WO2001064416A1 - Kompositmaterial - Google Patents

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WO2001064416A1
WO2001064416A1 PCT/EP2001/000456 EP0100456W WO0164416A1 WO 2001064416 A1 WO2001064416 A1 WO 2001064416A1 EP 0100456 W EP0100456 W EP 0100456W WO 0164416 A1 WO0164416 A1 WO 0164416A1
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WO
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composite material
dtex
titer
continuous filaments
nonwoven fabric
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PCT/EP2001/000456
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Robert Groten
Matthias Schuster
Georges Riboulet
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Carl Freudenberg Kg
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a composite material consisting of a microfilament nonwoven fabric with basis weights of 50 to 200 g / m 2 , which is connected directly to a thermoplastic material by an injection molding process.
  • trim parts for automobile interiors are known, in which a microfiber nonwoven is inserted into a mold and connected to a thermoplastic by an injection molding process.
  • Such injection molding or "Direct Injection Molding" (DIM) processes allow rational production of trim parts in the interior of the automobile.
  • the microfiber nonwoven preferably consists of polyester fibers that act as a bonding layer for a decorative layer to be applied subsequently.
  • DIM Direct Injection Molding
  • the parts should be recyclable, a very high color and light fastness, especially hot light fastness, a low tendency to soiling, a high abrasion resistance, moisture resistance, flame resistance, Cleanability, little or no outgassing and low cost rational, cost-effective manufacturing processes for the manufacture of the trim parts are sought.
  • the object of the invention is to provide a composite material and a method for its production which take account of the stated requirements.
  • the object is achieved by a composite material which consists of a microfilament nonwoven with basis weights of 50 to 200 g / m 2 , the nonwoven consisting of melt-spun, stretched and immediately deposited into a nonwoven multicomponent continuous filament with a titer of 1.5 up to 5 dtex, in which the multi-component continuous filaments are optionally split and solidified at least 80% into micro-continuous filaments with a titer of 0.1 to 1.2 dtex after a pre-consolidation and are bonded by an injection molding process with a thermoplastic.
  • the composite material has a high specific fiber surface with a comparatively low basis weight and a high opacity. The fineness of the filaments allows good printability and embossability and thus decor design of the nonwoven fabric used to produce the composite material according to the invention.
  • the thermoplastic does not penetrate the nonwoven.
  • the composite material is preferably one in which the nonwoven fabric consists of melt-spun, aerodynamically stretched and immediately deposited multi-component continuous filaments with a titer of 1.5 to 3 dtex, and the multi-component continuous filaments are at least 80% micro-continuous filaments with a Titers of 0.1 to 0.3 dtex are split and solidified.
  • the composite material has an isotropic distribution of filaments in the fleece, which means that further processing is relatively independent of the machine direction and therefore very favorable for material utilization.
  • the composite material is preferably one in which the multicomponent continuous filament is a bicomponent continuous filament composed of two incompatible polymers, in particular a polyester and a polyamide.
  • Such a bicomponent filament has good cleavage in micro filaments and brings about a favorable ratio of strength to basis weight.
  • the composite material according to the invention can be easily cleaned and wiped due to the polymers used and their filament structure and has high abrasion resistance, ie it is easy to care for.
  • the composite material is preferably one in which the multicomponent continuous filaments have a cross section with an orange-like or also called “pie” structure, the segments alternately each containing one of the two incompatible polymers.
  • the multicomponent continuous filament is a "side-by-side" (s / s) segment arrangement of the incompatible polymers in the multicomponent continuous filament is also possible, which is preferably used to produce crimped filaments.
  • Such segment arrangements of the incompatible polymers in the multicomponent continuous filament have proven to be very easy to split.
  • the nonwoven fabric used to produce the composite material according to the invention has good deep-drawing properties or deformability, which are expressed in the average strength values with high elongation and comparatively low modulus values.
  • the composite material is preferably also one in which at least one of the incompatible polymers forming the multicomponent continuous filament contains an additive, such as color pigments, permanent antistatic agents, flame retardants and / or additives which influence the hydrophobic properties in amounts of up to 10% by weight.
  • the additives can reduce or avoid static charges and the hot light fastness of the surfaces visible in the automobile interior be improved. With post-dyed products, hot light fastnesses of> 6 determined according to DIN EN 20105-A02 have been achieved.
  • the process according to the invention for the production of a composite material consists in that multicomponent continuous filaments are spun from the melt, stretched and deposited immediately to form a nonwoven fabric, pre-consolidation is carried out and the nonwoven fabric is consolidated by high pressure fluid jets as in micro continuous filaments with a titer of 0 , 1 to 1, 2 dtex split and connected by an injection molding process with a thermoplastic.
  • the composite material obtained in this way can be produced in very short cycle times. The cycle times can be reduced from approx. 50 to 2 to 5 seconds compared to known composite components.
  • the process for producing the composite material is advantageously carried out in such a way that the multicomponent continuous filaments are solidified and split, in which the optionally pre-consolidated nonwoven fabric is subjected to high-pressure water jets at least once on each side and is introduced into an injection mold after a drying process and back injected with a thermoplastic.
  • the composite material has a good surface and a degree of splitting of the multi-component continuous filaments> 80%.
  • the nonwoven fabric used in the composite material according to the invention is advantageously subjected to a point calendering in order to increase its abrasion resistance.
  • the split and solidified nonwoven is passed through heated rollers, of which at least one roller has elevations which lead to a selective fusing of the filaments with one another.
  • the nonwoven fabric used to produce the composite material according to the invention is suitable due to its properties such as good printability, high abrasion resistance and good hot light fastness and the haptic design for the production of door, pillar and / or trunk linings, hat racks, headliners, dashboards and wheel arch linings.
  • a 16 segment (pie) polyester-polyamide 6.6 (PES-PA6.6) bicomponent continuous filament with a titer of 2.4 dtex and a weight ratio of PES / PA6.6 of 55/45 becomes a filament pile with a basis weight of 105 g / m 2 generated and subjected to water jet needling with pressures up to 230 bar on both sides.
  • the bicomponent continuous filaments have a titer of 0.1 dtex after water jet needling, which leads to simultaneous splitting of the starting filaments, and a thickness of 0.48 mm after a final smoothing.
  • the tensile strength in the machine direction was found to be 302 N and in the transverse direction 303 N.
  • polyester-polyamide 6.6 (PES-PA6.6) - bicomponent continuous filament with a titer of 2.0 dtex and one
  • Weight ratio of PES / PA6.6 of 70/30 becomes a filament pile with a Grammage of 131 g / m 2 and subjected to water jet needling with pressures of up to 230 bar on both sides.
  • the bicomponent continuous filaments have a titer of 0.1 dtex after the water jet needling, which leads to a simultaneous splitting of the starting filaments, and a thickness of 0.53 mm after a final smoothing.
  • the tensile strength in the machine direction was determined to be 309 N and 284 N in the transverse direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial bestehend aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 40 bis 200 g/m2, bei dem eine Vliesstoff, der aus schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1,5 bis 5 dtex besteht und bei dem die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80 % zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 1,2 dtex gesplittet sowie verfestigt sind, durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist.

Description

Kompositmaterial
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kompositmaterial, bestehend aus einem Mikrofilament- Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2, der mit einem thermoplastischen Kunststoff direkt durch ein Spritzgießverfahren verbunden ist.
Aus dem Dokument EP 0 968 806 sind Verkleidungsteile für Automobilinnenräume bekannt, bei dem ein Mikrofaservliesstoff in eine Form eingelegt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird. Solche Spritzgieß- oder „Direct Injection Moulding"- (DIM) Verfahren gestatten eine rationelle Fertigung von Verkleidungsteilen im Automobilinnenbereich. Der Mikrofaservliesstoff besteht vorzugsweise aus Polyesterfasern die als Bindeschicht zu einer nachträglich aufzubringenden Dekorschicht fungieren. Im Zuge der steigenden Anforderungen der Automobilindustrie werden neue Forderungen an die Zulieferer herangetragen. So sollen die im Innenbereich des Automobils eingesetzten Auskleidungsteile eine attraktive Optik und Haptik des Dekors aufweisen. Die Teile sollen recyclingfähig sein, eine sehr hohe Färb- und Lichtechtheit insbesondere Heißlichtechtheit, eine geringe Verschmutzungsneigung, eine hohe Abriebbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flammbeständigkeit, Reinigbarkeit, eine geringe oder keine Ausgasungsneigung und niedrige Kosten besitzen. Außerdem werden rationelle, kostengünstige Fertigungsverfahren für die Herstellung der Verkleidungsteile angestrebt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Kompositmaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, das den angegebenen Forderungen Rechnung trägt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kompositmaterial gelöst, welches aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2 besteht, wobei der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1 ,5 bis 5 dtex besteht, bei dem die Mehrkomponenten- Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80 % zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 1 ,2 dtex gesplittet sowie verfestigt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden sind. Das Kompositmaterial weist eine hohe spezifische Faseroberfläche bei vergleichsweise niedrigen Flächengewicht sowie eine hohe Opazität auf. Die Feinheit der Filamente gestattet eine gute Bedruckbarkeit sowie Prägbarkeit und damit Dekorgestaltung des zur Herstellung des Kompositmaterials erfindungsgemäß eingesetzten Vliesstoffes. Der thermoplastische Kunststoff durchdringt dabei den Vliesstoff nicht.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, aerodynamisch verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1 ,5 bis 3 dtex besteht und die Mehrkomponenten-Endlosfilamente zumindest zu 80 % zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 0,3 dtex gesplittet und verfestigt sind. Das Kompositmaterial weist eine isotrope Filamentverteilung im Vlies auf, wodurch die Weiterverarbeitung relativ unabhängig von der Maschinenlaufrichtung und damit sehr günstig für die Materialausnutzung ist. Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem das Mehrkomponenten- Endlosfilament ein Bikomponenten-Endlosfilament aus zwei inkompatiblen Polymeren, insbesondere einem Polyester und einem Polyamid, besteht. Ein solches Bikomponenten-Endlosfilament weist eine gute Spaltbarkeit in Mikro- Endlosfilamenten auf und bewirkt ein günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Flächengewicht. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Kompositmaterial aufgrund der verwendeten Polymere und deren Filamentstruktur gut reinig- sowie abwischbar und weist eine hohe Abriebbeständigkeit auf, d.h., es ist pflegeleicht.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial eines, bei dem die Mehrkomponenten- Endlosfilamente einen Querschnitt mit orangenartiger oder auch „Pie" genannten Multisegment-Struktur aufweisen, wobei die Segmente alternierend jeweils eines der beiden inkompatiblen Polymeren enthalten. Neben dieser orangenartigen Multisegment-Struktur der Mehrkomponenten-Endlosfilamente ist auch eine „side-by-side" (s/s) Segment-Anordnung der inkompatiblen Polymeren im Mehrkomponenten-Endlosfilament möglich, die vorzugsweise zur Erzeugung gekräuselter Filamente genutzt wird. Solche Segment-Anordnungen der inkompatiblen Polymeren im Mehrkomponenten-Endlosfilament haben sich als sehr gut spaltbar erwiesen. Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials eingesetzte Vliesstoff besitzt eine gute Tiefziehfähigkeit bzw. Verformbarkeit, die sich in den mittleren Festigkeitswerten bei einem hohen Dehnungsvermögen und vergleichsweise niedrigen Modulwerten äußern.
Vorzugsweise ist das Kompositmaterial weiterhin eines, bei dem mindestens eines der das Mehrkomponenten-Endlosfilament bildenden inkompatiblen Polymeren ein Additiv, wie Farbpigmente, permanent wirkende Antistatika, Flammschutzmittel und/oder die hydrophoben Eigenschaften beeinflussende Zusätze in Mengen bis zu 10 Gewichtsprozent, enthält. Durch die Zusätze können statische Aufladungen vermindert bzw. vermieden und die Heißlichtechtheiten der im Automobilinnenraum sichtbaren Oberflächen verbessert werden. Mit nachgefärbten Produkten sind Heißlichechtheiten von > 6 bestimmt nach der DIN EN 20105-A02 erzielt worden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kompositmaterials besteht darin, daß Mehrkomponenten-Endlosfilamente aus der Schmelze ersponnen, verstreckt und unmittelbar zu einem Vlies abgelegt werden, eine Vorverfestigung erfolgt und der Vliesstoff durch Hochdruck-Fluidstrahlen verfestigt wie gleichzeitig in Mikro-Endlosfilamente mit einem Titer von 0,1 bis 1 ,2 dtex gesplittet und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird. Das so erhaltene Kompositmaterial läßt sich in sehr kurzen Taktzeiten herstellen. Die Taktzeiten können gegenüber bekannten Kompositbauteilen von ca. 50 auf 2 bis 5 Sekunden verkürzt werden.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren zur Herstellung des Kompositmaterials in der Weise durchgeführt, daß eine Verfestigung und Splittung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente vorgenommen wird, bei der der gegebenenfalls vorverfestigte Vliesstoff mindestens einmal auf jeder Seiten mit Hochdruck-Wasserstrahlen beaufschlagt wird und nach einem Trockenprozeß in eine Spritzgießform eingebracht und mit einem thermoplastischen Kunststoff hinterspritzt wird. Das Kompositmaterial weist dadurch eine gute Oberfläche und einen Splittungsgrad der Mehrkomponenten-Endlosfilamente > 80 % auf.
Vorteilhafterweise wird der im erfindungsgemäßen Kompositmaterial eingesetzte Vliesstoff zur Erhöhung seiner Abriebbeständigkeit noch einer Punktkalandrierung unterzogen. Dazu wird der gesplittete und verfestigte Vliesstoff durch beheizte Walzen geführt, von denen mindestens eine Walze Erhebungen aufweist, die zu einem punktuellen Verschmelzen der Filamente untereinander führen. Der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials eingesetzte Vliesstoff ist aufgrund seiner Eigenschaften wie guter Bedruckbarkeit, hoher Abriebbeständigkeit sowie seiner guten Heißlichtechtheit und der haptischen Gestaltung zur Herstellung von Tür-, Säulen- und/oder Kofferraumverkleidungen, Hutablagen, Autohimmel, Armaturentafeln sowie Radkastenauskleidungen geeignet.
Beispiel 1
Aus einem side-by-side (s/s) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endiosfilament mit einem Titer von 2,3 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 60/40 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 134 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer von 1 ,0 dtex und eine Dicke von 0,51 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 372 N und in Querrichtung 331 N ermittelt.
Beispiel 2
Aus einem side-by-side (s/s) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 1 ,8 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 50/50 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 137 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer von 1 ,0 dtex und eine Dicke von 0,52 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 457 N und in Querrichtung 373 N ermittelt. Beispiel 3
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,4 dtex und einem Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 55/45 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 105 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,48 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 302 N und in Querrichtung 303 N ermittelt.
Beispiel 4
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,1 dtex und einem Gewichtsverhäitnis von PES/PA6.6 von 70/30 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 244 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,90 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 763 N und in Querrichtung 739 N ermittelt.
Beispiel 5
Aus einem 16 Segment (Pie) Polyester-Polyamid 6.6 (PES-PA6.6)- Bikomponenten-Endlosfilament mit einem Titer von 2,0 dtex und einem
Gewichtsverhältnis von PES/PA6.6 von 70/30 wird ein Filamentflor mit einem Flächengewicht von 131 g/m2 erzeugt und einer Wasserstrahlvernadelung mit Drücken bis 230 bar beidseitig unterzogen. Die Bikomponenten- Endlosfilamente weisen nach der Wasserstrahlvernadelung, die zu einer gleichzeitigen Splittung der Ausgangsfilamente führt, einen Titer 0,1 dtex und nach einem abschließenden Glätten eine Dicke von 0,53 mm auf. Für die Reißfestigkeit in Maschinenlaufrichtung wurden 309 N und in Querrichtung 284 N ermittelt.

Claims

Patentansprüche
1 . Kompositmaterial bestehend aus einem Mikrofilament-Vliesstoff mit Flächengewichten von 50 bis 200 g/m2, wobei der Vliesstoff aus
5 schmelzgesponnenen, verstreckten und unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-Endlosfilamenten mit einem Titer von 1 ,5 bis 5 dtex besteht, und bei dem die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80 % zu Mikro- Endlosfilamenten mit einem Titer von 0, 1 bis 1 ,2 dtex gesplittet sowie H) verfestigt sind, und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden ist.
2. Kompositmaterial nach Anspruch 1 . dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff aus schmelzgesponnenen, aerodynamisch verstreckten und
15 unmittelbar zu einem Vlies abgelegten Mehrkomponenten-
Endlosfilamenten mit einem Titer von 1 ,5 bis 3 dtex besteht und die Mehrkomponenten-Endlosfilamente gegebenenfalls nach einer Vorverfestigung zumindest zu 80 % zu Mikro-Endlosfilamenten mit einem Titer von 0,1 bis 0,3 dtex gesplittet und verfestigt sind. 0
3. Kompositmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkomponenten-Endlosfilament ein Bikomponenten- Endlosfilament aus zwei inkompatiblen Polymeren, insbesondere einem Polyester und einem Polyamid, besteht. 5
4. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ehrkomponenten-Endlosfilamente einen Querschnitt mit orangenartige Multisegment-Struktur aufweisen, wobei die Segmente alternierend jeweils eines der beiden inkompatiblen 0 Polymeren enthalten und/oder eine „side-by-side"-Struktur besitzen.
5. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der das Mehrkomponenten- Endlosfilament bildenden inkompatiblen Polymere ein Additiv, wie Farbpigmente, permanent wirkende Antistatika, Flammschutzmittel und/oder die hydrophoben Eigenschaften beeinflussenden Zusätzen in
Mengen bis zu 10 Gewichtsprozent, enthält.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kompositmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mehrkomponenten- Endlosfilamente aus der Schmelze ersponnen. verstreckt und unmittelbar zu einem Vlies abgelegt werden, gegebenenfalls eine Vorverfestigung erfolgt und der Vliesstoff durch Hochdruck-Fluidstrahlen verfestigt sowie gleichzeitig in Mikro-Endlosfilamente mit einem Titer von 0,1 bis 1 ,2 dtex gesplittet sowie verfestigt und durch ein Spritzgießverfahren mit einem thermoplastischen Kunststoff verbunden wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfestigung und Splittung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente dadurch erfolgt, daß der gegebenenfalls vorverfestigte Vliesstoff mindestens einmal von jeder Seite mit Hochdruck-Fluidstrahlen beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbung der Mehrkomponenten-Endlosfilamente durch Spinnfärben und/oder Nachfärben vorgenommen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff zur Herstellung des Kompositmaterials punktkaland ert wird.
0. Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Tür-, Säulen- und/oder Kofferraumverkleidungen, Hutablagen, Autohimmel, Armaturentafeln sowie Radkastenauskleidungen verwendet wird.
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