DE2049943B2

DE2049943B2 - Verfahren zur Herstellung van verfestigten Polyamid-Vliesstoffen

Info

Publication number: DE2049943B2
Application number: DE19702049943
Authority: DE
Inventors: Guenter 5000 Koeln Espanion; Karlheinz Dr.-Ing. Feltgen; Rudolf Juergen Dr.-Phys. Klee; Lothar 5650 Solingen Nippes
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-10-10
Filing date: 1970-10-10
Publication date: 1978-07-20
Also published as: IT939078B; BE773692A; GB1296640A; DE2049943A1; FR2110346B1; FR2110346A1; NL7113865A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nur an den Faserkontaktpunkten gebundenen v, Vliesstoffs aus Polyamidfasern bzw. -filamenten durch Verkleben der Einzelfasern bzw. -filamente mit Hilfe von Amiden und Wasser unter Einfluß von Wärme und Druck.

Ein derartiges Verfahren ist aus der AT-PS 2 76 294 au bekannt. Bei dem bekannten Verfahren müssen jedoch Amidlösungen in relativ hoher Konzentration verwendet werden. Die hergestellten Vliesstoffe sind zwar reißfest, jedoch sind die Weiterreißfestigkeit und der Griff noch nicht befriedigend. 4^r>

Die Verwendung eines Siebtrommeltrockners ist außerdem aufwendig. Wünschenswert wäre die einfache Anwendung von Druck und Wärme, z. B. in Kalandern. Dabei geht bei Erlangung genügender Festigkeit aber bisher meist der Textilcharakter völlig verloren. Ey besteht daher die Aufgabe, ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen nur an den Faserkontaktpunkten gebundenen Vliesstoff aus Polyamidfasern oder -filamenten zur Verfügung zu stellen, bei dem die genannten Nachteile beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird unter Verklebung der Einzelfasern bzw. -filamente mit Hilfe von Amiden und Wasser unter Einfluß von Wärme und Druck erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fasern bzw. Filamente im Vlies mit einer 0,5- lgew.-%igen Lösung von Capro- bo lactam in Wasser benetzt werden, anschließend das Vlies auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 180"C erwärmt und kalandriert wird.

Alternativ kann die Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß man ein Spinnvlies aus Polyamid-6-Fasern ts bzw. -Filamenten, die einen Gehalt von 0,3-3 Gew.-% an f-Caprolactam besitzen, mit Wasser besprüht und anschließend auf Temperaturen von 12O-18O°C er

wärmt und kalandriert.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet gegenüber den bekannten Verfahren den Vorteil einer außerordentlich einfachen und beliebige Arbeitsgeschwindigkeiten ermöglichenden Verfahrenstechnik mit der Erlangung sowohl hoher Vliesfestigkeiten, wie insbesondere geringer Steifheit, d. h. gutem textilem Fall der erzeugten Vliese. Überraschend ist, daß ein so hergestelltes Vlies trotz höherer Festigkeit im »Griff« eher textiler und weicher wird.

Einzige Bedingung dafür, daß die wäßrige ε-Caprolactamlösung ihre Funktion als Klebelösemittel für Polyamide erfüllt, ist die Erzeugung von Temperaturen oberhalb 120"C, jedoch möglichst unterhalb 180'C, nach der Benetzung. Die wirtschaftlichen Vorteile ergeben sich aus der einfachen Verfahrenstechnik, verbunden mit dem Fortfall jeglicher Forderung nach bestimmter Dauer der Wärmeeinwirkung, also Kleinhaltung der Erwärmungsapparate selbst bei hohen Laufgeschwindigkeiten der Vliesbahn.

Da das Verfestigungsreagenz dünnflüssig und eine echte Lösung ist, bereitet die vollständige und dennoch dosierte Benetzung selbst dicker Vliese keine Schwierigkeiten. Die Oberflächenspannung der Lösung begünstigt dabei ihre Ansammlung an Faden-Kreuzungspunkten. Neben der Benetzung bestimmt die Temperatur entscheidend den Grad der bei der Anwendung von Druck örtlich erreichten Faserverschweißung. Während dünne Vliesbahnen etwa durch beidseitige Einwirkung von Wärmestrahlung problemlos und rasch durchgewärmt werden können und die Beheizung der Kalanderwalzen lediglich die Abkühlung der oberflächennahen Schichten verhindert, ist zur optimalen Verfestigung dickerer Vliese ihre Aufwärmung im Durchlauf durch ein hochfrequentes Wechselfeld passender Elektrodenanordnung zweckmäßig. »Optimal« bedeutet hier nach Eifahrung, daß günstige mechanische Eigenschaften, insbesondere hoher »Weiterreiß-Widerstand« erreicht werden, wenn die Festigkeit der Bindestelle dicht unterhalb der Reißfestigkeit des Einzelfadens liegt, und aus der starken Abhängigkeit sowohl der Bindepunkte - wie auch der Fadenfestigkeit von der angewandten Temperatur (die Anlösung der Einzelfaser bedeutet gewissermaßen eine Schädigung des Polymerisats) folgt die Wichtigkeit gleicher Behandlungstemperatur über die Vliesdicke, insbesondere wenn die beiden Gefahren - entweder zu geringe Verfestigung »innen« (Untertemperatur), also Delaminieren des Vlieses, oder zu starke Faserschädigung außen (Übertemperatur) vermieden werden sollen.

Zur Erspinnung von Fäden aus Polyamid-6 mit erhöhtem Gehalt an e-Caprolactam wurde ein PoIyamid-6-Polymerisat aufgeschmolzen, das in einer auf die Polymerisation folgenden wäßrigen Extraktion nur unvollständig, d. h. bis auf Restgehalte von 0,3-3 %, vom in der Polymerisation nicht umgesetzten ε-Caprolactam befreit wurde. Ebenso kann jedoch auch Polyamid-6 eingesetzt werden, das in einer auf die Polymerisation folgenden wäßrigen Extraktion praktisch vollständig, d. h. bis auf Restgehalte <0,l %, vom nicht umgesetzten e-Caprolactam befreit wurde, das in der auf die wäßrige Extraktion folgende Trocknung jedoch auf Rest-Wassergehalte >0,12 % getrocknet und bei der Verspinnung zwischen Aufschmelzung und Schmelzeaustritt aus der Spinndüse so lange im Schmelzezustand gehalten wird, daß infolge der durch den erhöhten Wassergehalt begünstigten Rückbildung von f-Caprolactam im Polymerisat, die die Spinndüse verlassenden Fäden

einen Gehalt an monomerem c-Caprolactam zwischen 0,3 und 3,0 % aufweisen.

Daraus, da3 die Reißfestigkeit des Einzelfadens von seinem Titer anders abhängt als die Bindepunktsfestigkeit, folgt auch, daß eine generelle Angabe der optimalen Behandlungstemperatur nach der Benetzung nicht möglich ist. Vielmehr steigt sie mit steigendem Einzeltiter der Fasern bzw. Fäden an und liegt mindestens bei 120'C, im allgemeinen aber unterhalb 180 C.

Die mechanische Beanspruchbarkeit eines Vlieses wird unter anderem an Hand der gemäß folgend genannten DIN-Vorschriften erhaltenen Meßwerte beurteilt:

1. Streifenzugversuch nach DIN 53 857 (die gemessene maximale Reißkraft in kp charakterisiert den Widerstand gegen Zugbeanspruchung),

2. Weiterreißversuch nach DIN 53 859 (die Weiterreißkraft kennzeichnet den Einreißwiderstand),

3. Berstversuch nach DIN 53 861 (die Berstkraft in kp/cm kennzeichnet den Widerstand bei zweiachsiger Zugbeanspruchung).

An Hand dieser Meßwerte wird der Erfolg der erfindungsgemäßen Verfestigungsmethode in den folgenden Beispielen deutlich gemacht.

Beispiel 1

Ein Spinnvlies wird dadurch hergestellt, daß man ein Nylon-6,6-Polymerisat in einer Spinnrichtung kontinuierlich aufschmilzt und aus einer Spinndüse zu Fäden auspreßt. Mit einem in einer ejektorartigen Düse erzeugten schnellen Luftstrahl werden die Fäden etwa mit 2500 m/min von der Spinndüse abgezogen,

ϊ und durch Hin- und Herfahren dieser Abzugsdüse quer zur Laufrichtung eines darunter befindlichen Transportbandes wird eine etwa 60 cm breite Bahn eines Wirrfadenvlieses erzeugt. Sein Flächengewicht beträgt 60 g/m², der Einzeltiter seiner Fäden 3,3 dtex. Dort,

ίο wo die Fäden in wirrer Lage auf das Transportband auftreffen, wird aus einer druckluftgespeisten Sprühdüse Flüssigkeit in fein verteilter Form in das entstehende Vlies eingesprüht, und zwar

i) a) destilliertes Wasser mit geringem Zusatz eines Netzmittels,

b) eine l,5gew.-%ige Lösung von ε-Caprolactam in destilliertem Wasser

Die aufgetragene Sprühmenge beträgt 165cm³/m² Vlies. Die Vliesbahn läuft demnach mit 0,42 m/min durch einen Doppelkalander mit 2 Walzenpaaren. Das erste Walzenpaar hat eine Oberflächentemperatur von 158 C, das zweite eine von 151 C. Tabelle 1 zeigt die an beiden Proben gemessenen Prüfwerte und macht die durch den Zusatz von e-Caprolactam zum Wasser erreichte Verbesserung sowohl der Trockenwie der Naßfestigkeit deutlich.

Tabelle 1

Prüfmethode	Meßgröße	Probe a)	Probe b)
Streifenzugversuch	max. Reißkraft [kp]	2,7	7,8
	(trockenes Material)
	max. Reißkraft [kp]	0,9	2,6
	(nasses Material)
Weiterreißversuch	max. Weiterreißkraft [kp]	1,0	2,2
Berstversuch	Berstkraft [kp/cm]	1,5	1,6

Beispiel 2

Nach der gleichen Methode wie in Beispiel 1 wird ein Spinnvlies aus in üblicher Weise von niedermolekularen Anteilen in einer Extraktion befreitem und getrocknetem Polyamid-6-Granulat erzeugt. Flächengewicht 108 g/m², Faden-Einzeltiter 2,4 dtex. Wieder-

um wird besprüht, und zwar

a) mit destilliertem Wasser und Netzmittel,

b) mit 0,5%iger wäßriger e-Caprolactamlösung.

Auftrag in beiden Fällen 118 cmVm² Vlies. Die Temperatur der Kalanderwalzen betrug hier 179°C. Tabelle 2 zeigt die für beide Proben gemessenen Festigkeiten.

Tabelle 2

Prüfmethode	Meßgröße	Probe	a) Probe b)
Streifenzugversuch	max. Reißkraft [kp]	12,7	20,7
	(trockenes Material)
	max. Reißkraft [kp]	7,2	11,6
	(nasses Material)
Weiterreißversuch	max. Weiterreißkraft [kp]	nicht	gemessen
Berstversuch	Berstkraft [kp/cm]	3,2	4,1

Beispiel 3

Wie in Beispiel 2 wird ein Spinnvlies erzeugt, jedoch jetzt aus Polyamid-Granulat, das in einer auf die Polymerisation folgenden Extraktion nur teilweise von niedermolekularen Anteilen, insbesondere vom f-Caprolactam, befreit wurde. Der Gesamtgehalt des Granulats an Niedermolekularen betrug vor der Verspinnung 3,15%.

Das Flächengewicht des Vlieses betrug 114 g/m², der Fadeneinyeltiter 24 dtex. Nach Besprühung mit 840 g H₂O/m²-VIies lief die Bahn mit 0,11 m/min zwischen den mit 159"C temperierten Kalanderwalzen hindurch. Die in den Proben gemessenen Werte der

maximalen Reißkraft: 33,8 kp

maximalen Weiterreißkraft: 4,4 kp
und der Berstkraft mit 2,4 kp

lagen um etwa 50 % höher als bei den aus vollextrahierlem Polyamid-6-Granulat ersponnenen und ebenfalls lediglich mit Wasser benetzten Spinnvliesproben.

Die Verbesserung der Verfestigung beruht hier darauf, daß ein Teil des in den Fäden unmittelbar nach der

·> Verspinnung noch enthaltenen r-Caprolactams in der auf die Fäden aufgebrachten Wasserhaut in Lösung geht und so ähnlich wirkt, wie eine nachträglich aufgebrachte Lactam-Wasser-Lösung. Ein gegenüber der normalen Verspinnung von ΡΛ-6 erhöhter Gehalt an

ίο r-Caprolactam in den ausgesponnenen Fäden läßt sich außer durch unvollständige Extraktion des Polymerisats noch durch Einstellung eines höheren als üblichen Restwassergehalts in der auf die Extraktion folgenden Granulattrocknung erreichen (z. B. 0,2 an Stelle von

r, 0,08%). Dieser erhöhte Wassergehalt beschleunigt die unmittelbar nach dem Wiederaufschmelzen des Polymerisats (bei der Verspinnung) einsetzende Rückbildung monomeren Lactams, liefert also de facto ebenfalls an Lactam angereicherte Fäden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines nur an den Faserkontaktpunkten gebundenen Vliesstoffs aus Polyamidfasern oder -filamenten durch Verkleben der Einzelfasern bzw. -filamente mit Hilfe von Amiden und Wasser unter Einfluß von Wärme und Druck,dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bzw. Filamente im Vlies mit einer 0,5-lgew.-%igen Lösung von Caprolactam in Wasser benetzt werden, anschließend das Vlies auf eine Temperatur im Bereich von 120 bis 180⁰C erwärmt und kalandriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des Vlieses in einem Hochfrequenz-Wechselfeld durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies zwischen zwei beheizte Kalanderwalzen eingeführt wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines nur an den Faserkontaktpunkten gebundenen Vliesstoffs aus Polyamidfasern oder -filamenten durch Verkleben der Einzelfasern bzw. -filamente mit Hilfe von Amiden und Wasser unter Einfluß von Wärme und Druck, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spinnvlies aus Polyamid-6-Fasern bzw. -Filamenten, die einen Gehalt von 0,3-3 Gew.-% an f-Caprolactam besitzen, mit Wasser besprüht und anschließend auf Temperaturen von 120 bis 180⁰C erwärmt und kalandriert jo wird.