DE102014224682A1

DE102014224682A1 - Textilprodukt, Verfahren zur Herstellung des Textilproduktes sowie Verwendungen des Textilproduktes

Info

Publication number: DE102014224682A1
Application number: DE102014224682.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Dauner; Egon Förster; Martin Hoss
Original assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart; Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Denkendorf DITF
Current assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart; Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Denkendorf DITF
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-02
Also published as: WO2016087522A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Textilprodukt, aufweisend Trägerfasern und Bindefasern, wobei die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur > 70°C aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Textilproduktes, welches die Schritte umfasst: – Bereitstellen von Träger- und Bindefasern und – Verarbeiten der Träger- und Bindefasern zu einem Textilprodukt, wobei die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur > 70 °C aufweisen. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Textilproduktes zur Herstellung von textilen Gegenständen, bevorzugt Interior-Textilen, semitechnischen Textilien, technischen Textilien, Heimtextilien, Kleidung und/oder medizintechnische Textilien.

Description

Die Erfindung betrifft ein Textilprodukt, ein Verfahren zur Herstellung des Textilproduktes sowie Verwendungen des Textilproduktes.
Polyurethan(PUR)-Schäume sind technisch vielseitig verwendbare Werkstoffe. So stellen beispielsweise PUR-Weichschäume im Automobilbereich den gebräuchlichsten Werkstoff zur Herstellung von Formpolstern dar.
Die Herstellung von PUR-Schäumen erfolgt ausgehend von den Ausgangsrohstoffen Polyol, Diisocyanat sowie Zuschlagstoffe.
Obgleich es sich bei den PUR-Schäumen in der Zwischenzeit um etablierte Werkstoffe handelt, bleiben sie mit dem Nachteil behaftet, dass für ihre Herstellung Isocyanate verwendet werden müssen. Diese sind jedoch unter Herstellungs-, Lagerungs-, Verarbeitungs- und Transportgesichtspunkten als problematisch anzusehen. Ein besonderes Problem stellt die Ausdünstung von Monomeren bei erhöhten Temperaturen, wie sie üblicherweise bereits bei Sonneneinstrahlung auftreten, dar. Dies macht PUR-Schäume zu einem nicht unbedenklichen Werkstoff für den Menschen.
Es besteht mithin ein Bedarf an Ersatzwerkstoffen für PUR-Schäume. Problematisch hierbei ist jedoch, dass potenzielle Ersatzwerkstoffe – abhängig von der anvisierten Verwendung – bestimmten Anforderungsprofilen genügen müssen.
Ist beispielsweise eine Verwendung im Automobilbereich vorgesehen, ist eine möglichst hohe Druckelastizität bei erhöhten Beanspruchungstemperaturen gefordert. Zur Überprüfung einer solchen Druckelastizität wird der zu prüfende Werkstoff mittels eines in der Regel quaderförmigen Prüfkörpers bei einer Testprüftemperatur von 70 °C während eines Zeitraumes von 22 Stunden beaufschlagt. Im Falle eines faserförmigen Werkstoffes werden hierbei die Dicken des Prüfkörpers vor und nach der Prüfbeaufschlagung gemessen. Die gemessene Differenz wird als Druckverformungsrest bezeichnet. Für eine Verwendung im Automobilbereich, insbesondere zur Ausstattung von Fahrzeuginnenräumen, sollte der Druckverformungsrest kleiner 25% betragen. Mit anderen Worten ist eine wenigstens weitgehende Regeneration, das heißt elastische Rückstellung, des potenziellen Ersatzwerkstoffes erwünscht, sobald die Prüfbeaufschlagung weggenommen wird. Die bislang getesteten potenziellen faservliesbasierten Ersatzwerkstoffe erfüllen diese automobilspezifischen Anforderungen nicht.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Textilprodukt bereitzustellen, welches geeignet ist, PUR-Schäume zu substituieren und mithin die im Zusammenhang von PUR-Schäumen auftretenden Nachteile zu umgehen. Das Textilprodukt soll dabei insbesondere die für den Automobilbereich gültigen Anforderungen an einen PUR-Schaumersatzwerkstoff erfüllen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Textilprodukt mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 17 und 19 definiert. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung ein Textilprodukt vor, welches Trägerfasern und Bindefasern aufweist.
Das Textilprodukt zeichnet sich gegenüber gattungsgemäßen Textilprodukten besonders dadurch aus, dass die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (T_g) > (gesprochen: größer) 70 °C aufweisen. Erfindungsgemäß kann es dabei insbesondere vorgesehen sein, dass die Trägerfasern aus einem solchen Polymer bestehen.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass ein Textilprodukt mit den oben genannten Merkmalen als Ersatzwerkstoff für PUR-Schäume, insbesondere PUR-Weichschäume, verwendet werden kann.
Insbesondere konnte festgestellt werden, dass ein solches Textilprodukt in der Lage ist, auch bei erhöhten Temperaturen, d.h. bei Temperaturen > 70 °C, stabile Rückstellkräfte (nach Wegfall einer Druckbeanspruchung) auszubilden, mithin der insbesondere im Automobilbereich geforderten, thermisch stabilen Druckelastizität zu entsprechen. In diesem Zusammenhang tragen die Bindefasern allgemein zur Ausbildung einer Druckelastizität bei, während die Trägerfasern aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Polymers mit einer Glasüberganstemperatur > 70 °C dazu beitragen, dass die Druckelastizität auch bei erhöhten Temperaturen, d.h. bei Temperaturen > 70 °C, stabil ist.
Ein weiterer Vorteil, welcher speziell mit den Bindefasern einhergeht, liegt darin, dass die Verwendung von zusätzlichen Bindemitteln verzichtbar ist. Erfindungsgemäß kann es daher durchaus vorgesehen sein, dass das Textilprodukt – abgesehen von den Bindefasern – kein Bindemittel aufweist.
Der Begriff „Trägerfaser“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Fasertyp, welcher maßgeblich für die mechanische Festigkeit bzw. Stabilität des erfindungsgemäßen Textilproduktes verantwortlich ist. Erfindungsgemäß kann es sich bei den Trägerfasern um den Hauptfasertyp des Textilproduktes, d.h. um denjenigen Fasertyp handeln, welcher – über alle Fasertypen des Textilproduktes – den größten Anteil im Textilprodukt besitzt oder mit der höchsten Faseranzahl im Textilprodukt vertreten ist.
Der Begriff „Bindefaser“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung einen Fasertyp, mit welchem aufgrund seiner Löse- oder Schmelzeigenschaften, vorzugsweise Schmelzeigenschaften, Verbindungen, insbesondere Verklebungen, im erfindungsgemäßen Textilprodukt erzeugt werden können.
Der Begriff „Polymer“ kann im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl ein Homopolymer als auch ein Copolymer, das heißt ein Polymer, welches aus wenigstens zwei verschiedenen Monomereinheiten zusammengesetzt ist, umfassen. Beispielsweise kann es sich bei einem Polymer im Sinne der vorliegenden Erfindung um ein statistisches Copolymer, alternierendes Copolymer oder Block-Copolymer bzw. segmentiertes Copolymer handeln.
Der Begriff „Glasübergangstemperatur“ entspricht der fachmännischen Definition und ist phänomenologisch durch die Umwandlung einer mehr oder weniger harten, amorphen glasartigen oder teilkristallinen Polymerprobe in eine gummiartige bis zähflüssige „Schmelze“ gekennzeichnet. Ursächlich für das Phänomen der Glasübergangstemperatur ist das Einfrieren oder Auftauen der Brownschen Molekularbewegungen längerer Kettensegmente (20 bis 50 Kettenatome) von Polymeren. Vielfach handelt es sich dabei um trans/gauche-Umwandlungen, die kooperativ über größere Bereiche verlaufen. Die Makrokonformation ändert sich dagegen bei der Glasübergangstemperatur nicht. Beim Erreichen der Glasübergangstemperatur tritt eine drastische Änderung physikalischer Kerngrößen, wie beispielsweise der Härte, des Moduls und der thermodynamischen Zustandsgrößen Volumen, Enthalpie und Entropie, der Polymere ein. Bestimmt werden kann die Glasübergangstemperatur u. a. über thermisch-dilatometrische oder dynamisch-mechanische Messungen.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegebenen Glasübergangstemperaturen basieren auf der dynamischen Differenzkalorimetrie (differential scanning calorimetry DSC) als Methode zur Messung der Glasübergangstemperatur. Bevorzugt werden die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegebenen Glasübergangstemperaturen mittels dynamischer Differenzkalorimetrie gemessen, wobei für die DSC-Messungen die folgende Messbedingungen gewählt werden: 1. Aufheizung: von 20 °C auf 300 °C mit einer Aufheizrate von 10 K/min – Haltezeit: 3 min bei 300 °C – Abkühlung: von 300 °C auf 20 °C mit einer Abkühlrate von 10 K/min – Haltezeit: 3 min bei 20 °C – 2. Aufheizung von 20 °C auf 300 °C mit einer Aufheizrate von 10K/min. Während der gesamten Messung wurde mit Stickstoff gespült (50 ml/min).
Der Begriff „Druckelastizität“ definiert im Sinne der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft des Textilproduktes, reversibel auf einwirkende Drücke zu reagieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Textilprodukt um ein Vlies bzw. Faservlies. Der Begriff „Vlies“ bzw. „Faservlies“ entspricht dabei der üblichen Definition für ein Vlies. Entsprechend soll unter dem Begriff „Vlies“ bzw. „Faservlies“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Gebilde aus losen zusammenliegenden Fasern, welche noch nicht miteinander verbunden sind, verstanden werden. Die Festigkeit eines Vlieses beruht somit nur auf einer fasereigenen Haftung, welche jedoch erforderlichenfalls durch Avivagen beeinflusst werden kann.
Bei dem Textilprodukt kann es sich beispielsweise um ein mechanisch gebildetes Vlies, aerodynamisch gebildetes Vlies, hydrodynamisch gebildetes Vlies, Walkvlies, Nadelvlies, Wirbelvlies, Spunlaced-Vlies, Schmelz-Blas-Vlies (Melt-Blown-Vlies), Spinnvlies, orientiertes Vlies, Kreuzlagenvlies, Wirrfaservlies, durch Fasereinblasverfahren hergestelltes Vlies oder Wavemakervlies handeln.
Erfindungsgemäß kann es insbesondere bevorzugt sein, wenn es sich bei dem Textilprodukt um ein Wirrfaservlies, insbesondere um ein durch Fasereinblasverfahren hergestelltes Vlies, handelt. Das Wirrfaservlies stellt ein sogenanntes isotropes Vlies dar, d.h. ein Vlies, bei welchem die Fasern jede beliebige Richtung einnehmen können.
In einer möglichen Ausführungsform weist das Textilprodukt ein Vlies, insbesondere wie in den vorangegangenen Absätzen beschrieben, auf.
In einer unter Stabilitäts- und Weiterverarbeitungsgesichtspunkten vorteilhaften Ausführungsform liegt das Textilprodukt in einer verfestigten, insbesondere chemisch, mechanisch und/oder thermisch verfestigten, Form vor. Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein thermisch verfestigtes Textilprodukt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Textilprodukt um einen Vliesstoff, das heißt um ein verfestigtes, insbesondere chemisch, mechanisch und/oder thermisch verfestigtes, Vlies. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist ein thermisch verfestigtes Vlies.
Beispielsweise kann es sich bei dem Textilprodukt um einen Walkvliesstoff, Nadelvliesstoff, Wirbelvliesstoff, Spunlaced-Vliesstoff, orientierten Vliesstoff, Kreuzlagenvliesstoff, Wirrfaservliesstoff, Schmelz-Blas-Vliesstoff (Melt-Blown-Vliesstoff), Spinnvliesstoff, Wavemakervliesstoff, Vliesnähwirkstoff, Maschenvlieswirkstoff, Polvlieswirkstoff oder einen nach dem Fasereinblasverfahren hergestellten Vliesstoff handeln.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Textilprodukt um einen Wirrfaser-Vliesstoff (isotroper Vliesstoff), insbesondere um einen Wavemakervliesstoff oder einen nach dem Fasereinblasverfahren hergestellten Vliesstoff.
In einer möglichen Ausführungsform weist das Textilprodukt einen Vliesstoff, insbesondere wie in den vorangegangenen Absätzen beschrieben, auf.
Grundsätzlich kann es sich bei den Träger- und/oder den Bindefasern um sogenannte Endlosfasern, das heißt sogenannte Filamente, und/oder um sogenannte Stapelfasern, das heißt abgelängte Endlosfasern, handeln. Mit anderen Worten kann es sich bei den erfindungsgemäß vorgesehenen Träger- und Bindefasern um Endlos- und/oder Stapelfasern handeln. Bevorzugt handelt es sich bei den Träger- und Bindefasern jedoch jeweils um Stapelfasern.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Textilprodukt Bindestellen zwischen den Bindefasern und/oder zwischen den Träger- und den Bindefasern auf. Bevorzugt weist das Textilprodukt Bindestellen sowohl zwischen den Bindefasern als auch zwischen den Träger- und Bindefasern auf. Die Bindestellen sind in der Regel das Ergebnis einer Verfestigung, insbesondere einer mechanischen Verfestigung oder thermischen Verfestigung (sogenannte thermische Bondierung), des Textilproduktes. Bevorzugt sind die Bindestellen durch eine thermische Bondierung des Textilproduktes erzeugt. In diesem Fall handelt es sich bei den Bindestellen um Klebestellen, insbesondere Schmelzklebestellen. Eine thermische Bondierung hat den Vorteil, dass beispielsweise der Einsatz von Lösungsmitteln oder der Einsatz von zusätzlichen Bindemitteln nicht erforderlich ist, was wiederum zu einer Zeit- und somit Kostenersparnis führt.
Mit anderen Worten kann somit wenigstens ein Teil der Bindefasern und/oder wenigstens ein Teil der Träger- und Bindefasern miteinander verbunden, insbesondere mechanisch oder thermisch, vorzugsweise thermisch, miteinander verbunden sein. Bevorzugt sind wenigstens ein Teil der Bindefasern und/oder wenigstens ein Teil der Träger- und Bindefasern miteinander verklebt, vorzugsweise thermisch verklebt.
Für den Fall, dass das Textilprodukt Bindestellen zwischen den Träger- und den Bindefasern aufweist, ist es weiterhin bevorzugt, wenn an den Bindestellen die Trägerfasern von dem Material, in der Regel einem Polymer, der Bindefasern wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, ummantelt sind.
In einer weiteren Ausführungsform besitzt das Textilprodukt eine dreidimensionale Faserstruktur, welche von den Träger- und Bindefasern gebildet ist.
Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Trägerfasern innerhalb einer von den Bindefasern gebildeten Faserstruktur vorliegt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur ≥ 75 °C, insbesondere von 80 °C bis 300 °C, bevorzugt 85 °C bis 160 °C, auf. Polymere mit den in diesem Absatz genannten Glasübergangstemperaturbereichen eignen sich in besonderer Weise zur Ausbildung einer thermisch stabilen Druckelastizität bei dem erfindungsgemäßen Textilprodukt.
Bevorzugt weisen die Trägerfasern ein Polymer auf oder sind aus einem Polymer gebildet, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyester, Polyethylennaphthalat, Polyphenylensulfid, Polycyclohexandimethylenterephthalat, 2,5-Furandicarboxylat-Einheiten enthaltende Polyester wie Polyethylenfuranoat, Polyacrylnitril, insbesondere oxidiertes Polyacrylnitril, Polyetherketon (PEK) und Copolymere davon. Die Verwendung von 2,5-Furandicarboxylat-Einheiten enthaltenden Polyestern als Fasermaterial für die Trägerfasern ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt. So ist das Monomer 2,5-Furandicarboxylsäure aus Kohlenhydraten herstellbar, wodurch wenigstens in diesem Umfang eine Entkopplung von dem begrenzt verfügbaren Rohöl als gängigem Rohstoff zur Herstellung von Kunststoffen erzielbar ist. Zur Herstellung von 2,5-Furandicarboxylat-Einheiten enthaltenden Polyestern sei beispielhaft auf die Druckschriften WO 2013/062408 A1 und WO 2010/077133 A1 sowie auf die Publikation „Furandicarboxylic Acid (FDCA), A Versatile Building Block for a Very Interesting Class of Polyesters" von E. de Jong et al. (herunterladbar unter http://pubs.acs.org/doi:10.1021/bk-2012-1105.ch001) verwiesen, deren Offenbarungsgehalt in Bezug auf die dort beschriebenen Herstellungsverfahren für 2,5-Furandicarboxylat-Einheiten enthaltende Polyester durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
Bei den Bindefasern handelt es sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform um Klebefasern, insbesondere Schmelzklebefasern.
Bevorzugt weisen die Bindefasern ein thermoplastisches Polymer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, auf oder bestehen aus einem solchen Polymer, insbesondere Elastomer. Durch derartige Bindefasern lässt sich besonders wirkungsvoll ein druckelastisches Verhalten bei dem erfindungsgemäßen Textilprodukt implementieren.
Zweckmäßigerweise besitzt das thermoplastische Polymer der Bindefasern einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Polymer der Trägerfasern. Bevorzugt weist das Polymer der Bindefasern einen Schmelzpunkt von 100 °C bis 250 °C, insbesondere 130 °C bis 220 °C, vorzugsweise 160 °C bis 220 °C, auf. Thermoplastische Polymere mit den in diesem Absatz genannten Schmelzpunktbereichen eignen sich besonders für die Durchführung einer unter technischen sowie wirtschaftlichen Gesichtspunkten tragfähigen Thermobondierung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist auch das thermoplastische Polymer eine Glasübergangstemperatur (Tg) > 70 °C auf. Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass auch das thermoplastische Polymer eine Glasübergangstemperatur ≥ 75 °C, insbesondere von 75 °C bis 300 °C, bevorzugt 80 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt 85 °C bis 160 °C, aufweist. Durch Verwendung von thermoplastischen Polymeren mit den in diesem Absatz genannten Glasübergangstemperaturbereichen kann die Ausbildung einer auch bei erhöhten Temperaturen stabilen Druckelastizität des Textilproduktes zusätzlich verstärkt werden.
Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe umfassend Polyester, Copolyester, thermoplastische Polyester-Elastomere, thermoplastische Polyester auf Olefinbasis, Styrol-Triblock-Copolymere wie Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymer, Polyamide wie Polyamid 12, thermoplastische Polycarbonate und Mischungen (Blends) davon.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Bindefasern um Mehrkomponentenfasern, insbesondere Bikomponentenfasern.
Bevorzugt weisen die Bindefasern einen Kern-Mantel-Aufbau auf. Derartige Bindefasern haben den Vorteil, dass sie imstande sind, netzförmige Strukturen auszubilden, was wiederum vorteilhaft ist im Hinblick auf die Ausbildung eines druckelastischen Verhaltens bei dem erfindungsgemäßen Textilprodukt.
Bevorzugt weist der Kern ein Polymer auf oder besteht aus einem Polymer, welches der Kern-Mantel-Faser eine mechanische Stabilität und insbesondere Steifheit verleiht. Erfindungsgemäß kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass wenigstens der Kern ein faserbildendes Polymer aufweist oder aus einem solchen Polymer besteht. Dies hat den Vorteil, dass der Mantel grundsätzlich auch ein schlecht faserbildendes, insbesondere schlecht ausspinnbares, Polymer aufweisen oder aus einem solchen Polymer bestehen kann. Bezüglich geeigneter Polymere für den Kern sei auf die im Zusammenhang der Trägerfasern genannten Polymere verwiesen. Der Mantel weist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, auf oder besteht aus einem solchen Polymer, insbesondere Elastomer. Insoweit wird auf die im Zusammenhang der Bindefasern erwähnten Polymere Bezug genommen.
Der Mantel weist in einer weiteren Ausführungsform einen Anteil von 20 Vol.-% bis 50 Vol.-%, bevorzugt 25 Vol.-% bis 35 Vol.-%, auf, bezogen auf das Gesamtvolumen einer einzelnen Bindefaser.
In einer unter mechanischen Stabilitätsgesichtspunkten vorteilhaften Ausführungsform ist die Anzahl der Trägerfasern größer als die Anzahl der Bindefasern. Beispielsweise kann das Textilprodukt ein Verhältnis (in %) von Trägerfasern zu Bindefasern von 80:20 bis 70:30 aufweisen.
In einer möglichen Ausführungsform weist das Textilprodukt ein Verhältnis (in %) von Trägerfasern zu Bindefasern von 50:50 auf.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Trägerfasern einen Anteil von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, insbesondere 50 Gew.-% bis 85 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 80 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Textilproduktes.
Um die Festigkeits- und Dehneigenschaften des erfindungsgemäßen Textilproduktes zusätzlich zu verbessern, ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Trägerfasern und/oder die Bindefasern, vorzugsweise die Trägerfasern und die Bindefasern, wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, verstreckt vorliegen.
Um die Ausbildung eines druckelastischen Verhaltens bei dem erfindungsgemäßen Textilprodukt zusätzlich zu verbessern, ist es in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Trägerfasern und/oder die Bindefasern, vorzugsweise die Trägerfasern und die Bindefasern, wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, gekräuselt vorliegen bzw. mit einer Kräuselung versehen sind.
Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Trägerfasern und/oder die Bindefasern einen möglichst geringen Titer besitzen. Bevorzugt besitzen die Träger- und/oder die Bindefasern einen Titer von 1 dtex bis 100 dtex, insbesondere 3 dtex bis 70 dtex, bevorzugt 6 dtex bis 50 dtex.
Wie bereits erwähnt, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es sich bei den Fasern des Textilproduktes um Stapelfasern handelt. Dementsprechend können die Träger- und/oder die Bindefasern beispielsweise eine Länge von 40 mm bis 150 mm, bevorzugt 60 mm bis 90 mm, aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Textilprodukt ein Porenvolumen von 40% bis 90% auf, bezogen auf das Gesamtvolumen des Textilproduktes. Dies bewirkt eine erhöhte Luftdurchlässigkeit, was abhängig von der beabsichtigten Verwendung des Textilproduktes vorteilhaft sein kann. Ist das Textilprodukt beispielsweise zur Herstellung eines Sitzpolsters für ein Automobil vorgesehen, führt eine hohe Luftdurchlässigkeit des Textilproduktes zu einer deutlichen Erhöhung des Sitzkomforts.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Textilprodukt ein Raumgewicht von 10 kg/m³ bis 100 kg/m³, insbesondere 15 kg/m³ bis 50 kg/m³, bevorzugt 20 kg/m³ bis 40 kg/m³, auf.
Die im vorherigen Absatz genannten niedrigen Raumgewichte haben gegenüber gattungsgemäßen Textilprodukten den Vorteil einer signifikanten Masseneinsparung, was insbesondere im Automobilbereich den weitergehenden Vorteil eines verringerten Kraftstoffverbrauchs miteinschließt.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Träger- und/oder die Bindefasern mit wenigstens einem Additiv versehen. Bei dem wenigstens einen Additiv kann es sich beispielsweise um einen Farbstoff handeln.
Das Textilprodukt besteht in einer weiteren Ausführungsform aus den Träger- und den Bindefasern.
In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Textilprodukt um ein Faserformteil, bevorzugt für den Kraftfahrzeug-, Schienenfahrzeug- und/oder Luftfahrzeugbereich, besonders bevorzugt für den Automobilbereich.
Das Faserformteil ist vorzugsweise ein dreidimensionales Faserformteil, insbesondere in Form eines Polstervlieses.
Zum Beispiel kann es sich bei dem Faserformteil um ein Polster, insbesondere Sitzpolster, Armlehnpolster, Rückenpolster, Kopfstützpolster oder Sitzrückenlehnpolster, bevorzugt für Automobile, handeln.
Des Weiteren kann es sich bei dem Faserformteil um ein Matratzenpolster handeln.
Weiterhin kann es sich bei dem Faserformteil um einen BH-Formfüllstoff handeln.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Textilproduktes, insbesondere eines Textilproduktes gemäß erstem Erfindungsaspekt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen von Trägerfasern und Bindefasern und
– Verarbeiten der Trägerfasern und Bindefasern zu einem Textilprodukt.

Das Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur > 70 °C aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Träger- und Bindefasern durch Ausspinnen bereitgestellt.
Grundsätzlich können die Träger- und/oder Binderfasern in Form von Endlosfasern bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn die Träger- und/oder Bindefasern vor dem Verarbeiten zu dem Textilprodukt zu Stapelfasern abgelängt werden.
Vorzugsweise werden die Träger- und Bindefasern zu einem verfestigten, insbesondere chemisch, mechanisch und/oder thermisch verfestigten, Textilprodukt verarbeitet. Bevorzugt werden die Träger- und Bindefasern zu einem thermisch verfestigtem Textilprodukt verarbeitet. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn die Träger- und Bindefasern durch Wärmezufuhr zu einem verfestigten Textilprodukt verarbeitet werden.
In einer weitergehenden Ausführungsform werden die Träger- und Bindefasern zunächst zu einem unverfestigten Textilprodukt verarbeitet, welches anschließend einer Verfestigung insbesondere chemischen, mechanischen und/oder thermischen Verfestigung unterworfen wird. Bevorzugt wird das unverfestigte Textilprodukt durch eine thermische Verfestigung, d.h. eine sogenannte thermische Bondierung, verfestigt. Die Verfestigung des Textilproduktes beruht vorzugsweise auf Verbindungen, insbesondere Verklebungen, zwischen den Bindefasern und/oder zwischen den Träger- und den Bindefasern auf. Bevorzugt beruht die Verfestigung des Textilproduktes auf Verbindungen, insbesondere Verklebungen, sowohl zwischen den Bindefasern als auch zwischen den Träger- und Bindefasern.
Die Träger- und Bindefasern werden in einer weiteren Ausführungsform ohne ein zusätzliches Bindemittel zu dem Textilprodukt verarbeitet. Mit anderen Worten kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein, dass beim Verarbeiten der Träger- und Bindefasern zum Textilprodukt – abgesehen von den Binderfasern – kein zusätzliches Bindemittel eingesetzt wird.
Vorzugsweise werden die Träger- und Bindefasern zu einem Vlies insbesondere Vliesstoff, verarbeitet.
Das Verarbeiten der Träger- und Bindefasern zum Textilprodukt umfasst in einer weitergehenden Ausführungsform die folgenden Schritte:

– Legen der Träger- und Bindefasern zu einem Vlies
– Verfestigen, vorzugsweise thermisches Verfestigen, des gelegten Vlieses unter Ausbildung eines Vliesstoffes.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Träger- und Bindefasern mittels eines Einblasverfahrens zu einem vliesförmigen, insbesondere vliesstoffförmigen, Textilprodukt verarbeitet. Das Einblasverfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:

– Einblasen der Träger- und Bindefasern mittels einem Luftstroms in den Innenraum eines zweiteiligen, geschlossenen Hohlwerkzeuges, welches eine Unterform, deren Innenseite die Kontur der Unterseite des Textilproduktes bestimmt, und eine Oberform, deren Innenseite die Kontur der Oberseite des Textilproduktes bestimmt, umfasst, wobei die Unter- und/oder Oberform Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen,
– Anlagern der Träger- und Bindefasern an den Innenseiten der Unterform und der Oberform bis das Hohlwerkzeug gefüllt ist, wodurch sich ein Vlies aus den Träger- und Bindefasern bildet und vorzugsweise
– Verfestigen des Vlieses, vorzugsweise durch Wärmezufuhr.

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des in der vorliegenden Beschreibung erwähnten sowie in den vorherigen Absätzen beschriebenen Fasereinblasverfahrens sei auf die WO 2004/106042 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt bezüglich des dort beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von dreidimensionalen, ausgeprägten Formteilen durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
In einer alternativen Ausführungsform werden die Träger- und Bindefasern mittels des sogenannten Wavemaker-Verfahrens zu einem vliesförmigen, insbesondere vliesstoffförmigen, Textilprodukt verarbeitet. Bei diesem Verfahren werden die Träger- und Bindefasern zunächst mittels einer Krempel zu einem Vlies gelegt. Das Vlies wird danach einer Formwalze mit Zahngarnituren zur Ausrichtung der Vliesfasern zugeführt. Die Formwalze wird auch als Wellenbildungsaggregat bzw. Vertikalleger bezeichnet. Das Vlies kann dabei über einen Kreuzleger oder direkt der Formwalze zugeführt werden. Nach Ausrichtung der Vliesfasern durch die Formwalze wird das Vlies vorzugsweise thermisch befestigt. Hierzu kann das Vlies in einem Thermobond-Durchluftofen überführt werden, in welchem die Bindefasern aufgeschmolzen werden, wodurch Bindestellen zwischen den Bindefasern und/oder Träger- und Bindefasern, vorzugsweise sowohl zwischen den Bindefasern als auch zwischen den Träger- und Bindefasern, entstehen. Nach Abkühlen wird ein verfestigtes vliesstoffförmiges Textilprodukt erhalten.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Verfahrens wird vollständig auf die im Rahmen des ersten Erfindungsaspektes gemachten Ausführungen Bezug genommen.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Textilproduktes zur Herstellung von textilen Gegenständen, bevorzugt Interieur-Textilien, semitechnischen Textilien, technischen Textilien, Heimtextilien, Kleidung und/oder medizintechnischen Textilien.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Textilproduktes wird vollständig auf die bisherige Beschreibung Bezug genommen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand von Ausführungsbeispielen sowie der Unteransprüche. Dabei können einzelne Merkmale der Erfindung für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die bevorzugten Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung, die in keiner Weise darauf beschränkt sein soll.
Figurenkurzbeschreibung
1 zeigt eine REM-Aufnahme, welche einen Ausschnitt aus der Struktur eines erfindungsgemäßen Textilproduktes widergibt.
Beispielteil
Zur Herstellung eines dreidimensionalen Faserformteils wurden zwei unterschiedliche Fasertypen, nämlich Trägerfasern und Bindefasern, verwendet. Beide Fasertypen wurden in unterschiedlichen Anteilen gemeinsam zu dem Faserformteil verarbeitet. Als Trägerfasern wurden Stapelfasern aus Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyphenylensulfid (PPS) eingesetzt. Als Bindefasern wurden Kern-Mantel-Fasern eingesetzt, deren Kern aus PET und deren Mantel aus Polyamid 12 bestand.
In Bezug auf die Trägerfasern wurden die folgenden kommerziell verfügbaren Trägerfasern eingesetzt:

1. PET 22 dtex
2. PET 6.7 dtex
3. PPS 7.7 dtex

1. Herstellung der Kern-Mantel-Bindefaser:
Vor der Verarbeitung wurden die Polymere getrennt in einem Trockner bei Vakuum und erhöhter Temperatur (80 °C bis 120 °C) getrocknet, um den Wassergehalt zu minimieren. Die Trocknungsdauer betrug 12 Stunden. Das Ausspinnen erfolgte auf einer Bikomponentenspinnanlage, welche aus zwei Reimotec RH27-1-25-25D Extrudern bestand. Die Anlage war mit einem einstelligen Spinnkopf ausgerüstet und besaß Zahnraddosierpumpen zur exakten volumetrischen Materialdosierung. Die Dosierpumpen hatten eine Förderkapazität von 0.6 ccm/Umdrehung. Im Betrieb wurde ein Materialverhältnis Kern:Mantel von 50:50 ausgewählt. Die Drehzahl der Spinnpumpen betrug bei beiden Polymeren 30 Umdrehungen pro Minute. Die Extruder liefen mit Drehzahlen von 10 bis 12 Umdrehungen pro Minute. Die Spinntemperatur im Spinnkopf betrug 285 °C. Dabei stellten sich Drücke von 20 bar im Mantel und 34 bar im Kern ein. Die ausgesponnene Faser wurde nach dem Durchlaufen einer Kühlzone mit Avivage versehen und bei 800 Metern pro Minute aufgespult. Anschließend erfolgte eine konventionelle Verstreckung der Faser ohne Kräuselung. Die Faser wurde mit einem Schneidkonverter in 60 mm lange Stapelfasern geschnitten.
2. Herstellung des dreidimensionalen Faserformteils:
Die Bindefasern wurden gemeinsam mit den Trägerfasern in ein Hohlwerkzeug eingeblasen. Es entstand eine homogene Mischung beider Fasen als Wirrvlies. Dieses Konstrukt wurde anschließend durch Erhitzen im Ofen thermisch aktiviert. Dabei schmolz der leichtfließende Schmelzkleber (Polyamid 12) der Bindefasern auf und bildete an allen Fokalpunkten mit anderen Fasern eine Klebeverbindung (siehe 1).
3. Prüfung des druckelastischen Verhaltens:
Zur Überprüfung des druckelastischen Verhaltens kam der Druckverformungsrest (DVR) zum Einsatz. Der Druckverformungsrest ist ein Maß dafür, wie sich das Material bei länger andauernder, konstanter Druckverformung und anschließender Entspannung verhält. Die Mindestdicke der dafür vorgesehenen Proben lag bei 50 mm. Bei einer Ausgangsdicke der Einzelprobe zwischen 5 mm bis 40 mm wurden hierfür Probenstapel gebildet. Die Auflagefläche entsprach der Gewichtsauflagefläche und wurde mit 100 cm² gewählt. Das Auflagegewicht betrug 5 kg. Die Anzahl der Messproben pro Material betrug 3. Die Prüflinge wurden zunächst während 24 Stunden bei einem Normklima (23°C Raumtemperatur/50% relative Luftfeuchte) klimatisiert. Anschließend verweilten die Proben während 22 Stunden bei 70°C im Ofen. 30 Minuten nach der Entlastung bei Raumtemperatur wurde die verbleibende Höhe gemessen und daraus die bleibende Verformung ermittelt.
Ein DVR von 0% bedeutet, dass der Körper seine ursprüngliche Dicke wieder voll erreicht. Dagegen bedeutet ein DVR von 100%, dass der Körper während des Versuchs völlig verformt wurde und keine Rückstellung zeigt. Als Grenzwert für den Einsatz von Vliesstoffen im Automobilbereich wurde ein DVR 5 kg von ≤ 22% bestimmt.

Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in untenstehender Tabelle 1 dargestellt.

Nr.	Bindefasern	Trägerfasern	DVR (%)			Dichte in kg/m³
			min.	ø	max.	min.	max.
1	PET/PA12	PES 22dtex	30	33	36	50	55
2	PET/PA12	PES 6,7dtex	41	46	51	45	45
3	PET/PA12	PES 22dtex	36	40	46	60	60
4	PET/PA12	PES 22dtex	46	46	46	45	73
5	PET/PA12	PPS 7,7dtex	26	26	27	63	72
6	PET/PA12	PPS 7,7dtex	20	23	27	28	38
7	PET/PA12	PPS 7,7dtex	16	19	22	35	37

Tabelle 1: Messung des DVR

Die tabellarisch dargestellten Ergebnisse zeigen, dass bei Verwendung einer Trägerfaser aus PET auch bei hohen Raumgewichten bis 60 kg pro m³ kein DVR 5 unter 30% erzielt werden konnte. Dagegen konnten mit Trägerfasern aus PPS Druckverformungsrestergebnisse deutlich unter 30% erzielt werden, nämlich in einem Bereich von 16 bis 22% bei einem Raumgewicht von akzeptablen 35 bis 37 kg/m³.
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

WO 2013/062408 A1 [0036]
WO 2010/077133 A1 [0036]
WO 2004/106042 A1 [0073]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Furandicarboxylic Acid (FDCA), A Versatile Building Block for a Very Interesting Class of Polyesters“ von E. de Jong et al. (herunterladbar unter http://pubs.acs.org/doi:10.1021/bk-2012-1105.ch001) [0036]

Claims

Textilprodukt, aufweisend Trägerfasern und Bindefasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur > 70 °C aufweisen.
Textilprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Textilprodukt in einer thermisch verfestigten Form vorliegt.
Textilprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Textilprodukt um einen Vliesstoff handelt.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Textilprodukt um ein Wirrfaser-Vliesstoff, insbesondere um ein Melt-Blown-Vliesstoff oder ein Spinnvliesstoff, handelt.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer eine Glasübergangstemperatur ≥ 75 °C, insbesondere von 80 °C bis 300 °C, bevorzugt 85 °C bis 160 °C, aufweist.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfasern ein Polymer aufweisen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyester, Polyphenylensulfid, Polyethylennaphthalat, Polycyclohexandimethylenterephthalat, 2,5-Furandicarboxylat-Einheiten enthaltende Polyester wie Polyethylenfuranoat, Polyacrylnitril, insbesondere oxidiertes Polyacrylnitril, Polyetherketon und Copolymere davon.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindefasern ein thermoplastisches Polymer, insbesondere thermoplastisches Elastomer, aufweisen.
Textilprodukt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ebenfalls eine Glasübergangstemperatur > 70 °C aufweist.
Textilprodukt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ebenfalls eine Glasübergangstemperatur ≥ 75 °C, insbesondere von 75 °C bis 300 °C, bevorzugt 80 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt 85 °C bis 160 °C, aufweist.
Textilprodukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Polyester, Copolyester, thermoplastische Polyester-Elastomere, thermoplastische Polyester auf Olefinbasis, Styrol-Triblock-Copolymere wie Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymer, Polyamide wie Polyamid 12, thermoplastische Polycarbonate und Mischungen davon.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bindefasern um Mehrkomponentenfasern, insbesondere Bikomponentenfasern, handelt.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindefasern einen Kern-Mantel-Aufbau besitzen, wobei der Mantel ein thermoplastisches Polymer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, aufweist.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Trägerfasern größer ist als die Anzahl der Bindefasern.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfasern und/oder die Bindefasern wenigstens teilweise verstreckt vorliegen.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfasern und/oder die Bindefasern wenigstens teilweise gekräuselt vorliegen.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Textilprodukt ein Porenvolumen von 60% bis 90% aufweist, bezogen auf das Gesamtvolumen des Textilproduktes.
Textilprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Textilprodukt um ein Faserformteil, insbesondere dreidimensionales Faserformteil, bevorzugt für den Kraftfahrzeug-, Schienenfahrzeug und/oder Luftfahrzeugbereich, besonders bevorzugt für den Automobilbereich, handelt.
Verfahren zur Herstellung eines Textilproduktes, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches die Schritte umfasst: – Bereitstellen von Träger- und Bindefasern und – Verarbeiten der Träger- und Bindefasern zu einem Textilprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfasern ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur > 70 °C aufweisen.
Verwendung eines Textilproduktes nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von textilen Gegenständen, bevorzugt Interieur-Textilien, semitechnischen Textilien, technischen Textilien, Heimtextilien, Kleidung und/oder medizintechnischen Textilien.