DE1964060A1 - Nichtgewebtes Vlies aus Polypropylenfasern und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Nichtgewebtes Vlies aus Polypropylenfasern und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein nicktgewebtes Vlies bzw.
eine nichtgewebte Matte aus-Polypropylenfasern sov/ie insbesondere
auf ein Schmelz-Blas-Verfahren zur Herstellung derartiger Matten. Es ist bekannt, Polypropylen durch Schmelzspinnen
in Fasern mit unterschiedlichem Denier umzuwandeln. Bisher hat man die schmelzgesponnenen Fasern aus Polypropylen zur Herstellung nichtgewebter Matten weiterverarbeitet.
Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten nichtgev/ebten
fetten oder Produkte bestanden jedoch nicht aus sehr feinen Poljrpropylenfasern und hatten auch nicht die selbstbindenden
Eigenschaften der Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung.
Ein Schmelz-Blas-Verfahren ist in der Arbeit "Super-Fine
Thermoplastics" von Van A. ¥ente, veröffentlicht in
Industrial and Engineering Chemistry, 48 Nr. 8 (1956), Seiten 1342-1346 beschrieben. Im Zusammenhang mit dem in dem Artikel von V/ente beschriebenen Schmelz-Blas-Verfahren sind synthetische Harze wie Fylon, Polystyrol, Polymethylmethacrylat
Thermoplastics" von Van A. ¥ente, veröffentlicht in
Industrial and Engineering Chemistry, 48 Nr. 8 (1956), Seiten 1342-1346 beschrieben. Im Zusammenhang mit dem in dem Artikel von V/ente beschriebenen Schmelz-Blas-Verfahren sind synthetische Harze wie Fylon, Polystyrol, Polymethylmethacrylat
009627/1761 TO Omm*>-
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1964000
und Polyäthylen genannt, jedoch nicht Polypropylen. Ein
Schmelzspinn- und Blasverfahren ist in der Britischen Patentschrift
1 055 187 beschrieben.
In den nichtgewebten Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung
sind die lasern in zwei Richtungen -willkürlich angeordnet und haben eine Größe zwischen etwa 1 und 50 Mikron.
Es können sowohl Matten mit im wesentlichen kontinuierlichen Fasern als auch Matten mit nicht kontinuierlichen Fasern hergestellt
werden. Die Polypropylen-Matten gemäß der Erfindung α sind "selbstgebunden", d.h. die Fasern sind eine an die 'andere
gebunden. Matten dieser Art sind für eine Reihe von Anwendungszwecken
brauchbar, ohne daß sie eine weitere Behandlung
benötigten. Es kann eine Matte hergestellt werden, in der die Fasern in starkem Maße selbst, d.h. untereinander,
gebunden sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Schmelz-Blas-Verfahren zur Herstellung
der nichtgewebten Matten wird das Polypropylen auf Temperaturen zwischen 316 und 4820O erwärmt und dann durch
eine Vielzahl von Düsenöffnungen in einen erwärmten Gasstrom, vorzugsweise einen Luftstrom extrudiert, in welchem die Fasern verstreckt, d.h. ausgezogen werden. Der Gasstrom wird
durch Düsen erzeugt, die beidseits neben den Düsenöffnungen
angeordnet sind. Die verstreckten Fasern werden auf einer sich bewegenden Aufnahmevorrichtung gesammelt, die 2,5 cm
von den Düsenöffnungen entfernt angeordnet ist.
Üblicherweise werden Monofilfäden und Fasern aus Polypropylen
bei Temperaturen von etv/a 232 bis 3160O hergestellt. Beim
Schmelzspinnen von Monofilfäden liegen die Temperaturen zwischen
232 und 2880C, wogegen man beim Schmelzspinnen von
Fasern Temperaturen bis zu 3160O anwendet, um sicherzustellen,
daß das Polypropylen in geschmolzener Form vorliegt; höhere
Temperaturen werden üblicherweise nicht angewandt, weil es
bei ihnen zu einer thermischen Zersetzung des Polymeren kommen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das PoIy-
..j^mr^ 009827/1761 ■
ORIGINAL
propylen jedoch auf Temperaturen zwischen 527 "and 4820C
aufgeheizt, und zwar entweder in einem Extruder, der getrennt von der Sehmelz-Blas-Vorrichtung angeordnet ist,
oder in dem Extruder, von welchem aus die Düsen bei der Herstellung der Pasern in dem Sebmelz-Blas-Verfahren gespeist
werden. Es ist weiterhin möglich, aas Polypropylen
auf diese hohen lemperaturen in der Düse kurz vor dem Austritt aus den Düsenöffnungen in die konvergierenden Heißgasströme,
in welchen das Polypropylen zu !Fäden ausgezogen wirä, aufzuheizen.
Ohne daß hierfür eine ausreichende Erklärung abgegeben'wer—
den kann, hat das Erhitzen auf die genannten hohen Temperaturen,
welches als eine Wärmebehandlung angesehen werden kann, eine erhebliche Bedeutung für das Sehmelz-Blas-Verfahren.-von.
Polypropylen. Da Polypropylen ein hohes Maß an Schmelzelastizität aufweist, ist es möglich, daß durch die
Wärmebehandlung die Schmelzelastizität verringert oder die Viskosität des Polypropylens, die für das Sehmelz-Blas-Verfahren erforderlieh ist, beeinflußt wird.
Bei dem Sehmelz-Blas-Verfahren gemäß der Erfindung werden
die Polypropylen-Mden, während sie noch in geschmolzenem Zustand sind, bis at*f einen Durchmesser von 1 bis 50 Mikron ausgezogen.
Die Gasgeschwindigkeiten können zwischen 0,2 und 4
44= /min. oder darüber liegen. Bei den niederen bis mäßigen
Gasgeschwindi'gkeiten entstehen im wesentlichen kontinuierliche
Fäden, von denen nur ein kleiner Anteil zerreißt. Mit
steigender Iniftgeschwindigkeit erhöht sich auch die Zahl der
Faserbrüche, so daß es zur Bildung von "Schüssen" kommen kann;
"Schüsse" sind große Polypropylen-Zlümpchen, deren Durchmesser
ein Vielfaches des durchschnittlichen Durchmessers der Fasern in der Matte beträgt. Die Bildung von "Schüssen" muß vermieden
werden, damit eine gleichmäßige Matte erhalten wird. Wird
die Matte anschließend kalandriert oder in anderer "Vieise wei-_
terbehandelt, so können durch die "Schüsse" Fehler oder sogar
009827/1761 ««, Offl6)Nj«.
Löcher in der Oberfläche entstehen. Bei den hohen Gasge-,
schwindigkeiten bestehen die Matten aus nicht-kontinuierlichen Polypropylen-Fasern und enthalten gleichmäßig feine
"Schüsse", gegen welche nichts einzuwenden ist.
Die beigefügten Zeichnungen dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung; in diesen Zeichnungen bedeuten:
Pig. 1 eine schematische Ansicht des gesamten Schmelz-Blas-Verfahrens;
Pig. 2 eine Schrägansicht eines Düsenkopfes in auseinandergezogener
Form, in welcher man die einzelnen Teile eines für das Schmelz-Blas-Verfahren brauchbaren Düsenkopfes
erkennt;
Pig. 3 einen Querschnitt durch eine Düse;
Pig. 4 eine Ansicht des Ablege-Yorganges der schmelzgesponnenen und verstreckten Pasern auf einer Aufnahmevorrichtung.
In Pig. 1 erkennt man, daß Polypropylen in den Trichter 1 eines Extruders 2 eingefüllt ist. Das bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren benutzte Polypropylen ist entweder vor Einführung in den Extruder 2 thermisch behandelt worden oder
wird in dem Extruder 2 und/oder Düsenkopf 3 thermisch behandelt, d.h. aufgeheizt. Erfindungsgemäß wird das Polypropylen
in Jen Trichter 1 gegeben und dann in den Extruder
2 auf Temperaturen über 3160C* vorzugsweise zwischen 327 und
4270O aufgeheizt. Das Ausmaß der thermischen Behandlung, d.h.
der Wärmezufuhr, die erforderlich ist, ändert sich von Pail
zu Pail, weil auch die bei der üblichen Polypropylen-Herstellung erforderliche Wärmezufuhr unterschiedlich ist und
v/eil das Ausmaß der Wärmebehandlung bzw. die Wärmezufuhr auch von den bei dem Schmelz-Blas-Verfahren angewandten Geschv/indigkeiten
abhängt. Es konnte jedoch festgestellt v/erden,
daß alles übliche Polypropylen eine thermische Behand-
009827/1761
lung erfordert, bevor es in dem Schmelz-Blas-Verfahren gemäß
der Erfindung verwendet werden kann. Das Polypropylen wird mit Hilfe der Fördervorrichtung 4 durch den Extruder 2
in den Düsenkopf 3 gefördert. Der Düsenkopf 3 kann eine Heizplatte 5 enthalten, die auch für die thermische Behandlung des Polypropylens vor dem Terspinnen verwendet werden
kann. Es ist möglich, eine thermische Teilbehandlung des
Polypropylens in dem Extruder 2 durchzuführen und danach eine weitere thermische Behandlung in dem Düsenkopf 3 vorzunehmen.
Das Polymer wird dann durch eine Reihe von Düsenöffnungen 6 in dem Düsenkopf 3 in. einen Gasstrom ausgepreßt,
welcher das Polymer in kontinuierliche Fäden 7 auszieht, die auf einer sich "bewegenden Aufnahmevorrichtung 8, z.B. einer
Trommel 9 gesammelt werden und eine kontinuierliche Matte "bilden. Der Gasstrom, der die Polypropylenfäden verstreckt,
tritt durch die Gasdüsen 11 und 12 aus. Zu den Gasdüsen "bzw.
Gasschlitzen 11 und 12 gelangt das heiße Gas, vorzugsweise Luft durch die Gasleitungen 13 und 14.
l/eitere Einzelheiten "bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens,
insbesondere hinsichtlich des Düsenkopfes 3» können aus den Fig. 2 und 3 entnommen werden. Die zusammengehörenden
!eile des Düsenkopfes 3 sind in Fig. 2 in auseinandergezogener Form dargestellt. Der Düsenkopf 3 wird von der oberen
Düsenplatte 15 und der unteren Düsenplatte 16 gebildet.
Das Polypropylen wird an der Rückseite der Düsenplatten 15
und 16 durch die Öffnung 17 zugeführt. Das Polymer gelangt
dann in eine Kammer 18, die sich zwischen den oberen und unteren Platten 15 und 16 befindet. Das vordere Ende der Düsenplatte 16 weist gebohrte nutenartige Vertiefungen 19 auf, die
in den Düsenöffnungen 6 enden. Die gebohrten Vertiefungen können sich sov/ohl in der unteren Düsenplatte 16 als auch in
der oberen Düsenplatte 15 als auch in beiden Platten 15 und
16 befinden. Eine obere Gasabdeckplatte 20 und eine unteres Gasabdeckplatte 21 sind jeweils mit der oberen Düsenplatte
15 bzv/. der unteren Düsenplatte 16 verbunden.
009827/1761 "»««aw«.
1984060
Das heiße Gas wird durch die Öffnungen 25 in der oberen
Luftplatte 20 sowie durch untere öffnungen 26 in der unteren
Gasplatte 21 zugeführt. Geeignete Leitflächen bzw. Leitvorrichtungen (nicht gezeigt) können sowohl in der oberen
Luftkammer 27 als auch in der unteren Luftkammer 28 vorhanden sein, damit ein gleichmäßiger Luftstrom durch die
Gasschlitze 23 bzw. 24 erreicht wird. Der Düsenkopf 5 v/ird schließlich durch die Endplatten 29 und 30 begrenzt, '.ie man
in Fig. 3 erkennt, kann der hintere Teil des Düsenkopfes 3
eine Heizvorrichtung 5 enthalten, durch die sowohl das Polymer als auch die Luft in dem Düsenkopf 3 aufgeheizt werden.
In Fig. 4 ist das Ablegen der veretreokten Fasern 7 auf der
Trommel 9 noch genauer dargestellt. Die fasern werden aus dem Düsenkopf 3 ausgeblasen und auf dem Sieb, welches die
Trommel 9 bedeckt, abgelegt; die Trommel ist 2,5 bis 61 cm von den Düsenöffnungen 6 in des Düsenkopf 3 entfernt angeordnet.
Die erzeugten Matten unterscheiden sich in der Dichte und. im Aussehen je nach dem, ob das Sieb in einem Abstand von
3,2 bis 5,1 cm oder in einem Abstand von 12,7 bis 17,8 cm oder gar in einer Entfernung von über 3Of5 cm angeordnet ist.
In der Fig. 4 erkennt man auch die Bildung eines "Schusses" 31 in der Matte: 10. Unter einem "Schuss" ist eine Masse oder
ein Klumpeheη aus Polypropylen zu verstehen, welches offenbar
durch das Zerreißen einzelner Fasern entsteht; ein solches Zerreißen eines Einzelfadens ist bei 32 angezeigt. Der zerrissene
Faden gelangt infolge der Yerstreckungsspannung als Klumpcheα mit einem Durchmesser, der viele Male größer ist
als der durchschnittliche Durchmesser der Faser, in die Matte 10.
Die Bildung von "Schüssen" steht ia B*$i#hung *uy Strömungsgeschwindigkeit
des Gases bei jeder gegebenen Fließgeschwindigkeit des Polymeren. Zur Herstellung gleichmäßiger Yliese
ist es auch notwendig, die Tau- oder :Stfcangbildung auszuschalten, "laue" odär "Sträng·"« entstehest wenn die Luftgescnwlndigkeiten niotvfc voll unter Kontrolle sind, so daß'sich die ver-
009827/1761 iad original
* · * ψ ff
f «tr r ι
streckten Pasern berühren können und nicht von dem Düsenkopf
als Einzelfäden bzw. -fasern weggeblasen und als zusammenhängende Stränge oder Saue abgelegt werden. Ist der
luftdruck unzureichend oder ist entweder der obere oder der untere Gasschlitz nicht unter Kontrolle, so bilden sich
"Taue" in der nichtgewebten Matte bzw. dem Vlies. Werden flie Gasgeschwindigkeiten soweit erhöht, daß es nicht zur
Taubildung kommt, so entstehen Matten, die im wesentlichen frei von "Schüssen" oder "Tauen" sind. Bei zunehmenden Gasgeschwindigkeit
en nimmt die Zahl der "Schüese" im allgemeinen zu. Werden die Gasgeschwindigkeiten jedoch noch weiter
erhöht, so werden die "Schüsse" kleiner und häufig länglich in äer Form, bo daß sie als sehr feine "Schüsse" in der Matte
Torliegen. "Schüsse" können nicht geduldet werden, wenn die
Polypropylen-Klümpchen verhältnismäßig groß (größer als 0,1 mm im Durchmesser) und mit dem Auge erkennbar sind, so daß
das Vlies bzw. die Matte nach dem Kalandrieren eine Fehlstelle oder einen Schmelzfleck aufweist.
Bei dem Schmelz-Blas-Verfahren gemäß der Erfindung wird die
Düsentemperatur über etwa 26O0G gehalten. Die bevorzugten
Temperatüren liegen zwischen 302 und 3990C Die Polymer-Fließgeschwindigkeiten
bzw. die Geschwindigkeit, mit welcher das Polymer durch die Düsenöffnungen 6 gepreßt wird, hängen
von der spezifischen Ausgestaltung des Düsenkopfes und des Extruders ab.- Im allgemeinen haben sich Polymer-Fließgeschv/indigkeiten
zwischen etwa 0,07 und 0,5 g/Min./Öffnung oder darüber als günstig erwiesen. Die Polymer-Fließgeschwindigkeit
kann durch die Fördergeschwindigkeit des Extruders reguliert
werden. Die Gas-Fließgeschwindigkeiten werden in entsprechender Weise durch die Konstruktion des Düsenkopfes begrenzt.
Im allgemeinen lassen sich brauchbare Produkte gewinnen, wenn die Luftgeschwindigkeiten zwischen 0,09 und
1,81 kg/Min, liegen.
BAD ORJGfNAL 009827/1761
Die Eigenschaften der nichtgewebten Polypropylen-Matte
Tinter beliebigen Wärmebehandlungsbedingungen hängen in erheblichem Maße von den Luft-Fließgeschwindigkeiten ab, die
bei dem Schmelz-Blas-Verfahren angewandt worden sind, sowie
von dem Abstand der Aufnahmevorrichtung von den Öffnungen im Düsenkopf. Wenn die Iiuftgeschwindigkeiten ganz: allgemein niedrig sind (0,14 bis Q,45 kg/Minv), sind die Fäden in der
nichtgewebten Matte im wesentlichen kontinuierlich, wogegen sich, bei hohen Luftgeschwindigkeiten (0,77 bis 1,81 kg/Min.)
nicht kontinuierliche Pasern und feine "Schüsse" bilden.
Ist die Aufnahmevorrichtung in einem Abstand von 2,5 bis 15,2
cm angeordent, so ergibt sich eine weitgehende Selbstbindung
der laserni weil sie am Punkt der Ablage noch heiß sind, so
daß sie sich bei Berührung miteinander aneinander binden. Bei Entfernungen von 15,2 cm ergibt sich immer noch eine
Selfestbindung, jedoch nimmt das Ausmaß der Selbstbindung mit
dem Abstand ab.
Sind die Luftgeschwindigkeiten zu gering, so werden grobe Fäden gebildet. Diese Fäden verflechten sich im allgemeinen
zu groben tauartigen Bündeln oder "Tauen" in der Matte, so daß diese eine grobe, nicht biegsame, spröde Struktur erhält.
Bei höheren Luftgeschwindigkeiten entstehen feine kontinuierliche Fäden (8 bis 30 Mikron) und die gebildete Matte hat eine
v/eiche und biegsame Struktur. Matten, die bei mäßigen Luftgeschwind
igkeit en erzeugt worden sind, weisen eine pappe-ahnliche
Steifheit auf, wenn die Fäden in einem Abstand von etwa
12,7 bis 15j2 cm abgelegt werden, enthalten jedoch lose Einzelfäden auf der festeren Innenstruktur der Matte. Werden die Fäden
in größerer KTähe der Düsenöffnungen abgelegt, so erscheinen
die Matten starrer und weisen weniger lose Fäden oder "Haare" auf. Bine^weichere lockere Matte erhält man, wenn die
Fäden in einem Abstand von mehr als 12,7 bis 15,2 cm aufgefangen
werden.
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L· t ft » ·
^ Bei noch höheren Iiuf tgesohwindigkeiten tritt ein Zerreißen
der Päden ein, wodurch große unerwünschte "Schüsse" in der
Matte entstehen. Diese Art «Schüsse11 tritt diskontinuierlich
in der Matte auf und kann eine Größe "bis zu 1 ram im Duroh- .,
messer aufweisen; sie gehen der Matte einen rauhen sandpapierartigen
Griff. Haoh dem Kalandrieren der Matte erscheint diese
Art von "Schüssen" als große glatte Bereiche in der Matte, die
der kalandrierten Matte ein grob-fleckiges Aussehen gehen.
Bei sehr hohen luftgeschwindigkeitett werden im wesentliohett
nur nicht-kontinuierliche sehr feine "Fasern hei gleichzeitiger
Bildung einer feinen gleichmäßigen Art von ^Schüssen"
gebildet. Diese letztgenannten "Schüsse" weisen weniger als. 0,1 mm im Durohmesser auf und sind weder im Griff noch visuell
bemerkbar; sie machen sich nach dem-Kalandrieren bemerkbai*,
wonach die Matte sehr glatt weiß mit einer sehr gleichmäßigen
feingekörnten Struktur (als Folge der Anwesenheit der sehr
feinen Teilchen der "Schüsse") erscheint. Die bei diesen sehr
hohen Luftgeschwinäigkeiten erzeugte Matte ist weich und biegsam wie Baumwollwatte, und zwar infolge der sehr feinen Pasern (weniger als 5 Mikron) .·
Die lufttemperatüren können zwischen 282 und 5380C liegen.
Im allgemeinen befinden sich die Lufttemperaturen innerhalb desselben Bereiches wie die Düsentemperaturen. Gewöhnlich sind
die Lufttemperaturen etwas höher als äie^JPüsentemperatüren.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der
Erfindung. · .
Beispiele 1 bis 4 '
Bei diesen Beispielen waren die Bedingungen wie folgt:
Harz: Polypropylen mit einer Sohmelzflußge-
schwindigkeit von 33,6 Extrudertemperaturι 31O0O
v BAD I
'0098.277176-1
-10 - /
Düsentemperaturι 277 - 285 Ö
lufttemperaturι 266 - 2820Q
Polymer-Geschwindigkeit ι 7,1 g/Min.
Abstand der Aufnahmevorrichtung: 20,3 cm Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 0,9
Die Luftgeschwindigkeit wurde jeweils verändert, v/oLoi die
in der Tabelle I zusammengestellten Ergebnisse erzielt wurden.
Das Harz, welches in den vorstehenden Beispielen benutzt wurde,
war eine Mischung aus einem Polypropylen-Grundhars mit
einem niedrigen Schmelzindex, welches bei einer J::trudert.emperatur
über 327°ö extrudiert wurde, so daß sich, ein Polypropylen
mit einer Schmelzflußgeschwindigkeit von 33,6 ergab.
Durch diese thermische Behandlung des Polypropylens vor der
Einführung desselben in den Extruder, der die Düsen speiste,
konnten niedrigere Extruder- und Düsentemperaturen bei dem .Schmelz-Blas-Verfahren angewandt werden.
ÖAD Of3SGlNAt
Einfluß der Luftgeschwindigkeit auf die — Paserhildung
Beschreibung der üDatte , \
° " Λ Λ"Λ Grobe, brüchige Matte, bestehend aus
co großen tauartigen Pasern
J^ 2 0,474 Weichere Matte, feinere Pasern ι ._.-■,
Weiche, biegsame Sfette aus feinen -^ ,""
kontinuierlichen Pasera ι
Beispiel | liuftgeschwindiglceit . ¥Φ I min. |
1 | 0,289 |
2 3 |
0,474 0,659 |
4 | 0,705 |
σ> 4 0,705 Matte enthält große "Schuss"-03eilchen;
-»· s sie ist rauh und hat ein schlechtes .".
Aussehen.
CD CD
O <33
. - 12 -
Die Beispiele zeigen die Bedeutung der richtigen Luftge-.
schwindigkeit bei der Herstellung von Matten mit den gewünschten
Eigenschaften. Die optimale Luftgeschwindigkeit
ändert sich natürlich auch in Abhängigkeit von anderen Bedingungen.
Sind beispielsweise alle Bedingungen so wie vorstehend angegeben, liegt die Polymer-Geschwindigkeit jedoch bei 21,2
g/Min., so erhielt man bei einer Luftgeschwindigkeit von 1,12 if^ /Min. die beste Matte, wogegen in Beispiel 3 die
Luftgeschwindigkeit bei 0,659 ¥¥=■ /Min. lag. Bei dieser höheren
Polymer-Geschwindigkeit waren die lasern größer? jedoch konnte eine gute gleichmäßige uSchussu-freie weiche Matte
gewonnen v/erden. >
In einem weiteren Beispiel, in welchem eine Düsentemperatur
von 31O0C anstelle der Düsentemperatur von 277 — 2850O gemäß
Beispiel 3 angewandt wurde, erhielt man bei einer luftgeschwindigkeit
von 0,59 H2 /Min. die beste Matte. Ganz allgemein
gilt, daß bei höheren Düsentemperaturen geringere Luftgeschwindigkeiten zur Bildung einer qualitativ hochwertigen
!fette erforderlich sind. -
Beispiele 5 bis 9
In den folgenden-Beispielen werden die Matten beschrieben,
die bei sehr hohen Luftgeschwi.ndigkeiten erzeugt werden können,
bei welchen die Größe der gebildeten "Schüsse" so gering ist, daß diese unbemerkbar bleiben. Die Bedingungen waren
wie folgt;
Harz: Polypropylen mit einer Schmelzflußgesehwind igkeit von 33,6 . :
Extrudertemperatur-: 3100C
Düsentemperatur σ 34-10G
Lufttemperatur: 3040C ,
BAD ORIGINAL 0 0 9827/1761
Polymer-öeaclxwiaäiglceit: 18,7 g/Miri.
Entfernungder Aufnahmevorrichtungs 20,5 cm
üinörehungen der Aufnahmevorrichtung: 1,35
Die IJuftgeschwindigkeit wurde jeweils verändert, wo"bei die
in der Saljelle II zusammengestellten Ergebnisse erhalten
wurden.
Sabelle II
5 | |
O | 6 |
O | |
co | |
Ott | 7 |
8 | |
-3 | |
0> | 9 |
3juftges chwindigteit
ΦΦ- /min.
1,05 1,28 1,51 1.74 2,09 Beschreibung der Matte
Matte enthält große "Schüsse", rauhes, schlechtes Aussehen
kleinere "Schüsse", auch schlechtes Aussehen
noch kleinere "Schüsse", besseres Aussehen
Matte enthält feine "Schüsse". Gutes Aussehen
Sehr feine "Schüsse", die bei der Berührung nicht fühlbar sind. Matte
sehr weich und biegsam. Ausgezeichnetes Aussehen.
196406Q
- 15 -
Die folgenden Beispiele zeigen, daß verschiedene Grundharze
zur Herstellung hochqualitativer Matten verwendet werden können, wenn eine richtige thermische Behandlung
des Harzes durch Anwendung erhöhter Extruder- und Düsentemperaturen vor der 3?aserbildung stattgefunden hat. In
den Beispielen 10 bis 12 waren die Bedingungen wie folgt:
Harz t Polypropylen mit einer Schmelzflußgeschwind igkeit von 0,6
Lufttemperatur: 3380C
Polymer-Geschwindigkeit: 8,2 g/Min, Luftgeschwindigkeit : 0,54 I^/Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 15»2 cm Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 1,0
Polymer-Geschwindigkeit: 8,2 g/Min, Luftgeschwindigkeit : 0,54 I^/Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 15»2 cm Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 1,0
Im Beispiel 13 waren die Bedingungen wie folgt:
Harz : Polypropylen mit einer Schmelzflußgeschwind igkeit von 3»0 Lufttemperatur: 3O4°G
Polymer-Geschwindigkeit: 7»2 g/Min. Luftgeschwindigkeit : 0,786 ü* /Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 17,8 em Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 3,0
Polymer-Geschwindigkeit: 7»2 g/Min. Luftgeschwindigkeit : 0,786 ü* /Min. Entfernung der Aufnahmevorrichtung: 17,8 em Umdrehungen der Aufnahmevorrichtung: 3,0
Die Extrudertemperaturen und die Düsentemperaturen sind ia Tabelle III angegeben.
BAD ORIGINAL 009827/1761
10
12 13
Temperatur Extruders |
des oc |
Temperatur der Düse 0C |
349 | 343 | |
354 | 343 | |
. 360 | 343 | |
316 | 393 |
Beschreibung der Matte
Sehr grobe Hatte, große tauartige !Fasern
Gute Hatte, feine Fasern, Iceine "Schüsse", weich jjnd
biegsam
Erhebliche Mengen an "Schüssen11 ,
in der Matte. Schlechtes Aus- ^ sehen. σ\
Weiche, biegsame und "schuss"- > freie Matte.
CD J^ O CD O
196406Q
Man erkennt aus den Beispielen 10 bis 12/;daß die Extrudertemperatur
- werden alle anderen Bedingungen gleich gehalten - "bei der thermischen Behandlung dieses Harzes mit niedrigem
Schmelzfluß kritisch ist, wenn weiche/'Schuss"-freie t<
Matten gewonnen werden sollen, Aus dem Beispiel 13 geht jedoch hervor, daß bei Anwendung einer niedrigeren Extrudertemperatur
und einer höheren Düsentemperatur; e:ine Maslrjje mit
guter Qualität gewonnen werden konnte. . _ .-=
Beispiele 14 "bis 19 ' ~ ' -
In den vorstehenden Beispielen wurden die Variablen des erfindungsgemäßen
Verfahrens erläutert und in ihrer Bedeutung herausgehoben; die folgenden Beispiele sollen 4ie Verechiedenartigkeit
der Matten erläutern, die hergestellt werden können. So lassen sich beispielsweise Matten sehr unterschiedlicher
Stärke, Starrheit und ganz allgemein unter- schiedlichen Aussehens herstellen. Alle Mattem; gemäß!-der
Erfindung weisen eine so ausreichende Stärke, Starrheit ' und Festigkeit auf, daß'sie "selbsttragend" sind und von
der Aufnahmevorrichtung als selbstgebundene Matte abgenommen werden können. ■ : :
Es können Matten hergestellt werden, die dünn wie Tasehentuchpapier
sind (0,0005" - 0,003") und sich wie dieses über einen Bleistift wickeln lassen. Stärkere Matten (0,05" 0,5"),
die immer noch weich und biegsam sind, können etwas starrer erscheinen, z.B. wie dünne Pappe. Die Stärke der Matte
kann erhöht werden, in dem die Geschwindigkeit der Abnahme
v/frd der Matte von der Aufnahmevorrichtung verringert/oder in^dem
man mehrere Schichten übereinander ablegt. Die Geschwindigkeit der Entfernung kann durch die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Trommel reguliert werden; mehrfache Schichten können durch mehrere Umdrehungen, der Trommel oder durch Verwendung
mehrerer Dlisenköpfe erzeugt werden.
»AD ORIGINAL
009827/1761
196A06Q
Bet den niedrigeren Luftgeschwindigkeiten halsen die !fetten
einen fester erscheinenden Kern mit losen haarartigen Fasern an den beiden Seiten der fester zusammenliegenden- Fäden
bzw. Pasern. Die Kompaktheit der Fasern in der JMatte wird
hauptsächlich durch die Entfernung der Aufnahmevorrichtung von den Düsenöffnungen reguliert. Bei den hohen Luftgeschwindigkeiten
haben die Matten das Aussehen von Baurawollwatte. n '
Beispiele der verschiedenen Matten sind in den Beispielen erläutert,
die in der folgenden Tabelle 17 zusammengefaßt sind.
RA OWGWAt.
009827/1761
I | Polypropylen HFR | Ii | ·** = | Tabelle | I? | • | 15 | 11 | 18 | 12 | i | |
O | Temperatur des | 33,6 | 21 | 16 | 3,7 | 27,7 | 33,6 | VO | ||||
I | Extruders, C | 33,6 | 27,7 | 1 | I | |||||||
I | Temperatur der . | 317 | 310 | 317,5 | 304 | |||||||
Dttee 0C | 316,5 | 322,2 | ||||||||||
Temperatur der Λ | 318,5 | 8-12/4 | 316 | 319,5 | 349 | |||||||
luft 0C | 319,5 | 322,2 | ||||||||||
O | Polymer-öeechwindiglceit | 297,8 | <■ | 16- | 333,2 | 353,5 | 339 | |||||
O
tr* |
g/min | 347,8 | 322,8 | |||||||||
OO | LuftetrönAng fr /min. | 8,0 | 8,0 | 8,0 | 13,6 | |||||||
N* | Sieb | 0,569 | 8,0 | 8,0 | 1,75 | 2,33 | 2,77 | |||||
·** | Abstand cm | 2,33 | 0,513 | |||||||||
Geschwindigkeit U/min | 15 | 12,5 | 15 | 2,813 | ||||||||
CD | Umdrehungen | 0,12 | 15 | 3,7 | 1 . | 7,3 | ||||||
Matte | 1 | 0,12 | 1 | 9 | 1 | |||||||
Eigenschaften | 1 | |||||||||||
Taeergröße | ||||||||||||
Starke | 15-25/i | -2/Λ | "ZfJi | |||||||||
Grundgewicht g/m | 0,09" | |||||||||||
425 | 0,3 | 16 | 450 | 52 | ||||||||
425 | ||||||||||||
0,23 cm | ||||||||||||
0,76 cm | ||||||||||||
ο cn ο
196A060
Die Matte gemäß Beispiel 14 war weich, und biegsam und
wies über einem festen Kern lose Fasern an jeder Oberfläche auf. Die Matte hatte die Starrheit oder Steifigkeit
von dünner Pappe. Im Gegensatz dazu war die Matte gemäß Beispiel 15, die bei sehr hohen Luftgeschwindigkeiten,
jedoch im übrigen sehr ähnlichen Bedingungen hergestellt worden war, sehr weich und hatte das Aussehen von gepreßter
3aumv/ollv/atte. Die Matte war infolge ihrer Stärke ziemlich fest.
Die Hatte von Beispiel 16 war beim Abnehmen von der Aufnahmevorrichtung
etwa 0,0064 cm dick und hatte nach dem Kalandrieren ein durchscheinendes leicht fleckiges Aussehen etwa
wie Seidenpapier. Die kalandrierte Matte war etwa 0,0023 cm dick. Die Matte von Beispiel 17 war vor dem Kalandrieren
etwa 0,0071 cm dick. Nach dem Kalandrieren hatte die Matte
ein sehr feinkörniges gleichmäßiges Seidenpapier-ähnliches Aussehen.
Die Matte von Beispiel 18 seigt, daß mehrere Faserschichten
nach dem Schraelz-Blas-Verfahren zur Erzeugung dickerer Matten
übereinander gelegt werden können. Papierartige Matten können auch bei sehr geringem Abstand der Düsenöffnungen erzeugt
werden, wie sich, aus Beispiel 19 ergibt.
Die erfindungsgemäßen Matten können als Euter, Wischtücher,
thermischen Isoliermaterial, Batterie-Trennwände, Verpackungsmaterialien,
Absorptionsmaterialien für Kohlenwasserstoffe, Einlagen für mit Preßmustern versehene Papierkissen,
Unterlagen für künstliches Leder, Laminate, schallschluckende Materialien, Polstermaterial, Bestandteile für
\tegwerf-Kleidung, Taschen, schützende Verpackungen für den
Versand, synthetische Papiere und elektrische Anwendungszwecke verwendet werden. Die Matten können verwendet werden
so wWTsig nach dem Schmelz-Blas-Verfahren vorliegen oder
sie können erpreßt, kalandriert, geschnitten, imprägniert,
009827/1761
ORIGINAL
beschichtet, laminiert oder in anderer Weise für besondere Yerwendungszwecke behandelt werden.
Der Ausdruck "selbstgebunden", der im vorliegenden Zusammenhang
benutzt wurde, bedeutet, daß die Hatten eine kohärente zusammenhaltende Struktur aufweisen, so daß sie die üblichen
Handhabungen wie Aufwickeln, Abwickeln, Zerschneiden, Pressen, Kalandrieren usw. überstehen können, ohne ihren, mattenartigen
Charakter zu verlieren. Bei fast allen Hatten, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, tritt ein
gewisses Maß an thermischer Bindung auf.
BAD
009827/1761
Claims (15)
1./Verfahren zur Herstellung von nichtgewebten PoIypropylenvliesen
bzw. -matten, dadurch gekennzeichnet, daß man
das so behandelte Polypropylen durch eine Reihe von Düsenöffnungen in einem Düsenkopf extrudiert,
einen Heißgasstrom durch unmittelbar über und ,unter
der Reihe der Düsenöffnungen angebrachte Schlitze austreten läßt, in welchem das extrudierte
Polymer in einer Ebene in der von den Düsenöffnungen abgekehrten Richtung verstreckt wird und
die verstreckten Fäden bzw. Fasern auf einer kontinuierlich sich bewegenden Aufnahmevorrichtung
aufnimmt, die 2,5 bis 61 cm von den Düsenöffnungen entfernt angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen in dem Extruder thermisch behandelt
wird, mit welchem das Polypropylen auch durch die Düsenüffnungen ausgepreßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsentemperatur zwischen 302 und 399°0 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gas um Luft mit einer Temperatur zv/ischen
282 und 5380O handelt.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Polypropylen hei Temp
thermisch behandelt wird.
thermisch behandelt wird.
das Polypropylen hei Temperaturen zwischen 527 und /,-270C
6. ffichtgewebtes Vlies bzw. nichtgewebte Matte, bestehend
aus selbstgebundenen Polypropylenfäden bzw. -fasern mit Durchmessern von 1 bis 10 Mikron.
7. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fäden- bzw. Fasergröße etwa 1 bis 5 Mikron beträgt.
8. Hichtgewebtea Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses im wesentlichen kontinuierliche fäden enthält.
9. Hlchtgewebteo Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses im wesentlichen nicht-kontinuierliche Fasern enthält.
10. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine Stärke von 0,0005" bis 0,5"
(0,00127 bis 1,27 cm) aufweist.
11. Hichtgewebtes Vlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Grundgewicht zwischen 10 und
500 g/m'* aufweist.
12. Hlchtgewehtes Vlies aus Polypropylenfäden baw. -fasern,
welche bei der Herstellung des "Vlieses durch die Berührung und ein gewisses Maß an Schmelzbindung aneinander
gebunden worden sind und Durchmesser zwischen 1 und 50 IIiI:ron aufweisen.
BAD ORIGINAL 009827/1761
13. ITichtgewebtes Vlies nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe der Fäden "bzw. Fasern etwa S "bis 25 Mikron beträgt.
14. iTichtgewebtes Vlies nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß es im wesentlichen kontinuierliche Fäden enthält.
15. !Tichtgewebtes Vlies nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Faden bzw. Fasern im Kern der Matte verdichtet sind, während sich an den äußeren
Oberflächen lose Fäden bzw. Fasern befinden.
Für
liJsso Research and Engineering Company
Linden, n.J., V.St.A. lh
Rechtsanwalt
009827/1761
Leerseite
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