DE2922427C2

DE2922427C2 - Spinnvliesstoff aus Einzelfilamenten und Filamentgruppen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2922427C2
Application number: DE2922427A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Chem. Dr. 6750 Kaiserlautern Hartmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1979-06-01
Filing date: 1979-06-01
Publication date: 1984-10-31
Also published as: CH638361B; FR2457919B1; US4363845A; JPS6229541B2; GB2053301B; JPS55163253A; NL8003154A; GB2053301A; DE2922427A1; MX154221A; NL187983B; NL187983C; CA1158144A; BE882804A; CH638361GA3; FR2457919A1; AT384833B; ATA288680A

Description

Die Erfindung betrifft einen Spinnvliesstoff, bestehend aus mehreren übereinandergeschichteten Lagen wirr abgelegter Einzelfilamente und Filamentgruppen. die wenigstens an ihren Überkreuzungsstellen gegenseitig gebunden sind, wobei die Filamentgruppen aus Einzelfilamentgruppen bestehende Multifilamentstränge sind, deren Einzelfilamente wenigstens streckenweise parallel zueinander angeordnet und ganz oder teilweise miteinander verbunden sind und wenigstens die Filamentgruppen flächig abgelegt sind.

Die Erfindung betrifft weiterhin cn Verfahren zur Herstellung derartiger Spinnvliesstoffe.

Aus US-PS 35 54 854 ist es bereits bekannt, derartige Spinnvliesstoffe aus parallelen Gruppen von Filamenten herzustellen, wobei die Filamentgruppen auf parallelem Weg von der Spinndüse nach der Auffangzone geführt und dabei flächig aufeinandergeschichtet werden. Die einzelnen die Filamentgruppen bildenden Filamente werden dabei ohne sekundäre Bindemittel in Form des Gesamtvlieses einem Bindevorgang an den Überkreuzungsstellen unterzogen. Die Bindung erfolgt durch einen Schweißvorgang mit Hilfe der thermoplastisch erweichten Filamente.

Spinnvliesstoffe dieser Art weisen gegenüber Vliesstoffen aus Stapelfasern eine gute Dimensionsstabilität auf. Für viele Zwecke, z. B. bei der Verwendung als Trägermaterialien für der. Tuftingbereich und insbesondere für Beschichtungsprodukte mit geschlossener Oberfläche sind sie jedoch verbesserungsbedürftig. Trägermaterialien zur Herstellung beschichteter Kunstleder, die in der Täschner- und Kofferwarenindustrie sowie bei der Schuhfabrikation für Bekleidungsleder

bo oder in der Möbelindustrie eingesetzt werden, müssen einer hohen Zugbeanspruchung gewachsen sein. Es wird eine immer höhere Festigkeit und sehr hohe Moduli bei höheren Temperaturen notwendig. Bei der Beschichtung mit Bitumen für Dachbahnen sowie mit PVC

b5 für Relief-Fußbodenbeläge braucht man ebenfalls Träger mit hohem Modul.

Die großtechnische Verarbeitung erfordert dabei Höchsizugkräfle von über 800 Newton/5 cm Streifen

)ei Höchstzugdehnungen von unter 60% und einen milimalen Breiteneinsprung von unter 100 mm bei einer Jeschichtungstemperatur von 200⁰C und 4 m Bahnenjreite.

Diesen Anforderungen werden herkömmliche Vliesitoffe aus Stapelfasern nicht gerecht und auch die verbesserten Spinnvliesstoffe z. B. gemäß US-PS 35 54 854 haben nicht die geforderte Dimensionsstabilität.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Spinnvliesstoff gemäß US-PS 35 54 854 dahingehend zu verbessern, daß eine den vorstehend geschilderten Anforderungen entsprechende Dimensionsstabilität bei sehr hohen Moduli gegeben ist

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Spinnvliesstoff gemäß dem kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bis 6. Sie wird weiterhin durch ein in den Ansprüchen 7 bis 11 gekennzeichnetes Herstellungsverfahren gelöst.

Gegenüber US-PS 35 54 854 zeichnen sich die erfindungsgemäßen Spinnvliesstoffe dadurch aus, daß die Filamentgruppen in sich als parallelisierte Stränge und die Filamentgruppen mit den Einzelfilamenten mit Hilfe eines oder mehrerer zusätzlich eingebrachter Bindemittel gebunden sind. Es ergibt sich somit ein Mischvlies aus Multifilamenten und Einzelfilamenten in Übereinanderschichtung, wobei die ?ilamentgruppen flächig geschichtet sind.

Die flächige Schichtung unterscheidet dabei die erfindungsgemäßen Filamentgruppenvliese von bekannten gekräuselten voluminösen Matten, wie sie z. B. in der US-PS 27 36 676 aus Glasfasersträngen hergestellt werden. Es zeigte sich, daß die Glasfaserstränge aufgrund der bogenförmigen Ablage und aufgrund der dadurch erhaltenen mangelnden Kohäsion der Einzelfilamente eine zu hohe Dehnung bei Zugbelastung aufweisen. Für die Herstellung dimensionsstabiler Spinnvliese können sie nicht verwendet werden.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Spinnvliesstoff zeichnet sich durch eine bisher nicht erreichte Dimensionsstabilität r.us und besitzt dabei die geforderten hohen Moduli. Es ist somit möglich, auch Beschichtungen bei hohen Temperaturen vorzunehmen, ohne daß sich Veränderungen im Hinblick auf Dehnungen bzw. Verformungen ergeben. Diese vorteilhaften Eigenschaften besitzen Spinnvliesstoffe, wie sie in US-PS 35 54 854 beschrieben i,tnd, nicht. Bei den bekannten Spinnvliesstoffen erfolgt nämlich die Bindung durch einen Schweißvorgang, der die Molekularorientierung der Einzelfilamente teilweise zerstört und auch nicht die optimale Porenstruktur der erfindungsgemäßen Spinnvliesstoffe ergibt. Demgemäß besitzen die bekannten Spirnvliesstoffe weder die erforderliche gute Dimensionsstabilität noch die sehr hohen Moduli bei höheren Temperaturen.

Das erfindungsgeinäß vorgeschlagene Spinnvlies ist in seinen Eigenschaften wesentlich besser als die vorstehend geschilderten Spinnvliese. Es unterscheidet sich zunächst einmal von denjenigen gemäß US-PS 27 36 676 durch die wesentlich verbesserte Dimensionsstabilität. Es ist aber auch wesentlich besser als die in der US-PS 35 54 854 beschriebenen Spinnvliese, weil die Filamentgruppen bzw. Multifilamente mit Einzelfilamenten vermischt sind und die Filamentgruppen in sich nicht autogen, sondern mit Hilfe sekundärer Bindesubslanzen aneinander gebunden werden, wobei sogenannte Multifilamente entstehen. Die Einzelfilamente dienen zur Stabilisierung des gesamten :/ischvlieses, z. B. als Bindefasern mit niederem Erweichungspunkt zur Abbindung an den Überkreuzungsstellen.

Die Filamentgruppen werden erfindungsgemäß flächig, d. h. ohne Bildung von Bögen oder Kräuselungen wie sie z. B. in der US-PS 27 36 676 vorliegen, abgelegt. Die Filamentgruppen können aus einer Mischung unterschiedlicher Einzelfilamente, z. B. aus thermoplastischen Filamenten verschiedener Polymerer gebunden mit Elastomeren oder Duromeren, bestehen.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein besonders günstiges Verfahren zur Herstellung der Mischvliese vorgeschlagen, wobei das mit Einzelfilamenten vermischte Spinnvlies aus parallelisierten Filamentgruppen aufgebaut wird, die flächig übereinander geschichtet werden, so daß eine Wirrlage von Filamentgruppen verschiedener Filamentzahl mit Einzelfilamenten gemischt hergestellt wird und die Einzelfilamente innerhalb der Gruppe mit Hilfe sekundärer Bindesubstanzen zumindest streckenweise entlang ihrer Parallellage zu verklebten Multifilamenten verbunden werden. Die flächige Übereinanderschichtung aus verbundenen Filamentgruppen, d. h. Multifilamer v.a verschiedener Fiiamentzahi, vermischt mit wirr abgeieg'en Einzelfilamenten, ergibt aufgrund der vorhandenen Filamentgruppen bzw. verklebten Multifilamenten hohe Festigkeiten, während die darin verteilten Einzelfilamente als Bindeverrr.^;'tler zur Stabilisierung des Flächenverbandes dienen, entweder indem sie aufgrund eines niederen Erweichungspunktes als Bindefasern dienen oder indem sie beim Aufbringen von sekundären Bindemitteln, z. B. in Form von Dispersionen, aufgrund ihrer freien Lage und großen Oberfläche als Bindevermittler zu den Strängen fungieren.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischvliesaufbaues aus Muitifilamentgruppen und Einzelfilamenten besteht in der Variation der Porengröße des Spinnvlieses. Dieses wird hierdurch insbesondere als Trägermaterial für hohe Beanspruchungen geeignet. So ist es beispielsweise ohne Schwierigkeiten möglich, die Mischvliese durch Tränkung mit Bitumen zu Dachbahnen zu verarbeiten. Um bei der fertigen Dachbahn das Eindringen von Wasser (Kapillarwirkung) zu vermeiden, muß eine bestimmte Porengröße des Vlieses eingestellt werden, so daß beim Tränken mit Bitumen eine vollkommene Durchdringung erreicht wird. Da andererseits ein vorgegebenes Flächengewicht an Fasern zur Erreichung der notwendigen Festigkeiten erforderlich ist (z. B. 200 g/m² Polyesterfilamente), kann nach dem erfindungsgemäßen Aufbau aus Multifilamentgruppen vermischt mit Einzelfilamenten die Porengröße variiert werden. Diese Variation der Porengröße ist auch dringend erforderlich bei Verarbeitung von Bitumen-Tränkmischungen verschiedener Viskosität. Bei dem Aufbau des Spinnvlieses nur aus herkömmlichen Linzelfilamenten ist bei gegebenem Flächengewicht (200 g/m² gemäß obigem Beispiel) die Porenzahl und Porengröße sehr viel kleiner als beim Aufbau eines Vlieses desselben Gewichtes aus Multifilamentsträngen aus z. B. 6er-Gruppen, d. h. einem Multifilament aus 6 Einzelfilamenten, we¹! die Einzelfilamente der Gruppen parallel eng zusammenhängen und aufgrund der Wirrlage von Gruppen viele und große Poren bilden. Durch den Aufbau eines Mischvlieses aus bestimmten Prozentsätzen von Multifilamentgruppen mit Einzelfilamenten kann bei gegebenem Flächengewicht je nach Bitumenviskosität ein geeignet Trägermaterial mit maximaler Durchtränkung gefunden werden.

Die Bedeutung der längs ihrer Parallellage in Gruppen mit Hilfe sekundärer Bindemittel verbundenen Filamente erklärt sich aus der Spinnvlies-Methodik der ae-

rodynamischen Verstreckung. Bekanntlich werden die Filamente beim Spinnvliesverfahren mit Hilfe schneller Luitströme aus der Spinndüse heraus veretreckt. Die bei der Einschnürung des geschmolzenen heißen Monofilaments auftretende Molekülorientierung muß schnellstens eingefroren werden, d h. die Temperatur des Fadens muß unter den Glasumwandlungspunkt oder die Rekristallisationstemperatur gebracht werden. Dieser Vorgang verläuft naturgemäß am besten bei einem Filament mit entsprechend großer Oberfläche. Nun werden jedoch fQr hochfeste Spinnvliese für technische Anwendungen möglichst feste, dicke Filamente benötigt, die nach dem aerodynamischen Spinnvliesverfahren schwierig herzustellen sind, aufgrund oben geschilderter Geschwindigkeiten des Wärmeabflusses zur Erreichung einer maximalen Molekülorientierung. Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten überwunden, indem relativ dünne Filamente, die einer aerodynamischen Verstreckung gut zugänglich sind, in Form von Gruppen ausgesponnen werden, wobei die Abkühlung aufgrund der Separierung der Einzelfiliimente in den Gruppen während des Spinnvorganges gut vonstatten geht und damit eine maximale Molekülorientierung und damit Festigkeit erreicht wird und wo dann nach der Vliesablage der Gruppen mit Hilfe sekundärer Bindesubstanzen dieser Einzelfilamente innerhalb der Gruppen zu Strängen bzw. Multifilamenten verklebt werden. Hierdurch wird ein Spinnvlies erhalten, das in der Festigkeit optimale Werte erreicht, da es sich so verhält, wie aus sehr dicken hochfesten Fäden bzw. Borsten aufgebaut Sehr feine Fäden ergeben besonders weiche, grobe Fäden ergeben härtere Spinnvliese. Für viele Anwendungsbereiche ist ein härteres, steiferes Spinnvlies erwünscht, z. B. zur Herstellung von Trägermaterialien für die Bitumierung, z. B. für Dachbahnen oder für die Straßensanierung bzw. Bilumenschichtverstärkung im Straßenbelagoberbau.

Das Ausspinnen der Einzelfilamente und die Bildung der Multifilamente findet somit in zwei Verfahrensschritten statt, was große Vorteile bietet, wie weiter unten ausgeführt wird. Die flächige, d. h. nicht gekräuselte bzw. nicht bogenförmige Übereinanderschichtung der Filarnentgruppen bzw. Multifilamente zusammen mit Einzelfilamenten zum Multifilamentvlies bewirkt nach der Verfestigung des Vlieses, d. h. nach dem gegenseitigen Abbinden der Filamentgruppen bzw. Einzelfilamente, eine sehr niedrige Dehnung bei Belastung und ein hoher Modul selbst bei höheren Temperaturen. Eine gewisse Menge Einzelfilamente wird entweder beim Ablegen der zunächst noch losen Filamentgruppen durch Separierung erhalten oder sie werden, wie später geschildert, zugesponnen. Durch die Variation des Verhältnisses Multifilamente zu Einzelfilamenten kann das Festigkeitsprofil des Spinnvlieses stark variiert werden. Bei Herstellung einer Dachbahn ist nicht nur die Reiß-, Einreiß- und Weiterreißfestigkeit wesentlich, sondern auch die Nagelausreißfestigkeit und Durchstoßfestigkeit Es zeigte sich, daß eine optimale Reißfestigkeit nicht parallel geht mit einer optimalen Weiterreißfestigkeit, weil bei letzterer eine Verteilung der Kraftbeanspruchung auf eine größere Fläche wesentlich ist. Dies wiederum kann sehr stark durch die Anzahl der Filamente bzw. Multifilamentgmppen gesteuert werden. Ein entsprechender Aufbau bzw. Mischung gestattet auch hier eine Optimierungsmöglichkeit je nach Anforderungsprofil. Ebenso kann die Dehnungsfähigkeit und Elastizität sehr stark durch diesen gezielten Mischaufbau variiert werden, wobei zu beachten ist daß für die praktische Verwendung dieser Trägervliese, z. B. zur Herstellung von Dachbahnen, ein erheblicher technischer Fortschritt erzielt wird. Die herkömmlichen, aus z. B. Glasfasermatten aufgebauten Dachbahnen gestatten nicht die Einstellung einer Dehnungsfähigkeit bzw. Elastizität, wodurch bei den, bei herkömmlichen Flachdächern auftretenden Dehnungen laufend Rißbildung auftritt. Dasselbe gilt bei Verwendung dieser Materialien als Rißbrücken in Bitumen-Straßenbelägen. Hier to haben sich die erfindungsgemäßen Spinnvliese hervorragend bewährt, indem sie die z. B. aus dem Untergrund kommenden Risse und Verschiebungen abfangen und den Bitumenbelag (z. B. Auftragsstärke über dem Spinnvlies 6 cm) freihalten von Rissen. Durch Variation des Verhältnisses Multifilamenteinsatz zu Einzelfilament kann eine große Variation der Elastizität eingestellt werden.

Die K ι g. 1 bis 8 zeigen den Aufbau des aninciuungsgemäßen Spinnvliesstoffes und erläutern das Herstellungsverfahren.

F i g. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung der anmeldungsgemäßen MuI-tifilamentspinnvliese.

Fig.2 zeigt die Unterseite eines Spinnbalkens mit reihenweise angeordneten Spinndüsen unterschiedlicher Lochkonfiguration.

Fig.3 zeigt einen Abschnitt aus einem stellenweise verklebten Multifilament.

F i g. 4 zeigt eine Filamentgruppe, welche die Spinndüse verläßt und vor dem Eintritt in den Abzugskanal mit Hilfe einer Auftragswalze intermittierend mit Bindemittel versehen wird.

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Vliesstoff aus Einzelfilamenten und Filamentgruppen, während F i g. 6 eine Draufsicht des Vliesstoffes beinhaltet.

F i g. 7 zcigi den aus Einzeliüarncnlcr·. und Filamentgruppen bestehenden Vliesstoff als Mikroaufnahme mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop in der Vergrößerung 50 :1, während Fig.8 die Mikroaufnahme einer Bindestelle zeigt, hergestellt mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop in der Vergrößerung 200 :1.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Multifilamentspinnvliese. Die Buchstaben A bzw. B zeigen Längsspinndüsen in alternierender Anordnung, wobei sich die Düsen A in der Lochkon figuration von den Düsen B unterscheiden. Die Unterschiede der Lochkonfiguration werden in F i g. 2 näher beschrieben. Die Düsen werden jeweils auf einem sogenannten Spinnbalken zusammengefaßt; die F i g. 1 zeigt so drei solcher hintereinandergeschalteter Spinnbalken mit den Buchstaben C D und £ Die aus den Spinnbalken austretenden Filamentscharen bzw. Filamentgruppen werden mit Hilfe von Luftströmen in den Leitkanälen N auf parallelem Weg nach dem Auffangband F mit darunterliegender Absaugung H geführt und an den Auftreffstellen O zum in Wirrlage aufeinandergeschichteten Multifilament-/Einzelfilament-Mischv!ies G abgelegt Nach dem Verlassen des Auffangbandes wird das Vlies mit Hilfe eines Kalanders mit beheizten Walzen / thermisch vorgebunden oder komprimiert und anschließend in dem Foulard K mit einer Dispersion, z. B. eines modifizierten Polyacrylats, getränkt. Hierbei werden die parallelen Multifilamentgruppen in sich und an den überkreuzungssteüen mit den Einzelfilamenten gebunden. Das getränkte Vlies wird mit Hilfe eines Trommel trockners L getrocknet und bei M aufgerollt.

F i g. 2 zeigt die Aufsicht auf einen Teil der Unterseite eines Spinnbalkens D. der drei verschiedenartige Düsen

A, B, Cin alternierender Anordnung zeigt. Die Düsen A, B und C unterscheiden sich in ihrer Lochkonfiguration, wobei A Dreierkombination von Spinnlöchern, die Dreierfilamentgruppen ergeben, trägt. Die Düsen B haben eine einfache Lochreihe, die im wesentlichen eine Reihe von Einzelfilamenten ergibt, während die Düse C zwei Reihen von jeweils sich näherstehenden Lochreihen trägt, die damit sogenannte Zwillinge ergibt, d. h. Filamentgruppen mit jeweils zwei Filamenten. Durch beliebige Lochkonfiguration mit jeweils anderen Gruppenanordnungen wird das Multifilamcntvlies jeweils andersartig aufgebaut.

Durch die jeweils andere Lochkonfiguration benachbarter Düsen oder durch Beschickung des Spinnbalkens mit Düsen nur einer Lochkonfiguration, jedoch des Nachbarbalkens mit einer anderen Lochkonfiguration, können gezielte Mischvliese aus verschiedenartigen Multifilamentgruppen aufgebaut werden. Die Multifilamente können mit Einzelfilamenten gemischt werden, indem Düsen mit entsprechender Lochkonfiguration, wie in F i g. 2 gezeigt, mit eingebaut werden.

Die Übereinanderschichtung kann auch so erfolgen, daß ζ. B. der Spinnbalken D im wesentlichen Multifilamente aus parallelisierten Gruppen von z. B. 6 Filamenten spinnt, während der benachbarte Balken E im wesentlichen Einzelfilamente spinnt oder umgekehrt. In jedem Fall ist es so, daß aufgrund der Laufrichtung des neugebildeten Spinnvlieses in Richtung Kalander bzw. Trockner und Aufroller das aus den hintereinander angeordneten Spinnbalken erzeugte Vlies aufeinandergeschichtet wird, so daß Spinnbalken D auf das Vlies des Spinnbalkens C spinnt usw. Dadurch kann, falls erwünscht, eine Multifilamentschichtung erreicht werden, d. h. das aus Einzellagen übereinandergeschichtete Vlies kann in den Einzelschichten variiert werden. Die Variation kann sowohl hinsichtlich der Füamentgruppierung erfolgen als auch hinsichtlich der chemischen oder physikalischen Natur der zu verspinnenden Polymeren. Das bedeutet, daß die verschiedenen Spinndüsen A bzw. B auch verschiedenartige Polymere verspinnen können, genauso wie die verschiedenen Spinnbalken verschiedenartige Polymere verspinnen können, so daß man zu einem aus verschiedenen Schichten aufgebauten Spinnvlies kommt, das mit Hilfe des Kalanders / bzw. der Tränkung K zu einem Multifilamentspinnvlies verfestigt wird. Wesentlich ist dabei, daß durch das Aufeinanderspinnen von flachen Multifilamentschichten keine gekräuselte oder bogenförmige Ablage durch die Vliesdicke durch erfolgt, weil dann eine zu hohe Dehnung des Fertigproduktes bei Zugbelastung erfolgt Dies wird in den folgenden schematischen Skizzen des Vliesaufbaues gezeigt

Als chemische Ausgangsstoffe der verschiedenartigen Spinnpolymeren können beispielhaft erwähnt werden Polyamide, Polyester, Polypropylen, Polyäthylen und Copolymere dieser Substanzen. An physikalischen Varianten seien erwähnt verschiedene Filamentdicken, verschiedene Filamentquerschnitte (z. B. rund und oval), verschiedener Kristallisationsgrad, verschiedener Erweichungspunkt etc. Alle diese Varianten oder nur einige derselben können in einem Multifilamentvlies vorhanden sein. Das Multifilamentvlies kann aber auch lediglich aus ein und derselben Substanz mit ein und denselben physikalischen Eigenschaften aufgebaut sein, sich jedoch dadurch auszeichnen, daß es verschiedenartige Filamentaggregate enthält, d.h. es können Einzelfilamente, Doppelfilamentgruppen, Dreiergruppen etc. vorhanden sein. Diese verschiedenartigen Gruppierungen können in einer Schicht in Wirrlage flächig miteinander vermischt sein; sie können jedoch auch schichtweise differenziert übereinander angeordnet sein, je nachdem, ob sie aus alternierend angeordneten Spinn düsen in einem Balken ode;" aus verschiedenen Balken mit verschiedenartigen Düsen gesponnen sind. Die Fadenscharen eines Balkens werden übrigens meist dadurch hin- und herschwenken, z. B. unter Ausnutzung des Coanda-Effekts miteinander vermischt, so daß sich

ίο die Fäden der benachbarten Düsen A und B genügend vermischen.

In einem Verfahren der Dreistufenverfestigung werden die erfindungsgemäßen Multifilamentvliese abgebunden, so daß wesentliche Fortschritte gegenüber dem Stand der Technik erreicht wurden. Bei dieser Dreistufenverfestigung werden diese Fäden bzw. Multifilamentgruppen durch Einwirkung von Hitze und Druck zunächst autogen leicht vorverfestigt, wobei man z. B. die Monofilamente als Bindefilamente benutzt durch niedere Erweichungstemperatur entweder aufgrund chemischer oder physikalischer Modifikation. Diese Vorbindung dient zur Stabilisierung des gesamten Vliesverbands und zur besseren Handhabung. Dann wird in einer zweiten Stufe durch Aufbringung von Dispersio nen eine Abbindung der Fäden im Vliesinnenverband durchgeführt, daß die Bindemittel die Einzelfilamente der Filamentgruppen in ihrer parallelen Lage zu Multifilamentsträngen binden und in einer dritten Verfestigungsstufe werden diese Spinnvliese an den Überkreu- zungsstellen gebunden, getrocknet und hochtemperaturkondensiert. Durch dieses dreistufige Bindeverfahren kommt man zu einem hinsichtlich Temperaturverlauf des Moduls, hinsichtlich der Dichte und Oberflächenglätte sowie der Dicke sehr differenziert aufgebau- ten Gebilde, das sich jedoch hervorragend zur Verwendung als dimensionsstabiies Trägermaterial für Hochtemperaturbeanspruchung eignet. Hierbei wird, wie oben beschrieben, eine Verklebung der EinzelfUamente innerhalb der jeweils parallelisierten Gruppen zu Multi filamentsträngen erreicht. Dieser Aufbau wird in F i g. 5 und 6 näher beschrieben. Die Abbindung der Verfestigungsstufen 2 und 3 kann in besonderen Fällen zusammengefaßt werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Spinnvliese aus Filamentgruppen, vermischt mit Einzelfilamenten, kann — wie bereits erwähnt — dann verfahrenstechnisch sehr vorteilhaft verwendet werden, wenn z. B. die Einzelfilamente als Bindefasern benutzt werden, indem sie aus Polymeren mit einem niederen Erweichungspunkt

so hergtstellt werden. So können beispielsweise die die Gruppen bzw. späteren Multifilamente bildenden Einzelfilamente aus Polyethylenterephthalat aufgebaut werden, während die Bindefilamente aus Polyäthylenterephthalat-Co-Isophthalat aufgebaut werden. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Kalandervorgang / werden diese Bindefilamente aktiviert und anschließend werden im Tränkvorgang K die die Filamentgruppen bildenden Polyesterfilamente zu Multifilamenten verklebt Die Einzelfilamente können aber auch durch physikalische Variation, z. B. geringeren Verstreckungsgrad, für diesen Zweck eingestellt werden.

Es wurde schon erwähnt daß zur Herstellung der erfindungsgemäßen hochfesten Spinnvliese auf eine flächige Ablage ohne starke Kräuselung, & h. ohne lange Bogen Wert gelegt wird, da bei bogenförmiger Ablage bei Belastung zu hohe Dehnungen auftreten. Die das Vlies aufbauenden, zu Multifilamenten verklebten Filamentgruppen stellen heterogene Multifilamente dar, die

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nicht durch einen Spinnvorgang als sog. Heterofilamente ersponnen wurden, sondern die in einem vom Spinnvorgang separierten Verfahrensschritt zum heterogenen Multifilament verbunden werden. Dies hat den großen Vorteil, daß heterogene Multifilamente bzw. Heterofilamente auch anteilig aus solchen Substanzen aufgebaut werden künnen, die nicht verspinnbar sind. Neben Thermoplasten können mithin zur Erzeugung von MuI-tifilamenten auch Elastomere und Duromere bzw. Duroplaste benutzt werden. Es wird z. B. ein Multifilament aus 6 Polyesterfilamenten (titer 12 dtex) mit Hilfe eines Polyacryiesters oder eines Melamin-Formaldehydharzes zu einem Multifilament verbunden. Oder es kann ein Multifilamentspinnvlies aufgebaut werden aus

to

nur streckenweise erfolgte (wie in F i g. 3 schematisch dargestellt), ergeben sich flexiblere Bereiche, die wie Gelenke wirken und das Gesamtvlies zäher und elastischergestalten. Durch Variation der Multifilamentstrekken zu den ungebundenen Parallel-Filament-Strecken kann die Eigenschaft des Multifilamentvlieses variiert werden. Zum Beispiel tritt eine wesentliche Erhöhung der Weiterreiß- oder Stichausreißfestigkeit ein, wenn genügend »Gelenke« im Vliesverband vorhanden sind. Der Prozentsatz an verbundenen Filamentstrecken zum Multifilament kann beim in F i g. 1 Tränkvorgang durch Variation der Bindemittelkonzentration bzw. Aufnahme gesteuert werden, da es sich zeigte, daß sich das Bindemittel aufgrund der Oberflächenspannung bevorzugt

ζ. B. 3 Einzelfilamenten eines aromatischen Polyamids is zwischen den eng benachbarten Filamenten der Grup verbunden mit einem Epoxyharz zu einem hochtempe- pen sammelt. Durch Variation der Gewichtsverhältnisse raturbeständigen Multifilamentvlies. Ein äußerst zähes bzw. der Filamentzahl in den Gruppen zum Gewichts-

verhälinis Sindcsübstanz kann eine Steuerung erfolgen.

Durch ein »Aufblähen« der parallelisierten Filamente mentvlies mit Hilfe von Polybutadien-Acrylnitril-Ela- 20 an bestimmten Punkten bzw. Strecken laufen die End-

iTiuiiiiiiuiii^iitTiiv« f\«aiiii auigwuout < von Polypropylenfilamenten gebunden zum Multifile-

stomeren. Die Kombination von Polyesterfilamenten gebunden mit Hilfe von Duromeren, z. B. Melamin/Formaldehydharzen, gegebenenfalls kombiniert mit Polyacrylester^ zu Multifilamentspinnvliesen

losfilamente aus dem verklebten Multifilamentstrang heraus und bilden so eine Gelenkstelle, um dann später wieder zum Multifilamentstrang verklebt zu werden. Die streckenweise Verklebung der Filamentgruppen

ist besonders für die Herstellung von Trägermaterialien 25 zu Multifilamentsträngen kann auch so erfolgen, daß für Dachbahnen bzw. für den Bitumen-Straßenbau von vor dem Einlauf in die Fadenführungskanäle die FiIa-Wichtigkeit, weil damit ein in der Hitze wenig verform- mentgruppen über Auftragswalzen laufen (F i g. 4), die bares Flächengebilde hoher Dimensionsstabilität er- intermittierend Binder auftragen, so daß ein intermittiereicht wird. Es wird dabei vor altem auch eine hohe rend verklebtes Multifilament gemäß Fig.3 entsteht. Dimensionsstabilität bei verschiedenen klimatischen 30 Die Auftragswalze für den intermittierenden Binderauf-Bedingungen erreicht, wie sie vom Bausektor immer trag wird über ein nicht dargestelltes Beschickungssywieder gefordert, aber bis jetzt noch nicht erreicht wurden. Insofern bringt die vorliegende Erfindung einen erheblichen technischen Fortschritt.

Die Multifilamente müssen nicht in Form endlos verklebter Strände vorliegen, scndsrn dis das Multifüament bildenden Einzelfilamente können auch streckenweise zum Multifilament verklebt sein. Es zeigte sich,

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daß in vielen Fällen zur Erreichung optimaler Eigenstem intermittierend mit Binder beschickt, wobei die Auftragswalze diese intermittierenden Bindemengen auf die Filamentgruppe überträgt.

Fig.6 zeigt in Aufsicht ein erfindungsgemäßes Spinnvlies in Form des aus Einzelfilamenten und Multifilamenten aufgebauten Mischvlieses. Mit a sind die Einzelfilamente angedeutet, b zeigt Zweiergruppen, c Dreiergruppen und e Überkreuzungsstellen von Multifila-

schaften eine nur streckenweise Verklebung, wie in 40 menten, d solche von Einzelfilamenten zu Mi.ltifilamen-F i g. 3 gezeigt, genügt und bei näherer Untersuchung ten. Wie oben ausgeführt, ist es in vielen Fällen vorteilder Vliesstruktur erscheint dies verständlich. haft. aber nicht zwingend, die Filamente a als Bindefila-

Das Gesamtvlies wird wie jeder andere Vliesstoff da- mente zu benutzen. Die schraffierten Bereiche zwischen durch gebunden, daß die Fasern an den Überkreuzungs- den Einzelfilamenten zeigen die sekundären Bindemittel stellen verklebt werden, entweder durch Bindefasern 45 an, die die Filamente der Gruppen zu Multifilamenten oder mit Hilfe von sekundären Bindemitteln, z. B. in verbinden, z. B. Melaminharzbereiche zu Polyesterfila-Form von Binderdispersionen oder Pulver. Dadurch menten.

wird der Vliesverband durch Binde-Fixpunkte oder -Be- Beispielsweise können die die Filamentgruppen b und

reiche an den Oberkreuzungsstellen stabilisiert und es c bildenden Filamente aus Polyäthylenterephthalat hogenügt, daß die Multifilamente jeweils auf solchen Lan- 50 hen Verstreckungsgrads aufgebaut sein, während die gen verklebt sind, die durch die Anzahl der Überkreu- Einzelfilamente a aus Polyäthylenterephthalat niederen zungsstelien gegeben werden. Da im praktischen Fall Verstreckungsgrads oder aus Polyäthylenterephthalatdas Multifilamentvlies mit Einzelfilamenten vermischt co-adipat aufgebaut sind. Die schraffierten Bereiche ist, ergibt auf bestimmte Längen der Filamentgruppen können auch aus einem Trimethylol-Melaminharz mo-Multifilamentstruktur, d. h. miteinander parallel verbun- 55 difizierten Polyacrylsäureester bestehen, wie in einer dene Einzelfilamente, auf anderen Wegstrecken zum bevorzugten Ausführungsform unten beschrieben.

~ Die folgende Abbildung 7 zeigt die Mikroaufnahme

eines derartigen Spinnvlieses mit dem Raster-Elektronen-Mikroskop in der Vergrößerung 50 :1, wobei man sehr deutlich ein derartiges Multifilamentvlies erkennt mit 5er-Gruppen, 2er-Gruppen und Einzelfilamenten.

Für viele Anwendungszwecke wird das Vlies an den Überkreuzungsstellen mit demselben Bindersystem gebunden, das auch die Muhifilamentstrfinge bindet. Die

filament verbunden wurden, ergab sich bete völligen 65 Abbildung 8 zeigt die Mikroaufnahme einer derartigen Verkleben auf die gesamte Wegstrecke der F.inzelfila- Bindcsiclle, hergestellt mit Rasler-Elektronpn-Mikromente zum Multifilament eine zu große Steifigkeit des skop in der Vergrößerung 200 :1. Sehr schön erkennbar Endprodukts. Dadurch, daß die parallele Verklebung ist dabei ein Multifilament einer Dreiergruppe.

Teil parallelliegende separate Einzelfilamente, die sich in bestimmten Bereichen sogar zu Einzelfilamenten separieren können und in anderen Wegstrecken wieder zusammengeführt werden.

Es zeigte sich, daß dieser Aufbau große Vorteile in den Produkteigenschaften bringt. Zum Beispiel beim Aufbau eines Multifilamentvlieses aus Polyesterfilamenten. die mit Melamin-Formaldehydharz zum Multi-

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Beispiel

Für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Spinnvlieses wird eine Spinnanlage verwendet, die in alternierender Anordnung gemäß Fig. 1 Spinndüsen A und B in einer Vlieslegebreiic von 5 m aufweist. Die Spinndüsen A tragen 4 Reihen von Spinnlöchern mit Kapillarendurchmesscr 0,3 mm in 5er- und 2er-Gruppierung alternierend. Die Spinndüsen B tragen 2 Reihen von Einzellöchern, ebenfalls mit 0,3-mm-Kapiilaren. Spinndüsen A werden mit Polyäthylenterephthalat bei einer Schmelztemperatur von 290° und einem Durchsatz von 5 g/Loch/Min, beschickt. Spinndüsen B werden mit Polyäthylenterephthalat-co-adipat und einem Durchsatz von 2,7 g/Loch/Min, bei einer Schmelztemperatur von 270° beschickt. Die durch die Spinndüsen gebildeten Fadengruppen bzw. Fäden werden unterhalb der Spinndüsen auf pin? Strecke von 150 mm quer zur Fadenlauf rieh :uüg mit Kühlluft mit einer Temperatur von 38° angeblasen und anschließend in Fonn der parallelisierten Fadenschar einem aerodynamischen Abzugsorgan zugeführt. Hierbei werden die Fadengruppen auf eine Abzugsgeschwindigkeit von 5000 m/Min, beschleunigt, mit Hilfe von Coanda-Walzen mit einer Frequenz

10 seiner Weichheit eine gute Haftung, die vernetzenden Gruppen setzen dann bei der Kondensation die Weichheit herab und ergeben den hohen Modul des Endproduktes, vor allem auch bei hohen Temperaturen.

Eine besonders bevorzugte erfindungsgemäße Variante stellt somit ein Spinnvlies aus Polyester-Filamentgruppen gebunden mit Polybutylacrylester-Copolymerisaten zu heterogenen Multifilamcntsträngen dar, welche mit Hilfe von Carboxyl- und N-Methylol-Gruppen vernetzt sind.

Die bevorzugte Filamentdicke liegt zwischen 6 und 15dtex mit rundem Querschnitt und einem Erweichungspunkt über 15O⁰C, wobei der Modul, gemessen bei 5 cm Breite, wie folgt eingestellt wird:

15 Bei 3% Dehnung
bei 5% Dehnung
hpj ιno/n Dehnuü^of

270 Newton
315 Newton
380 Newton

Es zeigt «ich, daß die Vernetzung der Stränge bei vorsichtiger Temperaturerhöhung durchgeführt werden muß, weshalb im Beispiel zunächst bei 100° vorgetrocknet und bei 150° endkondensiert wird. Hierbei wird eine optimale Vernetzung zwischen den verschie-

von 675 Hub hin- und hergeschwenkt und auf einem 25 denen Komponenten erreicht. Bei zu schneller Tempe-

Siebband mit darunterliegender Absaugung flächig aufeinandergeschichtet in einer Laufgeschwindigkeit von 10 m/Spinnbalken, d. h. bei 3 Spinnbalken ergeben sich 30 m Laufgeschwindigkeit.

Anschließend wird das Vlies durch einen 6 m breiten beheizten Kalander bei 95° vorverfestigt. Das vorverfestigte Vlies wird mit einer Bindemitteldispersion eines Copolymerisats von 30% Styrol, 40% Butylacrylat, 20% Acrylnitril und je 5% methyloliertes Acrylamid und Meth-Acrylsäure unter Verwendung anionischer Netzmittel getränkt, wobei sich die Filamentgruppen zu MuI-tifilamentsträngen verkleben (Aufnahme trocken 10%). Anschließend wird in einer zweiten Tränkstufe das Gesamtvlies getränkt mit einer Mischung aus einem me· thyloliertem Melamin/Formaldehydvorkondensat mit oben erwähntem Poly-Acrylester im Verhältnis 3 : 7 und einer Gesamtbinderaufnahme von 30% bezogen auf Fasergewicht Das Vlies wird mit Hilfe eines Trommeltrockners bei 100° getrocknet und anschließend bei 130° kondensiert. Endgewicht des Multifilamentvlieses 230 g/qm.

Speziell zeigte es sich, daß zur Herstellung hochfester Trägermaterialien für Dachbahnen eine Kombination von Multifilamentgruppen aus jeweils mehreren PoIyesterfilamenten gebunden mit Poly-Butyl-Acrylester/ Melaminharz-Kombination am besten geeignet ist, wobei es sich zeigte, daß hierbei das in der Kombination vorhandene methyloherte Melaminharz eine besonders hohe Vernetzung und damit Abbindung der Filamentgruppen zu den Multsfilamentsträngen erreicht. Trimethylol-Melaminharz kann dabei ganz oder teilweise durch einpolymerisiertes Methylolacrylamid (CH₂ = CH-CONR?) ersetzt werden. Beim Beispiel wird deshalb sowohl eine Kombination mit und ohne methyloliertem Melaminharz aufgezeigt Das einpolymerisierte Acrylnitril ergibt zwar keine Vernetzung, setzt jedoch die Glastemperatur des Films herunter, wodurch die Haftung des Binderfilms zu den Filamentgruppen verbessert wird. Besonders gute Haftfestigkeit zu den Polyesterfilamenten in den Gruppen, d. h. in Bindung der Multifilamentstränge und besonders gute Vernetzung ergeben die, die reaktive Gruppen -COOH und -OH enthalten. Das Butylacrylat ergibt aufgrunu raturerhöhung vernetzt jede Komponente für sich, und es werden keine optimalen Moduli bzw. Festigkeiten der Multifilamentstränge bzw. der daraus hergestellten Spinnvliese erreicht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spinnvliesstoff, bestehend aus mehreren übereinandergeschichteten Lagen wirr abgelegter Einzelfilamente und Filamentgruppen. die wenigstens an ihren Überkreuzungsstellen gegenseitig gebunden sind, wobei die Filamentgruppen aus Einzelfilamentgruppen bestehende Multifilamentstränge sind, deren Einzelfilamente wenigstens streckenweise parallel zueinander angeordnet und ganz oder teilweise miteinander verbunden sind und wenigstens die Filamentgruppen flächig abgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamentgruppen in sich als parallelisierte Stränge und die Filamentgruppen mit den Einzelfilamenten mit Hilfe eines oder mehrerer zusätzlich eingebrachter Bindemittel gebunden sind.

2. Spinnvi'^s nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch heterogene Multifilamentstränge, die aus Einzelfilamenten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und/oder physikalischer Eigenschaften und/oder Formgebung bestehen.

3. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifilamentstränge aus Polyesterfilamenten bestehen, und daß die zugesetzten Bindemittel mit Methylolgruppen vernetzt sind.

4. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die heterogenen Multifilamentstränge aus Polyäthylenterephthalatfilamenten bestehen, die mit Polybutylacrylaten als Bindemittel und zumindest streckenweise parallelisierten Strängen aneinander gebunden sind, die N-methylolmodifizierte Monomere in Form von Copolymeren enthalten.

5. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelfilamente und Filamentgruppen im Verhältnis von 2 :1 vorliegen.

6. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamentgruppen aus einer Mischung von thermoplastischen Einzelfilamenten bestehen, die mit Thermoplasten, Elastomeren oder Duromeren zu Multifilamenten gebunden sind.

7. Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen nach Anspruch 1 bis 6, bei dem aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinndüsen parallele Fadenscharen ausgesponnen und die Fadenscharen aerodynamisch verstreckt und flächig, d. h. ohne Bildung von Bögen und Kräuselungen übereinander abgelegt werden, wobei durch geeignete Lochkonfiguration der Spinndüsen ein Misch vlies aus Einzelfilamenten und Filamentgruppen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfilamente der Filamentgruppen bei weitgehender Erhaltung ihrer Molekularorientierung mit Hilfe sekundärer Bindemittel zumindest streckenweise in ihrer gegenseitigen Parallellage zu heterogenen Multifilamenten gebunden werden und die Multifilamente und Einzelfilamente ebenfalls mit Hilfe sekundärer Bindemittel wenigstens an ihren Überkreuzungspunkten gegenseitig gebunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfilamente und die Filamentgruppen vor der Aufbringung der sekundären Bindemittel, welche die parallelen Filamentgruppen zu Multifilamenten binden, zunächst durch Vcrwen-

dung zusätzlich anteilig aufgesponnener Einzelfilamente durch Anwendung von Wärme und/oder Druck vorgebunden werden, wobei die Molekularorientierung der Einzelfäden beibehalten bleibt

9. Verfahren nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die in den Filamentgruppen vorgesehenen Filamente zu Multifilaroenten gebunden werden und dann die Abbindung der einzelnen Filamente wenigstens an ihren Oberkreuzungspunkten mit Hilfe von thermoplastischen Bindefilamenten vorgenommen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau des Vlieses aus mit Hilfe von Methylolgruppen modifizierten Polybutylacrylaten gebundenen Polyesterfilamenten zu Multifilamenten erfolgt

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbindung der Polyesterfilamente zu Multifilamenten unter gleichzeitiger Verwendung von methylcüerter! Melaminharze;! als Bindemittel erfolgt.