DE1635711B2

DE1635711B2 -

Info

Publication number: DE1635711B2
Application number: DE1635711A
Authority: DE
Inventors: Leonard Theodore Newark Del. Lehmann (V.St.A.)
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1967-01-23
Filing date: 1961-12-08
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR1566308A; BE709764A; GB1209523A; SE337570B; DE1635711A1; NL6801002A

Description

Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Verstärkungsgitter für die Bindung von Faservliesen sowie seine Anwendung als Auf- oder Einlageschicht für ein oder mehrere Faservliese in einem Verfahren zur Bindung von Falservliesen durch Wärme- und Druckeinwirkung.

Ungewebte Faservliese sind bereits seit einer Reihe von Jahren bekannt. Ihre allgemeine Anwendbarkeit und Brauchbarkeit ist jedoch wegen mangelnden Zusammenhalts und mangelnder Festigkeit begrenzt. Es wurden zahlreiche Versuche zur Verbesserung dieser Eigenschaften gemacht; beispielsweise wurden sie durch Verbinden mit einer Schicht oder einer Folie aus thermoplastischem Material verstärkt. Wahrend dadurch allerdings Festigkeit und Zusammenhalt verbessert werden konnten, wurden andererseits auch die Steifheit erhöht und die Atmungsaktivität (z. B. Luftdurchlässigkeit) herabgesetzt.

Aus der CH-PS 3 82 108 ist auch ein Verfahren zur Herstellung von flauschigen Vliesstoffen bekannt, bei dem man zwischen zwei Florlagen aus hitzebeständigen Fasern eine Florlage aus hitzeunbeständigen Fasern legt und dieses Dreischichtengebilde anschließend einer solchen Wärmebehandlung unterwirft, daß die Fasern der Zwischenschicht zu Klümpchen zusammenschmelzen. Hierbei werden jedoch uneinheitliche Verklebungspunkte gebildet, so daß das Produkt im Hinblick auf Aussehen und Griffigkeit nicht zufriedenstell!.

Schließlich ist es auch aus der US-PS 30 63 454 bekannt, Vlieslagen durch zwischen ihnen angeordnete thermoplastische Verstärkungsgitter zu größerer Festigkeit*zu verhelfen, indem das Laminat erhitzt wird. Aber auch dieses Produkt im für viele Zwecke zu starr.

A'if^u ie der Erfindung ist es deshalb, ungewebte Vliese mit geringer oder gar keiner Festigkeit in feste, vollkommen verstärkte ungewebte Textilien umzuwandeln, die gleichzeitig weich, biegsam und in gewünschtem Maße atmungsaktiv sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgeniäß durch ein thermoplastisches Verstärkungsgitter gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gitter an den Kreuzungspunkten seiner Gitterfäden in etwa punktförmige Verstärkungen aufweist, deren Masse größer ist als die Masse der Gitterfäden. Dieses thermoplastische Verstärkungsgitter wird erfindungsgemäß als Auf- oder Einlageschicht für ein oder mehrere Faservliese in einem Verfahren zur Bindung von Faservliesen durch Wärme- und Druckeinwirkung angewendet, wobei erfindungsgemäß durch Schmelzen und Zurückfließen der fadenförmigen Verbindungselemente in die punktförmigen Verstärkungen eine nur punktweise Bindung des Vliesstoffs erzielt wird.

Voraussetzung für die Anwendung eines erfindungsgemäßen thermoplastischen Verstärkungsgitiers ist,

ίο daß sein Schmelzpunkt niedriger ist als die Temperatur, bei der die Fasern des zu verstärkenden Vlieses schmelzen oder auf andere Weise in ihrer Qualität vermindert werden. Daraus ist ersichtlich, daß die Wahl des zu verwendenden thermoplastischen Materials von dem zu verstärkenden ungewebten Vlies abhängt. Wenn beispielsweise ein ungewebtes Vlies aus Celluloseacetat verstärkt werden soll muß der verwendete thermoplastische Stoff einen Schmelzpunkt unter etwa 190°C haben. Andererseits können Thermoplaste mit sehr viel höherem Schmelzpunkt eingesetzt werden, wenn ungewebte Baumwollvliese verstärkt werden sollen. Die nchtige Wahl des thermoplastischen Verstärkungsgitters für ein beliebiges spezifisches Vlies bedeutet für den Fachmann keinerlei Schwierigkeit. Zu be-

2s vorzugende Thermoplaste sind Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyamide, Äthylenmischpolymerisate, wie Äthylen-Propylen-Mischpolymerisate. Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymerisate. Äthylen-Methylacrylat-Mischpolymerisate usw.

."•,u Es können verschiedene Bauformen von thermoplastischen Verstärkungsgittern verwendet werden. Typische Bauformen sind in den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung dargestellt.

F i g. 1 zeigt in der Ebene einen Teil eines offenen.

.15 flächenförmigen Gitters 11 aus thermoplastischem Material in vergrößertem Maßstab, bei dem kreisförmige feste Vorsprünge 13 durch Stränge 12 verbunden sind;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt solcher Vorsprünge 13 und der sie verbindenden Stränge 12;

F i g. 3 zeigt in der Ebene und

F i g. 4 in schräger Draufsicht ein weiteres Gitter aus thermoplastischem Material von ähnlichem Typ wie gemäß F i g. I und 2.

Erfindungsgemäß besteht das Gitter aus thermopla-

4s stischem Material aus in einheitlichem Abstand voneinander befindlichen festen, dicken Massen 13, die durch orientierte Stränge, Bänder, Fäden od. dgl. 12, die dünner sind als die festen Teile, verbunden sind, die gleichzeitig als Abstandhalter wirken, um die festen Teile in

·-.<■■ einheitlichem Abstand zu halten, wie in den F i g. 1 und 3 gezeigt. Wenn das Gitter erhitzt wird, können diese Stränge, Bänder. Fäden od. dgl. schmelzen und in die festen Teile 13 zurückfließen, wobei sie in einheitlichem Abstand voneinander befindliche Flecken oder Kügelchen aus geschmolzenem thermoplastischem Material bilden.

Die erfindungsgemäß verwendeten thermoplastischen Gitter können auf mannigfaltige Weise hergestellt sein, wie durch Verformung, oder indem in Ab-

''" stand voneinander gehaltene Stränge oder Fäden von gewünschtem Querschnitt auf andere in gleicher Weise in Abstand voneinander gehaltene Stränge oder Fäden, die im rechten Winkel zu den erstgenannten angeordnet werden, gelegt und die Kreuzungspunkte verbun-

^ft5 den werden, oder indem solche Stränge oder Fäden verflochten werden, odar indem solche Stränge oder Fäden regellos ausgelegt werden, um ein nichtgewebtes, offenes Gitter zu bilden. Ein besonders zweckmäßi-

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ges Verfahren zur Bildung eines offenen thermoplastischen Gitters ist in der GB-PS 9 14 489 beschrieben.

Das Gitter aus thermoplastischem Material hat im allgemeinen etwa 4 bis 190 öffnunew pro cm² und ein Gewicht von etwa 10 bis 100 g pro m². Die Dicke des offenen Gitters beträgt etwa 25; ι bis 380 μ.

Wie vorstehend erläutert, wird bei dem erfindungsgemäßen Anwendungsverfahren ein ungewebtes Vlies in engem Kontakt mit dem thermoplastischer: Verstärkungsgiiter auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist. um den thermoplastischen Stoff zu schmelzen. Dabei kann das Gitter zwischen zwei ungewebte Vliese gelegt oder auf eine oder beide Seiten eines ungewebten Vlieses aufgebracht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Gitter mit einem ungewebten Vlies abwechseln, wobei die einzige Begrenzung der Anzahl der Schichten dadurch gegeben wird, daß die für das Endprodukt gewünschte L'iftdurchlässigkeit erhiJten bleibt

Die Temperatur, auf die das thermoplastische Gitter und das ungewebte Vlies erhitzt werden, hängt von dem Schmelzpunkt des jeweils verwendeten thermoplastischen Materials, dem jeweils verwendeten unge webten Vlies, der Dicke des Gebildes, der Zeitspanne, für die das Gebilde erhitzt wird, usw. ab. Im allgemeinen liegt die Temperatur zwischen etwa 110°C und etwa 250⁰C, und die Zeitspanne, für die die Stoffe erhitzt werden, beträgt etwa 12 Sekunden bis etwa fünf Minuten. Um das Gitter in engem Kontakt mit dem ungewebten Vlies zu halten, ist es wünschenswert, das Gebilde während des Erhitzens unter Druck zu halten, beispielsweise von etwa 0,07 bis etwa 1,75 kg/cm².

Zu diesem Zweck können beispielsweise die Stoffe lediglich in einer Presse erhitzt oder durch gegeneinander drückende Heizwalzen geführt oder gespannt über eine große Heizwalze geführt werden. Weiterhin können die Materialien dadurch erhitzt werden, daß durch das Gebilde heiße Gase geleitet werden. Dieses letztere Verfahren ist besonders zweckmäßig, weil es schneller geht als die anderen Verfahren und die Gefahr nur gering ist, daß die Fasern des Vlieses in ihrer Qualität vermindert werden. Es geht schneller, weil in dem Vlies keine Luft eingeschlossen wird, die als Isolator wirkt, und die Gefahr der Qualitätsminderung der Fasern ist deshalb geringer, weil zur Herstellung der Verbindungen niedrigere Temperaturen angewendet werden können. Bei diesem Verfahren kann jedes beliebige inerte heiße Gas eingesetzt werden, jedoch wird im allgemeinen Luft oder überhitzter Dampf verwendet, weil diese leicht zugänglich und billig sind. Um eingeschlossene oder stagnierende, isolierend wirkende Luft von dem thermoplastischen Material fernzuhalter., ist es wünschenswert, das heiße Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 30,5 cm/s durch das Gebilde zu leiten. Wenn zur Herstellung der Verbindungen heißes Gas verwendet wird, kann das Gebilde zwischen Metallsieben gepreßt oder, bei kontinuierlicher Arbeitsweise, über eine perforierte oder siebartige Trommel geführt werden, während die heißen Gase hindurchgeleitet werden.

Im allgemeinen können die erfindungsgemäß hergestellten ungewebten Vliese als Futterstoff, Filtertücher, Sonnenschutzplanen für Erntegut, Unterlagetextilien für gebündelte Gebilde, Wegwerftextilien (z. B. Verbandstoffe, Bettücher, Kissenbezüge, Operationskittel usw.) u. dgl. verwendet werden.

Der näheren Erläuterung der Erfindung lienen die nachfolgenden Beispiele.

Beispiel 1

Ein kreuzweise dreischichtiges, garnettiertes Vlies aus Polypropylenfasern (Einzelfadentiter3 den. Faserlänge 5 cm) mit einem Gewicht von 54 g/m² und mit geringer oder keiner Zug- oder Reißfestigkeit wurde mit einem Gitter aus hochdichtem Polyäthylen verstärkt, das die in F i g. 1 und 2 gezeigte Bauform hatte, ein Gewicht von etwa 16.9 g/m² und etwa 120 öffnungen pro cm² aufwies. Das Polypropylen, aus dem das Vlies bestand, hatte eine grundmolare Viskositätszahl von 2,5 (0.1 % in Dekahydronaphthalin von 135°C). Ein ungewebtes Polypropylenvlies mit einer Größe von 30,5 χ 30,5 cm und ein Polyäthylengitter mit einer

ι; Größe von 28 χ 28 cm wurden übereinandergelegt und in eine Flachdruckpresse eingebracht. Das Gebilde wurde unter einem Druck von 0.7 kg/cm² drei Minuten auf eine Temperatur von 149°C erhitzt und dann auf eine Größe von 28 χ 28 cm beschnitten. Der erhaltene verstärkte Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 1514 g/cm Breite in beiden Richtungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 2722 g bei 200% Dehnung. Der Textilstoff war weich und biegsam, hatte die sehr gleichmäßige Bindung eines gut ge-

2s waschenen Vlieses und eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 280cm³ pro Minute und cm² (ASTM-D 726. Methode A). Die Untersuchung des Textilstoffs unter einem Vergrößerungsglas zeigte, daß das Vlies durch etwa 90 in gleichmäßigem Abstand voneinander be-

}o findliehe Verbindungspunkte pro cm² verbunden war. Der Raum zwischen diesen Verbindungspunkten oder Punktbindungen wurde von losen, biegsamen, nichtverbundenen Fibrillen eingenommen, die dem Luftdurchtriit nur geringen oder gar keinen Widerstand entge-

3.s gensetzten.

Beispiel 2

Ein kreuzweise vierschichtiges, garnettiertes Vlies aus Polypropylenfasern (Einzelfadentiter 15 den, Faserlänge 7,5 cm) mit einem Gewicht von 74,1 g/m² und geringer oder keiner Zug- oder Reißfestigkeit wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise mit einem Gitter aus hochdichtem Polyäthylen verstärkt, das die in F i g. 1 und 2 dargestellte Bauform hatte, ein Gewicht von etwa 18,6 g/m² und etwa 169 Öffnungen pro cm² aufwies. Das Polypropylen, aus dem das Vlies bestand, hatte eine grundmolare Viskositätszahl von 2.5 (0,1% in Dekahydronaphthalin von 135°C). Der erhaltene Tex-

w tilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 2410 g pro cm Breite in beiden Richtungen und eine durchgehende Reißfestigkeit von etwa 6123,6 g bei 200% Dehnung. Der einheitlich punktverbundene Textilstoff war weich und biegsam und hatte eine gute Luftdurchlässigkeit von mehr als 280cm³ pro Minute und cm² (ASTM-D 726, Methode A).

Beispiel 3

(Ό Ein regelloses Vlies aus endlosen Polypropylenfäden mit einem Titer von 15 bis 25 den, das ein Gewicht von 33,7 g/m² und keine oder geringe Zug- und Reißfestigkeit aufwies, wurde mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Gitter aus hochdichtem Polyäthylen verstärkt. Das bei

^ft5 diesem Vlies eingesetzte Polypropylen entsprach dem gemäß Beispiel 2. Das Gitter mit einer Größe von 28 χ 28 cm wurde zwischen zwei 30,5 χ 30,5 cm große ungewebte Polypropylenvliese gelegt, und das erhalte-

ne Gebilde wurde auf die in Beispiel I beschriebene Weise unter Druck erhitzt und dann auf eine Größe von 28 χ 28 cm beschnitten. Der erhaltene verstärkte Textilstoff hatte eine Zugfestigkeit von etwa 2179 g pro cm Breite in beiden Richtungen und eine durchgehende Reißlänge von etwa 6970 g bei 200% Dehnung; der einheitlich punktverbundene Textilstoff war weich und biegsam und hatte eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 280 cm³ pro Minute und cm² (ASTM-D 726, Methode A).

Beispiel 4

Ein kreuzweise dreischichtiges, garnettiertes Polycaprolactamvlies (Einzelfadentiter4 den, Faserlänge 7,5 cm) mit einem Gewicht von 50,85 g/m² und geringer oder keiner Zug- oder Reißfestigkeit wurde mit einem Gitter aus Polyethylenterephthalat mit der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Bauform, einem Gewicht von etwa 27,1 g/m² und 120 Öffnungen pro cm² verstärkt. Das Polyäthylenterephthalat des Gitters hatte ein Molekulargewicht von etwa 60 000. Das Gitter mit einer Größe von 28 χ 91,4 cm wurde zwischen zwei

• 30,5 χ 94 cm große ungewebte Polycaprolactamvliese gelegt, und das Gebilde wurde über eine verstärkte Metallsiebtrommel geführt, wobei es durch einen gespannten endlosen Drahtgurt unter einem Druck von etwa 0,35 kg/cm² gehalten wurde. In die Trommel wurde überhitzter Dampf mit einer Temperatur von 235°C gepumpt. Während des Druchtritts des Dampfes durch das Gebilde verminderte sich seine Temperatur um etwa 10⁰C. Der überhitzte Dampf wurde in einer Menge von etwa 183 cm/s durch das Gebilde geleitet. Jeder Teil des Gebildes wurde etwa 15 Sekunden dem Dampf ausgesetzt. Der erhaltene Textilstoff wurde auf eine Größe von 28 χ 91,4 cm beschnitten und dann auf Zugfestigkeit und durchgehende Reißfestigkeit untersucht. Es wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit etwa 3574 g pro cm Breite in beiden Richtungen und die durchgehende Reißfestigkeit etwa 6970 g bei 200% Dehnung betrugen. Der Textilstoff fühlte sich relativ weich an, war biegsam und hatte eine Luftdurchlässigkeil von mehr als 232 cm³ pro Minute und cm². Die Prüfung des Textilstoffs mit einem Vergrößerungsglas ergab etwa 90 gleichmäßig voneinander entfernte Verbindungspunkte pro cm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoplastisches Verstärkungsgitter für die Bindung von Faservliesen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (11) an den Kreuzungspunkten seiner Gitterfäden (12) in etwa punktförmige Verstärkungen (13) aufweist, deren Masse größer ist als die Masse der Gitterfäden (12).

2. Anwendung des thermoplastischen Verstärkungsgitters nach Anspruch 1 als Auf- oder Einlageschicht für ein oder mehrere Faservliese in einem Verfahren zur Bindung von Faservliesen durch Wärme- und Druckeinwirkung, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schmelzen und Zurückfließen der fadenförmigen Verbindungselemente (12) in die punkiförmigen Verstärkungen (i3) eine nur punktweise Bindung des Vliesstoffs erzielt wird.