DE2528136A1

DE2528136A1 - Gebundener vliesstoff aus isotaktischen polypropylenfaeden und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2528136A1
Application number: DE19752528136
Authority: DE
Inventors: Samir Costandi Debbas
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-24
Publication date: 1976-01-15
Also published as: BE830518A; NL7507459A; IT1039339B; LU72783A1; GB1499899A; CA1052518A; JPS5117379A; FR2276414A1; DE2528136C2; FR2276414B1

Description

Dr. Ing. W:'ir Ά*Πζ
Dr. Dietoi f. i-.iorf
Dr. Hans-Α. Brauns

• HOnchtn 88, Pienzenawitf. 2t 2^. Juni 1975

TP-0004-F

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, V.St.A.

Gebundener Vliesstoff aus isotaktischen Polypropylenfäden und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Vliesstoffen, die sich besonders zur Verwendung als Teppichgrund für Nadelschnittflorteppiche eignen.

Die US-PS 3 502 538 beschreibt einen aus Polypropylenfadenvliesstoff bestehenden Teppichgrund. Der gebundene Vliesstoff wird aus Vliesen hergestellt, die Fäden oder Fadenabschnitte enthalten, welche sich in ihrer Orientierung (also Doppelbrechung) voneinander unterscheiden. Die weniger stark orientierten Fäden oder Fadenabschnitte werden als Bindefäden und die stärker orientierten als Gerüstfäden bezeichnet. Der Orientierungsgrad wird durch das Ausmaß der Verstreckung gesteuert, die die Fäden erfahren, bevor sie auf einer Ablegefläche zu einem regellosen Fadenvlies abgelegt werden.

I_n der US-PS 3 563 838 ist ein Verfahren zur Herstellung von Teppichgrund aus Vliesstoffen beschrieben, die aus den oben

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beschriebenen Gerüst- und Bindefäden aus Polypropylen bestehen. Diese Vliesstoffe sind aus mindestens zwei Schichten aufgebaut. In der einen Schicht liegen die Fäden vorwiegend in der Maschinenrichtung (also in der allgemeinen Richtung der Längsabmessung des Vliesstoffs, die auch der Richtung des laufenden Bandes entspricht, auf dem diese Vliesstoffe hergestellt werden); diese Schicht wird als M-Schicht bezeichnet. In der angrenzenden Schicht liegen die Fäden vorwiegend in der senkrecht zu den Fäden der M-Schicht verlaufenden Richtung, d.h. quer zur Maschinenrichtung; diese Art von Schicht wird als X-Schicht bezeichnet. Ferner enthalten die Schichten dieser Vliesstoffe einen geringen Anteil an Fäden, die in den zu der Maschinenrichtung und zu der Querrichtung schrägen Richtungen liegen. Die Patentschrift beschreibt Vliesstoffe mit einer MX-Aufeinanderfolge der Schichten sowie Vliesstoffe mit einer MXM-Aufeinanderfolge der Schichten. Wenn diese Vliesstoffe in gesättigtem Wasserdampf gebunden werden, erhält man Teppichgrundstoffe von hoher Tufted-Weiterreissfestigkeit nach der Zungenmethode, die nur ein geringes Einlaufen im Färbebottich zeigen.

Die US-PS 3 821 062 beschreibt einen Teppichgrund in Form eines aus Schichten aufgebauten Polypropylenfadenvliesstoffs, der eine Verbesserung gegenüber den in der US-PS 3 563 838 offenbarten Teppichgrundstoffen bedeutet. Diese beiden Teppichgrundstoffe unterscheiden sich voneinander hauptsächlich im Bindemittelgehalt, in Titer und Festigkeit der Gerüstfäden sowie in der Verteilung der Binde- und Gerüstfäden. Das gebundene Erzeugnis zeigt ein einigermassen geringes Einlaufen im Färbebottich·und hat nach dem üblichen Bestreichen mit Latex, das bei der Herstellung von Nadelflorteppichen erforderlich ist, eine hohe Reissfestigkeit; ferner behält es selbst nach dem Auftragen von Latex einen grossen Teil seiner Reissfestigkeit. Bei verhältnismässig geringen Flächengewichten zeigen diese Vliesstoffe jedoch eine zu geringe optische Deckkraft .

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Obwohl sich die beiden oben beschriebenen Polypropylenfadenvliesstoffe als Teppichgrund für gewisse Arten von Nadelflorteppichen eignen, haben sich bei ihrer Verwendung für die Herstellung von Schnittflorteppichen gewisse Nachteile herausgestellt. Beim Noppensetzen nutzen sich nämlich die Nadeln ab, wenn der Greifer die Teppichgarnnoppe von der Nadel abzieht. Diese abgenutzten oder einen Grat aufweisenden Nadeln zerschneiden dann oft den Teppichgrund, wenn er gegen die Nadel vorrückt. Ferner wurde gefunden, dass einige der bekannten Teppichgrundvliesstoffe dazu neigen, beim Färben des Teppichs im Bottich Fäserchen (oder Faserkügelchen) zu bilden (was nachstehend als Zerfaserung bezeichnet wird). Wenn dann der übliche Zweitrücken aufgebracht wird, bilden diese Faserkügelchen Stellen mit unzureichendem Widerstand gegen die Entschichtung.

Um die obigen Nachteile zu beheben, stellt die Erfindung eine Verbesserung des in der US-PS 3 821 062 beschriebenen Vliesstoff-Teppichgrundes zur Verfügung. Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein gebundener Vliesstoff aus isotaktischen Polypropylenfäden, der an seinen beiden Oberflächen je eine in Maschinenrichtung verlaufende Schicht M aufweist, während eine quer zur Maschinenrichtung verlaufende Schicht X 40 bis 60 % vom Gesamtgewicht des Vliesstoffs bildet, wobei jede Schicht im wesentlichen zu 65 bis 90 Gew.% aus Gerüstfäden und zu 10 bis 35 Gew.% aus isotaktischem Polyproylen als

e"sril?-t, und die Fäden in jeder Schicht so angeordnet sind, dass der geschichtete Vliesstoff Richtungsbevorzugungswerte von mindestens 1,5 für MD/45°, mindestens 1,5 für XD/45° und 3,5 bis 30 für (MD + XD)/45° aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerüstfäden einer jeden M-Schicht einen mittleren Titer von 6 bis 20 den und eine Festigkeit von mindestens

2 g/den und die Gerüstfäden der X-Schicht einen mittleren Titer von 26 bis 60 den und eine Festigkeit von mindestens

3 g/den aufweisen, die um mindestens 10 % höher ist als die

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Festigkeit der Gerüstfäden einer jeden M-Schicht. Bei einem bevorzugten Vliesstoff gemäss der Erfindung ist eine jede M-Schicht zu etwa 20 bis 30 % am Gesamtgewicht des Vliesstoffs beteiligt.

Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Vliesstoffe zur Verfügung, bei dem ein ungebundenes Fadenvlies durch aufeinanderfolgendes Ablegen von Schichten aus schmelzgesponnenen und verstreckten isotaktischen Polypropylenfäden auf einem laufenden Förderband derart hergestellt wird, dass zuerst die in Maschinenrichtung verlaufende Schicht (M-Schicht), auf dieser eine quer zur Maschinenrichtung verlaufende Schicht (X-Schicht) und schliesslich auf der X—Schicht eine zweite, in Maschinenrichtung verlaufende Schicht (M-Schicht) abgelegt wird, wobei die Bedingungen des Schmelzspinnens, des Verstreckens und der Ablegegeschwindigkeit so gesteuert werden, dass die X-Schicht 40 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Vliesstoffs bildet und jede Schicht im wesentlichen zu 65 bis 90 Gev.% aus Gerüstfäden und zu"1Ö bis 35 Gew.% aus Bindefäden oder Bindeabschnitten besteht, und die Fäden derart richtungsabhängig abgelegt werden, dass das Fadenvlies Richtungsbevorzugungswerte von mindestens 1,5 für MD/45⁰, mindestens 1,5 für XD/45° und 3,5 bis 30 für (MD + XD)/45° erhält, worauf das so hergestellte Vlies unter räumlicher Eingrenzung thermisch gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Spinn- und Verstreckungsvorgang so steuert, dass die Gerüstfäden der M-Schichten einen mittleren Fadentiter von 6 bis 20 den und eine Festigkeit von mindestens 2,2 g/den und die Gerüstfäden der X-Schicht einen mittleren Fadentiter von 26 bis 60 den und eine Festigkeit von mindestens 3,3 g/den erhalten, die um mindestens 10 % höher ist als die Festigkeit der Gerüstfäden einer jeden M-Schicht, und dass die Bindefäden in allen Schichten eine Bruchdehnung von 400 bis 800 % erhalten.

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Der thermisch gebundene Vliesstoff gemäss der Erfindung weist wegen seiner besonderen Kombination von Schichten mit speziellen Fadeneigenschaften diejenige Kombination von Eigenschaften auf, die für einen Teppichgrund für Nadelflorteppiche angestrebt werden. In der X-Schicht haben die Gerüstfäden einen höheren Titer und eine höhere Festigkeit, wobei die höhere Festigkeit auf einer höheren Molekularorientierung beruht. Wegen ihrer höheren Molekularorientierung sind die Fäden der X-Schicht im Vergleich zu den Fäden der beiden M-Schichten nur massig aneinander gebunden. Daher haben in dem gebundenen Vliesstoff die Fäden der X-Schicht eine hochgradige Beweglichkeit, so dass sie, wenn die Nadeln der Noppensetzmaschine durch den Vliesstoff hindurchdringen, den Nadeln leicht ausweichen können und von abgenutzten Nadeln nicht beschädigt werden. Ferner begünstigt die Kombination von hohem Fadentiter und hoher Festigkeit bei den Gerüstfäden der X-Schicht die Widerstandsfähigkeit der Nadelflorteppiche gegen das Zerreissen in der Maschinenrichtung.

Die Gerüstfäden in den beiden M-Schichten des gebundenen Vliesstoffs haben einen geringeren Titer und eine massige Festigkeit (massige Orientierung). Diese Fäden weisen eine massige Bruchfestigkeit und beim Noppensetzen gegenüber den Nadeln eine geringere Schnittfestigkeit auf. Eine hohe Schnittfestigkeit der Fäden in den M-Schichten ist jedoch nicht erforderlich, weil sich die Noppensetznadeln im wesentlichen parallel zu den Fäden der M-Schichten bewegen und daher eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass sie die Fäden zerschneiden. Die massig orientierten Gerüstfäden der M-Schicht lassen sich leicht an die Bindefäden und aneinander binden, woraus sich eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen das Einlaufen und gegen die Zerfaserung ergibt, ohne dass die Weiterreissfestigkeit dadurch bedeutend leidet. Die Verwendung massig orientierter Gerüstfäden in den M-Schichten ermöglicht auch die Anwendung niedrigerer Temperaturen und kürzerer Behand-

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lungszeiten bei der thermischen Bindung. Einlaufbeständigkeit

und Zerfaserungsbeständigkeit sind für Teppiche, die im Bottich gefärbt werden sollen, sehr wertvolle Eigenschaften. Die Oberflächenschichten des Teppichgrundes sollen zerfaserungsbeständig sein. Der verhältnismässig geringe Titer der Fäden in jeder M-Schicht dient auch zur Verbesserung der optischen Deckkraft des geschichteten Vliesstoffs.

Das Bindemittel in jeder Schicht des gebundenen Vliesstoffs besteht aus geschmolzenem oder teilweise geschmolzenem Polypropylen, das von den Fäden von geringer Orientierung stammt, die beim Bindevorgang im wesentlichen schmelzen. Das ungebundene Fadenvlies, aus dem der Vliesstoff hergestellt wird, enthält Fäden mit im wesentlichen drei Graden von Molekularorientierung: (1) Die Bindefäden der M- und X-Schichten haben einen geringen Orientierungsgrad, (2) die Gerüstfäden der M-Schichten haben einen massigen Orientierungsgrad, und (3) die Gerüstfäden der X-Schicht haben einen hohen Orientierungsgrad. Während die massig und die stark orientierten Gerüstfäden von dem thermischen Bindevorgang nicht wesentlich geändert werden, schmelzen die Fäden von niedrigem Orientierungsgrad beim Bindevorgang völlig oder teilweise.

Die Richtungsbevorzugung der Fäden in den verschiedenen Schichten ist ebenfalls von Bedeutung. Ein XD/45°-Wert (wie nachstehend definiert) von weniger als 1,5 führt zur Verminderung der Tufted-Weiterreissfestigkeit nach der Zungenmethode, während ein MD/45 -Wert von weniger als 1,5 zu einem stärkeren Einlaufen beim Färben oder bei sonstigen Heissbehandlungsverfahren führt. Ferner wurde gefunden, dass die ge-

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wünschte Kombination von geringem Einlaufen und hoher Weiterreissfestigkeit nicht erzielt wird, wenn das Gewicht der X-Schicht oder das Gesamtgewicht der M-Schichten 70 % vom Gesamtgewicht des Vliesstoffs beträgt. Wie oben erwähnt, ist daher die X-Schicht in den geschichteten Vliesstoffen gemäss der Erfindung zu 40 bis 60 % am Gesamtgewicht des Vliesstoffs beteiligt, während eine jede M-Schicht zu 20 bis 30 % am Gesamtgewicht des Vliesstoffs beteiligt ist.

Um die Beschreibung des Verfahrens gemäss der Erfindung zu vereinfachen, werden Buchstaben verwendet, um die Reihenfolge zu kennzeichnen, in der die Schichten des Fadenvlieses abgelegt werden, wobei die Ablegung mit der untersten Schicht beginnt und bis zur obersten Schicht fortgeführt wird. Da das Produkt von beiden Seiten her betrachtet werden kann, ist für die Kennzeichnung des Produkts nur die relative Lage der Schichten von Bedeutung. Nach diesem System bedeutet MXM, dass zunächst die M-Schicht, dann die X-Schicht auf der M-Schicht und schliesslich eine andere M-Schicht auf der X-Schicht abgelegt wird. Jede einzelne M- oder X-Schicht kann mit Hilfe einer grossen Anzahl von Düsen abgelegt werden, die über die Breite des Ablegebandes hinweg verteilt sind. Ferner können mehrere aufeinanderfolgende Düsenreihen verwendet werden. Wenn die Fäden aus aufeinanderfolgenden Düsenreihen in der gleichen allgemeinen Richtung abgelegt werden, kann das abgelegte Material als eine einzige Schicht betrachtet werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine Schmelzspinn-•und Kühlvorrichtung, mit der die Polypropylenfäden von hohem Titer und hohem Orientierungsgrad für die Vliesstoffe gemäss der Erfindung hergestellt werden.

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Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verstrecken und Ablegen eines Fadenbandes auf einem laufenden Band.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von vier Luftdüsenvorrichtungen zum Ablenken der Fäden in Form von Schichten mit einem richtungsabhängigen Muster.

Eine allgemeine Beschreibung von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung findet sich in der US-PS 3 563 838. Jedoch wird für das Schmelzspinnen und Kühlen der Polypropylenfäden der X-Schicht des Vliesstoffs gemäss der Erfindung vorzugsweise ein verbesserter Mechanismus verwendet. Insbesondere wird die Strömung der Kühlluft sorgfältig so gesteuert, dass eine schnelle Kühlung ohne Bruch der laufenden Fäden erfolgt. Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist eine Abänderung der in der US-PS 3 705 227 beschriebenen Vorrichtung. Diese Vorrichtung kann gegebenenfalls auch zur Herstellung der Fäden der M-Schichten verwendet werden, ist aber von besonderem Wert für die Herstellung der Fäden der X-Schicht. Wie Fig. 1 zeigt, kommen schmelzgesponnene Polypropylenfäden 4 aus der Spinndüsenplatte 1, in der (nicht dargestellte) Öffnungen in Kreisen angeordnet sind. Die Fäden laufen durch eine Radialkühlvorrichtung 2 zu der Förderwalze 22. An der Spinndüsenplatte ist ein Luftablenkorgan 3 in Form eines umgekehrten Kegels befestigt. Am oberen und am unteren Ende der Kühlvorrichtung 2 sind Strömungsblenden 5 bzw. 6 angebracht. Bei dieser besonderen, abgeänderten Ausführungsform, die zum Erspinnen von hochgradig orientierten Fäden von hohem Titer bestimmt ist, sind die Strömungsblenden elliptisch ausgebildet und befinden sich in einer solchen Lage, dass von jedem beliebigen Punkt auf dem äusseren Kreis der Spinndüsenöffnungen eine gerade Linie (mit nur geringen Abweichungen) durch einen Punkt auf der innersten Oberfläche der Strömungsblende 5 und einen ähnlichen Punkt der Strömungsblende 6 zu

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der ersten Förderwalze 22 der Fadenverstreckungsvorrichtung gezogen werden kann. Gleichzeitig liegen die grossen Achsen der elliptischen Oberflächen der Strömungsblenden 5 und 6 in einer zu der Oberfläche der Walze 22 tangentialen Ebene. Dies ermöglicht eine bessere Anpassung an die natürliche Form der laufenden Fäden. Diese besondere Bauart der Vorrichtung gemäss der US-PS 3 705 227 ermöglicht eine äussergewöhnlich wirksame Kühlung, wodurch ein Zusammenkleben von Fäden vermieden und die Bildung hochgradig orientierter Fäden von hohem Titer bei hohen Spinngeschwindigkeiten begünstigt wird.

Die Öffnungen am oberen und unteren Ende der Kühlvorrichtung haben solche Grossen, dass der Hauptwiderstand gegen die Luftströmung am unteren Ende der Kühlvorrichtung auftritt und der grösste Teil der Kühlluft gezwungen wird, die Kühlvorrichtung durch das obere Ende zu verlassen. Die Kühlluft wird durch die Einlassleitung 7 zugeführt und, wie nachstehend beschrieben, so verteilt, dass sie gegen die in die Kühlkammer eintretenden laufenden Fäden radial nach innen strömt, worauf die Strömungsblenden 5 und 6 den grösseren Teil der Luft zwingen, aus dem oberen Ende der Kühlkammer 2 heraus und kurzzeitig aufwärts durch die Mitte des hohlen Fadenbündels 4 zu strömen. Dann trifft die Luft auf das konische Ablenkorgan 3 und wird durch das laufende Fadenbündel hindurch radial nach aussen zurückgelenkt. Die Länge des konischen Strömungsablenkorgans und die Kühlluftgeschwindigkeiten richten sich nach vielen Faktoren, wie der Anzahl der Fäden, dem Durchsatz je Spinnloch, der Spinntemperatur usw.

Beim Schmelzspinnen von Polypropylen, das gewisse stabilisierende Zusätze enthält, die bei den Spinntemperaturen unter Bildung von Rauch an der Spinndüsenfläche sublimieren oder sich zersetzen, wird normalerweise eine Rauchabziehvorrichtung verwendet. Diese Vorrichtung verbessert auch den Kühlvorgang.

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Die Fäden laufen abwärts durch die Kühlkammer, deren Wände aus einem zylinderförmigen, durchlässigen Organ 16 bestehen. Die Luftkammer 19 wird durch den Einlass 7 mit Luft oder einem sonstigen Kühlgas unter geringem Überdruck gespeist, um eine gleichmässige radiale Kühlgasströmung in die Kühlkammer durch das durchlässige Organ hindurch zu erzielen.

Hinter der Strömungsblende 6 hat das Fadenbündel 4 eine elliptische Form; die grosse Achse der Ellipse liegt in einer zu der Oberfläche der Walze 22 tangentialen Ebene. Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs der kleinen Achsen der Ellipsen bei 5 und 6. Die grossen Achsen der Ellipsen liegen zu der Achse der Walze 22 parallel.

Wie Fig. 2 zeigt, wird das elliptische Fadenbündel 4 beim Vorbeilaufen an der Walze 22 zu einem Band aus parallelen Fäden. Dann läuft das Garn nacheinander über die Walzen 23, 24, 25, 26 und 27. Dabei steigert sich die Geschwindigkeit des Garnlaufs von Walze zu Walze. Die höchste Geschwindigkeitszunahme findet jeweils zwischen einer heissen Walze und der darauffolgenden kalten Walze statt. Der Verstreckungsvorgang wird dadurch unterstützt, dass die Fäden oder Teile derselben an der Nutenwalze 25 und gegebenenfalls an der glatten Walze 23 erhitzt werden. Da die Walze 23 eine glatte, zylindrische Walze ist, findet zwischen den Walzen 23 und 24 eine gleichmässige Verstreckung statt. Die Walze 25 dagegen weist Nuten auf, die in axialer Richtung über ihre Oberfläche verlaufen. Diejenigen Abschnitte des Garns, die die heisse Walzenoberfläche zwischen den Nuten berühren, werden zusätzlich verstreckt, wohingegen diejenigen Fadenabschnitte, die die Nuten überbrücken, nicht zu einem nennenswerten Ausmaße zusätzlich verstreckt werden. Die von der Walze 25 kommenden Fäden weisen ihrer Länge nach abwechselnd stark orientierte und weniger orientierte Abschnitte auf. Das Band von abschnittweise verstreckten Fäden läuft von der Walze 27 zur Führung 28.

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Beim Vorbeilaufen an dem Targetstab einer Korona-Aufladevorrichtung 29, wie sie in der US-PS 3 163 753 beschrieben ist, werden die Fäden elektrostatisch aufgeladen. Das Band von elektrostatisch geladenen Endlosfäden wird in die Eintrittsöffnung der Schlitzdüse 30 (deren Bauart in Fig. 6 der US-PS 3 563 838 dargestellt ist) eingesaugt und tritt aus dem Schlitzdüsenauslass zur Ablage auf dem laufenden Band 32 aus. Fig. 2 zeigt die Anordnung, vom Vorderende des Ablegebandes 32 her gesehen. Wenn Mehrfachdüsen verwendet werden, können die Seiten 41 des Förderbandes natürlich weiter voneinander entfernt sein. Wie Fig. 2 zeigt, wird das Fadenband 31 als X-Schicht abgelegt. Am Düsenauslass wird das Fadenband durch einen Luftimpuls, der abwechselnd von der einen Seite und dann von der anderen Seite des laufenden Fadenbandes her zugeführt wird, abwechselnd hin und her abgelenkt, so dass die Fäden vorwiegend quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet abgelegt werden.

Die allgemeine Anordnung der Mehrfachförderdüsen über dem Ablegeband ist aus Fig. 3 ersichtlich, die vier Schlitzdüsen zeigt, von denen ^ede ein Fadenband 31 zu dem porösen Ablegeband 32 fördert, das in der durch den Pfeil 40 dargestellten Richtung vorrückt. Die beiden vorderen Düsen 30 erstrecken sich mit der Breitenrichtung ihrer Schlitze über die Breite des Ablegebandes. Die beiden hinteren Düsen 34 sind so gerichtet, dass ihre Schlitzbreite in der Maschinenrichtung 40 weist. Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung dient zur Ablegung von Schichten in der MX-Aufeinanderfolge. Für eine MXM-Ablegung wäre hinter den Düsen 34 noch ein weiteres Aggregat von Düsen erforderlich, die die gleiche Richtung wie die Düsen 30 haben würden. Wenn ein breiterer Teppichgrund hergestellt werden soll, verwendet man eine grössere Anzahl von Düsen über die Breite der Maschine hinweg.

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Fig. 3 zeigt auch die Anordnung der Fäden in dem Produkt gemäss der Erfindung. Die Fäden der M-Schicht 38 verlaufen allgemein in der Maschinenrichtung. Ein Teil eines Jeden Fadens verläuft jedoch in anderen Richtungen, weil die Richtung an
jedem Ende der Hin- und Herbewegung in der M-Richtung umgekehrt werden muss. Ähnlich sind die Fäden in der X-Schicht 39 im allgemeinen quer zur Maschinenrichtung ausgerichtet, haben aber ihrer Länge nach Teile, die in anderen Richtungen ausgerichtet sind. Schliesslich werden Fäden stromabwärts der Förderrichtung zu einer (in Fig. 3 nicht dargestellten) weiteren M-Schicht abgelegt.

Bei der Herstellung der Vliesstoffe gemäss der Erfindung werden Fäden von verhältnismässig geringem Titer ersponnen, verstreckt und von den in der Maschinenrichtung hin- und herschwingenden Luftstrahlen abgelegt, während Fäden von hohem
Titer ersponnen, verstreckt und von den hin- und herschwingenden Luftstrahlen quer zur Maschinenrichtung abgelegt werden. Ausserdem werden die Fäden, die später die M-Schichten
bilden sollen, abschnittweise auf einen geringeren Grad der
Molekularorientierung verstreckt als die Fäden, die später
die X-Schicht bilden sollen. Der Unterschied im Fadentiter
und in der Molekularorientierung der verstreckten Fadenabschnitte in den M-Schichten und der X-Schicht wird dadurch erreicht, dass man die Spinngeschwindigkeit, das Reckverhältnis zwischen den glatten Walzen 23 und 2k und das Reckverhältnis zwischen der Nutenwalze 25 und der glatten Walze 26 einregelt. Der Betrag der Molekularorientierung in den Bindeabschnitten der Fäden bestimmt sich in erster Linie durch die relativen Geschwindigkeiten der Walzen 23 und 24. Der prozentuale Anteil der Bindeabschnitte in den M- und X-Schichten
bestimmt sich durch das Verhältnis der Summe der Nutenbreiten zum Gesamtumfang der Nutenwalze 25.

Die abgelegten Fäden werden thermisch gebunden, und zwar vorzugsweise durch Hindurchleiten durch gesättigten Wasserdampf in einem Bindegerät, wie es in der US-PS 3 313 002 beschrie-

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ben ist. Nach dem Binden wird eine Appretur aufgetragen, um übermässige Fadenbrüche beim Noppensetzen zu vermeiden. Als Appretur verwendet man vorzugsweise ein Polysiloxan, wie es in der US-PS 3 322 607 beschrieben ist. Eine zu starke Schrumpfung wird durch räumlich eingrenzendes Einspannen des Vlieses beim Bindevorgang verhindert. Der Bindungsgrad beeinflusst die Eigenschaften des Vliesstoffs. Mit steigender Bindetemperatur nimmt die Neigung des Florteppichs zum Einlaufen ab. Gleichzeitig durchlaufen bei steigender Bindetemperatur die Werte für die Tufted-Weiterreissfestigkeit nach der Zungenmethode ein Maximum und nehmen dann wieder ab. Für einen Teppichgrund ist ein Ausgleich zwischen dem Einlaufen und der Tufted-Weiterreissfestigkeit erforderlich. Angestrebt werden Erzeugnisse, die um 1 bis 5 %_f vorzugsweise um 1 bis 3 %, einlaufen. Die Einwirkung von zu hohem mechanischem Druck soll bei Verwendung des Bindegerätes gemäss der US-PS 3 313 002 vermieden werden, damit die Faserbeweglichkeit in der X-Schicht erhalten bleibt. Besonders wichtig ist es, die Einwirkung eines zu hohen mechanischen Druckes zu vermeiden, wenn irgendeine der äusseren M-Schichten mehr als 20 % Bindemittel enthält, weil das Bindemittel unter der Einwirkung von Wärme und Druck leicht schmelzen und in die X-Schicht hineinlaufen kann, wodurch die Faserbeweglichkeit vermindert wird. Die Faserbeweglichkeit ist aber für die Erzielung einer hohen Tufted-Weiterreissfestigkeit von Schnittflorteppichen erforderlich. Beim Aufbau des Vliesstoffs soll berücksichtigt werden, dass in der der Wasserdampfquelle am nächsten liegenden M-Schicht eine höhere Wärmeabsorption stattfindet. Daher können die Zerfaserungswerte auf beiden Seiten des Vliesstoffs voneinander abweichen, selbst wenn in jeder M-Schicht die gleiche Menge an Bindemittel verwendet worden ist.

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Prüfmethoden

Die Richtungsbevorzugung, die Tufted-Weiterreissfestigkeit, das prozentuale Einlaufen, die Bindemittelkonzentration, der Titer der Gerüstfäden und die Fadenfestigkeit werden gemäss der US-PS 3 821 062 bestimmt. Die Fadenfestigkeit kann auch an Fadenproben bestimmt werden, die unmittelbar von den Düsen abgenommen werden, wobei man einen 10-prozentigen Festigkeitsrückgang beim Durchlaufen des Heissbindevorganges in Rechnung stellt.

Veiterreissfestigkeit von Schnittflorteppichen

Für diesen Versuch wird ein Schnittflorteppich unter Verwendung eines gebundenen Vliesstoffs als Teppichgrund hergestellt. Zur Herstellung des Teppichs werden alte, abgenutzte Nadeln verwendet. Der Vliesstoff wird mit 2 Gewichtsprozent Polymethylhydrogensiloxan als Gleitmittel versehen. Der Länge nach (in Maschinenrichtung) wird eine Probe des mit dem Gleitmittel versehenen Vliesstoffs so ausgeschnitten, dass man

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20,3 cm breite Streifen erhält. Diese Streifen werden in einer 5/32-Gauge-Schnittflor-Noppensetzmaschine (in der der Abstand zwischen den Nadeln 0,396 cm beträgt) so angeordnet, dass ein Streifen über eine Breite von 15,3 cm mit Hilfe von alten Nadeln (die aus einem Vorrat von Nadeln, die bereits ungefähr 1000 Stunden verwendet worden sind, regellos ausgewählt werden) mit Flor besetzt wird. Alle Nadeln sind »Eisbar 1269/350"-Nadeln mit einem 0,318 cm dicken Einsteckende. Der Vliesstoff wird in der Maschinenrichtung unter Verwendung eines gedrehten Polyamid-Stapelfasergarns (zweidrähtiges Garn aus Einzelkapillaren mit einer Kammgarnnummer von 2,25) in einer Dichte von ό,5 Büscheln je 2,54 cm mit Flor besetzt, so dass ein Schnittflorteppich mit einer Polhöhe von 1,27 cm entsteht und zu jeder Seite des mit Flor besetzten Teils ein 2,5 cm breiter unbesetzter Vliesstoffstreifen frei bleibt. Die mit Flor besetzten Vliesstoffe mit der 2,54 cm breiten Webkante an jeder Seite werden zu (in der Maschinenrichtung) 20,3 cm langen Streifen zerschnitten. Die Tufted-Weiterreissfestigkeit der Schnittflorteppiche wird dann nach der Zungenmethode in der gleichen Weise bestimmt, wie es bei Noppenflorteppichen geschieht, nämlich durch Einreissen in der Maschinenrichtung.

Zerfaserungsbeständigkeit

Dieser Test ist eine Abänderung der ASTM-Prüfnorm D 1375, Teil C, Bürsten- und Schwammverfahren. Aus dem gebundenen Vliesstoff werden quadratische Proben ausgeschnitten, die in der M-Richtung und in der X-Richtung je 25,4 cm lang sind. Die Proben werden um flache Probenhalter aus verzinktem Stahl gewickelt, die eine rechteckige Form haben (10,8 cm χ 29,2 cm). Die zu untersuchende Seite ist nach aussen gerichtet. Die Halter werden mit Sandpapier Nr. 100 bedeckt, um ein Gleiten der Proben beim Versuch zu verhindern, und die Proben werden mit Magneten an den Haltern befestigt. Das Gesamtgewicht von Stahlstreifen und Magnet beträgt 550 -5g. Dann werden die Proben mit der Vorderseite nach unten auf den auf recht stehen-

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den Borsten der Pilling-Testvorrichtung befestigt, und die die Faserchen erzeugende Bürste wird 10 Sekunden unter den Proben laufen gelassen. Die nächste Stufe des ASTM-PrüfVerfahrens, nämlich das kreisförmige Abreiben der Proben mit einem Schwamm, um die freien Faserenden zu Faserbällchen zusammenzurollen, wird fortgelassen. Das Aussehen des Vliesstoffs wird durch Vergleich mit Normproben nach dem Augenschein beurteilt. Die Proben erhalten Bürstenzerfaserungswerte vom 1 bis 5» wobei 1 äusserst stark faserig und- 5 praktisch frei von Fäserchen bedeutet. Die Vliesstoffe gemäss der Erfindung haben im Vergleich zu den bisher bekannten Produkten von gleichem Einlaufgrad eine verhältnismässig hohe Zerfaserungsbeständigkeit.

Prozentuale optische Deckkraft

Dies ist eine photometrische Prüfung zur Bestimmung der Deckkraft der Vliesstoffe. Es werden gesonderte Messungen der von einem weissen Hintergrund, der von einem schwarzen Hintergrund, der von dem mit dem weissen Hintergrund in Berührung stehenden Vliesstoff und der von dem mit dem schwarzen Hintergrund in Berührung stehenden gleichen Teil des.zu untersuchenden Vliesstoffs reflektierten Lichtmenge durchgeführt. Die Messungen erfolgen an mindestens fünf verschiedenen Teilen eines Jeden Versuchsvliesstoffs. Man verwendet eine im Handel erhältliche Vorrichtung, die aus einem durch ein Kabel mit einem Messgerät verbundenen Suchgerät (einschliesslich Lichtquelle, optischem System und Photozellen), einer Stromquelle und Steuerorganen besteht. Die prozentuale optische Deckkraft wird aus dem gemessenen Reflexionsvermögen nach der folgenden Gleichung berechnet:

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R — R Prozentuale optische Deckkraft = [ 1 — — J χ 100

^RWB " ^EBB

worin R_WD = Reflexionsvermögen des weissen Hintergrundes (für das das Messgerät so geeicht ist, dass es 100 anzeigt),

R_13x. = Reflexionsvermögen des schwarzen Hintergrundes

Ϊ5Ϊ5

(für das das Messgerät so geeicht ist, dass es 0 anzeigt),

^RFWB ~ ^Re^l^exionsvermöS^{en des} Vliesstoffs vor dem weissen Hintergrund,

^RFBB ^{= Reilexionsvermö}S^{en des} Vliesstoffs vor dem schwarzen Hintergrund.

Die Vliesstoffe gemäss der Erfindung haben bei einem gegebenen Flächengewicht im Vergleich zu den bisher bekannten Vliesstoffen eine hohe optische Deckkraft. Zu Vergleichszwecken müssen die Vliesstoffe aus Fäden der gleichen Farbtiefe und des gleichen Farbtons hergestellt werden.

Beispiele 1 bis 5

Eine Versuchsvorrichtung ähnlich derjenigen gemäss Fig. 1 und 2 wird zur Herstellung von fünf Vliesstoffen gemäss der Erfindung verwendet. Die Einzelheiten des Spinn-, Verstreckungs- und Ablegevorganges sind für jedes Beispiel in Tabelle I angegeben. Infolge des Überleitens über die Nutenwalze 25, die auf 135 bis 140° C beheizt ist, weisen die Fäden stark verstreckte Gerüstabschnitte und weniger stark verstreckte Bindeabschnitte auf.

In allen Beispielen wird der Betrag der Vliesstoffablenkung so eingeregelt, dass die M- und X-Schichten in den für die Probenahme verwendeten mittleren Bereichen den vorgeschriebenen prozentualen Gewichtsanteil an Fasern aufweisen. Die Pro-

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benahmebereiche liegen in der Mitte der Breite der Vliesstoffe und enthalten repräsentative Teile einer jeden der abgelegten M- und X-Schichten. An den Seitenrändern gelegene Teile der Vliesstoffe werden für die Probenahme nicht verwendet. Der Aufbau der fünf Vliesstoffe ist in Tabelle II zusammengefasst. Die Eigenschaften der gebundenen Vliesstoffe für sich allein und bei Verwendung als Teppichgrundstoffe ergeben sich aus Tabelle III.

In allen Beispielen werden die Fäden aus der Schmelze eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 3»2 - 0,4, bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D 1238-65T, ersponnen, das 0,068 bis 0,078 % Russ als Pigment enthält. Die ersponnenen Fäden sind grau und weisen die gleiche Farbtiefe und den gleichen Farbton auf. Es werden Fadenvliese mit einem MXM-Aufbau hergestellt, indem die schmelzgesponnenen Polypropylenfäden aus drei in Reihe über dem Ablegeband angeordneten Spinndüsen abgelegt werden. Jede Spinndüse speist eine gesonderte Saugdüse. Der Ausstoß der einzelnen Spinndüsen wird nacheinander auf einem laufenden Förderband abgelegt. Zuerst wird eine M-Schicht am Vorderende des Ablegebandes abgelegt, sodann wird eine X-Schicht und schliesslich eine weitere M-Schicht abgelegt. Die Bandgeschwindigkeit wird so eingestellt, dass Vliesstoffe mit den in Tabelle III angegebenen Flächengewichten entstehen.

Wie Tabelle II zeigt, weisen die Vliesstoffe in der X-Schicht die Fäden von höherem Titer und in den M-Schichten die Fäden von niedrigerem Titer auf. Die Fäden in der X-Schicht haben eine höhere Orientierung als die Fäden in den M-Schichten. Die hochgradige Orientierung spiegelt sich in der hohen Festigkeit der Fäden wider.

Die Eigenschaften der aus den Vliesstoffen gemäss Tabelle II hergestellten Teppichgrundstoffe und Teppiche ergeben sich aus Tabelle III. Die in Tabelle II beschriebenen Fadenvliese

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werden gebunden, indem sie durch die Wasserdampfbindevorrichtung gemäss der US-PS 3 313 002 geleitet werden. Die abgelegten Fäden und das Ablegeband laufen aus dem Ablegebereich direkt durch diese Bindevorrichtung. Die Dampftemperatür in der Bindevorrichtung wird so eingestellt, dass ein Vliesstoff

. . , , . , vorzugsweise,um_veniger als 3%,

entsteht, der um weniger als 5%,/einlauft. Die Neigung zum' Einlaufen wird durch Anwendung höherer Temperaturen vermindert. Jedoch wird die Temperatur so niedrig gehalten, dass die Weiterreissfestigkeit von aus den Vliesstoffen hergestellten Noppenflorteppichen noch mindestens 0,24 —^ beträgt. In

g/m

diesen Beispielen werden Temperaturen im Bereich von 148 bis 152° C angewandt. (Wenn man mit höheren Bandgeschwindigkeiten arbeitet, sind für eine ausreichende Bindung höhere Temperaturen erforderlich.) Aus Tabelle III ist ersichtlich, dass die so erhaltenen Teppichgrundstoffe bei Flächengewichten von 98 bis 125 g/m einen Zerfaserungswert von mindestens 3,0 und vorzugsweise von mindestens 4,0 auf mindestens einer Oberfläche und eine Deckkraft von mindestens 77 % aufweisen.

Die in Tabelle III erläuterten Teppichgrundstoffe werden, wie in den Prüfmethoden angegeben, zur Herstellung von Noppenflorteppichen und Schnittflorteppichen verwendet. Diese Vliesstoffe gemäss der Erfindung haben in Noppenflorteppichen eine hohe Tufted-Weiterreissfestigkeit. Ferner eignen sich diese Grundstoffe zur Herstellung von Schnittflorteppichen und sind weniger empfindlich gegen die Beschaffenheit der Noppensetznadeln. Tabelle III zeigt, dass die mit alten Nadeln hergestellten Schnittflorteppiche eine Tufted-Weiterreissfestigkeit von mehr als 20,4 kg aufweisen. Dieses Merkmal in Kombination mit der hohen Zerfaserungsbeständigkeit und der hohen Deckkraft machen den Teppichgrund zu einem_t sehr wertvollen Erzeugnis .

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Tabelle I Verfahrensbedingungen der Beispiele

Beispiel 1 2 5 4 5

Oberflächengeschwindigkeit der Walze 26

M-Schichten, m/min X-Schichten, m/min

Verstreckungsverhältnis der verstreckten Abschnitte* M-Schichten
X-Schicht

Bruchdehnung der unverstreckten Abschnitte**

M-Schichten, %
X-Schichten, %

Anmerkungen

* Das Verstreckungsverhältnis wird aus dem Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeit der Walze 26 zu der Oberflächengeschwindigkeit der Walze 22 berechnet.

** Die mittlere Bruchdehnung wird an Abschnitten von hohem Titer bestimmt, die aus auf dem Förderband abgelegten Fäden vor dem Binden ausgeschnitten worden sind.

In jeder M-Schicht werden 200 Fäden je Spinndüse, in jeder X-Schicht 150 Fäden je Spinndüse abgelegt, mit Ausnahme des Beispiels 2, in dem nur 100 Fäden in der X-Schicht je Spinndüse abgelegt werden.

660	660	505	505	660
537	645	537	495	537
1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
3,5	4,0	3,6	3,3	3,5
466	481	478	524	548
595	551	577·	637	595

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Tabelle II

fa") Vliesstoffaufbau in den Beispielen*· '

Beispiel 1 2 3 4 5

Gerüstfadentiter, den M-Schicht X-Schicht M-Schicht

Gerüstfadenfestigkeit, g/denCb)

M-Schicht X-Schicht M-Schicht

Bindemittel in den Schichten, Gew.-%^(c' M-Schicht X-Schicht M-Schicht

Richtungsbevorzugungswerte *· ' MD/45⁰
XD/45°
(MD + XD)/45°

Anmerkungen

^v 'In jedem Beispiel beträgt das Gewicht einer jeden M-Schicht 25 % und das Gewicht der X-Schicht 50 % des gesamten Vliesstoff gewichts .

'Die Fadenproben werden den von den Düsen kommenden Fäden oder den gebundenen Vliesstoffen entnommen. Von den Festigkeitswerten der von den Düsen kommenden Fadenproben werden 10 % abgezogen, um der Wirkung, des Bindens Rechnung zu tragen.

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14,2	13,3	11,5	14,5	14,0
32,5	47,1	35,3	33,6	33,6
12,8	12,0	14,5	14,4	10,3
2,7	2,4	2,6	2,4	2,8
3,7	3,7	3,5	3,6	3,6
2,2	2,4	2,7	2,9	2,8
12	12	12	12	32
12	12	12	23	12
12	12	12	12	32
2,0	2,8	2,6	2,4	2,6
2,9	2,9	2,6	1,5	2,8
	5,7	5,2	3,9	5,4

^v 'Berechnet als Gewichtsprozent nicht-verstreckte Faden-

abschnitte nach der Gleichung % unverstreckt = Gesamtbogenlänge der Nuten _{χ 1(χ)}

Gesamtumfang der Nutenwalze

^ ''Bestimmt nach der Randometermethode.

Tabelle III

Eigenschaften der Teppichgrundstoffe und Teppiche der Beispiele	Beispiel	Einlaufen, %	1	2	3	4	5
Teppichgrund
Flächengewicht, g/m	125	125	98	102	119
Deckkraft, %	79	80	80	81	77
Zerfaserungswerte der M-Schichten
erste, mit Dampf behandelte Schicht	4,7	4,6	5,0	5,0	4,4
andere Schicht	4,5	4,1	3,5	4,0	3,3
Noppenflorteppich
Tufted-Weiterreiss- festigkeit, kg	47	41	24	25	46
g/n?	0,38	0,32	0,35	0,34	0,39
1,7	1,8	1,5	1,7	2,2

Schnittflorteppich, hergestellt mit abgenutzten Nadeln, Tufted-Weiterreissfestigkeit, kg 24 21 29 24

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Claims

E.I. du Pont de Nemours
and Company

■te.

24. Juni 1975 TP-OOOVF

Patentansprüche

(Iy Gebundener Vliesstoff aus isotaktischen Polypropylenfäden, der an seinen beiden Oberflächen je eine in Maschinenrichtung verlaufende Schicht M aufweist, während eine quer zur Maschinenrichtung verlaufende Schicht X 40 bis 60 % vom Gesamtgewicht des Vliesstoffs bildet, wobei jede Schicht im wesentlichen zu 65 bis 90 Gew.% aus Gerüstfäden und zu 10 bis 35 Gew.% aus isotaktischem Polypropylen als Bindemittel besteht, und die Fäden in Jeder Schicht so angeordnet sind, dass der geschichtete Vliesstoff Richtungsbevorzugungswerte von mindestens 1,5 für MD/45°, mindestens 1,5 für XD/45° und 3,5 bis 30 für (MD + XD)/45° aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerüstfäden einer jeden M-Schicht einen mittleren Titer von 6 bis 20 den und eine Festigkeit von mindestens 2 g/den und die Gerüstfäden der X-Schicht einen mittleren Titer von 26 bis 60 den und eine Festigkeit von mindestens 3 g/den aufweisen, die um mindestens 10 % höher ist als die Festigkeit der Gerüstfäden einer jeden M-Schicht.
2. Gebundener Vliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede M-Schicht zu etwa 20 bis 30 % am Gesamtgewicht des Vliesstoffs beteiligt ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen gemäss Anspruch 1, bei dem ein ungebundenes Fadenvlies durch aufeinanderfolgendes Ablegen von Schichten aus schmelzgesponnenen und verstreckten isotaktischen Polypropylenfäden auf einem laufenden Förderband derart hergestellt wird, dass

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zuerst die in Maschinenrichtung verlaufende Schicht (M-Schicht), auf dieser eine quer zur Maschinenrichtung verlaufende Schicht (X-Schicht) und schliesslich auf der X-Schicht eine zweite, in Maschinenrichtung verlaufende Schicht (M-Schicht) abgelegt wird, wobei die Bedingungen des Schmelzspinnens, des Verstreckens und der Ablegegeschwindigkeit so gesteuert werden, dass die X-Schicht 40 bis 60 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Vliesstoffs bildet und jede Schicht im wesentlichen zu 65 bis 90 Gewichtsprozent aus Gerüstfäden und zu 10 bis 35 Gewichtsprozent aus Bindefäden besteht, und die Fäden derart richtungsabhängig abgelegt werden, dass das Fadenvlies Richtungsbevorzugungswerte von mindestens 1,5 für MD/45°, mindestens 1,5 für XD/45° und 3,5 bis 30 für (MD + XD)/45° erhält, worauf das so hergestellte Vlies unter räumlicher Eingrenzung thermisch gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Spinn- und VerstreekungsVorgang so steuert, dass die Gerüstfäden der M-Schichten einen mittleren Fadentiter von 6 bis 20 den und eine Festigkeit von mindestens 2,2 g/den und die Gerüstfäden der X-Schicht einen mittleren Fadentiter von 26 bis 60 den und eine Festigkeit von mindestens 3,3 g/den erhalten, die um mindestens 10 % höher ist als die Festigkeit der Gerüstfäden einer jeden M-Schicht, und dass die Bindefäden in allen Schichten eine Bruchdehnung von 400 bis 800 % erhalten.

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