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EP0053345A1 - Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese aus Stapelfasern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese aus Stapelfasern Download PDF

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Publication number
EP0053345A1
EP0053345A1 EP81109869A EP81109869A EP0053345A1 EP 0053345 A1 EP0053345 A1 EP 0053345A1 EP 81109869 A EP81109869 A EP 81109869A EP 81109869 A EP81109869 A EP 81109869A EP 0053345 A1 EP0053345 A1 EP 0053345A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fibrids
thermoplastic
mechanically laid
nonwoven
laid nonwovens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP81109869A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Dr. Steinau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoechst AG filed Critical Hoechst AG
Publication of EP0053345A1 publication Critical patent/EP0053345A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/60—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in dry state, e.g. thermo-activatable agents in solid or molten state, and heat being applied subsequently

Definitions

  • thermoplastic fibrids as binding fibers in a mixture with staple fibers by the air laying process (aerodynamic fleece formation)
  • the nonwoven formed is subjected to a heat treatment which enables the binding fibers to melt or melt onto the staple fibers and thereby the. Solidification of the fleece causes.
  • mechanical fleece formation can be carried out at a significantly higher speed.
  • a disadvantage of mechanical fleece laying systems is the property of the carding rollers of the cards, that only fibers with a certain minimum length can be combined to form a fleece.
  • the tick-shaped scratch coverings of the carding rollers can no longer fully grasp conventional staple fibers with a length of less than approx. 40 mm and use them to form fleece. Fibers shorter than 40 mm would be eliminated in the card and bring the system to a standstill.
  • Suitable binders are suitable for binding the relatively long staple fibers of the mechanically laid fleece To be applied to the nonwoven in dissolved, dispersed or emulsified form or as a solid, fine meltable powder with special devices.
  • the binders are fixed to the fibers of the nonwoven by drying or melting. As a result, they connect the individual fibers to form a consolidated fleece.
  • the fleece is usually passed through heated rolling mills.
  • the nonwovens produced in this way are relatively stiff and not very voluminous.
  • the object of the present invention was to produce nonwovens mechanically laid from conventional staple fibers using thermoplastic fibers shorter than 40 mm, which serve as binders in heat setting.
  • thermoplastic fibrids with a length of e.g. 0.8 to 1.5 mm are excellent as heat-fixable binders for mechanically laid nonwovens.
  • the mixtures of such thermoplastic fibrids with conventional staple fibers can be laid in the carding machine over the carding rollers without problems, without these short fibrids separating and falling out, as is the case with other fibers of the same length.
  • thermoplastic fibrids as binders
  • the production of mechanically laid nonwovens with thermoplastic fibrids as binders is largely carried out in a known manner.
  • the staple fiber bales and the fibrid bales are opened up to the base fiber by suitable crushing units and opening units.
  • a metered amount of fibrids is fed into the open basic fiber via a premixing chamber, for example a material handling fan. Then the Mixture made of staple fibers and fibrids, which is then placed in the carding machine over the carding rollers to the fleece. After the nonwoven has been formed, the nonwoven web is subjected to a heat treatment at approx. 160 ° C, for example in a suction drum dryer. This heat treatment causes the fibrids to melt onto the staple fiber, so that when the nonwoven is subsequently heat-set by heated rolling mills, the fibrids which melt in the nonwoven dressing remain as binders and are not deposited on the hot roller surfaces of the rolling mill.
  • thermoplastic fibrids are mixed into the staple fibers in an amount of 2 to 40% by weight, based on the staple fibers, preferably 10-30% by weight.
  • the melting or softening temperature of the fibrids should be at least 10 ° C below the softening temperature of the staple fiber, provided that it is made of thermoplastics.
  • native fibers e.g. This requirement no longer applies to cellulose fibers.
  • the selection of the fibrids to be used depends on the staple fibers to be processed and can be adapted in the softening range depending on the starting material used for the production of the fibrids.
  • thermoplastic fibrids which have been produced, for example, by the flash evaporation method are suitable as binding fibers for mechanically laid nonwovens.
  • thermoplastic fibrids used for the process according to the invention for producing mechanically laid nonwovens are preferably those fibrids which are sprayed through a nozzle into a low-pressure zone by flash evaporation of a pressurized, overheated solution of a polyolefin in a low-boiling solvent.
  • polystyrene resin Particularly suitable as a polyolefin is polyethylene with a reduced specific viscosity of 0.3 to 30 dl / g, preferably 0.7 to 10 dl / g (determined according to H. Weslau, Kunststoffe 49 (1959) 230) and a density of 0.93 to 0.97 g / cm 3 or polypropylene.
  • These polyolefins can contain small amounts of comonomers having 3 to 6 carbon atoms.
  • the solvent for the polyolefin must have a sufficiently low boiling point so that sufficient overheating and flash evaporation are possible, but must also have a sufficiently high critical temperature. Therefore, hydrocarbons with 5-7 carbon atoms, preferably cyclic or acyclic saturated hydrocarbons with 5 to 6 carbon atoms, are suitable for the production of the fibrids. Chlorinated hydrocarbons with one or two carbon atoms, preferably methylene chloride, are also very suitable.
  • the temperature of the solution can vary within a wide range from 110 to 200 ° C, but the temperature range from 120 to 160 ° C is preferred.
  • the solution is under the intrinsic pressure of the solvent mixture, which can be increased with an inert gas and / or with a pump.
  • the solution passes through a nozzle, the most important task of which is to maintain a pressure difference between the solution and the flash space.
  • the pressure in the expansion space is chosen so that the solvent for the polymer evaporates to more than 90%.
  • the pressure is generally from 10 to 1500 torr, but preferably from 50 to 800 torr.
  • the polyolefin fibers obtained can be comminuted in commercially available units. They then have a length of 0.8 to 1.5 mm.
  • the mixture obtained in this way is processed on a carding machine with a cross layer to form nonwovens of 22.50 and 100 g / m 2 , the total fiber loss (dust content) being less than 3%.
  • the single fleece layer in the test is 11 g / m 2 and shows an even distribution of the HP fibers.
  • the running speed of the single track is 30 m / min.
  • the nonwovens produced in this way are then solidified in a suction drum dryer which works with 40 mm water pressure differential pressures in a hot air stream at 170 ° C. There are no disruptive sticking phenomena between the sieve and the nonwoven during removal.
  • the fixing speed in the experiment is 15 m / min.
  • the fleece thus consolidated shows a soft feel with high volume.
  • the fleece is then calendered between two heated steel rollers at a temperature of 145-150 ° C., without any annoying adhesion to the hot roller surfaces occurring during the removal.
  • the nonwovens produced can be welded to themselves or with high or low pressure PE foils using the heat pulse method.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Thermoplastische Fibride mit einer Länge von 0,8 bis 1,5 mm eignen sich hervorragend als thermofixierbare Bindemittel für mechanisch gelegte Faservliese. Die Mischungen aus solchen thermoplastischen Fibriden mit üblichen Stapelfasern lassen sich problemlos in der Krempel über die Kardierwalzen zu einem Faservlies legen, ohne daß diese kurzen Fibride sich separieren und ausfallen.

Description

  • Die Herstellung von Faservliesen unter Verwendung von thermoplastischen Fibriden als Bindefasern im Gemisch mit Stapelfasern nach dem Luftlegeverfahren (aerodynamische Vliesbildung) ist bekannt. Zur Fixierung der Stapelfasern durch die Bindefasern wird das gebildete Vlies einer Wärmebehandlung unterworfen, die ein Schmelzen oder Anschmelzen der Bindefasern an die Stapelfasern ermöglicht und dadurch die. Verfestigung des Vlieses bewirkt.
  • Anlagen zur Bildung von Vliesen nach dem aerodynamischen Prinzip haben den Nachteil, daß die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt ist. Die zur Vermischung oder Dispergierung der Fasern erforderliche hohe. Luftmenge muß bei der Vliesbildung durch die Siebrolle abgesaugt werden. Die dafür notwendige Absaugleistung bestimmt im Verhältnis zum Siebrollendurchmesser die Geschwindigkeit der Vliesbildung.
  • Im Gegensatz zum aerodynamischen Prinzip (Luftlegeverfahren) kann bei der mechanischen Vliesbildung mit bedeutend höherer Geschwindigkeit gearbeitet werden. Ein Nachteil der mechanischen Vlieslegeanlagen liegt in der Eigenschaft der Kardierwalzen der Krempel, nur Fasern mit einer bestimmten Mindestlänge zu einem Vlies zusammenfassen zu können. Die häkchenförmigen Kratzerbeläge der Kardierwalzen können übliche Stapelfasern mit einer Länge unter ca. 40 mm nicht mehr vollständig erfassen und zur Vliesbildung mit heranziehen. Fasern kürzer als 40 mm würden in der Krempel ausgeschieden und die Anlage zum Stillstand bringen.
  • Für die Bindung der verhältnismäßig langen Stapelfasern des mechanisch gelegten Vlieses sind geeignete Bindemittel in gelöster, dispergierter oder emulgierter Form oder auch als feste, feine schmelzbare Pulver mit speziellen Vorrichtungen auf das Vlies aufzubringen. In nachgeschalteten Wärmebehandlungsstrecken werden die Bindemittel durch Trocknen oder durch Aufschmelzen an den Fasern des Vlieses fixiert. Sie verbinden dadurch die Einzelfasern zum verfestigten Vlies. Zur endgültigen Fertigstellung und Glättung wird das Vlies meist noch durch geheizte Walzwerke geführt.
  • Die so hergestellten Vliese sind verhältnismäßig steif und wenig voluminös. Aufgabe der vorliegenden Erfindungwar es, aus üblichen Stapelfasern mechanisch gelegte Vliese unter Verwendung von thermoplastischen Fasern kürzer als 40 mm herzustellen, welche bei der Thermofixierung als Bindemittel dienen.
  • Es wurde nun gefunden, daß sich als thermoplastische Fasern kürzer als 40 mm die sogenannten thermoplastischen Fibride mit einer Länge von z.B. 0,8 bis 1,5 mm hervorragend als thermofixierbare Bindemittel für mechanisch gelegte Faservliese eignen. Die Mischungen aus solchen thermoplastischen Fibriden mit üblichen Stapelfasern lassen sich problemlos in der Krempel über die Kardierwalzen zu einem Faservlies legen, ohne daß diese kurzen Fibride sich separieren und ausfallen,wie es bei anderen Fasern gleicher Länge der Fall ist.
  • Die Herstellung mechanisch gelegter Faservliese mit thermoplastischen Fibriden als Bindemittel erfolgt weitgehend in bekannter Weise. Die Stapelfaserballen und die Fibridballen werden durch geeignete Brechwerke und öffnungsaggregate bis zur Grundfaser geöffnet.
  • In einer Vorkammer wird in die geöffnete Grundfaser eine dosierte Menge von Fibriden über eine Vormischkammer, z.B. einem Verwirbelungs-Ventilator (material handling fan) eingespeist. Anschließend wird im Kastenspeiser die Mischung aus Stapelfasern und Fibriden hergestellt, die dann in üblicher Weise in der Krempel über die Kardierwalzen zum Vlies gelegt wird. Nach der Vliesbildung wird die Vliesbahn einer Wärmebehandlung bei ca. 160°C, z.B. in einem Saugtrommeltrockner.unterworfen. Diese Wärmebehandlung bewirkt ein Anschmelzen der Fibride an die Stapelfaser, so daß bei der nachfolgenden Thermofixierung des Vlieses durch beheizte Walzwerke die schmelzenden Fibride im Vliesverband als Bindemittel verbleiben und nicht auf den heißen Walzenoberflächen des Walzwerkes abgeschieden werden.
  • Die thermoplastischen Fibride werden der Stapelfasern in einer Menge von 2 bis 40 Gew.-%bezogen auf die Stapelfasern zugemischt, vorzugsweise 10-30 Gew.-%. Die Schmelz- oder Erweichungstemperatur der Fibride soll mindestens 10°C unter der Erweichungstemperatur der Stapelfaser liegen, sofern es sich um Fasern aus Thermoplasten handelt. Bei unschmelzbaren, nativen Fasern z.B. Cellulosefasern fällt diese Voraussetzung weg. Die Auswahl der einzusetzenden Fibride richtet sich nach den zur Verarbeitung gelangenden Stapelfasern und kann je nach dem zur.Herstellung der Fibride eingesetzten Ausgangsmaterial im Erweichungsbereich angepaßt werden.
  • Ganz allgemein eignen sich als Bindefasern für mechanisch gelegte Vliese alle thermoplastischen Fibride, die beispielsweise nach dem Verfahren der Entspannungsverdampfung hergestellt wurden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese werden als thermoplastische Fibride bevorzugt solche Fibride eingesetzt, die durch eine Entspannungsverdampfung einer unter Druck stehenden, überhitzten Lösung eines Polyolefins in einem leicht siedenden Lösungsmittel durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck ausgespritzt wird.
  • Als Polyolefin eignet sich vor allem Polyäthylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 0,3 bis 30 dl/g, vorzugsweise von 0,7 bis 10 dl/g (bestimmt nach H. Weslau, Kunststoffe 49 (1959) 230) und einer Dichte von 0,93 bis 0,97 g/cm3 oder Polypropylen. Diese Polyolefine können geringe Mengen von Comonomeren mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten.
  • Das Lösungsmittel für das Polyolefin muß einen hinreichend niedrigen Siedepunkt besitzen, so daß ausreichende überhitzung und eine Entspannungsverdampfung möglich sind, muß aber außerdem auch eine ausreichend hohe kritische Temperatur haben. Daher eignen sich für die Herstellung der Fibride Kohlenwasserstoffe mit 5-7 Kohlenstoffatomen, bevorzugt cyclische oder acyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen. Sehr gut geeignet sind ferner auch chlorierte Kohlenwasserstoffe mit ein-oder zwei Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methylenchlorid.
  • Die Temperatur der Lösung kann in weitem Bereich von 110 bis 200°C schwanken, bevorzugt wird jedoch der Temperaturbereich von 120 bis 160°C. Die Lösung steht dabei unter dem Eigendruck des Lösungsmittel-Gemisches, der mit einem Inertgas und/oder mit einer Pumpe erhöht werden kann.
  • Zur Entspannungsverdampfung passiert die Lösung eine Düse, deren wichtigste Aufgabe die Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen Lösung und Entspannungsraum ist. Der Druck im Entspannungsraum wird so gewählt, daß das Lösungsmittel für das Polymere zu mehr als 90 % verdampft. Der Druck im allgemeinen von 10 bis 1500 Torr, vorzugsweise aber von 50 bis 800 Torr betragen. Die erhaltenen Polyolefinfasern können in handelsüblichen Aggregaten zerkleinert werden. Sie haben dann eine Länge von 0,8 bis.1,5 mm.
    • Beispiel:
  • 8 kg Zellwolle (Stapellänge 60 mm, 3,1 dezitex)werden über Ballenbrecher und Feinöffner geöffnet und im Luftstrom einem Kastenspeiser zugeführt. In den Kastenspeiser werden über einen Arbeitsventilator 2,0 kg geöffnetes Fibridmaterial (Trockengewicht) mit einer CFL (Classified Fiber Length) nach Tappi Standard T 232 von 1,5 mm und einem Feuchtegehalt von ca. 40 % kontinuierlich eingespeist. Der Auftrag erfolgt über ein schräglaufendes Nadelband mit weitem Nadelabstand, so daß nur an die Zellwollfaser angeklammerte Fibride befördert werden. Die so hergestellte Mischung wird im Luftstrom einem Zyklon zugeführt, die Luft abgetrennt und die Fasermischung abgesackt. Die Mischung zeigt eine sehr gute Homogenität, die durch eine Wiederholung der Operation nicht sichtlich verbessert werden kann. Die so erhaltene Mischung wird auf einer Krempelanlage mit Querleger zu Vliesen mvt 22,50 und 1002g/m verarbeitet, wobei der Gesamtfaserverlust (Staubanteil) unter 3 % liegt. Die Einzelvlieslage beträgt beim Versuch 11 g/m 2 und zeigt eine gleichmäßige Verteilung der HP-Fasern. Die Laufgeschwindigkeit der Einzelbahn beträgt 30 m/min.
  • Anschließend werden die so hergestellten Vliese auf einem Durchsaugtrommeltrockner, der mit 40 mm WS Differenzdrucke arbeitet im Heißluftstrom bei 170°C verfestigt, hierbei treten keine störenden Hafterscheinungen zwischen Sieb und Vlies bei der Abnahme auf. Die Fixiergeschwindigkeit beträgt im Versuch 15 m/min. Das so verfestigte Vlies zeigt einen weichen Griff bei hohem Volumen. Zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften wird das Vlies anschließend zwischen zwei beheitzten Stahlwalzen bei einer Temperatur von 145-150°C kalandriert, ohne daß bei der Abnahme störende Hafterscheinungen zu den heißen Walzenoberflächen auftreten.
  • Die hergestellten Vliese können mit sich selbst oder mit Hoch- oder Niederdruck PE-Folien im Wärmeimpulsverfahren verschweißt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese aus Stapelfasern und Bindemittel durch Kardieren auf einer Krempelanlage, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel thermoplastische Fibride vor der Vliesherstellung der Grundfaser zugemischtwerden und das Fibride enthaltende Vlies einer Wärmebehandlung unterworfen wird, bevor das Vlies in das beheizte Walzwerk zur Thermofixierung einläuft.
2. Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die thermoplastischen Fibride aus Polyolefinen bestehen.
3. Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Polyolefinen bestehenden thermoplastischen Fibride durch eine Entspannungsverdampfung einerunter Druck stehenden überhitzten Lösung eines Polyolefins durch eine Düse in eine Zone mit niedrigerem Druck hergestellt wurden.,
4. Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Verfahren der Entspannungsverdampfung hergestellten thermoplstischen Fibride aus Polyäthylen bestehen.
5.. Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Verfahren der Entspannungsverdampfung hergestellten thermoplastischen Fibride aus Polypropylen bestehen.
EP81109869A 1980-12-01 1981-11-25 Verfahren zur Herstellung mechanisch gelegter Vliese aus Stapelfasern Withdrawn EP0053345A1 (de)

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FI813817L (fi) 1982-06-02
JPS57121659A (en) 1982-07-29
DE3045216A1 (de) 1982-07-01

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