DE2521232A1

DE2521232A1 - Geflockte fadenelemente und daraus hergestellte strukturen

Info

Publication number: DE2521232A1
Application number: DE19752521232
Authority: DE
Inventors: Richard Wood Schutte
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1975-11-27
Also published as: FR2272204A1; CH593362B5; CH604675A4; GB1493661A; IT1040585B; US3968283A; JPS50152050A; CA1063919A

Description

1 BERLIN 33 «MÜNCHEN

Auguste-Vlktoria-StraBe85 _n DIICOUI/C S DADTMCD PienzenaueretraBe2 Pat.-Anw. Dr. Ing. Ruschke UT. K U OO MrS. t 06 Γ AK I IN t K Pat.-Anw.Dipl.-lng.

Pat.-Anw. Dipl.-lng. PATENTANWÄLTE ^{Hans E>
Ru}«*^k·

Olaf Ruschke Γ rt I C IN I rt IN ΥΪ rt L I C

Telefon: 090/ISSS BERLIN - MÖNCHEN

Telegramm-Adre.se: Telegramm-Adresse: Quadratur Berlin Qudadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522767

S 1596

Scott Paper Company, Delaware County, Pennsylvania, V.St.A.

Geflockte Fadenelemente und daraus hergestellte Strukturen

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein geflockte Fadenelemente sowie aus einer Vielzahl derartiger Fadenelemente hergestellte Faserstrukturen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung geflockte Fadenelemente, die einen wesentlichen Gewichtsanteil im wesentlichen vereinzelter Cellulosefasern einer Papierfaserlänge ("papermaking length") von weniger als 6,35 mm (1/4 in.) enthalten, sowie Faserstrukturen wie Bahnen und Garne, die geeignet sind als Ersatz für Textilstrukturen, die nur textillange Fasern oder Endlosfäden enthalten.

Die zur Beschreibung der Erfindung hier benutzten Ausdrücke

509848/0982

- 2 - S 1596

"geflockt","Flocke" oder "blockung" "bezeichnen die regellose Haftung der vereinzelten Oellulosefasern an irgendeinem Punkt ihrer Länge an einer Kleber schient auf der Oberfläche einer Kernfaser sowie die Haftung nur der Enden solcher Fasern an der Kleberschicht in einer ausgerichteten Gruppenanordnung.

Das allgemeine Gebiet der Beflockung unterschiedlicher Substrate mit im wesentlichen vereinzelten Fasern ist durch erhebliche Aktivität gekennzeichnet, wie es sich bspw. aus zahlreichen Patenten ergibt. Ein großer 'Teil dieser Aktivität steht jedoch in keinem Zusammenhang mit dem Gebiet der Textilersatzstoffe, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden.

Die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung haben ein Aussehen, das dem herkömmlicher Textil strukturen aus 100 % textillanger Fasern, die auf übliche Weise gesponnen, gewirkt oder gewebt sind, entspricht. Zusätzlichen sind die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung in Faktoren wie des Handgefühls ("feel"), Falls ("drape"), der Saugfähigkeit, Elastizität und Weichheit sehr ausgeglichen und haben gleichzeitig die erforderliche Festigkeit, die ihren Einsatz entweder allein oder in Kombination mit anderen Elementen für Handtücher, Wischtücher, Bekleidungsstücke, Überzüge für Hygieneprodukte wie Windeln, Monatsbinden und dergl. gestatten. Insbesondere sind die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Textil strukturen aus 100 % textillangen Fasern billig und lassen sich deshalb für die Verwendung in Erzeugnissen anpassen, die nur einmal oder wenige Male verwendet werden

609848/0982

- 3 - S 1596

sollen und sind auf diese Veise auf dem Markt der Wegwerfprodukte wettbewerbsfähig.

Es ist in der US-PS 2.053-123 vorgeschlagen worden, einen künstlichen Faden aus einer hochfesten Kernfaser hoher Dönierzahl (175 - 275) herzustellen, den man mit kurzen Fasern - bspw. aus Holzbrei - beflockt. Dieser Kunstfaden soll bei der Herstellung von Autoreifen als Verstärkung in Materialien wie vulkanisiertem Gummi eingesetzt werden. In der Patentschrift ist behauptet, die der Kernfaser zugeordnete Beflockung bewirke eine bessere Verankerung im Gummi als herkömmliche, nicht geflockte Garne. Diese Patentschrift befaßt sich ausschließlich mit einer verbesserten Verankerung der künstlichen Fäden in den mit ihnen zu verstärkenden Materialien. Es wird in keiner Weise nahegelegt, ein Gleichgewicht zwischen Aussehen, Festigkeit und den Komfortfaktoren herzustellen, um die Textilstoffe nach der vorliegenden Erfindung zu erreichen. In der Tat erreicht die Kernfaser mit der hohen Denierzahl, die zwar als hochfestes Verstärkungselement brauchbar ist, nicht das Gleichgewicht der Komfortfaktoren, wie es die Textilstoffe nach der vorliegenden Erfindung kennzeichnet.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, ein Grobgewebe ("scrim") oder Bahnprodukt mit leichter Faserapplikation herzustellen, das als Deckmaterial für Damenbinden eingesetzt werden soll. Die US-PS 2.900.980 ist eine der vielen Patentschriften, die für diese Art eines Aufbaus kennzeichnend sind. Diese Konstruktion fühlt sich infolge der Faserapplikation weich an; den we-

S 09848/0982

- 4 - . S 1596

sentlichen Gewichtsanteil dieses Aufbaus machen jedoch die textillangen Fasern aus, die das Grobgewebe bilden, Diese Konstruktion ist folglich teurer herzustellen als ein Bahnprodukt, bei dem ein wesentlicher Anteil des Faseraufkommens sich aus verhältnismäßig kurzen Fasern einer Papierlänge von weniger als 6,35 mm (1/4 in.) - wie Holzbreifasern und Baumwollinters - zusammensetzt. Insbesondere hat die Konstruktion der zuletzt erwähnten Patentschrift eine verhältnismäßig geringe Massigkeit ("bulk") und ist daher nicht für die Anwendung geeignet, in denen Massigkeit entweder erwünscht oder gefordert ist. Am wesentlichsten ist jedoch, daß die Verbindung an den Schnittstellen zwischen den kreuzgelegten Fäden, die das Gewebe dieser Konstruktion nach dem Stand der Technik ausmachen, die Relativbewegung zwischen den Fäden an diesen festen Verbindungsstellen behindert. Liegen die das Grobgewebe bildenc-en Fäden eng beieinander (was zur Bildung einer opaken Bahn sehr erwünscht ist), liegen auch die Verbindungsstellen nahe beieinander und beeinträchtigen die Relativbewegung der Fäden zueinander. Diese Behinderung der Relativbewegung zeigt sich durch einen anfänglichen Elastizitätsmodul, der höher ist als bei einem herk^ömmlichen gewirkten oder gewebten Aufbau, bei dem eine reibschlüssige Bewegung zxfischen den Fäden an den Kreuzungspunkten stattfinden kann. Der höhere Elastizitätsmodul drückt sich in einem steiferen Produkt aus, das weniger gut fällt ("having less drape") als ein herkömmlicher gewirkter oder gewebter Aufbau.

Eine geflockte Bahnstruktur ist auch als Unterlage für Matten vorgeschlagen worden. Die US-PS 3·583·890 ist stellvertretend

509848/0982

- 5 - S 1596

für einen solchen Aufbau und betrifft eine Unterlage, die zwischen eine Matte und einen Tiefflorteppich gelegt wird, um das Rutschen der Matte auf dem Teppich zu verhindern. Die Unterlage liegt vor in Form eines netzartigen Gebildes aus Materialien wie Textilfaden, Papierfäden, Draht oder dergl.. Dieses netzartige Gebilde ist auf einer Seite mit einem rutschhemmenden Belag versehen, auf der anderen mit einer Textilfaserbeflockung, die sich in den Teppichflor eingräbt, um ein Kutschen der auf der Unterlage befindlichen Matte zu verhindern. Diese Patentschrift betrifft ein Verhindern des Rutschens zwischen einer Matte und einem Tiefflorteppich, befaßt sich aber nicht mit einem Gleichgewicht zwischen Aussehen, festigkeit und Komfortfaktoren, um die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung zu erreichen. In der Tat gibt die US-PS 3.583.890 keinerlei Prameter für die verschiedenen Bestandteile der Netzkonstruktion an, um ein Gleichgewicht zwischen Aussehen, Festigkeit und den Komfortfaktoren zu erreichen.

Geflockte Fadenelemente in Form von Garnen sind in den US-PSn 3.347.727 und 3.567.545 offenbart. Diese Offenbarungen enthalten keine Lehre hinsichtlich optimaler Mengen der Bestandteile, um ein Gleichgewicht zwischen dem Aussehen, der Festigkeit und den Komtortfaktoren zu erreichen, wie es mit den Textilersatzstoffen nach der vorliegenden Erfindung erzielt worden ist.

Der Aufsatz "Some Structural and Physical Properties of Yarn Made on the Integrated Composite Spinning' System" in der Zeitschrift Textile Reserach Journal, März 1974, Bd. 44, No. 3, S.

509848/0982

- 6 - S 1596

206 - 213» enthält eine Diskussion der nach den zuletzt angegebenen Patentschriften erhaltenen Garne. Alle der in diesem Artikel erwähnten Garne enthalten weniger als 50 ^c/o Flocken von weniger als Stapelfaserlänge, die mittels Kleberschichten an mehrfädigen Kernfasern mit Denierzahlen von mindestens etwa befestigt sind. Diese Garne weisen nicht das Gleichgewicht der Festigkeit und der Komfortfaktoren auf, das sich nach der Erfindung der Anmelderin erreichen läßt.

Die GB-PS 1.228.325 schlägt vor, eine opake Bahnkonstruktion herzustellen, indem man in eine fasrige Bahn aus Textilfasern ultrakurze Fasern, d.h. einer Länge von 50 ... 300 /um, aufnimmt. Diese Patentschrift legt nicht nahe, aus irgendwelchen geflockten Textilfadenelementen Textilersatzstoffe herzustellen, die einen erheblichen Anteil kurzer, im wesentlichen vereinzelter Fasern einer Papierfaserlänge von weniger als 6,35 mm (1/4- In.) und mehr als etwa 1 mm enthalten. In der Tat sind die in dem Konstruktion nach der GB-Paterfechrift offenbarten ultrakurzen Fasern erheblich kürzer als die, die sich zufriedenstellend für die vorliegende Erfindung einsetzen lassen.

Die vorliegende Erfindung sieht ein geflocktes Fadenelement vor, das geeignet ist für die Verwendung von Textilersatzstoffen wie Bähen, Garnen und dergl., welches Fadenelement eine Kernfaser aus mindestens einem Polymerisatfaden aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kernfaser eine Denierzahl von nicht mehr als etwa 4-0 aufweist und an ihr mittels einer Kleberschicht im wesentlichen vereinzelte Oellulosefasern befestigt sind, die

S09848/0982

- 7 - 3 1596

eine Papierfaserlänge von weniger als etwa 6,55 nun aufweisen "und mehr als 50 Gew. ^c/o des Fadenelements ausmachen.

Die vorliegende Erfindung "betrifft also ein geflocktes Fadenelement in IPorm eines Drei-Komponenten-Systems aus (1) einem .Festigkeit mitteilenden Bestandteil in !form einer Kernfaser mit einer Denierzahl von nicht mehr als 40, die mindestens einen Polymerisat-Faden aufweist, (2) einem die Fäden miteinander verfeindenden Kleber (falls die Kernfaser aus mehr als einem Polymerisatfaden besteht), der die Kernfaser rundherum als Überzug bedeckt, und (3) im wesentlichen vereinzelten Gellulosefasern mit einer mittleren Faserlänge von weniger als 6,35 mm (1/4 in.) und nicht weniger als etwa 1mm, die eine Faserbeflockung auf der Oberfläche des Fadenelements bilden und von der Kleberschicht als Teil des Fadenelements festgehalten werden. Die vereinzelten Cellulosefasern sind im Vergleich zu den polymeren Fäden, die die Kernfaser darstellen, verhältnismäßig billig, und diese kurzen Fasern machen mehr als 50 % des Gewichts des Fadenelements aus.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Textilersatzstoffe wie Garne, nichtgewebte Bahnen, gewebte Bahnen sowie gewirkte Stoffe, die allesamt eine Vielzahl nahe beieinanderliegender und/oder gekreuzter Fadenelemente aufweisen, die durch ihre Kleberschichten miteinander verbunden sind. Die nichtgewebten Bahnen und die gewirkten Tuche lassen sich aus einer Vielzahl einzelner geflockter Fadenelemente herstellen, die mit Hilfe ihrer geweiligen Kleberschichten aneinanderheften. Alternativ kann

509848/0982

- 8 - . S 1596

man zunächst eine Vielzahl der Fadenelemente mittels ihrer Kleberschichten zu Garnen miteinander verbinden und die Bahnen und Tuche dann aus diesen Garnen herstellen. Die Textilersatzstoffe nach der Erfindung haben eine hohe Massigkeit, fassen sich angenehm an und sehen gut aus.

Die Kernfaser der niedrigen Denierzahl (weniger als 40) ist verhältnismäßig flexibel und gut geeignet für die Verwendung in Textxlersatzstoffen nach der vorliegenden Erfindung. Weiterhin lassen sich Kernfasern mit einer Denierzahl von weniger als 40 und einer Kleberbeschichtung leicht in kontinuierlicher Verfahrensführung beflocken, um ein geflocktes Fadenelement zu schaffen, in dem das Gewicht der kurzen, im wesentlichen vereinzelten Oellulosefasern mehr als 50 % des Gewichts des Faserelements ausmacht.

Die Aufnahme eines sehr großen Anteils der kurzen Oellulosefasern in das Fadenelement nach der vorliegenden Erfindung, die erheblich billiger sind als Textilfasern, bewirkt die ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit, die den Erzeugnissen nach der vorliegenden Erfindung zueigen ist. Außerdem erteilen die kurzen GeI-lulosefasern sowohl dem Fadenelement als auch den daraus hergestellten Textxlersatzstoffen ein angenehmes Aussehen und ein ausgezeichnetes Handgefühl. Weiterhin hat die Anmelderin gefunden, daß sich eine zufriedenstellende Beflockung nicht erreichen läßt, wenn die kurzen Zellulosefasern eine Länge von weniger als etwa 1 mm haben, da Fasern von weniger als 1 mm Länge Eigenschaften haben, die sie einem Staub ähnlich machen; sie

B09848/0982

252Ί232

- 9 - S 1596

verleihen dem Fadenelernent weder ein ästhetisch angenehmes Aussehen noch ein ausreichend gutes Handgefühl.

Die Anmelderin hat gefunden, daß Textilersatzstoffe aus einer Vielzahl von geflockten Fadenelementen nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu Bahnstrukturen, bei denen textillange Fasern oder Endlosfäden vor dem Beflocken zu einer Bahn aneinandergefügt werden, verbesserte Textileigenschaften aufweisen. Insbesondere hat die Anmelderin gefunden, daß die Bahnkonstruktionen aus einer Vielzahl miteinander verbundener geflockter Fadenelemente nach der vorliegenden Erfindung eine größere Bewegungsfreiheit aufweisen als Bahnkonstruktionen aus unbeflockten Fäden. Diese größere Bewegungsfreiheit ist vermutlich der Grund für die erheblich verbesserten Komfortfaktoren wie Fall und Anpassungsfähigkeit und entspricht etwa der Bewegungsfreiheit bei reibachlüssig aneinanderliegenden Fasern oder Fäden in nichtverklebten Textilstrukturen, die auf herkömmliche Weise gesponnen, gewebt oder gewirkt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eins perspektivische Teilansicht eines geflockten

Fadenelementes nach der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer anderen Form eines geflockten Fadenelements nach der vorliegenden Erfindung mit teilweise weggebrochenem Kleberauftrag; Fig. 3 ist eine Draufsicht einer nichtgewebten kreuzgelegten Bahnstruktur nach der vorliegenden Erfindung;

509848/0982

- 10 - S 1596

Fig. 4-, 5 und 6 sind Diagramme, in denen die Dehnungskurven von drei kreuzgelegten Faserbannen nach der vorliegenden Erfindung sowie entsprechender kreuzgelegter Faserbahnen nach dem Stand der Technik miteinander verglichen werden;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch ein waagerecht verlaufendes Fadenelement nach Fig.3 und zeigt eine repräsentative Struktur am Kreuzungspunkt dieses mit einem längsverlaufenden Fadenelement;

Fig. 8 ist eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung, zeigt jedoch eine repräsentative Struktur am Kreuzungspunkt zwischen Fadenelementen in nichtgewebten kreuzgelegten Faserbahnen nach dem Stand der Technik, die nach der Bahnherstellung heflockt wurden;

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang verschiedener diagonaler physikalischer Eigenschaften kreuzgelegter Bahnen als Funktion des Gewichtsanteils der Flockfasern im Fadenelement zeigt;

Fig. 10 ist eine isometrische Darstellung eines G-arnes aus einer Vielzahl beflockter Fadenelemente nach der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 11 ist eine Schnittdarstellung auf der Linie 11 - 11 der Fig. 10.

Die Fig. 1 zeigt nun ein geflocktes Fadenelement 10 nach der vorliegenden Erfindung als Drei-Komponenten-System mit (1) einer Kernfaser 12 aus mindestens einem Polymerisat-Faden 14, (2) einem Polymerisat-Kleber 16 auf der Kernfaser, und (3) einer äußeren Flockschicht aus im wesentlichen vereinzelten Gellulo-

509848/0982

- 11 - S 1596

sefasem 18 mit Papierfaserlänge von weniger als 6,35 mm (1/4-in.), die an der Kernfaser 12 mit Hilfe des Klebers 16 "befestigt sind.

Die Kernfaser 12 kann aus mehr als einem Faden 14- bestehen; in der Ausführungsform nach Fig. 2 sind zwei solche Polymerisat-Fäden dargestellt. Hat die Kernfaser 12 mehr als einen Polymerisat-Faden, dient der Kleber 16 auch dazu, die Polymerisatfäden des Kernfadens zusammenzuhalten. Die Kernfaser 12 ist dasjenige Element, das dem Fadenelement 10 und den aus einer Vielzahl der Fadenelementen hergestellten Textilersatzstoffen die Festigkeit verleiht.

Die im wesentlichen vereinzelten Oellulosefasern 18 verleihen den Fadenelementen 10 und auch den daraus hergestellten Textilersatzstoff en ein angenehmes textilartiges Handgefühl und Aussehen. Die bevorzugten Cellulosefasern 18 sind dabei Holzbreifasern oder Baumwollinters, da sie saugfähig, leicht verfügbar und im Vergleich zu Textilfasern billig sind.

Der Ausdruck "Textilfasern", wie er in dieser Anmeldung verwendet wird, bezeichnet Fasern mit einer Textillänge von mehr als 6,35 mm (1/4- in«), die sich in herkömmlichen Textilverarbeitungsgängen - bspw. Spinnen, Weben oder Wirken - zu Textilstoffen verarbeiten lassen. Indem man einen wesentlichen Gewichtsanteil der kurzen, im wesentlichen vereinzelten Oellulosefasern 18 in das Fadenelement 10 aufnimmt, ist dieses erheblich weniger kostspielig als ein Fadenelement vergleichbaren

609848/0982

252Ί232

- 12 - S 1596

Gewichts aus nur textillangen Fasern. Dementsprechend sind auch Textilersatzstoffe aus einer Vielzahl Fadenelementen 10 nach der vorliegenden Erfindung erheblich weniger kostspielig als herkömmliche Textilstrukturen aus nur textillangen Fasern. Insbesondere ist bei einigen Produkten - bspw. Wischtüchern, Handtüchern und Bekleidungsstücken - die Saugfähigkeit eine wesentliche Eigenschaft. Wie bereits festgestellt, ist die bevorzugt.: eingesetzte Gellulosefaserbeflockung (Holzbreifasern oder Baumwollinters) saugfähig; deren Aufnahme in das Fadenelement 10 und die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung verbessern also deren Saugeigenschaften.· Die Festifkeitseigenschaften der Fadenelemente 10 und der daraus hergestellten Textilersatzstoffe werden von dem im Einzelfall eingesetzten Kernfasermaterial bestimmt.

Der Kleber 16 des Fadenelementes 10 ist ein polymerer Kleber und vorzugsweise weich und flexibel, um die weichen und flexiblen Eigenschaften des Fadenelements und der aus einer Vielzahl der geflockten Fadenelementen hergestellten Textilersatzstoffe zu erhalten. Der Kleber 16 kann ein - vorzugsweise durch Wärme reaktivierbares Präparat sein d. h. sich durch Erwärmen klebrig machen lassen, nachdem er bei der Herstellung der geflockten Fadenelemente 10 abgebunden hat. Ist der Kleber aktivierbar, kann man die geflockten Fadenelemente zu Packungen aufwickeln und bis zum Transport zu einem Konverter speichern, wo sie zu den TextilersatzstoJMTen nach der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden. Zur weiteren Erläuterung: Im Konverter kann man die geflockten Fadenelemente 10 in kontinuierlicher Verfahrens-

-509848/09 82

- 13 - S 1596

führung weiterverarbeiten, indem man den Kleber auf den Fadenelementen zunächst reaktiviert, um ihn klebrig zu machen, und dann die geflockten Fadenelemente 10 mit dem klebrigen Kleberauftrag dann auf verschiedene Art und Weise zu Strukturen zusammenfügt (bspw. Kreuzlegen, Kardieren, regelloses Legen, Wirken, Weben usw.), und zu Textilersatzstoffen konsolidiert, in denen die Fadenelemente 10 mindestens teilweise von dem Kleber 16, der den einzelnen geflockten Fadenelementen 10 zugeordnet ist, zusammengehalten werden.

Bildet man die Textilersatzstoffe nach der vorliegenden Erfindung in kontinuierlicher Fortsetzung des Verfahrens aus, bei dem die geflockten Fadenelemente 10 ausgebildet werden, braucht der eingesetzte Kleber nicht reaktivierbar zu sein. Um weiter zu erläutern: In einem kontinuierlichen Verfahren, wie oben beschrieben, kann man bei der Herstellung der geflockten Fadenelemente 10 den Kleber 16 nur teilweise abbinden lassen oder härten, um nach dem Flocken einen klebrigen Zustand beizubehalten j die Fadenelemente 10 lassen sich dann unmittelbar zu den Textilersatzstoffen nach der vorliegenden Erfindung zusammenfügen. Nach dem Konsolidieren läßt man dann den Kleber 16 fertig abbinden bzw. aushärten.

Welcher Kleber im Einzelfall im Rahmen der Erfindung eingesetzt wird, hängt von der Verwendung ab, die für die geflockten Fadenelemente ins Auge gefaßt ist. Aus diesem Grund soll die Erfindung nicht auf einen speziellen Kleber beschränkt sein. Beispielhafte wärmereaktivierbare polymere Kleber, die sich für die

509848/0982

252Ί232

- 14 - S 1596

Erfindung eignen, sind Vinylacetat-Homo- und -mischpolymerisate sowie andere Kleber aus thermoplastischen Polymerisaten wie bspw. Polyäthylen, Polypropylen, Polyamide, Acrylmaterialien und GeI-luloseazetat. Beispielhafte nichtreaktivierbare polymere Kleber, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind Urethankleber, Polybutadienkleber, Acrylmischpolymerisate, Vinylacetatmischjoolymerisate und andere vernetzt Polymerisate.

Nichtgewebte kreuzgelegte Bahnen

Wie in B¹Ig. 3 dargestellt, weist die nichtgewebte kreuzgelegte Bahn 20 nach der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl geflockte Fadenelemente 10 auf. Diese nichtgewebte Bahn 20 hat zwei Lagen 22 und 24. Die geflockten Fadenelemente 10 in jeder Lage 22, 24 sind gleichgerichtet und die Lagen 22, 24 übereinander gelegt, so daß die geflockten Fadenelemente 10 einer Lage im Winkel von 90° zu den geflockten Fadenelementen 10 der anderen Lage liegen. Die Anzahl der geflockten Fadenelemente in jeder Lage ist eine Sache der Wahl, beispielhafte Bahnen nach der vorliegenden Erfindung enthielten in jeder Lage zwischen 7 und 14 geflockte Fadenelemente pro Zoll (25,4 mm). Auch die Anzahl der Lagen in einer nichtgewebten kreuzgelegten Bahn wird als frei wählbar angesehen.

Die Anmelderin hat entdeckt, daß die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung ein Gleichgewicht der textilartigen Eigenschaften aufweisen, das dem nichtgewebter kreuzgelegter Bahnen aus klebend verbundenen textillangen

509848/0982

- 15 - S 1596

Fasern nach dem Stand der Technik, die mit wesentliehen vereinzelten Holzbreifasern beflockt wurden, nachdem die Textilfasern mit Klebebindungen zu einer kreuzgelegten Netzstruktur verbunden worden waren, erheblich überlegen sind. Insbesondere weisen die kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung ein besseres Gleichgewicht zwischen der Festigkeit und der Flexibilität auf als kreuzgelegte Bahnen nach dem Stand der Technik, bei denen die Textilfasern nach der Bahnbildung beflockt wurden. Dieses bessere Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Flexibilität stellt sich auch dar durch einen geringeren anfänglichen diagonalen Elastizitätsmodul (Anfangssteigung der Dehnungskurve) beim Bahnaufbau der Anmelderin als bei Bahnstrukturen nach dem Stand der Technik. Das Prüfverfahren, das zum Bestimmen des Gleichgewichts zwischen Festigkeit und Flexibilität der kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung und denen des Standes der Technik verwendet wurde, wird später erläutert.

Der niedrigere diagonale Anfangselastizitätsmodul der nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung ist ein gutes Zeichen dafür, daß die Bedingungen, die die einzelnen Lagen zusammenhalten, eine größere Bewegungsfreiheit zwischen den Fadenelementen erlauben als die Klebebindungen in den nichtgewebten Bahnen nach dem Stand der Technik, die beflockt wurden, nachdem man die Fasern zur Bahnstruktur zusammengefügt hatte. Diese größere Bewegungsfreiheit ist vermutlich die Ursache für die verbesserten Komfortfaktoren wie Anpassungsfähigkeit, Handgefühl und Fall. In der Tat ist die Anmelderin der Auffassung,

509848/0982

- 16 - S 1596

daß die Bewegungsfreiheit in den nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung der Bewegungsfreiheit gleichgesetzt werden kann, die zwischen reibschlüssig aneinanderliegenden Fäden bzw. Garnen in herkömmlichen gewebten oder gewirkten Textilprodukten vorliegt. Mit anderen Worten: Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, durch Klebung verbundene Strukturen zu erreichen, in denen die Bindungen, die die geflockten Fadenelemente 10 aneinander befestigen, eine Bewegungsfreiheit zwischen diesen Elementen zulassen, die dem Verhalten nahekommt, das der Reibeingriff der Fäden in herkömmlichen Textilstrukturen erlaubt.

Testverfahren zur Bestimmung des Verhaltens der Bindujigen

Geflockte Fadenelemente 10 nach der vorlieganden Erfindung wurden aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

(1) Kernfaser 12 - DuPont Nylon, 14 den, 2 Fäden (7 den/Faden), 1/4 Windung pro Zoll, Z-Drehung; gekennzeichnet als "14 - 2 - 1/4Z - 280 - S.D.";

(2) Kleber 16: 100 Gewichtsprozent Zusatz, Thylon D-406, ein Urethankleber der Thiokol Chemical Corporation, Trenton, New Jersey, V.St.A.;

(3) Flockfasern 18: 75 Gew.-% "Soundview West Coast Sulfite"- -Holzbreifasern einer mittleren Faserlänge von etwa 2,8mm.

Der Zusatzgewichtsanteil des Klebers in Gewichtsprozent ist die Klebermenge relativ zur Kernfaser und berechnet sich nach folgender Formel:

5098 48/0982

- 17 - S 1596

^Wc₊a

X 100

mit W₊ = Gewicht der Kernfaser mit dem Kleber,

W = Gewicht der Kernfaser,
c

Sämtliche Angaben in dieser Anmeldung zum prozentualen Anteil des Kle"berzusatzes "betreffen die Gewichtsprozente des Klebers 16 relativ zur Kernfaser 12, wie sie nach dem obigen Ausdruck berechnet sind.

Der Flockfaseranteil 18 ist der prozentuale Gewichtsanteil gegenüber dem Gesamtgewicht des Fadenelements 10 und bestimmt sich nach folgender Beziehung:

- ^Wc₊a

X 100

^wt

mit W, = Gesamtgewicht des geflockten Fadenelements 10 und
W", = Gewicht der Kernfaser plus Kleber

Sämtliche Angaben in der Anmeldung zum prozentualen Gewichtsanteil der Flockfasern 18 betreffen den prozentualen Gewichtsanteil gegenüber dem Gesamtgewicht des Fadenelements 10 und
sind nach obiger Beziehung berechnet.

5098A8/0982

- 18 - S 1596

Die oben genannten Fadenelemente 10 wurden zu den folgenden drei nichtgewebten kreuzgelegten Bahnstrukturen zusammengefügt:

Probe I - (a) zwei Lagen, (b) 7 geflockte Fadenelemente pro Zoll in jeder Lage, (c) geflockte Fadenelemente in jeder Lage gleichgerichtet, und (d) Fadenelemente in abwechselnden Lagen im Winkel von 90 gerichtet.

Probe II - (a) 8 Lagen, (b) 7 geflockte Fadenelemente pro Zoll in jeder Lage, (c) geflockte Fadenelemente in jeder Lage gleichgerichtet, (d) geflockte Fadenelemente in nächstliegender Lage jeweils im Winkel von 90° gerichtet.

Probe III - Wie Probe II, aber jede Lage mit 14 geflockten Fadenelementen pro Zoll.

Die obigen drei Proben sind repräsentativ für die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung.

Um das Verhalten dieser nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung mit Strukturen nach dem Stand der Technik zu vergleichen, wurden drei weitere Proben hergestellt. Zunächst wurden Fadenelemente aus der gleichen Nylon-Kernfaser hergestellt, die für die obigen drei Proben verwendet worden war, und mit 50 '/0 Kleberzusatz Thylon D-406 beschichtet. Diese Fadenelemente wurden vor dem Beflocken zu drei verschiedenen nichtgewebten kreuzgelegten Strukturen verarbeitet, die nach der Anzahl der Lagen und der Anzahl der Windungen pro Zoll genau den

509848/0982

"beschriebenen Proben I, II bzw. III entsprachen. Netehdem diese drei nichtgewebten kreuzgelegten Strukturen hergestellt waren, wurden weitere 50 Gew.-% Thylon D-406 zur Bahn gegeben (jeweils 25 % auf jede Seite der Bahn) und locker verdichtete Holzfaserflauschmatten aus dem gleichen "Soundview West Coast Sulfite"-Holzbrei, der für die Proben nach der vorliegenden Erfindung verwendet worden war, gegen die nichtgewebten Bahnen gedruckt, um die Holzfasern auf sie zu übertragen. Nichthaftende Holzfasern wurden abgeblasen. Das Beflockungsverfahren ergab etwa 83 Gew. -% Holzbreifasern in den fertigen nichtgewebten kreuzgelegten Bahnstrukturen nach dem Stand der Technik.

Sowohl die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der Erfindung als auch die nach dem Stand der Technik wurden auf dem Instron Universal Testing Instrument, Modell TM, getestet, nachdem aus ihnen jeweils diskrete Stücke herausgeschnitten worden waren. Die Prüfung erstreckte sich auf Zugfestigkeit, Dehnung und den Anfangselastizitätsmodul in Diagonalrichtung (d.h. 4-5° zur Richtung der !"adenelemente in allen Lagen) , und zwar nach dem Verfahren, daß in der Prüfnorm ASTM D1682-64 umrissen ist. Hierzu wurden diagonale Streifen zu 15 mm Breite zugeschnitten und mit einem Salt von 50,7 mm (2 in.) Breite, einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50,7 mm/min (2 in./min.) sowie einem Streifenvorschub von 254 mm/min. (10 in./min.) die Dehnungskurven aufgenommen. Die eingesetzte Zelle und die Eichung auf vollen Skalenausschlag entsprachen der Festigkeit der Probe. Die Zugfestigkeit und die Dehnung am Bruchpunkt wurden anhand des Maximums der aufgezeichneten Kurve festgestellt. Der Anfangsmodul

509848/0982

2521732

S 1596

wurde ermittelt, indem die Steigung einer Tangente am Anfangsteil der Kurve berechnet wurde. Sämtliche angegebenen Werte stellen jeweils das Mittel aus 10 Bestimmungen dar.

Die bei der oben beschriebenen Diagonalprüfung beobachteten Eigenschaften sind kennzeichnend für die Eigenschaften der Bindungen, die die Lagen zusammenhalten, nicht aber für die Festigkeit und die Dehnung, die die Kerfasern der .Fadenelemente beitragen.

Die Resultate des oben beschriebenen Prüfverfahrens sind in der Tabelle I zusammengefaßt, in der die Strukturen nach dem Stand der Technik, die die gleiche Anzahl der Lagen und Fäden pro Lage aufweisen wie die Proben I, II und III, als Proben IA, HA bzw. IHA bezeichnet.

Tabelle I

Eigenschaften in Diagonalrichtung

Gruppe

Aufbau

Grundgewicht (Ibs/2880

ft²)

Zugfestig
keit beim
Bruch
(g)

Bruchdehnung

O)

I Anfangs i modul (g/%) *

A.Probe I	4,2	42	18	0,17
B.Probe IA	16,6	107	52	0,51
A.Probe II	17,1	555	44	8,2
B.Probe HA A.Probe IHA	57,4 27,8	982 868	55 47	15,4 10,2
	59,8	2670	62	48,5
		509848/0982

25 217 3 2

- 21 - S 1596

* Anfangssteigung der Dehnungskurven (Fig. 4 - 6), die mit einem Instron Universal Testing Instrument aufgenommen worden waren.

Die Fig. 4-, 5 ¹IUId 6 sind die Dehnungskurven, die mit dem Instron Universal Testing Instrument bei der Prüfung der Bahnen der Gruppe 1, Gruppe 2 bzw. Grxippe 3 aufgenommen wurden, wie sie in der Tabelle 1 gekennzeichnet sind. Wie in allen diesen Kurven ersichtlich ist, sind die Anfangssteigungen für die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung (Proben I, II und III) niedriger als die Anfangssteigungen der entsprechenden nichtgewebten Bahnen nach dem Stand der Technik (Proben IA, HA und IHA). Diese niedrigeren Anfangssteigungen sind als "Anfangsmodul" in der Tabelle 1 angegeben. Wie bereits festgestellt, weisen die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den Strukturen nach dem Stand der Technik, die durch Beflockung einer Faserbahn nach der Bahnbildung hergestellt wurden, eine bessere Flexibilität auf.

Mikroskopische Prüfung der Bindestellen

Die in der Tabelle 1 angegebenen Bahnstrukturen wurden parallel zu einer Gruppe von Kernfasern und längs durch sie hindurch geschnitten. Infolge der 9O°-Winkligkeit zwischen aufeinanderliegenden Lagen ist die kreuzende Kernfaser 12 einer aufliegenden Lage im Querschnitt gezeigt (Fig. 7)· Die Schnitte wurden auf die angegebene Art aufgenommen, um die Struktur an den Kreu-

509848/0982

- 22 - S 1596

zungspunkten zwischen den J?adenelementen 10 in aufeinanderfolgenden Lage zu bestimmen und festzustellen, ob zwischen den iⁿadenelementen 10 in den nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung und den Fadenelementen in nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach dem Stand der Technik, die nach der Bahnbildung beflockt wurden, strukturelle Unterschiede bestehen.

Beim Schneiden der Bahnen zwecks mikroskopischer Untersuchung der strukturellen Zusammenhänge an den Kreuzungs- bzx^. Verbindungspunkten ist wichtig, die Struktur vor dem Schneiden zu stabilisieren, damit der Schnittvorgang den strukturellen Zusammenhang nicht wesentlich stört. Hierzu wurden sämtliche zu schneidenden Proben in teilpolymerisiertes n-Butylmethacrylat getaucht, dann drei Tage an Luft bei Umgebungstemperatur getrocknet (diese Maßnahme reduzierte die Schrumpfung des Produkts und des Methacrylats). Die resultierenden luftgetrockneten Streifen xmirden dann in Gelatinekapseln eingebracht, die mit nichtinhibiertem n-Butylmethacrylat gefüllt wurden, das etwa 0,1 % nichtinhibiertes n-Methylmethacrylat-Monomer sowie 1 % Benzoylperoxid-Katalysator enthielt. Die Kapseln wurden sodann mindestens 16 Std. lang in einem Ofen bei 56 ... 58⁰O vorgehalten, um die Polymerisation abzuschließen. Nach beendeter Polymerisation wurden die Kapseln entfernt; die Proben befanden sich dann im stabilisierten schnittfertigen Zustand.

Die Pig. 7 und- 8 zeigen schematisch die Struktur an der Mehrzahl der Kreuzungs- bzw. Verbindungspunkte zwischen den Paden-

509848/0982

2521932

- 23 - -S 1596

elementen in den kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung (Proben I, II und III) sowie in den Bahnen nach dem Stand der Technik (Proben IA, HA bzxv. IHA). Der Abstand zwischen den Kernfasern 12 aufeinanderliegender Lagen 22, 24· am Kreuzungspunkt 26 ist in Fig. 7 außerordentlich groß. Bei mehr als 50 % der Kreuzungspunkte beträgt dieser Abstand mehr als einen Kernfaserdurchmesser, bei vielen dieser Kreuzungspunkte mehr als den doppelten Kernfaserdurchmesser. Der in dieser Anmeldung verwendete Ausdruck "auf Abstand liegende Bindungen" soll Bindungsstellen bezeichnen, in denen die sich kreuzenden Kernfasern mehr als einen Kernfaserdurchmesser voneinander entfernt liegen. Weiterhin enthalten mehr als 50 % der Kreuzungsbzw. Verbindungsstellen 26 Flockfasern 18.

Die ELg. 7 zeigt die Verteilung der Kleberschichten 16, wie sie an den meisten der auf Abstand liegenden Bindungen beobachtet wurden. Bei einigen der auf Abstand liegenden Bindungen 26 ist der den beieinanderliegenden Fadenelementen zugeordnete Kleber zusammenhängend, nicht jedoch durch eine durchgehende ununterbrochene Klebermasse, die innerhalb des gesamten Kreuzungsbereiches vorliegt. Abgesehen von dieser speziellen Verteilung des Klebers in den nichtgewebten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung liegen an der Mehrzahl der Kreuzungspunkte 26 die Kernfasern 12 in nebeneinanderliegenden Lagen in einem erheblichen Abstand zueinander, und dieser große Abstand ist größer, als sich durch die Dicke des Kleberauftrages auf jeder der Kernfasern 12 erklären ließe. Es wird vermutet, daß dieser große Abstand die Ursache ist für die Flexibilität der Bindungen, die

509848/0982

- 24 - S 1596

das Produkt nach der vorliegenden Erfindung aufweist.

Der genaue Srund für den großen Abstand zwischen den Kernfasern an den Kreuzungsstellen 26 ist noch nicht bekannt. Es läßt sich jedoch postulieren, daß die den aneinanderliegenden Fadenelementen 10 an den Kreuzungsstellen zugeordneten Flockfasern die diesen .Fadenelementen zugeordneten Kleberaufträge daran hindern, sich zu vereinigen und aneinander zu haften; in einigen Fällen verhindern sie eine Verbindung der Kleberaufträge auf den entsprechenden Fadenelementen überhaupt und vollständig. J)¹Ur die Kreuzungsstellen 26, an denen die den Kernfasern 12 zugeordneten Kleberaufträge vollständig voneinander getrennt sind, läßt sich postulieren, daß die Flockfasern 18 als flexible Brücke zwischen den Kleberaufträgen wirken, um die Verbindung herzustellen.

Die Fig. 8 zeigt einen typischen Zusammenhang zwischen den sich kreuzenden Kernfasern 12a an den meisten Kreuzungsstellen in den Strukturen nach dem Stand der Technik. Diese Strukturen waren gebildet worden, indem man die Kernfasern mit Kleberauftrag nach Bildung der Netzstruktur beflockte. Wie in Fig. 8 ersichtlich, liegen die Kernfasern 12a in aufeinanderfolgenden Lagen an den Kreuzüngsstellen 26a äußerst nahe beieinander; zwischen ihnen befinden sich keinerlei Flockfasern 18a. Diese gegenseitige lähe der Kernfasern 12a ist vermutlich die Ursache der geringen Flexibilität (d.h. des höheren Anfangsmoduls) der Strukturen nach dem Stand der Technik gegenüber denen in der vorliegenden Erfindung.

509848/0982

- 25 - S 1596

Prozentualer Anteil der Plockfasern im Fadenelement 10

Mittels eines zu "beschreibenden Prüfverfahrens wurde festgestellt, daß die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen Nach der vorliegenden Erfindung, die das gewünschte Gleichgewicht zwischen Aussehen, Festigkeit und Komfortfaktoren aufweisen, aus geflockten Fadenelementen 10 mit mehr als 50 Gew.-'/o im wesentlichen vereinzelter Oellulosefasern 18 ausgebildet sein sollten.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß Textilersatzstoffe wie kreuzgelegte Bahnen sich regelmäßig so ausbilden lassen, daß mehr als 50 >·> der Kreuzungspunkte auf Abstand liegende Bindungen darstellen, wenn die geflockten Fadenelemente mehr als 50 Gew. -^c/o der kurzen Oellulosef asern 18 enthalten.

Vorzugsweise sollte der Gewichtsanteil dieser Gellulosefasern mehr als 60 % und am besten mehr als 75 > betragen. Außerdem ist vom Kostenstandpunkt her erwünscht, daß die Bahnstruktur einen hohen Anteil der billigen JPlockfasern enthält, und die Erfindung der Anmelderin erlaubt es, einen hohen Gewichtsanteil der kurzen, im wesentlichen vereinzelten Oellulosefasern 18 einzusetzen, während man gleichzeitig ein ausgezeichnetes Gleichgewicht unter den textilartigen Eigenschaften wie Opazität, Weichheit, Festigkeit, Fall und Anpassungsfähigkeit erreicht.

Prüfverfahren zur Bestimmung des erforderlichen Flockfaseranteils im Fadenelement 10

Geflockte Fadenelemente wurden aus den gleichen Kernfasern, KIe-

509848/0982

- 26 - S 1596

bern und kurzen Flockfasern hergestellt wie bei dem Prüfverfahren zur Bestimmung des Verhaltens der Bindungen, mit der Ausnahme, daß der prozentuale Anteil der Holzbreifasern 18 in den geflockten iPadeneleinenten variiert wurde, so daß sich nichtgewebte kreuzgelegte Bahnen herstellen ließen, die unterschiedliche Anteile an fflockfasern 18 enthielten.

Die Anmelderin stellte sechs nichtgewebte kreuzgelegte Bahnen mit jeweils acht Lagen her, wobei jede Lage 14· gleichgerichtete iPadenelemente pro Zoll aufwies. Die Lagen wurden so miteinander verklebt, daß die .Fadenelemente in aufeinanderfolgenden Lagen unter einem Winkel von 90° zueinander verliefen. Der einzige Unterschied zwischen den Fadenelementen in jeder der sechs Strukturen lag im Gewichtsanteil der kurzen Cellulosefasern 18 der in der geweiligen Struktur eingesetzten J?adene lerne nt e. Jede der sechs Proben wurde physikalisch auf diagonale Zugfestigkeit, diagonale Dehnung und diagonalen Anfangsmodul getestet, und zwar auf die gleiche Weise, wie es oben für die Ergebnisse der Tabelle 1 beschrieben worden ist. Alle Proben wurden auf die oben beschriebene Weise (vergl. den Bericht zu Pig. 7 und 8) mikroskopisch untersucht. Die Resultate der physikalischen Prüfung der sechs nichtgewebten kreuzgelegten Bahnproben sind in der Tabelle II zusammengefaßt:

Tabelle II

509848/0982

2 5 ? 1 ? 3 2

s 1596

	Holz fasern	Tabelle II	Eiger	schäften in	•
	0,0		Zug festig keit Cg)	Dehnung	Diagonalrichtung
Probe	18,7	Grund gewicht (Ibn/2.880 ft²)	473	42	Anfangs modul (gAO
1	36., 7	6,1	678	47	0,26
2	56,7	10,5	1071	52	• 3,3
3	62,3	12,5	1405	^	6,0
4	69,5	18,5	868	50	7,7
5	20,4	486	42	10,4
6	27,0		7,5

Die ermittelten Werte für die diagonale Zugfestigkeit, die diagonale Dehnung und den diagonalen Anfangsmodul als Funktion des prozentualen Holzfaseranteils sind in Fig. 9 aufgetragen. Sämtliche diese Eigenschaften zeigen ein Maximum zwischen etwa 50 und etwa 60 Gew.-% an Holzfasern. Dieses Maximum stellt in allen Messungen eine Änderung des Zusammenhangs von zunehmender Festigkeit und abnehmender Weichheit auf abnehmende Festigkeit und zunehmende Weichheit der Bindungen dar. Diese Daten zeigen, daß die nichtgewebten kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung bei bis 50 bis 60 % zunehmendem Holzfaseranteil zunehmend papierartig (rauher und weniger weich) werden; diese Tendenz erfährt eine Wende, wenn man den Holzfaseranteil über diesen Wert hinaus erhöht. Bei Holzfaseranteilen von mehr als etwa 50 bis etwa 60 % nimmt die Weichheit der nichtgewebten kreuzgelegten Bahnstrukturen zu und ihre diagonale Zugfestig-

Β098Λ8/0982

S 1596

keit ab, was den Eigenschaften gewebter Textilstrukturen entspricht. Die Anmelderin hat entdeckt, daß, wenn der prozentuale Gewichtsanteil der Holzfasern über 75 % liegt, sich ein sehr wünschenswertes Gleichgewicht der Textileigenschaften erreichen läßt und daß sich textilartige Bahnprodukte daher aus Fadenelementen 10 mit einem Übergewicht an verhältnismäßig kurzen, billigen Cellulosefasern 18 herstellen lassen, die für die einmalige oder begrenzte Anwendung geeignet sind und auf dem Markt der Wegwerfprodukte mit Stoffen konkurrieren können, die aus 100 yö Textilfasern oder Endlosfäden hergestellt sind.

Die Entdeckung der Anmelderin, daß sich die textilartigen Eigenschaften mit Bahnstrukturen aus Fadenelementen mit einem Übergewicht an im wesentlichen vereinzelten Gellulosefasern einer Papierfaserlänge von weniger als 6,35 mm (1/4- in.) erreichen lassen, war überraschend, da man annehmen sollte, daß mit zunehmendem Gewichtsanteil an den kurzen Gellulosefasern 18 als Teil der Fadenelemente 10 die daraus hergestellten Produkte zunehmend die Eigenschaften von Papier, kaum aber von Textilien zeigen wurden.

Mikroskopische Eigenschaften

Die mikroskopische Untersuchung der Kreuzungspunkte zwischen den Kernfasern der Proben 4, 5 und 6, die im Zusammenhang der Tabelle II erwähnt ist, wurde unternommen, um denjenigen Anteil der Bindungen zu ermitteln, bei den es sich um auf Abstand liegende Bindungen handelt. Dieser Prozentsatz ist in der Tabelle

609848/0982

- SB - 3 1596

III unten als "auf Abstand liegende Bindungen" angegeben.

Tabelle III

Auf Abstand liegende Probe Holzbreifasern (%) Bindungen (%)

4	56,7	61
5	62,3	96
6	69,5	92

Die Proben 4, 5 und 6 enthielten mehr als 50 Gew.-?a Holzfasern 18 und, wie bereits festgestellt, ergibt sich bei Strukturen, in denen der Anteil der Holzfasern 18 höher ist als 50 Gew.->o der Fadenelemente 10, ein erwünschtes Gleichgewicht der Eigenschaften in der üiagonalrichtung. Diese Untersuchung wurde daher unternommen, um den Zusammenhang zwischen den verbesserten Diagonaleigenschaften und dem Abstand zwischen den Kernfasern an den Kreuzungspunkten zu ermitteln.

Wie sich aus der Tabelle III ersehen läßt, enthielten die Proben mit mehr als 50 ?o Holzfasern Kreuzungspunkte, von denen die meisten auf Abstand liegende Bindungen aufwiesen.

Beschränkungen hinsichtlich des geflockten Fadenelements 10 nach der Erfindung

Wie in der vorliegenden Anmeldung bereits festgestellt, handelt

509848/0982

- m - . S 1596

* -30 ,

es sich, bei den geflockten Fadenelementen 10 nach der vorliegenden Erfindung um Drei-Komponenten-Systeme, nämlich aus (1) einer Beflockung aus kurzen, im wesentlichen vereinzelten CeI-lulosefasern 18, (2) einer Kernfaser 12 aus einer oder mehreren Polymerisatfasern, und (3) einem Polymerisatkleber 16, der die Polymerisatfäden 14 der Kernfaser 12 ebenso wie die kurzen Cellulosefasern 18 als Bestandteil des Fadenelements 10 auf diesem festhält.

Die in der vorliegenden Erfindung angegebenen Testergebnisse zeigen an, daß Bahnstrukturen mit textilartigen Eigenschaften sich auf wirtschaftIiehe Weise erreichen lassen, wenn das Fadenelement 10 mehr als 50 Gew.-£> der kurzen Cellulosef asern enthält, vorzugsweise mehr als 75 Gew.-)».

Hauptsächlich zum Zweck der Wirtschaftlichkeit und Saugfähigkeit handelt es sich bei den Beflockungsfasern um im wesentlichen vereinzelte Cellulosefasern einer Papierfaserlänge von weniger als 6,35 nun. (1/4 in.) aus Material wie Holzfasern und zweitgeschnittenen ("second cut") Baumwollinters. Die Anmelderin hat bspw. gute Ergebnisse erzielt mit Soundview-, Pictou- und Brunswickkiefermaterial für die Beflockungsf asern. G-roundwood-Holzfasern haben sich als für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als weniger zufriedenstellend herausgestellt.

Die Anmelderin hat weiterhin entdeckt, daß ultrakurze Holzfasern mit einer mittleren Faserlänge von weniger als etwa 1 mm zu fein sind, um eine annehmbare Beflockungsoberflache zu bil-

509848/0982

2 5 ? 1 2 3 2

- 59 - ö 1596

- Vl.

den. Bspw. war es nicht möglich, bei Versuchen zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen, eine Kernfaser mit "Solka-floc SW4-0" nnd "Solka-floc BW200" zu beflocken, die beide von der Brown Company in Berlin, New Hampshire, V.St.A. vertrieben werden. Diese "Solka-floc"-Fasern haben eine mittlere Faserlänge von weniger als einem Millimeter und erteilen der Kernfaser eine staubige und pulvrige Oberflächenbeschaffenheit, die das Handgefühl oder die körperliche Erscheinungsform der Fadenelemente bzw. der aus diesen hergestellten Textilersatzstoffe nicht verbesserte. In den Ansprüchen soll der Bezug auf "Papierfaserlänge" derartige ultrakurze Fasern ausschließen.

Die geflockten Fadenelemente 10 nach der vorliegenden Erfindung weisen eine Kernfaser 12 aus mindestens einem Polymerisatfaden 14- und mit einer Denierzahl von nicht mehr als 4-0 auf. Diese obere Grenze wird hauptsächlich von der Tatsache diktiert, daß eine Kernfaser mit mehr als etwa 4-0 den sich in einem Durchlaufverfahren nur schwer mit kurzen Gellulosefasern einer Papierfaserlänge von weniger als 6,35 Barn (1/4- in.) beflocken läßt, um eine Struktur zu erreichen, die mehr als 50 Gew.-% der Flockfasern enthält. Zusätzlich dazu ist die Verwendung von Fasern mit höheren Denierzahlen aus wirtschaftlichen Gründen nicht gerechtfertigt; in der Tat reicht der bevorzugte Denierbereich von etwa 7 "bis etwa 14-, Eine Kernfaser 12 mit niedriger Denierzahl erteilt den geflockten Fadenelementen 10 nach der vorliegenden Erfindung ein erwünschtes Gleichgewicht von Festigkeit und Flexibilität.

5098A8/0982

s 1596

Es wird dafür gehalten, daß die Kernfaser 12 keine Einzelfäden 14- mit einer Denierzahl von weniger als 1,5 enthalten sollte, und zwar aufgrund eines Versuchs der Anmelderin, Holzfasern auf eine Kernfaser von 10 den und 7 Einzelfäden aufzuflocken. Bei dieser Konstruktion hatte jeder Einzelfaden weniger als 1,5 den. Beim Durchlauf der Kernfaser durch eine Kammer mit einer Luftsuspension von Holzfasern brachen einzelne der Fäden der Kernfaser auf und trennten sich voneinander, was die Bildung eines zufriedenstellenden Produktes verhinderte. Vermutlich waren die Einzelfäden (von weniger als 1,5 den) nicht fest genug, um einen Lauf durch den Beflockungsschritt auf annehmbare Weise zuzulassen. Es wird daher vermutet, daß unabhängig von den Denierzahl der Kernfaser selbst die Einzelfäden, aus denen sie besteht, vorzugsweise eine Denierzahl von mehr als 1,5 haben sollten.

Das zur Herstellung der Fäden eingesetzte Material wird für frei wählbar gehalten, und der Fachmann kann leicht ein Fadenmaterial bestimmen, das geeignet ist zum Aufbau einer Kernfaser 12 für ein geflocktes Fadenelement nach der vorliegenden Erfindung, und zwar abhängig vom beabsichtigten Einsatz und den geforderten Eigenschaften. Die Anmelderin hat erfolgreich Polymerisatfäden aus bspw. Nylon, Polyester und Polypropylen beflockt.

Das geflockte Fadenelement 10 nach der vorliegenden Erfindung muß einen ausreichenden Kleberauftrag enthalten, damit es mehr als 50 Gew. ~'/o der kurzen öellulosef asern 18 und vorzugsweise mehr als 60 Gew.-% dieser kurzen Fasern festhalten kann. Der gewichtsprozentmäßige Kleberzusatz, der erforderlich ist, um

509848/0982

25?1232

- W - ö 1596

. üb .

einen Holzfaseranteil von mehr als 50 % zu erreichen, ist abhängig von mehreren Variablen - wie "bspw. der Denierzahl der Kernfaser, dem Kleber selbst, der Anzahl der Jfäden in der Kernfaser, dem Kernfasermaterial, dem Beflockungsverfahren usw.. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde ein Kleberauftrag von etwa 30 bis etwa 300 Gew.-;» Thylon D-406 auf einer Kernfaser von 14- den aus 2 Nylonfäden (bereits beschrieben) verwendet und ein geflocktes fadenelement mit etwa 70 bis etwa 90 Gew.-^c/o Holzfaseranteil einer mittleren Faserlänge von 2,8 mm erreicht.

Andere Strukturen nach der vorliegenden Erfindung aus geflockten Fadenelementen 10

Die am weitesten gehende Untersuchung hinsichtlich der Faserstrukturen aus geflockten ffadenelementen 10 nach der vorliegenden Erfindung betraf nichtgewebte kreuzgelegte Bahnen. Die Vorteile der Erfindung lassen sich jedoch auch mit anderen Strukturen erreichen, in denen eine Vielzahl von geflockten Fadenelementen 10 nach der vorliegenden Erfindung mittels ihrer Kleberaufträge miteinander verbunden werden. Bspw. läßt sich eine Vielzahl geflockter !"adenelemente 10 mit oder ohne Verdrillen zu einem mehrfädigen Garn nach der vorliegenden Erfindung verbinden. Ein solches Garn kann dann ggff. zu nichtgewebten Bahnen, gewebten Bahnen und/oder gewirkten Stoffen weiterverarbeitet werden.

Die Fig. 10 zeigt ein beispielhaftes Garn 30 nach der vorlie-

509848/0982

^S1596

genden Erfindung mit einer Gesamtdenierzähl der Kernfaser von mehr als 40; dieses Garn enthält eine Vielzahl der geflockten Fadenelemente 10 der Pig. 2 jeweils einer Denierzahl von weniger als 40. Nach der vorliegenden Erfindung wurde eine Kernfaser mit 70 den durch Sinzelbeflockung von zehn Einzelfäden von jeweils 7 den und Vereinigen dieser geflockten Fäden zu einem Garn mit einer 70-den-Kernfaser hergestellt. Alternativ kann man die 7-äen-Fäden 14· als Dubletten (d.h. Kernfaser aus zwei Einzelfäden) beflocken, wie es die Fig. 2 zeigt, und dann fünf einzelne geflockte Fadenelemente mit jeweils einer Kernfaser von 14 den herstellen. Diese fünf geflockten IPadenelemente 10 lassen sich dann zu dem Garn mit der 70-den-Kernfaser vereinigen. Indem man eine Vielzahl geflockter Fadenelemente 10 zusammenfaßt, die jeweils eine Denierzahl der Kernfaser von weniger als 40 aufweisen, kann man Garne höherer Denierzahlen mit mehr als 50 yo kurzer Gellulosefasern 18 aufbauen.

Die einzelnen geflockten Fadenelemente 10 nach der vorliegenden Erfindung lassen sich zu Garnen vereinigen, wenn der Kleber klebrig ist, indem man sie in kontinuierlicher "Weiterführung des Beflockungsschritts aneinanderpresst. Ist alternativ der Kleber reaktivierbar, kann man die einzelnen Fadenelemente 10 abgepackt aufbewahren und einem Konverter zwecks Weiterverarbeitung zu Garnen zuführen. Im Konverter läßt man die geflockten Fadenelemente 10 durch eine Heizkammer laufen oder unterwirft sie einem anderen Verfahren, bei dem der Kleber in den klebrigen Zustand gebracht wird, und faßt bzw. paßt dann die geflockten Fadenelemente 10 zur Bildung der Garne zusammen.

509848/098 2

S 1596

Die Anmelderin hat entdeckt, daß das ausgebildete G*arn um so massiger wird, je größer die Anzahl der einzelnen geflockten Fadenelemente 10 ist, die man verwendet, um ein Garn vorgegebener Denierzahl herzustellen. In allen Fällen, wo die Denierzahl der kernfaser jedes geflockten Fadenelements geringer ist als 40, läßt das endgültige Garn sich auf wirtschaftliche Weise mit mehr als 50 Gew.-% kurzer Oellulosefasern 18 aufbauen.

Die Fig. 11 zeigt, daß aneinanderliegende Kernfasern im Garn 30 untereinander einen Abstand von mehr als dem Durchmesser der Kernfaser haben, wie es oben hinsichtlich der kreuzgelegten Bahnen nach der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist. Folglich zeigen die Garne nach der vorliegenden Erfindung eine Struktur mit auf Abstand liegenden Bindungen. Die Anmelderin vermutet, daß diese spezielle Struktur die Ursache ist für die zunehmende Massigkeit, die man erreicht, wenn die Anzahl der einzelnen Fadenelemente 10 erhöht wird, um ein Garn vorgegebener Denierzahl aufzubauen.

Beispiel für Garne

Es wurden zwei getrennte Nylongarne mit 140-den-Kernfasern aufgebaut. Das erste wurde durch Beflockung eines 140-den-Nylongarns aus 68 Fäden hergestellt und im Ganzen durch Aufbringen des Klebers und Durchlaufenlassen durch eine Kammer mit einer Suspension kurzer Holzfasern beflockt. Das zweite Garn wurde hergestellt durch getrenntes Beflocken von zehn einzelnen Kernfasern 12 von 14 den aus jeweils 2 Fäden. Die 10 geflockten Kern-

509848/0982

- #£ - a 1596

•ib.

fasern wurden dann ohne Drall zu einem Nylongarn mit einer Denierzahl der Kernfaser von 140 zusammengefaßt. Das zweite Garn, das aus 10 getrennten geflockten Fadenelementen 10 aufgebaut war, hatte eine erheblich größere Massigkeit als das Nylongarn aus einer einzelnen 140-den-Kernfaser aus 68 Fäden.

Beispiel für einen Wirkstoff

Die beiden Garne mit 140-den-Kernfaser, die wie oben hergestellt worden waren, wurden auf einer Flachbettwirkmaschine des Fabrikats Brothers ohne weitere Behandlung gewirkt. Der aus dem einfasrigen geflockten Garn (140 den, 68 Fäden) gewirkte Stoff hat

2 ein Grundgewicht von etwa 11,35 kg pro Eies von 267,552 m

(25 lbs./2880 ft².) und eine Dicke von etwa 0,584 mm (0,023 in.); zur Aufnahme der Meßwerte wurde ein Gerät des Typs Federal BuI-ker verwendet (ohne Gewichtszusatz). Dies entspricht einem Druck von 4,96 g/cm (32 g/inr) auf dem Meßfuß des Federal Bulker.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Wirkstoff hatte der Wirkstoff aus dem Garn mit 140-den-Kernfaser aus 10 geflockten Fadenelementen 10, wie es oben beschrieben ist, ein Grundgewicht von etwa 34,50 kg pro Eies von 267,552 m² (76 lbs./2880 ft²) und eine Dicke von 1,702 mm (0,067 in.). Diese Struktur war äußerst massig, weich und ästhetisch angenehm.

50984 8/0982

Claims

S 1596 Patentansprüche

ru) Geflocktes Fadenelement zur Verwendung bei der Herstellung von Textilersatzstoffen wie Bahnen, Garnen und dergl., mit einer Kernfaser aus mindestens einem Polymerisatfaden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfaser eine Denierzahl von nicht mehr als etwa 40 hat und auf derselben im wesentlichen vereinzelte Gellulosefasern mittels einer Kleberschicht auf der Kernfaser festgelegt sind, wobei die vereinzelten Oellulosefasern eine Papierfaserlänge von weniger als etwa 6,35 mm haben und mehr als 50 Gew.-'/ό des Fadenelements ausmachen.
2. Geflocktes Fadenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht von etwa 30 bis et--ru 300 Gew.-^l,o Zusatz ausmacht.
3. Geflockte Fadenelemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den im wesentlichen vereinzelten Gellulosefasern um Holzbreifasern handelt.
4·. Geflocktes Fadenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Denierzahl der Kernfaser im Bereich von etwa 7 ftis etwa 14 liegt, die einzelnen Fäden in der Kernfaser eine Denierzahl von mehr als 1,5 aufweisen und der prozentuale Gewichtsanteil der Holzbreifasern höher als 60 GeVi.-70 ist.

509848/0982

S 1596
5· G-eflocktes Fadenelement nach Anspruch. 4-, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens 75 G-ew.-yo Holzbreifasern enthält.
6. Textilersatzstoff mit einer Vielzahl von geflockten Fadenelementen nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die geflockten Fadenelemente mittels ihrer zugehörigen Kleberschichten miteinander verbunden sind«
7. Textilersatζstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geflockten Fadenelemente einander in Form einer Bahn kreuzen und an ihren Kreuzungspunkten mittels der zugehörigen Kleberschichten miteinander verbunden sind.
8. Faserbahn nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen nichtgewebten dtoff mit mindestens zwei Lagen aus mit Holzbreifasern beflockten Fadenelementen handelt, die Fadenelementen in jeder Lage im allgemeinen gleichgerichtet sind und die Eichtung der Fadenelemente in einer Lage im wesentlichen unter einem Winkel von 90° zur Eichtung der Fadenelemente in der nächstliegenden Lage verläuft, wodurch die Fadenelemente in den einander nächstliegenden Lagen sich kreuzen und miteinander mittels des den Fadenelementen zugeordneten Kleberauftrags verbunden sind.
9- Textilersatzstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geflockten Fadenelemente in im wesentlichen der

50 9848/0 982

gleiclien Eichtung in Form eines Games verlaufen und mittels der zugehörigen Kleberaufträge miteinander verbunden sind.
10. Textilersatzstoff nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vereinzelten Oellulosefasern in ausreichend starker Konzentration vorliegen, daß an mehr als 50 % der Kreuzungspunkte zwischen den geflockten Fadenelementen auf Abstand liegende Bindungen vorliegen.

509848/0982