DE2104559C3

DE2104559C3 - Verfahren zur Herstellung eines in einer Vorzugsrichtung dehnbaren Fadenvliesstoffs

Info

Publication number: DE2104559C3
Application number: DE19712104559
Authority: DE
Inventors: Robin William; Stevenson Philip John; Teulings Robert Philip; Durham N.C. Dent (V.St.A.)
Original assignee: D04H M4
Priority date: 1970-02-02
Filing date: 1971-02-01
Publication date: 1977-09-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in einer Vorzugsrichtung dehnbaren Faservliesstoffs, bei dem mindestens eine Polymerschmelze zu endlosen Fäden versponnen wird, die Fäden in regelloser Verteilung auf einer Sammelfläche zu einem Vlies abgelegt werden, nach Herstellung einer ersten Bindung eine Streckung des Vlieses in einer bestimmten Richtung unter Querkontraktion erfolgt, worauf die endgültige Bindung des Vlieses noch während der Streckung erfolgt.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Herstellung eines in einer Vorzugsrichtung dehnbaren Fadenvliesstoffs (GB-PS 11 58 579) wird die erste Bindung durch ein erstes elastisches Bindemittel fertig hergestellt, wonach das Vlies gestreckt und irn gesireckten Zustand mit einem zweiten Bindemittel getränkt wird, welches bei gestrecktem Vlies aushärtet und dann elastisch ist. Durch ias zweite Bindemittel soll der Streckzustand fixiert werden, so daß in der Streckrichtung der fertige Vliesstoff nur wenig oder überhaupt nicht dehnbar ist, während der Stoff in der Richtung der Querkontraktion dehnbar bleibt. Da aber das Vlies nach dem bekannten Verfahren nacheinander mit zwei Bindemitteln getränkt wird, die überdies zur Erzielung guter Abriebsfestigkeit in einem Anteil von wenigstens 40 Gew.-% vorliegen sollen, ist der Vliesstoff noch verhältnismäßig steif. Da überdies die Bindestellen, welche von dem ersten ίο Bindemittel zwiiichen einander kreuzenden Fäden gebildet werden,, durch das Verstrecken elastisch verformt werden, werden entsprechende elastische Rückstellkräfte aufgebaut, durch welche der Vliesstoff in der Streckrichtung entgegen der elastischen Kraft der von dem zweiten Bindemittel erzeugten Bindungen bis zu einem Gleichgewichtszustand wieder zusammengezogen wird, sobald die Streckkraft aufgehoben ist. Für diesen Gleichgewichtszustand, welcher vorhanden ist, wenn der fertige Stoff locker und entspannt liegt, ist somit wieder eine gewisse Dehnbarkeit auch in der ursprünglichen Streckrichtung vorhanden, während gleichzeitig durch das Zusammenziehen des Stoffes aufgrund der elastischen Rückstellkräfte bis in den Gleichgewichtszustand ein Teil der ursprünglichen

2j Querkontraktion wieder rückgängig gemacht wird, so daß die elastische Dehnbarkeit des Vliesstoffes in der Richtung der Querkontraktion entsprechend verringert wird. Im übrigen ist die Erzeugung zweier Bindungen mit zwei Bindemitteln aufwendig.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, ein Verfahren zur Herstellung eines in einer Vorzugsrichtung dehnbaren Fadenvliesstoffes zu schaffen, mit welchem gegenüber dem bekannten Verfahren leichtere und weichere Fadenvliesstoffe mit höherer Dehnbarkeit in der Vorzugsrichtung und im wesentlichen ohne elastische Dehnbarkeit in einer bestimmten anderen Richtung hergestellt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die erste Bindung durch Aktivierung der Klebefähigkeit der Fadenoberfläche der thermoplastischen Fäden nur bis zu einem solchen Ausmaß erfolgt, daß die Bindungsstellen während der Streckung des Vlieses plastisch verformbar bleiben, und daß die endgültige Bindung durch Verfestigung der plastischen Vorbindung ohne zusätzliche Bindemittel erreicht wird.

Da erfindungsgemäß vor dem Strecken nur Vorbindungen erzeugt werden, die vorläufig noch plastisch verformbar bleiben, können sich die Bindungsstellen beim Verstrecken verformen, ohne daß hierdurch elastische Rückstellkräfte aufgebaut werden. Beim Strecken werden solche Fäden, welche mit der Streckrichtung einen Mindestwinkel einschließen, geradegezogen, wobei die plastische Vorbindung ihr bleibendes Verschwenken relativ zueinander an den Bindestellen zuläßt. Die anderen Fäden, welche wesentlich quer zur Streckrichtung liegen, werden beim Strecken im Bereich ihres Längenabschnittes, welcher zwischen zwei benachbarten Vorbindungsn an diesen Fäden liegen, gestaucht und dabei seitlich ausgebogen, denn die plastischen Vorbindungen sind immerhin soweit fest, daß sie eine relative Verschiebung der Fäden in Richtung quer zur Streckrichtung verhindern.

Wenn dann erfindungsgemäß die plastischen Vorbindüngen an dem Fadenvliesstoff im gestreckten Zustand endgültig verfestigt werden, so daß die Bindungen nun elastisch verformbar sind, verbleibt nach dem Aufheben der Streckkraft der Stoff in einem Zustand in

in der ursprünglichen Streckrichtung zwischen benachbarten Bindestellen viele straffe Fadenabschnitte vorliegen, welche ein erneutes Strecken in dieser Richtung verhindern, während in der Richtung der ursprünglichen Querkontraktion zwischen in dieser Richtung einander benachbarten Bindestellen die Fadenabschnitte in Schleifen od?r Schlingen liegen, so daß in dieser Richtung ein Dehnen des Stoffes bis zur Straffung der Fadenabschnitte möglich ist. Bei dieser Dehnung werden solche Fadenabschnitte, die zwar im wesentlichen straff sind, jedoch im Winkel zur Dehnungsrichtung verlaufen, in die Dehnungsrichtung umgeschwenkt, wobei sich die Bindestellen elastisch verformen und entsprechende Rückstellkräfte aufbauen, durch weicht der Stoff nach dem Aufheben der Dehnkraft wieder elastisch zusammengezogen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist überdies einfacher als das bekannte Verfahren, denn es sind nicht zwei Bindemittel erforderlich. Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch keine wesentliche Tränkung des Stoffes mit einem Bindemittel erforderlich, sondern die Bindung kann im wesentlichen auf die Kreuzungspunkte einander kreuzender Fadenabschnitte beschränktwerden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Fadenvliesstoff erhalten werden, der einen weichen Griff, eine geringe Steifigkeit und Oberflächenreibung bei hoher elastischer Dehnung in der Vorzugsrichtung hat, die dem Material beim Gebrauch Paßfähigkeit verleiht. Es können organische oder synthetische Fäden verwendet werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Bindung kann auf verschiedene Weise bewirkt werden, beispielsweise durch ein thermoplastisches Harz, durch Bindefasern oder ohne äußere Bindemittel, wie beispielsweise eine Bindung mit Hilfe eines Aktivierungsgases, das später wieder ausgetrieben wird, und eine Bindung von Bikomponentenfaden oder Mantel-Kern-Fäden durch Wärme.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaubild der Vorrichtung zur Herstellung des Fadenvliesstoffes und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 eine schematische Darstellung eines Wirrvlieses, das die fegellose Anordnung der Fäden innerhalb des Netzwerkes zeigt,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Wirrvlieses, die zeigt, daß viele der im wesentlichen geraden Fäden in einer ersten Richtung und viele der gekrümmten Fäden in einer zweiten Richtung ausgerichtet sind, die im Winkel zu der ersten Richtung verläuft,

F i g. 4 eine Photographie in 47facher Vergrößerung eines nicht dehnbaren Wirrvlieses,

Fig.5 eine Photographic in 51 fächer Vergrößerung des in Fig.4 gezeigten Vlieses, nachdem das Vlies gemäß der Erfindung bearbeitet wurde,

F i g. 6 eine Photographic in 43facher Vergrößerung eines im Handel erhältlichen Fadenvliesstoffes aus Polyester-Gespinstfasern,

F i g. 7 eine Photographie in 40facher Vergrößerung des bekannten Fadenvliesstoffes nach F i g. 6, nachdem es dem Verfahren dieser Erfindung unterworfen wurde,

Fig.8 eine Photographie in i9facher Vergrößerung des in F i g. 4 gezeigten Netzwerkes,

F i g. 9 eine Photographie in 20facher Vergrößerung des in F i g. 5 gezeigten Netzwerkes,

Fig. 10 eine geometrische Darstellung von 5 teilweise verbundenen Fäden, die regellos in dem Vlies vorliegen,

F i g. 11 eine geometrische Darstellung der Fäden, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind, nachdem das sie enthaltende Vlies verstreckt wurde, wobei die Darstellung das Drehen dieser Fäden um die gemeinsamen Verbindungspunkte und die Bildung von gekrümmten Fäden zeigt, und

Fig. 12 die Spannungsdehnungskurven in der Maschinen- und Querrichtung eines Kontrollvlieses und eines Vlieses, das gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet wurde.

Ein rückfedernder, dehnbarer Vliesstoff kann mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung hergestellt werden. Eine Schmelzstrangpresse 10 wird zum Verspinnen kontinuierlicher Nylonfäden 11 verwendet. Die Fäden Il werden abwärts geführt und durch die Saugdüse 12 erfaßt, die vertikal im Abstand unter der Strangpresse angeordnet ist. Die Saugdüse 12 befördert die Fäden 11 abwärts auf eine Sammelfläche mittels Druckluft, die durch eine (nicht gezeigte) Leitung zugeführt wird. Die Sammelfläche besteht aus einem endlosen, mit Löchern versehenen Förderband 14, das durch Walzen 15 und 16, von denen eine angetrieben wird, über einen festgelegten Weg geführt wird. Obwohl der durch das Förderband 14 zurückgelegte Weg geändert werden kann, ist vorgesehen, daß er wenigstens in dem Bereich eben ist, in dem die Fäden 11 vom Sauggerät 12 abgelegt werden.

Zur Sammelzone gehört auch eine Absaugvorrichtung 18, die die Form eines offenen Kastens hat, der das Absaugrohr 19 enthält. Die Absaugvorrichtung 18 liegt unmittelbar unterhalb der Saugdüse 12 und unter dem Förderband 14, so daß die Fäden 11 auf dem Förderband 14 gehalten werden, während die Fäden auf diesem abgelagert werden. Die Absaugvorrichtung 18 soll in Richtung der Walze 16 ausreichend lang sein, um die Fäden fest auf dem Band 14 zu halten. Abhängig von den Arbeitsbedingungen kann eine zweite Absaugvorrichtung oder eine schwächere Saugvorrichtung (nicht gezeigt) zweckmäßig sein, die im wesentlichen der Absaugvorrichtung 18 in Richtung auf die Walze 16 zu benachbart angeordnet ist.

Das Netzwerk 17 wird durch die Druckrollen 30 und 31 von dem Förderband 14 abgenommen, wenn das Band seinen bogenförmigen Weg um die Rolle 16 beginnt. Wenigstens eine der Druckrollen wird angetrieben. Sofern das Netzwerk 17 aus Polyamidfäden besteht, kann das Erzeugen der plastischen Vorbindung der Fäden in der Gaskammer 29 stattfinden, die mit Chlorwasserstoffgas oder einem ähnlichen Aktivierungsgas, gemäß BE-PS 7 17 184 gefüllt ist. Das Aktivierungsgas kann auch in einem organischen flüssigen Träger gelöst sein, der gegenüber den Fäden inert ist, wie dies in der BE-PS 7 31 411 beschrieben ist. Die Polyamidfäden absorbieren teilweise den Chlorwasserstoff wenigstens an ihren Oberflächen. Das in dem Polyamid absorbierte Chlorwasserstoff-Molekül veranlaßt den Bruch der Wasserstoffbrückenbindung, die zwischen den benachbarten Amidgruppen besteht, und nach Entfernen bzw. Desorption des Chlorwasserstoffs vom Polyamid bilden sich die Wasserstoffbrückenbindungen neu, wobei einige dieser Bindungen zur Bildung von Bindungen zwischen den Amidgruppen verschiedener Fäden (bei Überkreuzungspunkten) führen.

Bei dieser Ausführungsform absorbieren, wenn das

Netzwerk die Gaskammer 29 durchläuft, die Polyamidfäden wenigstens an ihren Oberflächen das Chlorwasserstoffgas. Durch die Absorption des Gases werden die Fäden klebfähig, in dem Maße, wie die Druckrollen 30 und 31 das Vlies 17 aus der Gaskammer 29 ziehen, beginnt der Chlorwasserstoff von den Polyamidfäden abzudampfen, und es tritt eine Vorbindung zwischen den sich berührenden Fäden auf. Wenn das Vlies zwischen den Rollen 30 und 31 durchläuft, werden die Fäden in einen innigeren Kontakt zueinander gebracht, um die Anzahl der möglichen Bindungsstellen zu erhöhen. Das Vlies 17 wird dann über die Streckrollen 36 und 37 geführt, die eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die Druckrollen 30 und 31 haben. Es wird daher das Vlies zwischen den Druckrollen 30 und 31 und ι s der Streckrolle 36 entsprechend dem jeweiligen Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten gestreckt. Es wird jedoch eine Gas-Desorptionsvorrichtung 34, die eine Heizvorrichtung oder ein Wasserbad sein kann, zwischen den Druckrollen 30 und 31 und der Streckrolle 36 angebracht, und nachdem das Vlies in den Gasdesorber 34 eingetreten ist, wird das Chlorwasserstoffgas praktisch vollständig aus dem Vlies entfernt, wodurch die Bindungen vollständig werden. Nach Vervollständigung der Bindungen zwischen den sich berührenden Flächen befindet sich das Vlies nicht länger in einem Zustand, in dem es gedehnt werden kann. Es erfolgt also im wesentlichen die gesamte Dehnung innerhalb des Vlieses zwischen den Druckrollen 30 und 31 und der Gas-Desorptionsvorrichtung 34. Das Vlies 17 befindet sich in einem teilverbundenen Zustand, wenn es die Druckrollen 30 und 31 durchläuft. Die Vorbindung kann durch Erhitzen entweder einer oder der anderen Druckrolle 30 oder 31 erleichtert werden. In dem Vorbindungszustand sind die Fäden in der Lage, auf den Zug in dem Vlies durch Drehung um die Bindestellen zu reagieren.

Die Fig. 10 zeigt, daß die Fäden 50 bis 54, regellos angeordnet sind und an den Bindestellen »a«, »b«, »c« und »d« durch Vorbindungen verbunden sind. Die Fäden 50 bis 54 sprechen auf den Zug, wie in F i g. 11 gezeigt, in der Weise an, daß sie sich um die entsprechenden Bindestellen drehen. Beispielsweise drehen oder bewegen sich die Fäden 50, 52 und 54 um die Bindestelle »a« als Drehpunkt in die gezeigte Stellung. Nach Vervollständigung der Bindung bei »a« bleiben die Fäden 50, 52 und 54 in dieser gedrehten Stellung, wobei die Bindung diese Fäden in dieser Stellung fixiert hat Einer späteren Deformation, beispielsweise in Querrichtung, wird durch den gekrümmten Faden 54 kein Widerstand entgegengesetzt, und nach Wegfall der Deformationskraft kehrt das Fadensystem im wesentlichen zu der in F i g. 11 gezeigten Stellung zurück. Wenn die Bindungen in der in Fig. 10 gezeigten Stellung der Fäden bereits verfertigt würden, würde eine Querdehnbarkeit durch den Faden 54 verhindert, da dieser nur vernachlässigbar gedehnt werden kann. Der von dem Faden 54 eingeschlagene unregelmäßige Verlauf, wie es in F i g. 11 gezeigt ist, wird hierin als »gekrümmt« bezeichnet, was heißen soll, daß die Länge des Fadens zwischen zwei Punkten größer ist als der geradlinige Abstand. Die Krümmungen können in der Form von Schlingen, Wellen, Windungen und dergleichen vorliegen, die durch das Krümmen von im wesentlichen im o.s rechten Winkel zur angewendeten Zugspannung liegenden Fadensegmenten hervorgerufen werden. Dieses Krümmen ist das Ergebnis der Querkontraktion des Vlieses beim Dehnen in der Längsrichtung. Dieser Mechanismus wird erleichtert durch einen plastisch verformbaren Zustand der Bindung und des Fadens zwischen den Bindestellen, wodurch eine gewisse Fadendrehung um die Bindungsachse ermöglicht wird. Nach der raschen Vervollständigung der Bindungen unter Beibehaltung der inneren Spannung, die von der äußerlichen Streckkraft herrührt, wird die durch das Strecken erhaltene Vliesgeometrie beibehalten, die zur stabilen Form des Vlieses wird, ein solches Vlies hat beträchtliche Dehnungs- und Rückfederungseigenschaften im rechten Winkel zu der Streckrichtung. In F i g. 11 zeigen die Pfeile die Streckrichtung.

Die Dehnungs- und Rückfederungseigenschaften des Vlieses können in Prozent der reversiblen Dehnung ausgedrückt werden. Reversible Dehnung ist der Prozentsatz, um den sich das Vlies als Folge der Entkrümmung oder Entkräuselung der Fäden verlängern kann, ehe eine tatsächliche Spannung auf die Fäden oder Fadenbindungen ausgeübt wird. Spannungs- und Dehnungskurven für ein Standard-Wirrvlies, dessen Herstellung in Beispiel 1 beschrieben ist, das in der Maschinenrichtung, S(M) und der Querrichtung S(T) gedehnt wurde und für ein Wirrvlies, das nach Beispiel 2 hergestellt wurde und in der Maschinenrichtung P(M) und der Querrichtung P(T) gestreckt wurde, sind in F i g. 12 gezeigt. Eine Tangente wird an die entsprechenden Spannungs-Dehnungskurven am Ort der maximalen Neigung angelegt und der Prozentsatz der reversiblen Dehnung als die Längsausdehnung zwischen dem Schnittpunkt der Tangente mit der Dehnungsachse und dem Anfangspunkt der Spannungsdehnung bestimmt. Die Kurven S(T), S(M) und P(M) zeigen eine vernachlässigbare reversible Dehnung, während die Kurve P(T) eine umkehrbare Dehnung von ungefähr 27% zeigt.

Das Verfahren ist auch auf andere Bindeverfahren anwendbar. Beispielsweise kann man ein Wirrvlies aus verbundenen kontinuierlichen Fäden dadurch herstellen, daß man ein Netzwerk aus synthetischen Fäden mit hohem und niederem Schmelzpunkt, wie Nylon 66 und Nylon 6 herstellt. Die Fäden, die aus verschiedenen spinndüsen extrudiert werden, werden einem gemeinsamen Saugapparat zugeführt und auf einem mit Löchern versehenen Förderband, wie nachfolgend beschrieben, abgelegt. Die Bahn wird dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Polycaprolactam-Fäoen, aber unterhalb des Schmelzpunktes der Polyhexamethylenadipamid-Fäden erhitzt, worauf die Polycaprohctam-Fäden ihre Identität als solche verlieren, zu den Zwischenräumen der sie berührenden Polyhexamethylenadipamid-Fäden wandern und so eine mögliche Bindungsstelle schaffen. Während das Polycaprolactam in geschmolzenem Zustand vorliegt und an der Bindungsstelle eine Vorbindung bildet, wird das Vlies verstreckt, so daß bestimmte Fäden in der Maschinennchlung ausgerichtet und andere Fäden, die in der Querrichtung ausgerichtet sind, als Folge des Poisson-Lifektes gekrümmt werden. Man läßt das Vlies abkühlen, während es unter Spannung gehalten wird, und der Streckzustand des Vlieses wird nach Vervollständigung der Bindung der wirkliche stabile Zustand.

Die dehnbaren Vliese können auch aus kontinuierlichen Fäden z. B. aus Polyesterfäden hergestellt werden, die mit einem thermoplastischen Latex-Bindemittel verbunden sind. Kontinuierliche Polyesterfäden werden auf ein mit Löchern versehenes Band in der oben beschriebenen Weise unter Bildung eines nicht vcrbun-

denen Netzwerks aufgelegt. Dieses wird dann mit einem Latex-Binder, wie z. B. einem Latex aus Vinylchlorid-Vinylacetat-MischpoIymerisat, imprägniert. Die teilweise Bindung wird dadurch erreicht, daß man die Temperatur des Vlieses zur Entfernung des Wassers auf 104⁰C .s erhöht und dann die Temperatur zum Schmelzen des Latex auf ca. 150⁰C steigert. Bei 150⁰C wird das Vlies gestreckt, wobei das Latex im weichgemachten Zustand die Drehung des Fadens ermöglicht. Die Bindungen werden dadurch dauerhaft verfestigt, daß man die ι ο Temperatur des Vlieses auf im wesentlichen Raumtemperatur verringert, während das Vlies unter Spannung gehalten wird. Das Vlies weist Dehnungseigenschaften im rechten Winkel zu der Richtung der angewandten Spannung auf.

Die Vliese können auch aus kontinuierlichen Bikomponentenfaden hergestellt werden, die Mantel-Kern-Faden bilden oder paarweise nebeneinander verlaufen. Solche Fäden bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Polymerisaten, die in einem bestimmten Muster über den Fadenquerschnitt hin angeordnet sind. Sind die Fäden solche des Mantel-Kern-Typs, so muß das Polymerisat des Kerns eine Schmelztemperatur und das Polymerisat des Mantels eine niedere Schmelztemperatur haben. Das Vlies wird auf die oben beschriebene Weise hergestellt, worauf seine Temperatur über die Schmelztemperatur des niedrig schmelzenden Polymerisates, aber unter die Schmelztemperatur des Polymerisates mit hohem Schmelzpunkt erhöht wird. Das Polymerisat mit niederem Schmelzpunkt wandert zu den Schnittpunkten der Fäden und bildet die plastischen Verbindungen. Das Vlies wird dann gestreckt, um den Fäden zu ermöglichen, sich um die Vorbindestellen zu drehen und sich quer zur Streckrichtung nach dem Poisson-Effekt auszurichten und zu krümmen. Nach bewirkter Fadendrehung wird das Vlies unter die Schmelztemperatur der Polymerisatzubereitung mit niederem Schmelzpunkt gekühlt, so daß die Fäden in ihrer neu gewonnenen Stellung fixiert werden.

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Beispiel 1

Die Vorrichtung von F i g. 1 wurde dazu verwendet, aus einem kontinuierlichen Faden ein Fadenvlies von 34,5 g/m² herzustellen. Das Vlies dieses Beispiels hat tatsächlich keine Dehnungseigenschaften und dient als Kontrolle für die späteren Beispiele.

Nylon-66-Flocken mit einer relativen Viskosität von 38 wurden zwei Schrauben-Schmelzspinnvorrichtungen mit einem Durchmesser von 2,5 cm χ 53 cm Schraubenlänge zugeführt, wobei die Vorrichtung bei einer Temperatur von 32O⁰C arbeitete und mit einer Geschwindigkeit von 40 U/min angetrieben wurde. Jeder Schraube wurde geschmolzenes Nylon von zwei Schmclzpumpcnblöcken zugeführt, die mit Getriebe-Meßpumpen ausgestattet waren. Jeder Schmelzpumpcnblock war mit einer Spinndüsenpackung, die eine Spinndüse mit 10 Austrittsöffnungen enthielt, verschen, wobei die Austrittsöffnungen Durchmesser von 0,228 mm und Kapillarlängcn von 0,308 mm aufwiesen. (₎₀ Die Schmcl/.pumpcnblöckc wurden bei einer Temperatur von 315°C gehalten, während die Spinndüsen eine Temperatur von 262°C hatten. Die Extrudicrungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Polymerisats aus den Spinndüsen-Austrittsöffnungen betrug 0,75 g/min pro (>_s Auslrittsöffnung.

Die kontinuierlichen Fäden wurden gleichmäßig aufgeteilt und 5 Saugdüsen zu- und durch diese hindurchgeführt, wobei Luft mit einem Druck von 4,2 ata zugeführt wurde. Die Saugdüsen waren in einer ausgerichteten Reihe angebracht, die quer zu der Bewegungsrichtung des Ablagerungsförderbandes 14 verläuft. Die gezogenen Fäden wurden von den Saugdüsen in Richtung auf das Ablagerungsband mittels der aus den Saugdüsen austretenden Luft bewegt, worauf die Fäden als kontinuierliches Vlies in einer Breite von 45 cm gesammelt wurden. Das Sammelförderband hatte eine Oberflächengeschwindigkeit von 0,76 m/min.

Das Faservlies wurde kontinuierlich mittels dem Sammelförderband 14 und den Rollen 30 und 31 vorwärts zu und durch die Gasanwendungskammer 29 hindurchbewegt, der HCl-Gas als Bindungshilfsmittel mit einer Geschwindigkeit von 6,5 g/min zugeführt wurde. Das HCl-Gas dient dazu, die Oberfläche der Fäden zu erweichen. Die Fäden werden danach miteinander, solange sie im weichgemachten Zustand sind, mittels der Rollen 30 und 31 verdichtet. Die durch Verbindungen gebundene Faservliesstruktur wurde dann einer Temperatur von ungefähr 115°C durch den Erhitzer 34 unterworfen, worauf das HCl-Gas desorbiert und gleichzeitig damit die endgültige Bindung zwischen den benachbart sich berührenden Fäden hergestellt wurde.

Das Vlies wurde durch den Erhitzer 34 und die Aufnahmewalze (nicht gezeigt) über die Rollen 36 und 37 zugeführt, die im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Rollen 30 und 31 angetrieben wurden.

Die physikalische Prüfung des in dieser Weise hergestellten Faservlieses ergab die folgenden Eigenschaften:

Stärke (mm)	0,25
Dichte (g/cm J)	0,13
Reißlänge (kg/cm/kg/m²)
M. D.·)	49,57
T. D.·)	34.66
Reversible (elastische) Dehnung (%)
M. D.	0,20
T. D.	0,65
Biegelänge (mm)
M. D.	66
T. D.	50
) M. D. = Maschinenrichiung des Vlieses. ) T. D. = Querrichtung des Vlieses.

Der Prozentsatz der reversiblen (elastischen) Dehnung ist der Dehnungsprozentsatz, den das Vlies ermöglicht, ohne daß eine bedeutende Spannung entweder auf die Fäden, die das Vlies enthält oder auf die Fadenbindungen ausgeübt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wini der Prozentsatz der reversiblen (elastischen) Dehnung dadurch erhalten, daß man die Tangente an die maximale Kurvenneigung der Vlies-Spannungsdehnungskurvc zurück zur Dehnungsachse, wie dies bei den Kurven S(T) und S(M) in Fig. 12 angezeigt ist, extrapoliert. Die Dehnungsgrößc von diesem Ausgangspunkt wird als Prozentsatz reversibler (elastischer) Dehnung definiert.

Beispiel 2

Die Vorrichtung und das Verfahren, wie in Beispiel 1 verwendet, wurden wiederholt, wobei jedoch die nachfolgenden Vcrfahrcnsbcdingungcn verändert wui-

709 637/149

ίο

den zur Bildung eines elastisch dehnbaren Fadenvlieses aus kontinuierlichen Fäden mit einem Gewicht von 25,2 g/m².

Nach dem Weichmachen der Oberfläche der Fäden durch HCl-Gas wurde das Fadengefüge durch die Rollen 30 und 31 und dann zu dem und durch den HCl-Gas-Desorptionserhitzer 34 über die Rollen 36 und 37 geleitet, die mit einer l,5mal so großen Umfangsgeschwindigkeit wie die Rollen 30 und 31 angetrieben wurden. Infolge der Geschwindigkeit der Rollen 36 und 37 wurde die Vliesstruktur einer l,5fachen Streckung in der Maschinenrichtung (M.D.) und einer Kontraktion auf eine Breite von ungefähr 30 cm in der Querrichtung (T.D.) unterworfen, bevor die Desorption des HCl-Gases mittels des Erhitzers 34 durchgeführt wurde, der auf ι .s einer Temperatur von 120°C gehalten wurde. Die Desorption des HCl-Gases bewirkte die vollständige Bildung der »interfilen« Bindungen, d. h. also der Bindungen zwischen den Fäden, während die Vliesstruktur in gestrecktem Zustand war, und das so verbundene Vlies wurde auf einer Aufnahmewalze mit einer Breite von 30 cm verpackt.

Die in den F i g. 5 und 9 gezeigten Mikrophotographien des modifizierten Vlieses zeigen eine große Zahl von gekrümmten Fasersegmenten im wesentlichen in der Querrichtung zu der Streckrichtung, wobei die gekrümmten Fäden vorherrschend in der Richtung der reversiblen (elastischen) Dehnung liegen.

Die physikalischen Untersuchungen dieses Faservlieses zeigten die nachfolgenden Eigenschaften:

Stärke (mm)	0,35
Dichte (g/cm³)	0,073
Reißlänge (kg/cm/kg/m?)
M.D.	30,91
T.D.	11,73
Reversible (elastische) Dehnung (%)
M.D.	0,4
T.D.	22,4
Biegelänge (cm)
M.D.	6,8
T.D.	1,5

betrug. Die Extrudiergeschwindigkeit des geschmolzenen Polymerisats durch die Austrittsöffnungen war 11,2 g pro Minute.

Den 7 Saugdüsen wurde Luft mit einem Druck von 4,4 ata zugeführt, und die gezogenen, aus den Saugdüsen herauskommenden Fäden wurden als Vlies mit einer Breite von 45 cm auf ein mit Löchern versehenes Sammelförderband abgelagert, wobei dieses eine Oberflächen-Geschwindigkeit von 1,4 m/min hatte.

Das Vlies wurde zwischen den Rollen 30 und 31 durchgeführt nachdem man in der Gaskammer 29 HGl auf es wirken ließ, das von dem Vlies in dem Erhitzer 34 absorbiert wurde, der bei einer Temperatur von 110°C arbeitete.

Das gestreckte und verbundene Vlies hatte eine Vliesbreite von ungefähr 28 cm bei der Aufnahmerolle. Die nachfolgenden Zahlenangaben wurden bei der physikalischen Prüfung des so hergestellten Vlieses erhalten.

Es ist zu ersehen, daß eine bedeutende Zunahme des Prozentsatzes der reversiblen Dehnung in der Querrichtung im Vergleich zu der reversiblen Dehnung von Beispiel 1 erhalten wurde. Die Kurve P(T), wie sie in Fig. 12 aufgezeigt ist, erläutert graphisch die erwähnte Zunahme. Ebenso war die Biegelänge in der Querrichtung niedrig.

Beispiel 3

Ein elastisch dehnbares Vlies wurde wie in Beispiel 2 hergestellt, wobei jedoch Verfahrensvorrichtung und die Verfahrensbedingungen geändert wurden unter Bildung eines Vliesstoffes mit einem Gewicht von 17 g/m² aus Fäden, die einen abgeflachten, bandähnlichen Querschnitt haben. Die Fäden hatten ein Aspcklvcrhältnis von 3 : 1, wobei das Aspcktverhä'ltnis die maximale Fadenbreite geteilt durch die minimale Fadenstärke ist.

Polyamidflockcn mit einer relativen Viskosität von 38 wurden in Schneckenextruder eingeführt, die mit einer Geschwindigkeit von 39 U/min angetrieben wurden. Die Pumpenblöcke wurden mit Spinndüsen ausgestattet, die 14 rechteckige Austriltsöffnungcn 0,07 χ 1,01 mm haben, wobei die Kapillarlänge 0,5 mm Stärke (mm)
Dichte (g/cm¹)
Reißlänge (kg/cm/kg/cm-')

M.D.

TD.
Reversible Dehnung (%)

M.D.

T.D.
Biegelänge (cm)

M.D.

0,335
0.048

14.39
8.53

0.22
29,0

4.57
1.5

Ein Vergleich zu den Ergebnissen von Beispiel 2 zeigt, daß das Vlies aus flacheren Fäden höhere Dehnungswerte in der Querrichtung ergibt.

Beispiel 4

Ein dehnbares Vlies wurde, wie in Beispiel '· beschrieben, hergestellt, ausgenommen, daß die Strekkung in der Maschinenrichtung das nur 1,1 fache dei Anfangslänge betrug, wodurch man eine Vliesaufnahmebreite von 43 cm erhielt. Das Vliesgewicht betrug 17 g/m².

Die physikalische Prüfung dieses Vlieses zeigte die nachfolgenden Ergebnisse.

Stärke (mm)
Dichte (g/cm^J)
Reißlänge (kg/cm/kg/m-')
M. D.

TD.
Reversible Dehnung (%)

M.D.

TD.
Biegelängc (cm)

M.D.

TD.

0,30(12 mils) 0,058

31,98
19,72

0,20
16.4

4,5
2,2

Obgleich das Vlies dieses Beispiels nur um da: 1,1 fache seiner Anfangslänge gestreckt wurde, wiirdi eine bedeutende Zunahme des Prozentsatzes dei rückfedernden Dehnung in der Querrichtung beobach let im Vergleich zu der Kontrolle von Beispiel 1, die in wesentlichen keine Dehnung aufwies.

Beispiel 5

Ein dehnbares Vlies, eins eine gleiche Anzahl voi Nyloii-66-(Polyhexamcthylcnaclipamid)-Füden und Ny

lon-ö^PolycaprolactamJ-Fädcn enthielt, wurde in der in Beispiet t geschilderten Weise mit den nachfolgenden Ausnahmen hinsichtlich der Verfahrensparameter und Bedingungen hergestellt.

Die NyIon-66-Flocken, die eine R-V. von 38 hatten, wurden einem Schneckenextruder und die Nylon-6-Flocken einem zweiten Schneckenextruder zugeführt. Die Schneckenarbeitstemperatur für Nylon 66 wurde bei 320⁰C gehatten, während sie bei Nylon 6 bei 290°C gehalten wurde. Beide Schnecken wurden mit einer Geschwindigkeit von 32 U/min angetrieben. |ede Schnecke Führte das geschmolzene Nylon zwei Schmelzpumpenblöcken zu, die mil Getriebemeßpumpen ausgestattet waren, wobei sie mit 20 U/min angetrieben wurden. Jeder Schmelzpumpenblock wurde mit einer Spinndüsenpackung zusammengesteckt, die eine Spinndüsenvorrichtung mit mehreren Austrittsöffnungen (14) enthielt, von denen jede Austrittsöffnung einen Durchmesser von 0,228 mm bei einer Kapillarlänge von 03 mm hatte. Die Nylon-66-Pumpenblöcke wurden bei einer Temperatur von 315°Cund ihre damit verbundenen Spinndüsen bei 264°C gehalten, während die Nyk>n-€i-Pümpenblöcke bei einer Temperatur von 285°C und ihre damit verbundenen Spinndüsenpackungen bei 235°C arbeiteten. Die Extrudiergeschwindigkeit durch die Düsen betrug 10,6 g Polymerisat min.

Die kontinuierlichen Fäden aus den Spinndüsen wurden in 8 gleiche Bündel aufgeteilt, wobei jedes Bündel eine gleiche Anzahl von Nylon-66- und Nylon-6-Fäden enthielt. Die gebündelten Fäden wurden dann 8 Saugdüsen zugeführt, die mit einem Luftdruck von 4,4 ata betrieben wurden. Unter der Wirkung der hohen Luftgeschwindigkeit in den Saugdüsen wurden die Fäden angezogen, vermischt bzw. verwirrt und vorwärts zu dem mit Löchern versehenen Sammelförderband bewegt, wo sie als kontinuierliches Vlies mit einer Breite von 35 cm abgelegt wurden.

Die so abgelegte, aus Fäden gebildete Struktur wurde kontinuierlich mittels des Förderbands 14 und die Rollen 30 und 31 zu und durch einen Erhitzungsofen geleitet, in dem die Temperatur bei 200⁰C gehalten wurde, wodurch die Nylon-6-Fäden ausreichend erweicht wurden, um die Bindung zwischen den Fäden zwischen den Nylon-66- und Nylon-6-Fäden an ihren Kontaktpunkten zu ermöglichen. Die vorauserwähnte Heizquetle wurde anstelle der Gaskammer 29, und zwar an der dieser entsprechenden Stelle verwendet, so daß die Fadenstruktur durch die Rollen 30 und 31 zusammengedrückt wurde, solange die Nylon-6-Fäden im klebrigen oder erweichten Zustand waren.

Nachdem das Vlies die Rollen 30 und 31 verlassen und danach erneut auf eine Temperatur von 200⁰C mittels eines Erhitzers 34 gebracht wurde, wurde es um das l,5fache in der Maschinenrichtung durch die Arbeit der vorwärts streckenden Rollen 36 und 37 gestreckt, deren Umfangsgeschwindigkeit das l,5fache der Walzen 30 und 31 betrug. Die weichgemachte Nylon-6-Komponente des Vlieses ermöglichte eine neue Orientierung der zwischen den Fäden bestehenden Bindungen. Das Vlies wurde nach seinem Austritt aus dem Erhitzer 34 schnell bei einer Streckbreitc von ungefähr 30,5 cm gekühlt, wobei man ein Gebläse zur Wiederverfestigung der Nylon-6-Komponente verwendete, bevor das Vlies mit der sich vorwärts bewegenden Rolle 36 in Kontakt kam und danach als kontinuierliches, reversibel dehnbares Vlies aufgenommen wurde.

Die Prüfung des elastisch-dehnbaren Vlieses zeigte die nachfolgenden physikalischen Eigenschaften.

Gewicht (g/m-¹)	24,7
Stärke (mm)	0,38
Dichte (g/cm')	0,067
Reißlänge (kg/cm/kg/m²)
M. D.	27,72
TD.	13,33
Reversible Dehnung (%)
M. D.	0,5
TD.	26,2
Biegelänge (cm)
M. D.	6,6
TD.	1,27

Während die reversible elastische Dehnung in der Querrichtung hoch blieb, wurde eine Abnahme der Reißlänge festgestellt, weil die Nylon-6-Komponente, die im wesentlichen geschmolzen wurde, in erster Linie als Bindemittel und nicht als Last tragender Teil dient.

Be i spiel 6

Zwei Vliesproben 2017 und 2222 in einer Größe von 22,8 χ 12,7 cm aus einem im Handel erhältlichen Vlies aus trilobalen nicht gekräuselten bzw. gekräuselten Polyester-Fäden wurden, wie nachfolgend angegeben, unter Bildung von Vliesen, die eine reversible Dehnung in einer Richtung aufwiesen, behandelt.

Zwei der oben angegebenen Probenstücke eines jeden Typs wurden mittels Klammern in getrennte Rahmen gespannt; jeder Rahmen hatte eine feste Klammernstellung und eine mit einer Schraube zu betätigende Klammer. Die Klammern hielten die Vliese an ihren Kanten in der kürzesten Länge.

Die gesamten Rahmen und Vliesproben wurden dann in einen Ofen gegeben, in dem sie auf eine Temperatur von 210°C erhitzt wurden, wobei die Vliese entspannt gehalten waren. Die erhöhte Temperatur hatte das Erweichen des niederschmelzenden Bindebestandteils der Vliese zur Folge, und in diesem Zustand wurden die Vliesproben um das l,8fache ihrer Anfangslänge dadurch 'gedehnt, daß man die mit den Schrauben verbundenen, beweglichen Klammern jedes Rahmens betätigte. Nach der Dehnung der Vliese auf eine Temperatur von 210⁰C wurden die Rahmen mit den Vliesen aus dem Ofen entfernt, worauf sie schnell auf Zimmertemperatur gekühlt wurden, um die interfilären Bindungen unter Bildung von stabilen Vliesen mit einer Breite von ungefähr 7,1 cm erneut zu verfestigen und zu orientieren.

Die Photographic in F i g. 7 zeigt, daß die modifizierten Vliese eine große Anzahl gekrümmter Fasersegmente in einer Richtung aufweisen, die im wesentlichen quer zu der Streckrichtung liegt und der bevorzugten Richtung elastischer Dehnung entspricht. In Fig.6, die das Vlies von Fig.7 vor der Bearbeitung zeigt, waren die Fäden ohne Ordnung angeordnet, und es ist keine Fadenkrümmung zu erkennen.

Die Vliese wiesen die folgenden Eigenschaften auf.

	Vlies	Vlies
	2017	2222
Stärke (mm)	0,43	0,48
Dichte	0,131	0,154
Reißlänge (kg/cm/kg/m²)
M. D.	—	—
TD.	24,84	20.63
Reversible Dehnung (%)
M. D.	_	_
TD.	17,7	23,0

13

Die Vliese wiesen, bevor sie dem vorliegenden ä:r^{rien l dlC} "-"Mgenden

Vlies 2017

Stärke (mm)
Dichte (g/cm¹)
Reißlänge (kg/cm/kg/m-)

M. D.

T. D.
Reversible Dehnung (%)

M. D.

T. D.

0.25 0.20b

60.76 32.35

0.38 0.19

0,43 0.178

39,39 0,25

Vlies -^s

2222 wurde 3 Minuten in einem Luftumwälzofen bei 175°C erhitzt. Wahrend dem Verbleib in dem erhitzten Ofen wurde die Viiesprobe um die 1 '/Jache Längt gestreckt Die Anordnung wurde aus dem Ofen entfernt, solange sie noch unter Streckbedingungen stand, und man ließ sie auf Zimmcricmperutur abkühlen.

Die Prüfung des behandelten Vlieses und des nicht behandelten Vlieses ergab die folgenden physikalischen Eigenschaften:

ίο

Unbehandelte Behandelt Konirolle

Beispiel 7

Ein 12 χ 22,8 cm handelsübliches Vlies aus kontinuierlichen HüiJe-Kern-Nylonfäden mit einem Nylon-66-(Polyhexamethylenadipamid)-Kern und einer Nylon-6-(Po- !ycaprolactam)-HOlIe, wobei die Fäden miteinander durch Schmelzen der Hüiienkomponenten verbunden sind, wurde in einem Streckrahmen entspannt verklammert. Die gesamte Anordnung (Rahmen plus Vlies)

Gewichl (g/m-) ca.34.5

Stärke (mm) 0.38

Dichte (g/cm¹) 0.09 Reißlänge (kg/cm/kg/m-)

T. D. 9.3 Reversible Dehnung (%)

TD. 2

ca. 34.5 0,30 O.il

4.0 32

Man kann ersehen, daß eine nur Vhfzche Verstrekkung ein Vlies liefert, das eine bedeutend verbesserte reversible elastische Dehnung in der Querrichtung

aufweist. ⁵

Hierzu 3 ßiatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines in einer Vorzugsrichtung dehnbaren Fadenvliesstoffes, bei dem mindestens eine Polymerschmelze zu endlosen Fäden versponnen wird, die Fäden in regelloser Verteilung auf einer Sammelfläche zu einem Vlies abgelegt werden, nach Herstellung einer ersten Bindung eine Streckung des Vlieses in einer bestimmten Richtung unter Querkontraktion erfolgt, worauf die endgültige Bindung des Vlieses noch während der Streckung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bindung durch Aktivierung der Klebefähigkeit der Fadenoberfläche der thermoplastischen Fäden nur bis zu einem solchen Ausmaß erfolgt, daß die Bindungsstellen während der Streckung des Vlieses plastisch verformbar bleiben, und daß die endgültige Bindung durch Verfestigung der plastischen Vorbindung ohne zusätzliche Bindemittel erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyamidfäden gesponnen werden und die plastischen Vorbindungen durch Aufbringen eines chemisch aktivierenden Gases gebildet werden, welches während des Verstreckens unter Verfestigung der Vorbindungen desorbiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden aus hochschmelzenden und niedrigschmelzenden Materialien extrudiert werden und die plastischen Vorbindungen durch Erwärmen des Wirrvlieses auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des niedrigschmelzenden Fadenmaterials und unterhalb des Schmelzpunktes des hochschmelzenden Fadenmaterials gebildet werden, wonach das Wirrvlies während des Verstreckens abgekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem hochschmelzenden und dem niedrigschmelzenden Material Bikomponentenfaden extrudiert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fäden aus einem Polyamid und aus einem Polyester extrudiert werden.