WO2005035856A1 - Schrumpffreies vlies - Google Patents

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WO2005035856A1 PCT/EP2004/008622 EP2004008622W WO2005035856A1 WO 2005035856 A1 WO2005035856 A1 WO 2005035856A1 EP 2004008622 W EP2004008622 W EP 2004008622W WO 2005035856 A1 WO2005035856 A1 WO 2005035856A1
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Bernd A. Blech
Jörg Dahringer
Hartmann Huth
Michael Klanert
Franz Thönnessen
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Trevira Gmbh
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    • D04H1/55Polyesters

Definitions

  • the invention relates to: a nonwoven fabric made of bicomponent fibers which is shrink-free or at most has a low shrinkage.
  • Nonwovens containing bicomponent fibers have been known for a long time. These can be nonwovens made from so-called continuous fibers; but corresponding nonwovens made from staple fibers are also known.
  • Bicomponent fibers are generally only used as an additive in the production of nonwovens, ie they are made with normal fibers, ie from fibers which consist of only one component, e.g. B. polyethylene terephthalate, mixed and then processed into a fleece, which is then thermally treated for binding and fixing at a higher temperature, for example at ' 180-220 °.
  • normal fibers ie from fibers which consist of only one component, e.g. B. polyethylene terephthalate, mixed and then processed into a fleece, which is then thermally treated for binding and fixing at a higher temperature, for example at ' 180-220 °.
  • the lower melting component of the bicomponent fiber acts as an adhesive and connects the fibers to each other. With this treatment, however, not only is the fibers bonded and thus the fleece solidified, but the fleece also shrinks considerably during this heat treatment.
  • This shrinkage is disadvantageous in many ways.
  • the shrinkage is often not uniform, so that there are irregularities in the structure and the width of the finished, fixed fleece is not constant over the entire length. Also, it is not always possible to predict how high the shrinkage will be. B. when cutting the wide fleece into individual narrower webs problems arise because the knives must be set to a certain distance and it can happen that the outer cut webs turn out too narrow. These webs can then only be treated as waste.
  • Another consequence of the irregular shrinkage is that the basis weight of the nonwoven is not uniform or does not correspond to the target value.
  • Japanese patent application JP 11050337 A2 describes a dimensionally stable nonwoven made of bicomponent fibers with a polyester core and a jacket made of polyolefin, which has a surface shrinkage of 2.1%.
  • Japanese patent application JP 2001003256 A2 describes a nonwoven made of polyester-based bicomponent filaments which has a surface shrinkage of 4% at a temperature 30 ° C. below the melting temperature of the jacket (copolymer with melting temperatures of 130-180 ° C.). There is no reference to nonwovens that have a surface shrinkage of 0%, especially at higher consolidation temperatures.
  • nonwovens which do not have the disadvantages mentioned above for fixing and binding, ie nonwovens based on bicomponent fibers which have no or at most negligible shrinkage.
  • the object of the invention is therefore to provide such nonwovens.
  • non-shrinking or only slightly shrinking non-woven fabric which is characterized in that the non-woven fabric is made up of staple fibers of the core sheath type, the core consisting of a polyester which has a higher melting point than the sheath component and the sheath Polybutylene terephthalate exists.
  • the fleece is shrink-free and consists entirely of core sheath fibers and the core is made of polyethylene terephthalate and the sheath is made of polybutylene terephthalate.
  • nonwoven contains core sheath staple fibers with polyethylene terephthalate as the core component and polybutylene terephthalate as the sheath component as well as up to 30% of other fibers as an admixture.
  • Nonwovens which have been thermally treated at a temperature of 180 to 220 ° C. are preferred.
  • the invention allows the production of nonwovens not only with the same width but also with the same basis weight over the entire length of the nonwoven, which is of great advantage for further processing.
  • staple fibers can be used with conventional staple lengths, z. B. 28-80 mm.
  • a bicomponent spinning machine was used to produce spun fabric with standard polyester in the core and polybutylene terephthalate in the jacket.
  • the total throughput with a core / shell ratio of 50/50 was 570 g / min per spinning station with an 827 hole nozzle.
  • the single spin titer set was 4.92 dtex.
  • the take-off speed was 1400 m / min.
  • the melt temperature of the polyester was 275 ° C. and that of the polybutylene terephthalate was 265 ° C.
  • the spun filaments were cooled with an inside and outside air blowing over a blowing length of 40 ° C. Before being folded together, the filaments were prepared with a conventional finishing agent.
  • the spun fabric was then presented to a conventional sliver mill and processed further.
  • the stretching in the specified range especially in the specific case for a final titer of 2.2 dtex, was carried out at a stretching ratio of 2.55 between rotating rollers.
  • the temperature of the rolls at which the stretching was initiated was 58 ° C.
  • the fiber cable was mechanically crimped in a stuffer box crimping machine and then dried at 130 ° C. in a plate belt dryer.
  • the fibers were cut using a conventional staple fiber cutting machine.
  • the fibers were carded and the nonwovens were cut into areas of a defined size and 5 of these samples in a wire cage were subjected to a thermal treatment at 160 ° C. and 200 ° C. for 3 minutes.
  • the area shrinkage results from the percentage difference of the area after the thermal treatment to the starting area.
  • the nonwovens described had a surface shrinkage of 0% at both consolidation temperatures.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)

Abstract

Schrumpffreies oder nur einen geringen Schrumpf aufweisendes Faservlies, dadurch gekennzeichnet, dass da Vlies aus Stapelfasern des Kernmanteltyps aufgebaut ist, wobei der Kern aus einem Polyester besteht, der einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Mantelkomponente und der Mantel aus Polybutylenterephthalat besteht. Der Kern besteht vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat.

Description

Beschreibung Schrumpffreies Vlies
Die Erfindung betriffi: ein Faservlies aus Bikomponentenfasern, das schrumpffrei ist oder allenfalls einen geringen Schrumpf aufweist.
Vliese, welche Bikomponentenfasern enthalten, sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Es kann sich dabei um Vliese handeln, die aus sog. Endlosfasern aufgebaut sind; es sind aber auch entsprechende Vliese aus Stapelfasern bekannt.
Bikomponentenfasern werden bei der Herstellung von Vliesen im allgemeinen lediglich als Beigabe verwendet, d. h. sie werden mit normalen Fasern, d. h. aus Fasern, die nur aus einer Komponente bestehen, z. B. Polyethylenterephtha- lat, gemischt und dann zu einem Vlies verarbeitet, das dann zum Binden und Fixieren bei höherer Temperatur z. b. bei' 180 - 220° thermisch behandelt.
Dabei fungiert die niedriger schmelzende Komponente der Bikomponentenfaser als Kleber und verbindet die Fasern mit einander. Bei dieser Behandlung wird aber nicht nur ein Verbinden der Fasern und somit ein Verfestigen des Vlieses erreicht, sondern das Vlies schrumpft bei dieser Wärmebehandlung auch erheblich.
Dieses Schrumpfen ist in vielerlei Hinsicht von Nachteil. Zum einen fällt häufig der Schrumpf nicht gleichmäßig aus, so dass es zu Unregelmäßigkeiten in der Struktur kommt und auch die Breite des fertigen fixierten Vlieses nicht über die Gesamtlänge konstant ist. Auch ist es nicht immer vorhersehbar, wie hoch der Schrumpf ist, sodass bei der Weiterverarbeitung z. B. beim Schneiden des breiten Vlieses in einzelne schmälere Bahnen Probleme auftreten, da die Messer auf einen bestimmten Abstand eingestellt werden müssen und es vorkommen kann, dass insbesondere die äußeren geschnittenen Bahnen zu schmal ausfallen. Diese Bahnen können dann nur noch als Abfall behandelt werden. Ferner ist eine Folge des unregelmäßigen Schrumpfs, dass das Flächengewicht des Vlieses nicht gleichmäßig ist oder nicht dem Soll-Wert entspricht.
Es ist deshalb von großem Vorteil, wenn das Vlies durch die thermische Verfestigung seine Dimension möglichst wenig verändert, d. h. wenn der Flächenschrumpf möglich gering ist. Die japanische Patentanmeldung JP 11050337 A2 beschreibt ein dimensionsstabiles Vlies aus Bikomponentenfasern mit einem Polyesterkern und einem Mantel aus Polyolefin, das einen Flächenschrumpf von 2,1 % aufweist.
In der japanischen Patentanmeldung JP 2001003256 A2 wird ein Vlies aus polyesterbasierten Bikomponenten-Filamenten beschrieben, das bei einer Temperatur 30° C unterhalb der Schmelztemperatur des Mantels (Copolymer mit Schmelztemperaturen von 130 - 180° C) einen Flächenschrumpf von 4 % aufweist. Es findest sich kein Hinweis auf Vliese, die insbesondere auch bei höheren Verfestigungstemperaturen einen Flächenschrumpf von 0 % aufweisen.
Es besteht somit noch das Bedürfnis nach Vliesen, welche beim Fixieren und Binden nicht die vorstehend genannten Nachteile aufweisen, d. h. Vliese auf Basis von Bikomponentenfasern, die keinen oder allenfalls einen vernachlässigbaren Schrumpf aufweisen. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, derartige Vliese zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein schrumpffreies oder nur einen geringen Schrumpf aufweisendes Faservlies, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Vlies aus Stapelfasern des Kernmanteltyps aufgebaut ist, wobei der Kern aus einem Polyester besteht, der einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Mantelkomponente und der Mantel aus Polybutylenterephthalat besteht.
Es ist vorteilhaft, wenn das Vlies schrumpffrei ist und vollständig aus Kernmantelfasern besteht und der Kern aus Polyethylenterephthalat und der Mantel aus Polybutylenterephthalat besteht.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass das Vlies als Hauptkomponente Kernmantelstapelfasern mit Polyethylenterephthalat als Kernkomponente und Polybutylenterephthalat als Mantelkomponente sowie bis zu 30 % anderer Fasern als Beimischung enthält.
Bevorzugt sind Vliese, die bei einer Temperatur von 180 bis 220° C thermisch behandelt worden sind.
Es war überraschend, dass es möglich war, durch die Verwendung von Kern- mantelstapelfasern mit einem Polyethylenterephthalatkern und einem Polybuty- lenterephthalatmantel es möglich ist, ein Vlies herzustellen, das bei der Behandlung bei Temperaturen von etwa 180 - 220° C nicht mehr schrumpft.
Dadurch ist es möglich, bei der Herstellung des Vlieses z. B. durch Führen von entsprechenden Stapelfasern über eine Krempel von voraeherein ein Vlies einer bestimmten Breite herzustellen, die auch noch nach der thermischen Behandlung gleich ist. Dies ist von großem Vorteil für die Weiterverarbeitung, z. B. für das Schneiden eines breiten Vlieses in mehr oder weniger schmale Streifen oder Bänder. Von Vorteil ist ferner, dass die Vorzüge der Erfindung mit einer Mantelkomponenten bestehend aus einem Polyester aus nur einer Säure und einer Diolkompo- nenten erreicht werden und es nicht erforderlich ist, um eine niedriger schmelzende Mantelkomponente zu erhalten, Copolyester herzustellen.
Die Erfindung erlaubt das Herstellen von Vliesen nicht nur mit gleicher Breite sondern auch mit gleichem Flächengewicht über die ganze Länge des Vlieses, was von großem Vorteil für die Weiterverarbeitung ist. Als Stapelfasern können Fasern mit üblichen Stapellängen eingesetzt werden, z. B. 28 - 80 mm.
Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher erläutert:
Beispiel
An einer Bikomponentenspmnanlage wurde Spinnware mit Standardpolyester im Kern und Polybutylenterephthalat im Mantel hergestellt. Der Gesamtdurchsatz mit einem Kern-/Mantelverhältnis von 50/50 betrug bei einer 827 Loch Düse 570 g/min pro Spinnstelle. Der dabei eingestellte Einzelspinntiter betrug 4,92 dtex. Die Abzugsgeschwindigkeit lag bei 1400 m/min. Die Massetemperatur des Polyesters betrug 275° Q die des Polybutylenterephthalats 265° C. Abgekühlt wurden die gesponnenen Filamente mit einer Innen Außenariblasung über eine Anblaslänge von 40° C. Vor dem Zusammenfachen wurden die Filamente noch mit einer üblichen Avivage präpariert.
Anschließend wurde die Spinnware einer konventionellen Faserbandstraße vorgelegt und weiterverarbeitet. Die Verstreckung in dem angegebenen Bereich, speziell in dem konkreten Fall für einen Endtiter von 2,2 dtex, erfolgte bei einem Verstreckverhältnis von 2,55 zwischen rotierenden Walzen. Die Temperatur der Walzen, bei welcher die Verstreckung ausgelöst wurde, betrug 58° C. Nach einer anschließenden Trocknung des Kabels wiederum auf rotierenden Walzen bei einer Temperatur von 120° C wurde das Faserkabel in einer Stauch- kammerkräuselmaschine mechanisch gekräuselt und dann bei 130° C in einem Plattenbandtrockner getrocknet. Das Schneiden der Fasern erfolgte mit einer konventionellen Stapelf aserschneidmaschine.
Die Fasern wurden gekrempelt und die Vliese wurden in Flächen definierter Größe zerteilt und jeweils 5 dieser Proben in einem Drahtkäfig für 3 Minuten einer thermischen Behandlung bei 160° C und 200° C unterzogen. Der Flä- chenschrumpf ergibt sich aus dem prozentualen Unterschied der Fläche nach der thermischen Behandlung zur Ausgangsfläche.
Überraschenderweise wiesen die beschriebenen Vliese bei beiden Verfestigungstemperaturen einen Flächenschrumpf von 0 % auf.

Claims

Patentansprüche
1. Schrumpffreies oder nur einen geringen Schrumpf aufweisendes Faservlies, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies aus Stapelfasern des Kernmanteltyps aufgebaut ist, wobei der Kern aus einem Polyester besteht, der einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die Mantelkomponente und der Mantel aus Polybutylenterephthalat besteht.
2. Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies schrumpffrei ist und vollständig aus Kernmantelfasern besteht und der Kern aus Polyethylenterephthalat und der Mantel aus Polybutylenterephthalat besteht.
3. Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies als Hauptkomponente Kernmantelstapelfasern mit Polyethylenterephthalat als Kernkomponente und Polybutylenterephthalat als Mantelkomponente sowie bis zu 30 % anderer Fasern als Beimischung enthält.
4. Vlies nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies bei einer Temperatur von 180 bis 220° C thermisch behandelt wurde.
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