DE102009043428A1

DE102009043428A1 - Dünnvliesstoff auf Basis von Naturfasern und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102009043428A1
Application number: DE102009043428A
Authority: DE
Inventors: Herbert Costard
Original assignee: Flasin Faser GmbH
Current assignee: Flasin Faser GmbH
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen verfestigten Dünnvliesstoff auf Basis von alkalisch aufgeschlossenen Bastfasern, ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem Fasermaterial, das Bastfasern enthält, (i) alkalisch aufgeschlossen, (ii) kardiert, (iii) nass behandelt und (iv) getrocknet wird, und dessen Verwendung insbesondere zur Herstellung von Naturfaserverbundwerkstoffen und in technischen bzw. textilen Vliesstoff-Anwendungen.

Description

Die Erfindung betrifft Dünnvliesstoff auf Basis von Naturfasern. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung dieses Dünnvliesstoffs und seine Verwendung, insbesondere zur Herstellung von Naturfaserverbundwerkstoffen und in technischen bzw. textilen Vliesstoff-Anwendungen.
Ein Vliesstoff ist ein textiles Flächengebilde aus einzelnen Fasern. Die Fasern liegen dabei wirr zueinander. Wenn die Fasern in einer bestimmten Richtung häufiger abgelegt sind, spricht man von einem isotropen Vliesstoff. Wenn sie keine Vorzugsrichtung aufweisen, spricht man von einem Wirrlagen-Vliesstoff oder anisotropen Vliesstoff. Neben der Faserorientierung werden Vliesstoffe unter anderem nach dem Fasermaterial, der Faserart (Stapel- oder Endlosfasern), der Faserfeinheit und der Art der Faserbindung unterschieden.
Ein Vliesstoff unterscheidet sich von einem Vlies darin, dass die Fasern des zunächst hergestellten Vlieses noch miteinander verbunden werden bzw. das Vlies verfestigt wird.
Vliese bzw. Vliesstoffe können aus Natur- oder Kunstfasern hergestellt werden, wobei sich als Einsatzmaterial aufgeschlossene und nicht-aufgeschlossene Naturfasern eignen.
Konventionell kommen zum Aufschließen von Naturfasermaterialien häufig alkalische Verfahren unter Einsatz von Natronlauge zur Anwendung. Hierzu gehören das Seuchen (Abkochen), Seuchen und Bleichen, Mercerisieren, Slackmercerisieren und das Laugieren (siehe M. Peter und H. K. Rouette, Grundlagen der Textilveredlung, 1989, Deutscher Fachverlag Gmbh, Frankfurt am Main).
Mit den heute häufig angewendeten Verfahren der alkalischen Seuche und Bleiche (NaOH und beispielsweise H₂O₂ als Bleichmittel) werden die Festigkeiten und Abriebwerte der Fasern reduziert und das Pilling erhöht. Dies trifft insbesondere auf Bastfasern, insbesondere cellulosische Fasern zu, wie beispielsweise Sklerenchymfasern.
Die Zugfestigkeit der Einzelfasern reduziert sich bei konventionellen Beuch- und Bleichprozessen um bis zu 30%, die Abriebwerte um bis zu 50%.
Die Beuch- und Bleichtemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 110 bis 140°C.
Eine Sonderstellung nehmen Aufschlussverfahren ein, bei denen zur Beseitigung der pflanzlichen Begleitstoffe, wie beispielsweise der Pektine, in der Regel Enzyme zum Einsatz kommen.
Eine andere Methode unter Verwendung von Trinatriumphosphat in Kombination mit einer Borax-Vorbehandlung ist in der EP 0 861 347 B1 beschrieben.
Ferner gibt es die Verfahren der Mercerisierung, der Slackmercerisation und des Laugierens.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Fasermaterialien mit einer Faserstruktur aus pflanzlichen Naturfasern, bei dem die Fasern unter der Einwirkung von Alkalien chemisch aufgeschlossen werden, ist in der DE 10 2007 030 576 A1 beschrieben.
Vliese aus Fasern können im Nassverfahren oder im Trockenverfahren hergestellt werden. Sie werden dann als Nass- oder Trockenvliese bezeichnet. Im Trockenverfahren kommen Karden oder Krempeln zum Einsatz. Der Vorgang wird auch als Kardierung bezeichnet. Bei der Kardierung werden lose Fasern zu einem Faserflor, dem Vlies, zusammengefügt, gegebenenfalls parallelisiert und gegebenenfalls von Schmutz befreit.
Vliese bestehen wie oben erwähnt aus lose zusammenliegenden Fasern, welche noch nicht miteinander verbunden sind, und müssen vor ihrer Weiterverarbeitung bzw. Benutzung verfestigt werden. Dazu können verschiedene Methoden angewendet werden. Erst ein verfestigtes Vlies ist als Vliesstoff zu bezeichnen.
Vliese können mechanisch, z. B. durch Vernadelung, thermisch, z. B. durch Zugabe von und Verschmelzen mit thermoplastischen Fasern bzw. durch Erweichen in einem geeigneten Gasstrom, zwischen beheizten Walzen oder in einem Dampfstrom, oder chemisch durch Zugabe von Bindemitteln, beispielsweise von Leim, verfestigt werden.
Trockenvliese können beispielsweise durch Vernadelung verfestigt werden. Die Vernadelung von Vliesen setzt eine gewisse Materialmenge des Vlieses voraus. Sie erfordert eine vom Fasertyp abhängige minimale Materialmenge pro m², welche insbesondere bei unbehandelten Naturfasern bei ca. 250 g/m² liegt. Vernadelung ist daher nur für Dickvliese geeignet, die durch eine Materialmenge von mindestens 250 g/m² charakterisiert sind. Die Verfestigung von Dünnvliesen mit einer Materialmenge von 220 g/m² oder weniger ist mit der Vernadelungstechnik jedoch nicht möglich.
Ein weiterer Nachteil der Vernadelungstechnik besteht darin, dass ein Teil der Fasern bei der Vernadelung senkrecht in das Vlies gedrückt werden muss, um die Vliesfestigkeit zu erzielen. Dies führt beispielsweise bei der Auslegung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen zu Festigkeitsverlusten, weil die senkrecht in das Vlies gedrückten Fasern nicht oder nur unwesentlich zur Festigkeit beitragen.
Trockenvliesen können ferner thermoplastische Fasern beigefügt werden, die durch Verschmelzen direkt nach der Kardierung eine Verfestigung der Vliese bewirken.
Der Nachteil des Verschmelzens der Trockenvliese mit thermoplastischen Fasern besteht vor allem bei Faserverbundwerkstoffen in einer nicht optimalen Festigkeit.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher in der Bereitstellung eines Dünnvliesstoffs auf Basis von Naturfasern, der hohen mechanischen Anforderungen genügen soll, und eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Dünnvliesstoffs.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch einen verfestigten Dünnvliesstoff auf Basis von alkalisch aufgeschlossenen Bastfasern gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen des Dünnvliesstoffs sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Dünnvliesstoff weist eine Materialmenge von 20 bis etwa 220 g/m² auf, bevorzugt von 30 bis 180 g/m², noch bevorzugter von 50 bis 120 g/m², am meisten bevorzugt von 60 bis 100 g/m².
Der Dünnvliesstoff zeichnet sich neben einer hohen Festigkeit ferner durch einen geringen Abrieb aus.
Die Aufgabe der Herstellung des verfestigten Dünnvliesstoffs wird gemäß Anspruch 11 durch ein Verfahren gelöst, bei dem Fasermaterial, das Bastfasern enthält, (i) alkalisch aufgeschlossen, (ii) kardiert, (iii) nass behandelt und anschließend (iv) getrocknet wird.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung des Dünnvliesstoffs sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Verfestigung des zunächst hergestellten Dünnvlieses zu einem Dünnvliesstoff erfordert weder den Einsatz eines Bindemittels noch eines thermisches Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vliesverfestigung kann jedoch, falls gewünscht, mit einem solchen chemischen bzw. thermischen Verfahren kombiniert werden.
Der alkalische Aufschluss des Fasermaterials, das Bastfasern enthält, als erster Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Fasermaterial hervorbringen, welches sich durch ausgeprägte Faserfeinheit bis hin zu aufgeschlossenen Elementarfasern auszeichnet. Überraschenderweise kann das im zweiten Schritt (ii) mittels Kardierung erzeugte Dünnvlies bereits dadurch zu einem verfestigten Dünnvliesstoff verarbeitet werden, dass es in einem dritten Schritt (iii) nass behandelt und anschließend in einem vierten Schritt (iv) getrocknet wird. Die Nassbehandlung (iii) bewirkt eine örtliche Faserverwirbelung oder -kräuselung, wodurch eine Bindung der Fasern untereinander erfolgt, vorzugsweise in Kreuzlage. Hierbei werden insbesondere Wasserstoffbrücken gebildet. Diese räumliche Struktur wird durch die anschließende Trocknung (iv) fixiert. Die ausgeprägte Feinheit der aufgeschlossenen Fasern wirkt sich dabei positiv auf die Festigkeit des hergestellten Vliesstoffs aus.
Vorteilhafterweise sind keine weiteren Verfestigungsschritte wie eine Vernadelung, eine Beimischung von und Verschmelzung mit thermoplastischen Fasern oder das Binden der Fasern mittels Leim oder eines anderen Bindemittels notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher auch durch eine vorteilhafte Rentabilität bzw. den Erhalt eines bindemittelfreien Vliesstoffs aus, falls dies gewünscht ist.
Der erfindungsgemäße Dünnvliesstoff kann insbesondere zur Herstellung eines Naturfaserverbundwerkstoffs verwendet werden, dem er dann seine vorteilhaften Eigenschaften vermittelt.
Bevorzugte Ausführungsformen des Naturfaserverbundwerkstoffs sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ferner kann der erfindungsgemäße Dünnvliesstoff als oder zur Herstellung von Abdeckvliesstoff für Verbundwerkstoffe, Schichtpressplatte, Haushaltsprodukt, Wisch- und Staubtuch, Verstärkungsdünnvliesstoff für Umschläge und Klebestreifen, Teppichunterlage, Tapete, Textileinlage, Unterkragenstoff in Hemden, Mänteln und Jacken zur Versteifung, Windelvliesstoff, Schuheinlage, Zuspannfutter für Polstermöbel, Wärmedämmstoff, Schalldämpfer, Schleifscheibe, (Luft)filter, Filterhilfsmittel für KSS-Filter, Lautsprechermembran, Gewebeersatz, medizinisches Textil für Einweg-Operationskleidung, Wundpflaster und/oder Mundschutz, Geotextil zur Trennung unterschiedlicher Schichten und/oder zur Drainage, brandhemmendes Material, Batterie- und/oder Kabelseparator sowie zur Lichtsteuerung, Temperatursteuerung und/oder chemikalienlosen Unkrautbekämpfung in der Landwirtschaft und/oder dem Gartenbau verwendet werden.
Einsatzmaterialien
Das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial enthält vorzugsweise Bastfasern aus Sklerenchymfasern, insbesondere aus Bambusfasern, Großer Brennnessel, Hanf, Flachs, Kenaf, Jute, Leinen, Sisal, Abaca, Kokos, Ramie oder Kombinationen davon.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial kann ferner auch Samenfasern und/oder Kunstfasern enthalten. Diese werden dem in Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgeschlossenen Naturfasermaterial, das Bastfasern enthält, vor der Kardierung in Schritt (ii) zugegeben.
Die Samenfasern sind vorzugsweise aus Linters, Baumwolle, Kapok, Pappelflaum und Kombinationen davon ausgewählt. Vorzugsweise sind die Samenfasern Baumwollfasern.
Enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial eine Kombination aus Bastfasern und Samenfasern, so sind die Bastfasern und Samenfasern, insbesondere Sklerenchymfasern und Baumwollfasern, in dem Fasermaterial bevorzugt im Gewichtsverhältnis von 20:1 bis 1:20 enthalten, bevorzugter von 10:1 bis 1:10, noch bevorzugter von 5:1 bis 1:5, beispielsweise von 4:1 bis 1:4, insbesondere von 3:1 bis 1:3, am meisten bevorzugt von 2:1 bis 1:2.
Die Kunstfasern sind vorzugsweise aus Viskose, Modal, Lyocell, Cupro, Celluloseacetaten, Papierfasern, Cellulon, Gummifasern, Polyester, Polyamid, Polyamid, Polyamidimid, Polyphenylensulfid, Aramid, Polyacrylnitril, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Metallfasern, Keramikfasern, Nanotubefasern und Kombinationen davon ausgewählt. Insbesondere sind die Kunstfasern aus Polyester, Polypropylen, Polyvinylalkohol und Kombinationen davon ausgewählt.
Wenn solche Kunstfasern im eingesetzten Fasermaterial enthalten sind, enthält dieses vorzugsweise 5 bis 95 Gew.-% Bastfasern oder einer Kombination davon mit Samenfasern, bevorzugter 10 bis 90 Gew.-%, noch bevorzugter 20 bis 80 Gew.-%, beispielsweise 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 60 Gew.-%, am meisten bevorzugt 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des eingesetzten Fasermaterials. Bei besonderen Anwendungen genügt oft ein geringer Anteil an Naturfasern, die in solchen Fällen der Feuchtigkeitsaufnahme dienen.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial enthält vorzugsweise Fasern, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 6 bis 80 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm, insbesondere von 10 bis 40 μm, bevorzugter von 10 bis 30 μm, am meisten bevorzugt von 10 bis 20 μm oder von 20 bis 30 μm aufweisen, und/oder eine durchschnittliche Länge von 5 bis 400 mm, bevorzugt von 10 bis 40 mm, bevorzugter von 10 bis 35 mm, noch bevorzugter von 20 bis 35 mm aufweisen.
Vorzugsweise weisen ferner 70% der Fasern des eingesetzten Fasermaterials eine Länge auf, die weniger als 80% von der durchschnittlichen Länge der Fasern abweicht, bevorzugt weniger als 60%, bevorzugter weniger als 40%, noch bevorzugter weniger als 30%, insbesondere weniger als 20%, am meisten bevorzugt weniger als 10%.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren ausführlicher dargestellt.
Alkalischer Aufschluss (Schritt (i))
Das im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Dünnvliesstoff eingesetzte Fasermaterial, das Bastfasern enthält, kann auf verschiedene Weisen alkalisch aufgeschlossen werden. Durch den Aufschluss wird das Fasermaterial gereinigt, wobei die löslichen Begleitsubstanzen des Fasermaterials wie Pektine und Hemicellulosen beseitigt werden. Dadurch werden die Verbindungssubstanzen zwischen den Einzelzellen an den Mittellamellen gelöst und feine Einzelfasern gewonnen.
Bevorzugt wird das Fasermaterial mittels des kostengünstigen und umweltschonenden alkalischen Kalt-Heiß-Verfahrens aufgeschlossen, wie es in der DE 10 2007 030 576 A1 beschrieben ist. Bei diesem im Anschluss ausführlich dargestellten wässrigen Faseraufschlussverfahren wird das Fasermaterial ohne Anwendung mechanischer Spannung mit alkalischem Material (a) bei einer Temperatur von 5 bis 30°C und anschließend (b) bei einer Temperatur von 80 bis 150°C behandelt, wobei die Fibrillen dauerhaft in Richtung der Faserachse ausgerichtet werden.
Ferner wird mittels dieses bevorzugten Faseraufschlussverfahrens ein hoher Weißgrad, eine gute Anfärbbarkeit, eine gute Anbindung an ein Polymer als weitere mögliche Komponente bei Faserverbundwerkstoffen, eine reduzierte Quellung und Wasseraufnahme vor allem bei Faserverbundwerkstoffen und/oder, für die textile Anwendung, ein hoher Glanz sowie angenehme Trageeigenschaften (weiche, schmiegsame Faser) der Fasern erzielt.
Die in diesem bevorzugten Faseraufschlussverfahren eingesetzten alkalischen Materialien sind insbesondere Alkalimetallhydroxid, insbesondere Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, Alkalimetallcarbonate, insbesondere Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, oder Alkalimetallphosphate, insbesondere Trinatriumphosphat oder Trikaliumphosphat, wobei Natriumhydroxid bzw. Natronlauge und Trinatriumphosphat bevorzugt sind.
Es hat sich gezeigt, dass die Faserquellung und damit die Ausrichtung der Fibrillen in Richtung der Faserachse im kalten Prozess (Schritt (a)) vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 14, bevorzugter 10 bis 14, noch bevorzugter 11 bis 12 und vorzugsweise bei einer Temperatur von 10 bis 30°C, bevorzugter 10 bis 25°C, noch bevorzugter 15 bis 25°C, insbesondere 15 bis 20°C stattfindet.
Die kalte Behandlung gemäß Schritt (a) erfolgt dabei vorzugsweise über einen Zeitraum von 10 Minuten bis 3 Stunden, bevorzugter 15 Minuten bis 2 Stunden und insbesondere 30 Minuten bis 1 Stunde.
Die Heißbehandlung des eingesetzten Naturfasermaterials gemäß Schritt (b) erfolgt ebenfalls vorzugsweise bei einem pH-Wert von 8 bis 14, bevorzugter 10 bis 14, noch bevorzugter 11 bis 12 und vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 bis 140°C, bevorzugter 85 bis 140°C, noch bevorzugter 90 bis 135°C, insbesondere 100 bis 135°C.
Die Heißbehandlung gemäß Schritt (b) erfolgt dabei vorzugsweise über einen Zeitraum von 20 Minuten bis 1,5 Stunden, bevorzugter 30 Minuten bis 1 Stunde und insbesondere 45 Minuten bis 1 Stunde.
Die Konzentration an alkalischem Material in Wasser bei den Schritten (a) und/oder (b) liegt, bezogen auf den Wirkstoff (typischerweise ein Feststoff), vorzugsweise im Bereich von 5 bis 15 g/l, bevorzugter 7 bis 13 g/l, noch bevorzugter 8 bis 12 g/l, insbesondere bei etwa 10 g/l.
Der Quellprozess und damit die Fibrillenausrichtung zur Faserachse gemäß Schritt (a) wird somit durch eine darauf folgende alkalische Heißbehandlung als Seuche und/oder Bleiche gemäß Schritt (b) fixiert.
Die alkalische Behandlung kann durch Zugabe von Hilfsstoffen unterstützt werden. Hier eignen sich Dispergiermittel, Komplexbildner, Sequestriermittel, Tenside und Kombinationen davon. Wasserglas und Schaumunterdrücker sind ebenfalls je nach Endanwendung gegebenfalls zusätzlich einsetzbar. Auch andere übliche Hilfsstoffe können zugesetzt werden. Die Zugabe eines Komplexbildners, Dispergiermittels und/oder Tensids in die Bäder kann die Netzung der Fasern beschleunigen und intensivieren. Hier sind die jeweils üblicherweise für diese Zwecke bei der Faserbehandlung eingesetzten Materialien geeignet.
Die Komplexbildner, Dispergiermittel und/oder Tenside und/oder Entlüftungsmittel werden, falls verwendet, bezogen auf den Wirkstoff in dem jeweiligen Behandlungsbad, vorzugsweise in einer Konzentration von jeweils 0,1 bis 10 g/l, insbesondere 0,5 bis 5 g/l, bevorzugter 0,5 bis 3 g/l eingesetzt.
Die weiteren einsetzbaren konventionellen Hilfsstoffe werden in ihren jeweils üblicherweise verwendeten Konzentrationen angewendet.
Falls es aufgrund der beabsichtigten Endanwendung gewünscht ist oder notwendig sein sollte, kann gegebenfalls gleichzeitig mit dem alkalischen Aufschließen gebleicht werden. Hierdurch ist sogar vorteilhafterweise aufgrund der verbesserten Verfahrensökonomie ein Zeit- und Kostenvorteil möglich. Als Bleichmittel eignen sich insbesondere H₂O₂, z. B. in Form einer 35%igen oder 50%igen wässrigen Lösung. Es sind aber auch andere Bleichmittel geeignet, die üblicherweise zur Faserbleichung eingesetzt werden, z. B. Chlor- oder Ozonbleichen.
Das Bleichmittel, z. B. eine Wasserstoffperoxidlösung, ist in dem Behandlungsbad, falls vorhanden, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 15 g/l, insbesondere 1 bis 10 g/l und bevorzugt 5 bis 10 g/l zugegen. Die Mengenangaben sind hierbei auf 50%ige Wasserstoffperoxidlösung bezogen.
Im Anschluss an das kombinierte Kalt-Heiß-Aufschließen wird das Fasermaterial, gegebenenfalls auch mehrfach, mit Wasser gespült. Das Spülen kann ein mehrstufiger Prozess sein, bei dem einzelne Schritte auch wiederholt werden können.
Anschließend wird das erhaltene Fasermaterial getrocknet.
Kardierung (Schritt (ii))
Im Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs wird das Fasermaterial nach dem alkalischen Aufschluss (i) auf Karden oder Krempeln, das heißt mittels Kardierung, zu einem Faserflor, dem Vlies, zusammengefügt, gegebenenfalls parallelisiert und gegebenenfalls von Schmutz und unerwünschten Substanzen wie Schäben befreit. Vorteilhafterweise ist die Verschmutzung der Karden bzw. Krempeln bei der Kardierung (ii) aufgrund der hohen Reinheit des aufgeschlossenen Fasermaterials äußerst gering.
Nassbehandlung (Schritt (iii))
Erfindungsgemäß wird das Vlies nach der Kardierung (ii) mit Wasser oder einem wässrigen System, insbesondere einer wässrigen Lösung, Emulsion, Dispersion bzw. Suspension, nass behandelt (iii). Die Nassbehandlung des Vlieses mit Wasser oder dem wässrigen System kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, vorzugsweise mittels Wasserstrahl. Sie kann auch durch Eintauchen des Vlieses in Wasser oder das wässrige System erfolgen, ferner beispielsweise durch Tränken oder Besprühen des Vlieses mit Wasser oder dem wässrigen System.
Bei der Nassbehandlung erfolgt durch die örtliche Verwirbelung oder Kräuselung der Einzelfasern eine Bindung der Fasern untereinander. Vorzugsweise werden die Fasern in Laufrichtung des Vlieses besonders verwirbelt, was aufgrund der durch das Aufschlussverfahren gewonnenen feinen Fasern (Elementarfasern) möglich ist. Die hohe Faserfeinheit im Vlies ermöglicht ferner eine Feinverwirbelung der Fasern. Dadurch wird eine große Bindungsoberfläche erreicht, die wiederum zu einer guten Anbindung der Fasern untereinander führt. Bei der Bindungsbildung über OH-Gruppen, wie zum Beispiel bei der Wassertränkung, ist die Verwendung von Elementarfasern notwendig.
Die Wasserstrahlverfestigung wird insbesondere angewendet, wenn der verfestigte Dünnvliesstoff zur Herstellung eines Naturfaserverbundwerkstoffs verwendet werden soll. Sie setzt grundsätzlich und insbesondere bei Dünnvliesen eine sehr feine Faser voraus, was bei der Verwendung von Bast- bzw. Sklerenchymfasern durch die elementarisierten Einzelzellen (Elementarfasern) erreicht wird. Bei der Wasserstrahlverfestigung werden vorzugsweise Fasern eines durchschnittlichen Durchmessers von 8 bis 20 μm eingesetzt. Dadurch, dass beim erfindungsgemäßen Aufschlussverfahren aus Schritt (i) Pektine beseitigt werden, wird die Wasserstrahlanlage bei der Nassbehandlung des Vlieses weniger verschmutzt. Ferner kann dadurch das Lösen von Pektinen auf den Fasern vermieden werden, das sonst zu unerwünschter Vliesverklebung führt.
Die Nassbehandlung erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mit Wasser bzw. einem wässrigen System, das eine Temperatur von 2 bis 70°C, bevorzugter von 5 bis 50°C, noch bevorzugter von 10 bis 30°C, insbesondere von 15 bis 25°C, am meisten bevorzugt von etwa 20°C aufweist.
Das wässrige System kann Flammschutzmittel, Haftungsmittel oder Kombinationen davon enthalten. Als Flammschutzmittel eignet sich insbesondere Flacavon der Fa. Schill + Seilacher, Böblingen. Als Haftungsmittel, die sich dadurch auszeichnen, dass sie die Bindung der Fasern bei deren Nassbehandlung beschleunigen und intensivieren, werden vorzugsweise Polymere eingesetzt.
Die Flammschutzmittel, Haftungsmittel oder Kombinationen davon werden, falls verwendet, bezogen auf den Wirkstoff im wässrigen System, vorzugsweise in einer Konzentration von jeweils 0,1 bis 100 g/l eingesetzt, bevorzugter 0,1 bis 50 g/l, noch bevorzugter 0,5 bis 10 g/l, insbesondere 0,5 bis 5 g/l, am meisten bevorzugt 0,5 bis 3 g/l.
Trocknung (Schritt (iv))
Erfindungsgemäß wird der Vliesstoff nach der Nassbehandlung getrocknet (iv), wobei die bei der Nassbehandlung entstandene räumliche Struktur des Vliesstoffs fixiert wird. Beim Trocknen kann ferner die Restfeuchte des Vliesstoffs eingestellt werden.
Grundsätzlich sollte die Trocknungstemperatur etwa 140°C nicht übersteigen, um Faserschäden zu vermeiden. Vorzugsweise erfolgt die Trocknung des Vliesstoffs bei einer Temperatur von 60 bis 140°C, bevorzugter von 80 bis 135°C, noch bevorzugter von 100 bis 130°C, insbesondere von 110 bis 125°C, am meisten bevorzugt von 115 bis 120°C.
Wenn die Trocknungszeiten, die von der Durchlaufgeschwindigkeit des Trockners abhängen, kurz sind, kann die Trocknung jedoch auch bei Temperaturen von mehr als 140°C erfolgen.
Die erfindungsgemäße Trocknung des Vliesstoffs kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Bevorzugt wird sie mittels Siebtrommel, Trommel, Siebband, beheizter Walzen oder Kombinationen davon durchgeführt. Die Trocknung kann unter Press- und/oder Saugdruck erfolgen.
Mittels der erfindungsgemäßen Trocknung des Vliesstoffs lassen sich je nach Endanwendung unterschiedliche Restfeuchtegehalte erzielen. Bevorzugt beträgt der Restfeuchtegehalt des Dünnvliesstoffs 1 bis 60 Gew.-%, bevorzugter 3 bis 40 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 30 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 20 Gew.-%, insbesondere 7 bis 15 Gew.-%, am meisten bevorzugt 8 bis 11 Gew.-%, wie zum Beispiel etwa 9 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Dünnvliesstoffs. Die Restfeuchtegehalte werden mit Stechhygrometern ermittelt.
Dünnvliesstoff
Wie bereits zuvor erläutert, bewirkt der Nassbehandlungsschritt (iii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Dünnvliesstoff eine örtliche Faserverwirbelung oder -kräuselung und damit eine Bindung der Fasern untereinander, insbesondere durch Wasserstoffbrücken und/oder durch Wasserstrahlverfestigung.
Im Gegensatz zum Verfahren der Papierherstellung aus Cellulosefasern ist eine Mahlung der Fasern zur Bildung von Wasserstoffbrücken nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt aufgrund der gebildeten Wasserstoffbrücken verfestigten Dünnvliesstoff hervor.
Die Fasern des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs, welche sich durch hohe Feinheit auszeichnen, weisen einen hohen Anteil an OH-Gruppen an der Oberfläche auf. Diese verbessern nicht nur eine Farbstoffanbindung bei textilen Färbeprozessen, sondern fördern gleichzeitig die Haftung der Fasern untereinander.
Der erfindungsgemäße Dünnvliesstoff weist vorteilhafterweise eine hohe durchschnittliche Festigkeit auf, die in einem weiten Bereich variiert werden kann.
Die unerwünschte Pilling-Bildung wird weitgehend vermieden, ferner ist auch der verschleißbedingte Abrieb des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs gering.
Naturfaserverbundwerkstoff
Der erfindungsgemäß verfestigte Dünnvliesstoff kann insbesondere zur Herstellung eines Naturfaserverbundwerkstoffs verwendet werden, dem er dann seine vorteilhaften Eigenschaften vermittelt.
Der hohe Anteil an OH-Gruppen an der Oberfläche der Fasern des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs fördert die Haftung der Fasern an der bzw. den weiteren Komponente(n) des Verbundwerkstoffs (Faser-Matrix-Haftung). Dies ermöglicht eine bindemittelfreie Herstellung eines erfindungsgemäßen Naturfaserverbundwerkstoffs.
Bei Verbundwerkstoffen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs hergestellt wurden, wird die Quellung und Wasseraufnahme reduziert, und ein beispielsweise als Komponente des Verbundwerkstoffs verwendetes Polymer kann bis in die Struktur der Fasern eindringen.
Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Naturfaserverbundwerkstoff neben dem Dünnvliesstoff als weitere Komponente(n) Glas, keramischen Werkstoff, metallischen Werkstoff, Zement, Beton, organischen Werkstoff, Polymer, Kohlenstoff oder Kombinationen davon. Insbesondere enthält der Naturfaserverbundwerkstoff Thermoplast, beispielsweise thermoplastische Fasern, und/oder Duroplast.
Erfindungsgemäße Naturfaserverbundwerkstoffe können außerdem Flammschutzmittel und/oder sonstige übliche Zusatzstoffe enthalten.
Die Naturfaserverbundwerkstoffe werden insbesondere im Verkehrswesen eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Flugzeugen, Waggons, Automobilen und Schiffen, aber auch zur Herstellung zahlreicher anderer Gegenstände, wie zum Beispiel von Rotorblättern bei Windkrafträdern und Sportgeräten, verwendet. Sie ermöglichen gegenüber Glasfaserverbundwerkstoffen eine Gewichtseinsparung von bis zu 30% und dadurch eine Leichtbauweise.
Verwendung von Dünnvliesstoff
Ferner kann der erfindungsgemäße Dünnvliesstoff als oder zur Herstellung von Abdeckvliesstoff für Verbundwerkstoffe, Schichtpressplatte, Haushaltsprodukt, Wisch- und Staubtuch, Verstärkungsdünnvliesstoff für Umschläge und Klebestreifen, Teppichunterlage, Tapete, Textileinlage, Unterkragenstoff in Hemden, Mänteln und Jacken zur Versteifung, Windelvliesstoff, Schuheinlage, Zuspannfutter für Polstermöbel, Wärmedämmstoff, Schalldämpfer, Schleifscheibe, (Luft)filter, Filterhilfsmittel für KSS-Filter, Lautsprechermembran, Gewebeersatz, medizinisches Textil für Einweg-Operationskleidung, Wundpflaster und/oder Mundschutz, Geotextil zur Trennung unterschiedlicher Schichten und/oder zur Drainage, brandhemmendes Material, Batterie- und/oder Kabelseparator sowie zur Lichtsteuerung, Temperatursteuerung und/oder chemikalienlosen Unkrautbekämpfung in der Landwirtschaft und/oder dem Gartenbau verwendet werden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Punkte technisch weiter erläutert.

1. Die Kriterien hinsichtlich der Art der bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffs eingesetzten Naturfasern sind insbesondere die Verfügbarkeit, die derzeitigen Rohstoffpreise, die Faserlänge (Zellenlänge), die Faserfeinheit und die Molekularstruktur. Besonders geeignet sind Flachs und Hanf.
2. Eine gegebenenfalls bei der Herstellung des Dünnvliesstoffs eingesetzte Kombination von Bastfasern mit anderen Fasern, insbesondere Samenfasern bzw. Kunstfasern, ist abhängig von den gestellten Anforderungen an den Endwerkstoff. So hat die Beimischung von Baumwollfasern den besonderen Vorteil, dass die Schlagfestigkeit positiv beeinflusst wird. Ähnlich verhält es sich mit der Beimischung von Thermoplasten, wie zum Beispiel von Polypropylen. Der Vorteil einer solchen Beimischung besteht ferner in den kurzen Verarbeitungszeiten.
3. Die erfindungsgemäßen Dünnvliesstoffe können beispielsweise in folgenden technischen Verfahren eingesetzt werden:
(a) mit Kunststoff vorimprägnierte Vliesstoffe, so genannte Prepags, zur endgültigen Verpressung zu Bauteilen.
(b) bei der SMC Faser-/Matrixfließtechnik mit gering verfestigten Faserhalbzeugen, einem rationellen Verfahren mit fließfähigen Faser/Kunststoffhalbzeugen zur Formausfüllung ohne vorherige Zuschnitte von Prepregs.
(c) im Handlaminierverfahren, wobei wenig verfestigte Dünnvliesstoffe das trocken Drapieren (vor allem Reißen) der Faservliesstoffe ermöglichen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiele
In den erfindungsgemäßen Beispielen wurden folgende Maschinen verwendet:
Der alkalische Aufschluss der Fasermaterialien in Schritt (i) der nachfolgend dargestellten Beispiele wurde jeweils auf einem Bleichapparat LFA XD der Fa. Thies GmbH & Co KG, Coesfeld ausgeführt, eine Vorkardierung der Fasermaterialien auf einer Trütschler Karde 770, die Kardierung in Schritt (ii) auf einer Fleissner/Trützschler Anlage Herget (Fleissner GmbH, Egelsbach), die Nassbehandlung in Schritt (iii) mittels einer Wasserstrahlanlage Aquajet der Firma Fleissner/Trützschler bzw. einer Wassersprühanlage der Firma Fleissner/Trützschler und die Trocknung in Schritt (iv) mittels eines Siebtrommeltrockners der Firma Fleissner/Trützschler.
Technische Parameter
Die Restfeuchtegehalte der beispielhaft hergestellten Dünnvliesstoffe wurden mit einem Stechhygrometer bestimmt und liegen vorzugsweise bei einer Gleichgewichtsfeuchte von 8 bis 11 gegenüber dem Normraumklima 23°C/50% rel. Feuchte.
Beispiel 1: Herstellung von Dünnvliesstoff einer Materialmenge von 60 g/m² und Weiterverarbeitung zu einer Schichtplatte
(a) Eingesetztes Fasermaterial
Flachswerg, durchschnittliche Faserfeinheit: 18 μm, durchschnittliche Faserlänge: 20 mm
(b) Verfahrensschritte der Herstellung des Dünnvliesstoffs

1. Schritt (i): Alkalischer Aufschluss des Fasermaterials durch ein Natronlaugeverfahren Packdichte 250 g/l
1. kalt naß packen bei 20°C
2. 60 Minuten kalt, NaCH 10 g/l 100%, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l,
3. ablassen ohne spülen
4. Bleiche Start 45°C, 30 Minuten 110°C, NaOH 10 g/l 100%, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l, Wasserstoffperoxid 9 g/l 50%, Stabilisator Stabilol HN 1,0 g/l,
5. ablassen ohne spülen
6. Stufe 4. wiederholen
7. ablassen und 2× warm spülen bei 50°C
8. ablassen und 2× kalt spülen bei 18°C
9. ablassen und abdrücken
10. auf Siebbandtrockner mit 130°C auf 14% Restfeuchte trocknen
2. Vorkardierung des Fasermaterials
3. Schritt (ii): Kardierung des Fasermaterials zum Faservlies mittels Karde
4. Schritt (iii): Nassbehandlung des Fasermaterials mittels Wasserstrahl (Nassbehandlungsmedium: Wasser, Temperatur: 22°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 80 m/min)
5. Schritt (iv): Trocknung des Vliesstoffs mittels Siebtrommel (Trocknungstemperatur: 140°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 80 m/min)

(c) Eigenschaften des Dünnvliesstoffs
Der Restfeuchtegehalt des Dünnvliesstoffs beträgt 9%, das Vlies ist geeignet zur Weiterverarbeitung auf einer horizontalen Prepreganlage und hat eine Reißfestigkeit von 100 Meter (entspricht der Zugbelastung des frei aufgehängten Vlieses).
(d) Verwendung des Dünnvliesstoffs
Weiterverarbeitung des Dünnvliesstoffs, d. h. von 9 der hergestellten verfestigten Dünnvliesstoffe, zu einer Schichtpressplatte mit einem Fasergehalt von 10 Gew.-% unter Verwendung eines in der Luftfahrt zugelassenen Phenolharzes der Fa. Hexion Specialty Chemicals BV, Duisburg, Bakelite PHL 2485.
Verfahrensschritte: Vliestränkung über Walzenstuhl und Vortrocknen auf 5% flüchtige Bestandteile. Pressen und Aushärten (75 min bei 135°C). Das Biege E-Modul der Schichtpressplatte gemäß DIN EN ISO 178 beträgt 5500 MPa.
Beispiel 2: Herstellung von Dünnvliesstoff einer Materialmenge von 100 g/m² (zur Verwendung im Handlaminierverfahren)
(a) Eingesetztes Fasermaterial
50% Flachswerg, durchschnittliche Faserfeinheit: 18 μm, durchschnittliche Faserlänge: 20 mm; 50% Baumwolle, durchschnittlichen Faserfeinheit: 18 μm, durchschnittliche Faserlänge: 20 mm.
(b) Verfahrensschritte der Herstellung des Dünnvliesstoffs

1. Schritt (i): Alkalischer Aufschluss des Fasermaterials durch ein Natronlaugeverfahren Packdichte 250 g/l
1. kalt naß packen bei 20°C
2. 60 Minuten kalt, NaQH 10 g/l 100%, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l,
3. ablassen ohne spülen
4. Bleiche Start 45°C, 30 Minuten 110°C, NaOH 10 g/l 100%, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l, Wasserstoffperoxid 9 g/l 50%, Stabilisator Stabilol HN 1,0 g/l,
5. ablassen ohne spülen
6. Stufe 4. wiederholen
7. ablassen und 2× warm spülen bei 50°C
8. ablassen und 2× kalt spülen bei 18°C
9. ablassen und abdrücken
10. auf Siebbandtrockner mit 130°C auf 14% Restfeuchte trocknen
2. Vorkardierung des Fasermaterials
3. Schritt (ii): Kardierung des Fasermaterials zum Faservlies mittels Karde
4. Schritt (iii): Nassbehandlung des Fasermaterials durch Besprühen (Nassbehandlungsmedium: Flammschutzmittel Flacavon (Schill + Seilacher, Böblingen), Temperatur: 22°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 40 m/min)
5. Schritt (iv): Trocknung des Vliesstoffs mittels Siebtrommel (Trocknungstemperatur: 110°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 40 m/min)

(c) Eigenschaften des Dünnvliesstoffs
Der Restfeuchtegehalt des Dünnvliesstoffs beträgt 9 die durchschnittliche Einzelfaser-Zugfestigkeit 540 N/mm².
Beispiel 3: Herstellung von Dünnvliesstoff einer Materialmenge von 80 g/m² (zur Verwendung als bzw. zur Herstellung einer Lautsprechermembran)
(a) Eingesetztes Fasermaterial
Flachswerg, durchschnittliche Faserfeinheit: 18 μm, durchschnittliche Faserlänge: 20 mm
(b) Verfahrensschritte der Herstellung des Dünnvliesstoffs

1. Schritt (i): Alkalischer Aufschluss des Fasermaterials durch ein Trinatriumphosphatverfahren Packdichte 350 g/l
1. kalt naß packen bei 20°C
2. 60 Minuten kalt, Na₃PO₄ 8 g/l, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l,
2. ablassen ohne spülen,
3. Seuche Start 45°C, 30 Minuten 110°C, Na₃PO₄ 8 g/l, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l,
4. ablassen ohne spülen,
5. Bleiche Start 45°C, 30 Minuten 110°C, Na₃PO₄ 8 g/l, Komplexbildner Securon 540 1,5 g/l, Wasserstoffperoxid 9 g/l 50%, Stabilisator Stabilol HN 1,0 g/l,
7. ablassen und 2× warm spülen bei 50°C
8. ablassen und 2× kalt spülen bei 18°C
9. ablassen und abdrücken
10. auf Siebbandtrockner mit 130°C trocknen auf 12% Restfeuchte
2. Vorkardierung des Fasermaterials
3. Schritt (ii): Kardierung des Fasermaterials zum Faservlies mittels Karde
4. Schritt (iii): Nassbehandlung des Fasermaterials mittels Wasserstrahl (Nassbehandlungsmedium: Wasser, Temperatur: 20°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 75 m/min)
5. Schritt (iv): Trocknung des Vliestoffs mittels Siebtrommel (Trocknungstemperatur 135°C, Durchlaufgeschwindigkeit: 75 m/min)

(c) Eigenschaften des Dünnvliesstoffs
Der Restfeuchtegehalt des Dünnvliesstoffs beträgt 9%, die durchschnittliche Einzelfaser-Zugfestigkeit 540 N/mm².
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0861347 B1 [0010]
DE 102007030576 A1 [0012, 0043]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

siehe M. Peter und H. K. Rouette, Grundlagen der Textilveredlung, 1989, Deutscher Fachverlag Gmbh, Frankfurt am Main [0005]
DIN EN ISO 178 [0090]

Claims

Dünnvliesstoff auf Basis von alkalisch aufgeschlossenen Bastfasern.
Dünnvliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern aus Sklerenchymfasern sind, insbesondere aus Bambusfasern, Großer Brennnessel, Hanf, Flachs, Kenaf, Jute, Leinen, Sisal, Abaca, Kokus, Ramie oder Kombinationen davon.
Dünnvliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern zu Elementarfasern aufgeschlossen sind.
Dünnvliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner auch Samenfasern enthält, wobei die Samenfasern vorzugsweise aus Linters, Baumwolle, Kapok, Pappelflaum und Kombinationen davon ausgewählt sind, insbesondere Baumwollfasern sind.
Dünnvliesstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er die Bastfasern und die Samenfasern, insbesondere Baumwollfasern und Sklerenchymfasern, im Gewichtsverhältnis von 20:1 bis 1:20, bevorzugt von 10:1 bis 1:10, bevorzugter von 5:1 bis 1:5, noch bevorzugter von 4:1 bis 1:4, insbesondere von 3:1 bis 1:3, am meisten bevorzugt von 2:1 bis 1:2 enthält.
Dünnvliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Fasern eine hohe Dichte an OH-Gruppen aufweist.
Dünnvliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner auch Kunstfasern enthält, wobei die Kunstfasern vorzugsweise aus Viskose, Modal, Lyocell, Cupro, Celluloseacetaten, Papierfasern, Cellulon, Gummifasern, Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Polyphenylensulfid, Aramid, Polyacrylnitril, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Metallfasern, Keramikfasern, Nanotubefasern und Kombinationen davon ausgewählt sind, insbesondere aus Polyester, Polypropylen, Polyvinylalkohol und Kombinationen davon.
Dünnvliesstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er 5 bis 95 Gew.-% Bastfasern oder einer Kombinationen davon mit Samenfasern enthält, bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugter 20 bis 80 Gew.-%, noch bevorzugter 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 60 Gew.-%, am meisten bevorzugt 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Dünnvliesstoffs.
Dünnvliesstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen durchschnittlichen Durchmesser von 6 bis 80 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm, insbesondere von 10 bis 40 μm, bevorzugter von 10 bis 30 μm, am meisten bevorzugt von 10 bis 20 μm oder von 20 bis 30 μm aufweisen und/oder eine durchschnittliche Länge von 5 bis 400 mm, bevorzugt von 10 bis 40 mm, bevorzugter von 10 bis 35 mm, noch bevorzugter von 20 bis 35 mm aufweisen.
Dünnvliesstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 70% der Fasern eine Länge aufweisen, die weniger als 80% von der durchschnittlichen Länge der Fasern abweicht, bevorzugt weniger als 60%, bevorzugter weniger als 40%, noch bevorzugter weniger als 30%, insbesondere weniger als 20%, am meisten bevorzugt weniger als 10%.
Verfahren zur Herstellung von Dünnvliesstoff, bei dem Fasermaterial, das Bastfasern enthält, (i) alkalisch aufgeschlossen, (ii) kardiert, (iii) nass behandelt und (iv) getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern aus Sklerenchymfasern sind, insbesondere aus Bambusfasern, Großer Brennnessel, Hanf, Flachs, Kenaf, Jute, Leinen, Sisal, Abaca, Kokus, Ramie oder Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fasermaterial vor der Kardierung in Schritt (ii) Samenfasern zugegeben werden, wobei die Samenfasern vorzugsweise aus Linters, Baumwolle, Kapok, Pappelflaum und Kombinationen davon ausgewählt sind, insbesondere Baumwollfasern sind.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial die Bastfasern und die Samenfasern, insbesondere Baumwollfasern und Sklerenchymfasern, im Gewichtsverhältnis von 20:1 bis 1:20, bevorzugt von 10:1 bis 1:10, bevorzugter von 5:1 bis 1:5, noch bevorzugter von 4:1 bis 1:4, insbesondere von 3:1 bis 1:3, am meisten bevorzugt von 2:1 bis 1:2 enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fasermaterial vor der Kardierung in Schritt (ii) Kunstfasern zugegeben werden, wobei die Kunstfasern vorzugsweise aus Viskose, Modal, Lyocell, Cupro, Celluloseacetaten, Papierfasern, Cellulon, Gummifasern, Polyester, Polyamid, Polyimid, Polyamidimid, Polyphenylensulfid, Aramid, Polyacrylnitril, Polytetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid, Polyurethan, Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Metallfasern, Keramikfasern, Nanotubefasern und Kombinationen davon ausgewählt sind, insbesondere aus Polyester, Polypropylen, Polyvinylalkohol und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial 5 bis 95 Gew.-% Bastfasern oder einer Kombination davon mit Samenfasern enthält, bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugter 20 bis 80 Gew.-%, noch bevorzugter 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 40 bis 60 Gew.-%, am meisten bevorzugt 45 bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des eingesetzten Fasermaterials.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Fasermaterials einen durchschnittlichen Durchmesser von 6 bis 80 μm, bevorzugt von 10 bis 60 μm, insbesondere von 10 bis 40 μm, bevorzugter von 10 bis 30 μm, am meisten bevorzugt von 10 bis 20 μm oder 20 bis 30 μm aufweisen und/oder eine durchschnittliche Länge von 5 bis 400 mm, bevorzugt von 10 bis 40 mm, bevorzugter von 10 bis 35 mm, noch bevorzugter von 20 bis 35 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass 70% der Fasern des Fasermaterials eine Länge aufweisen, die weniger als 80% von der durchschnittlichen Länge der Fasern abweicht, bevorzugt weniger als 60%, bevorzugter weniger als 40%, noch bevorzugter weniger als 30%, insbesondere weniger als 20%, am meisten bevorzugt weniger als 10%.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial des bei der Kardierung in Schritt (ii) erzeugten Dünnvlieses in Schritt (iii) mit Wasser, wässriger Lösung, wässriger Emulsion, wässriger Dispersion oder wässriger Suspension nass behandelt wird, vorzugsweise mittels Wasserstrahl.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Dünnvlies dadurch zu einem Dünnvliesstoff verfestigt wird, dass sich bei der Nassbehandlung in Schritt (iii) (a) zwischen den Fasern des Dünnvlieses Wasserstoffbrücken bilden und/oder (b) die Fasern des Dünnvlieses aufgrund des Wasserstrahls verwirbelt werden.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das/die in Schritt (iii) zur Nassbehandlung verwendete Wasser, wässrige Lösung, wässrige Emulsion, wässrige Dispersion oder wässrige Suspension bevorzugt eine Temperatur von 2 bis 70°C aufweist, bevorzugter von 5 bis 50°C, noch bevorzugter von 10 bis 30°C, insbesondere von 15 bis 25°C, am meisten bevorzugt von etwa 20°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung in Schritt (iv) bei einer Temperatur von 60 bis 160°C, bevorzugter von 80 bis 135°C, noch bevorzugter von 100 bis 130°C, insbesondere von 110 bis 125°C, am meisten bevorzugt von 115 bis 120°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung in Schritt (iv) mittels Siebtrommel, Trommel, Siebband, beheizter Walzen oder Kombinationen davon und/oder unter Press- und/oder Saugdruck durchgeführt wird.
Naturfaserverbundwerkstoff, der als eine Komponente Dünnvliesstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 enthält.
Naturfaserverbundwerkstoff nach Anspruch 24, der neben dem Dünnvliesstoff als weitere Komponente(n) Glas, keramischen Werkstoff, metallischen Werkstoff, Zement, Beton, organischen Werkstoff, Holzzellstoff, Polymer, Kohlenstoff oder Kombinationen davon enthält, insbesondere Duroplast und/oder Thermoplast, wobei der Thermoplast vorzugsweise thermoplastische Fasern ist.
Verwendung von Dünnvliesstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung eines Naturfaserverbundwerkstoffs.
Verwendung von Dünnvliesstoff gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 als oder zur Herstellung von Abdeckvliesstoff für Verbundwerkstoffe, Schichtpressplatte, Haushaltsprodukt, Wisch- und Staubtuch, Verstärkungsdünnvliesstoff für Umschläge und Klebestreifen, Teppichunterlage, Tapete, Textileinlage, Unterkragenstoff in Hemden, Mänteln und Jacken zur Versteifung, Windelvliesstoff, Schuheinlage, Zuspannfutter für Polstermöbel, Wärmedämmstoff, Schalldämpfer, Schleifscheibe, (Luft)filter, Filterhilfsmittel für KSS-Filter, Lautsprechermembran, Gewebeersatz, medizinisches Textil für Einweg-Operationskleidung, Wundpflaster und/oder Mundschutz, Geotextil zur Trennung unterschiedlicher Schichten und/oder zur Drainage, brandhemmendes Material, Batterie- und/oder Kabelseparator sowie zur Lichtsteuerung, Temperatursteuerung und/oder chemikalienlosen Unkrautbekämpfung in der Landwirtschaft und/oder dem Gartenbau.