese mit einem Flächengewicht von 40, 60 und 80 g/m2 erhalten. Es entstehen Vliesstoffe mit dichter Struktur und geringer Porosität bei charakteristischen mechanischen Werten (HZK WRK, MD:CD Verhältnis). Die Parameter des Versuchs sind in Tabelle 3 und 4 dargestellt. Tabelle 3: Ausführungsbeispiel 2, 40, 60 und 80 g/m2 PET/PE Vliesstoffe, Kern/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemp Kalanderdruck PE-Anteil Gewicht Dicke LD 5cm2/100 Pa HZK MD HZD MD HZK CD HZD CD WRK MD WRK CD
    EN 29073 ang. DIN EN ISO 9073-2 DIN EN ISO 9273 EN 29073 T3 EN 29073 T3 EN 29073 T3 EN 29073 T3 internal internal
    °C N/mm % g/m2 mm l/m2sec N/50m m % N/50m m % N N
    132 80 36 80 0,13 140 161,8 68,2 174,3 72.2 40,5 40
    128 80 40 80 0,13 171 126,8 53,8 109,8 59,2 35,5 33.5
    128 76 40 40 0,09 474 104,1 61,7 89,8 65,9 22,6 22,9
    Tabelle 4: Ausführungsbeispiel 2, 40, 60 und 80 g/m2 PET/PE Vliesstoffe, Kern/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Katandertemp. Kalanderdruck PE-Anteil MD:CD-Verhältnis MD:Verhältnis
    HZK WRK
    °C N/mm %
    132 80 36 0,9 1,0
    128 80 40 1,2 1,1
    128 76 40 1,2 1,0
    • Ausführungsbeispiel 3: Herstellung eines Spinnvlieses aus Kern/Mantel-Filamenten (PET/Co-PET)
  • Zur Herstellung der Kern/Mantel-Filamente werden Polyethylenterephthalat und ein niedrig schmelzender Co-Polyester in bekannter Weise mit einem pro Lochdurchsatz von 0,74 und 0,8 g/L min coextrudiert und aerodynamisch verstreckt, wobei Kern/Mantel-Filamente entstehen. Der Anteil an Co-Polyethylenterephthalat beträgt 20 Gew.%. Die Endlosfilamente werden darauf auf einem Förderband dynamisch abgelegt. Unter dynamischem Ablegen wird verstanden, dass sich die Orientierung der abzulegenden Filamente in Quenichtung gezielt beeinflussen lässt. Darauf erfolgt eine Verfestigung der Endlosfilamente durch eine raue Stahlwalze unter Druck und Wärme. Die Stahlwalze weist eine Temperatur von 130 °C bei einem Liniendruck von 80 N/mm (Rauhtiefe von 40 µm) auf. Durch das Beaufschlagen der Endlosfilamente mit Druck und Temperatur wird das Polyethylenterephthalat in Form von Elementarfilamenten in einer Matrix aus Co-Polyethylenterephtalat verteilt. Anschließend erfolgt eine Nachbehandlung im Heißluftofen bei einer Temperatur von 160°C. Hierbei wird ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 erhalten. Hierdurch entsteht ein Vliesstoff mit dichter Struktur und geringer Porosität bei charakteristischen mechanischen Werten (HZK, WRK, MD:CD Verhältnis). Die Parameter des Ausführungsbeispiels sind in Tabelle 5 und Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 5: Ausführungsbeispiel 4, 100 g/m2 PET/CoPET Vliesstoff, Kem/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemp. PLD Kalanderdruck Co-PET-Antell Gewicht Dicke LD Sc m2/ 100 Pa HZK MD HZD MD HZK CD HZD CD WRK MD WRK CD
    EN 29073 ang. DIN EN ISO 9073-2 DIN EN ISO 927 3 EN 2907 3 T3 EN 290 73 T3 EN 290 73 T3 EN 290 73 T3 internal internal
    °C g/L min N/mm % g/mz mm l/m2 sec N/50 mm % N/50 mm % N N
    130 0,74 80 20 100 0,18 120 329 43 304 53 13 12
    130 0,8 80 20 100 0,2 151 268 32 220 41 16 16
    Tabelle 6: Ausführungsbeispiel 4, 100 g/m2 PET/CoPET Vliesstoff, Kern/Mantel-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemp. PLD Kalanderdruck Co-PET-Anteil MD:CD-Verhältnis MD:CD-Verhältnis
    HZK WRK
    °C g/Lmin daN %
    130 0,74 80 20 1,1 1,1
    130 0,8 80 20 1,2 1,0
    • Ausführungsbeispiel 4: Herstellung eines Spinnvlieses aus PIE-Filamenten (PET/PA)
  • Zur Herstellung der PIE-Filamente werden Polyethylenterephthalat und Polyamid in bekannter Weise mit einem pro Lochdurchsatz von 0,76 g/L min coextrudiert und aerodynamisch verstreckt, wobei 16 PIE-Filamente entstehen. Der Anteil an Polyamid liegt zwischen 30 und 50 Gew.-%. Die Endlosfilamente werden darauf auf einem Förderband dynamisch abgelegt. Unter dynamischem Ablegen wird verstanden, dass sich die Orientierung der abzulegenden Filamente in Querrichtung gezielt beeinflussen lässt. Darauf erfolgt eine Verfestigung der Endlosfilamente durch eine raue Stahlwalze unter Druck und Wärme. Die Stahlwalze weist Temperaturen zwischen 130 °C und 180 °C bei einem Liniendruck zwischen 50 N/mm und 80 N/mm (Rauhtiefe von 40 µm) auf.
  • Durch das Beaufschlagen der Endlosfilamente mit Druck und Temperatur wird das Polyamid verschmolzen und das Palyethylenterephthalat in Form von im Querschnitt kreissegmentförmigen bzw. kuchenstückartigen Elementarfilamenten in einer Matrix aus dem Polyamid verteilt. Hierbei wird ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 105 g/m2 erhalten. Es entsteht ein Spinnvlies mit dichter Struktur und geringer Porosität bei charakteristischen mechanischen Werten (HZK, WRK, MD:CD Verhältnis). Die Parameter des Versuchs sind in Tabelle 7 und Tabelle 8 dargestellt. Tabelle 7: Ausführungsbeispiel 4, 105 g/m2 PET/PA Vliesstoff, PIE-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalander temp. Kalanderdruck PA-Anteil Gewicht Dicke LD 20cm 2/50 Pa Grab Tensile MD Dehnung MD Grab Tensile CD Dehnung CD Trap Tear MD Trap Tear CD
    EN 2907 3 angel DIN EN ISO 9073-2 DIN EN ISO 9237 EN 2907 3 T3 EN 29073 T3 EN 2907 3 T3 EN 29073 T3 AST M D 573 3 ASTM D 5733
    °C N/mm % g/m2 mm l/m2s ec N/50 mm % N/50 mm % N N
    130 50 30 103,9 0,2 89 224,9 43,7 174,2 41,3 185 163,9
    130 80 30 104,7 0,22 81 252,5 47,8 205 50,1 185, 4 170,3
    180* 80 30 106,6 0,14 27 319,2 46,4 272,2 48,5 90,7 90,6
    180* 50 30 106,7 0,15 31 321,8 46,1 260,3 52,3 86,7 84,7
    180* 50 50 104,4 0,15 31 273,8 41,6 226,5 44,7 69,2 68,7
    180* 80 50 106,3 0,15 25 295,9 40,9 221,1 40,4 54,2 55,6
    130 80 50 105,7 0,17 46 244,6 43,6 180 39,9 174, 9 155,7
    130 50 50 106 0,2 65 233,2 44,3 179,1 42,6 87 90
    Tabelle 8: Ausführungsbeispiel 4, 105 g/m2 PET/PA Vliesstoff, PIE-Filamente, mech. Eigenschaften.
    Kalandertemperatur Kalanderdruck PA-Anteil MD:CD Verhältnis MD:CD Verhältnis
    Grab Tensile Trap Tear
    °C N/mm %
    130 50 30 1,3 1,1
    130 80 30 1,2 1,1
    180* 80 30 1,2 1,0
    180* 50 30 1,2 1,0
    180* 50 50 1,2 1,0
    118* 80 50 1,3 1,0
    130 80 50 1,4 1,1
    130 50 50 1,3 1,0
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere in Figur 3 dargestellt ist, weisen die Verbundfilamente im Querschnitt eine kreissegmentförmige Ausgestaltung der die Querschnitte der verschiedenen Elementarsegmente darstellenden Bereiche auf. Es ist ein filmartiger Aufbau im Querschnitt der Materialstruktur des erfindungsgemäßen Vliesstoffs zu erkennen. Es liegen Polyamid-Domänen vor, die durch Polyethylenterephthalat-Filamente verstärkt sind. Der ursprüngliche runde Faserquerschnitt ist dabei großteils durch Hitze- und Druckeinfluss deformiert bzw. nicht mehr festzustellen.
    • Ausführungsbeispiel 5: Corona- und Plasmabehandlung eines Spinnvlieses
  • Die Oberflächenenergie der hergestellten Spinnvliese wird durch eine Corona-oder Plasmabehandlung verändert. In Tabelle 9 ist dies am Beispiel 8 (132°C / 80 daN / 36 % PE) des Ausführungsbeispiels 1 beschrieben. Die mit * markierte Seite ist die der Aufladung zugewandten Seite im Prozess. Die Coronaaufladung erfolgt bei Standardbedingungen (Raumtemperatur, 7500 V) und verschiedenen Geschwindigkeiten. Die Plasmatisierung erfolgt in einer Niederdruck-Atmosphärenplasmaanlage der Firma Freudenberg Forschungsdienste KG bei Raumtemperatur. Die Messung der Oberflächenenergien erfolgt gemäß ISO 9000 mit Sherman Testtinten der Firma Schnick D-42579 Heiligenhaus. Zum Vergleich der Oberflächenenergien wurde ein handelsüblicher Verpackungsvliesstoff aus flash- spun Polyethylen genutzt. Tabelle 9: Ausfürungsbeispiel 1, Beispiel 8, 80 g/m2 PET/PE Vliesstoff, Kern/Mantel-Filamente, Oberflächenenergien unbehandelt und nach Corona- bzw. Plasmabehandlung.
    Oberflächenenergie/[dyn] Oberflächenenergie/[dyn]
    Seite 1 Seite 2* Seite 1* Seite 2 Seite 1 Seite 2* Seite 1* Seite 2
    Referenz PE 40-42 40-42 # # 40-42 40-42 # #
    Versuch 8 unbeh. 38-40 38-40 # # 38-40 38-40 # #
    Versuch 8 Corona Plasma Corona Plasma
    5 m/min # # >50 >50 # # >50 >50
    10 m/min # # >50 >50 # # >50 >50
    25 m/min 40-42 dyn 44-46 dyn >50 >50 40-42 dyn 42-44 dyn >50 >50
    35 m/min 38-40 dyn 44-46 dyn >50 >50 38-40 dyn 42-44 dyn >50 >50
    45 m/min Messung 1 Messung 1,10 Tage Lagerzelt bei Raumtemperatur
  • Wie aus den Werten von Tabelle 9 ersichtlich, eignet sich der erfindungsgemäße Vliesstoff hervorragend zur Behandlung mit Plasma-und/oder Coronabehandlung. Überraschenderweise können auch sehr dünne Vlieslagen derart behandelt werden, dass diese eine Oberflächenenergie von 40 bis 42 dyn. aufweisen, ohne dass eine Zerstörung des Vliesstoffes stattfindet.
    • Ausführungsbeispiel 6: Biegesteifigkeit und Haftreibungskoeffizient verschiedener Materialien
  • Zur Charakterisierung besonderer, von allgemeiner Vliesstoffcharakteristik abweichender, Eigenschaften, sind besonders die Biegesteifigkeit nach DIN 53350, sowie der Haftreibungskoeffizient nach ASTM D-4918-97 (2002) heranzuziehen. Aus einem Vergleich der Messwerte ausgewählter Ausführungsbeispiele zeigt sich eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig hoher Oberflächenglätte, d.h. niedrigem Reibungskoeffizient. Es ist ersichtlich, dass ein besonders vorteilhafter Reibungskoeffizient dann erzielt werden kann, wenn zur Ausbildung der Polymermatrix Polyethylen oder Polyamid verwendet wird. Tabelle 10: Verschiedene Ausführungsbeispiele, Biegesteifigkeit längs gem. DIN 53350.
    Längs
    Biegesteifigkeit nach DIN 53350 [N/mm2]
    Biegewinkel [Neigung in %] 10% 20% 30% 40%
    100gsm, PIE 16, PET/PA, 30% PA 1,8 3,5 5 5,3
    100gsm, PIE 16, PET/PP, 38% PP 3,6 6,8 8,6 10
    80gsm, SC, PET/PE, 40% PE 1,2 2,2 2,8 3,3
    100gsm,SC, PET/CoPET, 20% CoPET 3,4 7,7 10 13
    100gsm, PIE 16, PET/PA, 30 % PA 1,8 3,7 4,4 5,6
    Tabelle 11: Verschiedene Ausführungsbeispiele, Biegesteifigkeit quer gem. DIN 53350.
    Quer
    Biegesteifigkeit nach DIN 53350 [N/mm2]
    Biegewinkel [Neigung in %] 10% 20% 30% 40%
    100gsm, PIE 16. PET/PA, 30% PA 1,7 3,3 5,1 5,7
    100gsm, PIE 16, PET/PP, 38% PP 2,9 5,7 7,3 8,1
    80gsm, SC, PET/PE, 40% PE 1,3 2,1 2,5 3
    10Ogsm,SC, PET/CoPET, 20% CoPET 2,3 4,5 6,8 8,3
    100gsm, PIE 16, PET/PA, 30 % PA 1,9 4,3 6,9 6,9
    Tabelle 12: Verschiedene Ausführungsbeispiele, Haftreibungskoeffizient tan a gem. ASTM D-4918-97, Seitenzuordnung A = glatte Walze, B = Rauhwalze.
    Haftreibungskoeffizient nach ASTM D-4918-97
    [°] tan α
    A B A B
    100gsm, PIE 16, PET/PP, 38% PP 18 16 0,32 0,29
    60gsm, SC, PET/PE, 40% PE 10 11 0,18 0,19
    100gsm,SC, PET/CoPET, 20% CoPET 14 16 0,25 0,29
    100gsm, PIE 16, PET/PA, 30 % PA 13 13 0,23 0,23

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs enthaltend mindestens zwei Polymere, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
    - Bereitstellen von Mehrkomponentenfasem, welche mindestens zwei Polymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten enthalten,
    - flächiges Verbinden der Mehrkomponentenfasem durch Beaufschlagen mit einer Temperatur von 100 °C bis 300 °C sowie einem Druck von 40 N/mm bis 150 N/mm, derart, dass mindestens ein erstes Polymer in Form von Elementarsegmenten in einer Matrix aus mindestens einem zweiten Polymer verteilt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Verbinden der Mehrkomponentenfasem durch Beaufschlagen mit einem Druck von 40 N/mm bis 100 N/mm, vorzugsweise von 60 N/mm bis 80 N/mm, insbesondere von 50 N/mm bis 90 N/mm durchgeführt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Verbinden der Mehrkomponentenfasern durch Beaufschlagen mit einer Temperatur von mehr als 100 °C, vorzugsweise von 100 °C bis 300 °C, noch bevorzugter von 110 °C bis 200 °C, insbesondere von 120 °C bis 180 °C durchgeführt wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mehrkomponentenfasern eingesetzt werden, deren Herstellungsverfahren folgende Schritte umfasst:
    - Erhitzen einer polymeren Substanz in einem Extruder,
    - Verpressen der polymeren Substanz durch eine Düse,
    - Verstrecken der polymeren Substanz,
    - Dynamisches Positionieren der polymeren Substanz auf einem Band unter Bildung einer Faserlage.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mehrkomponentenfasem PIE-Fasern, Hollow-PIE-Fasern, Kern/Mantel-Fasern, multilobale Fasern oder Side by Side-Fasem eingesetzt werden, welche aus mindestens zwei Polymeren mit unterschiedlichen Schmelzpunkten aufgebaut sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrkomponentenfasern als Bikomponentenfilamente ausgestaltet sind.
  7. Vliesstoff, ausgebildet als Basismaterial zur Beschichtung mit Folien, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Biegesteifigkeit von 1 N/mm2 bis 10 N/mm2, gemessen nach DIN 53350 bei einem Biegewinkel von 10 % und/oder eine Biegesteifigkeit von 2 N/mm2 bis 13 N/mm2, bei einem Biegewinkel von 40 %.
  8. Vliesstoff nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Maschinenrichtung/Querrichtungs-Verhältnis der Höchstzugkraft gemäß EN 29073 T3 von 0,7 bis 1,6, vorzugsweise von 0,8 bis 1,5, insbesondere von 0,9 bis 1,1.
  9. Vliesstoff nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vliesstoff mindestens zwei Polymere enthält, wobei der Schmelzpunkt mindestens eines ersten Polymers über dem Schmelzpunkt mindestens eines zweiten Polymers liegt und wobei das erste Polymer in Form von Elementarsegmenten vorliegt, die in einer Matrix aus dem zweiten Polymer verteilt sind.
  10. Vilesstoff nach einem oder mehreren Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Matrix im Vliesstoff im Bereich von von 1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-% beträgt.
  11. Vliesstoff nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen den Schmelzpunkten des ersten und zweiten Polymers mindestens 15 °C, vorzugsweise mindestens 20 °C beträgt.
  12. Vliesstoff nach einem oder mehreren Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Vliesstoff Elementarsegmente aus einem ersten Polymer vorliegen, die im Querschnitt kreissegmentförmig bzw. kuchenstückförmig, kreisförmig oder multilobal aufgebaut sind, welche in einer Matrix aus dem zweiten Polymer verteilt sind.
  13. Vliesstoff nach einem oder mehreren Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des zweiten Polymers im Vliesstoff im von 50 % : 50 %, vorzugsweise 70 % bis 30 %, noch bevorzugter 60 % zu 40 % liegt.
  14. Vliesstoff nach einem oder mehreren Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat und/oder dass das zweite Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Polypropylen, Polyethylen, Polyamid und/oder Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat.
  15. Verwendung eines Vliesstoffes nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14 zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs.
  16. Verbundwerkstoff umfassend mindestens eine erste Lage, die einen Vliesstoffs nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15 enthält, sowie mindestens eine zweite Lage, vorzugsweise als Filmaufweist.
  17. Verbundwerkstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lage eine Dicke von 0,01 mm bis 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,2 mm und/oder die zweite Lage eine Dicke von 0,01 mm bis 1 mm, vorzugsweise von 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,2 mm aufweist.
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