DE3920066C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundvliesmaterial aus mindestens zwei Komponenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Verbundvliesmaterialien aus zusammengesetzten Spinn­ vliesen - auch als "Composites" bezeichnet - sind schon bekannt. Dabei handelt es sich um zusammenge­ setzte bzw. laminierte Vliesstoffe aus mehreren schichtförmigen Komponenten.

So ist es üblich, Nadelfilz-Bodenbeläge aus mindestens zwei Schichten herzustellen, die sich durch den Faser­ werkstoff, durch die Feinheit und die Farbe voneinan­ der deutlich unterscheiden. Dadurch werden Eigenschafts­ kombinationen erreicht, die sich mit einem einschich­ tigen Aufbau eines Spinnvlieses kaum oder gar nicht erzielen lassen.

Auch werden bekanntlich Vliesmaterialien, die als Einlagestoffe in der Bekleidungsindustrie verwendet werden, als Composites hergestellt, und dasselbe gilt auch für eine Reihe von speziellen Filtern oder für moderne Abdecksysteme im Bereich der Medi­ zin. Im letzteren Fall werden häufig auch solche Verbundvliesmaterialien bzw. Composites verwendet, an deren Aufbau neben endlosen Filamenten auch Mikro­ fasern beteiligt sind.

Durch die DE-PS 23 56 720, von der die Erfindung ge­ mäß dem Wortlaut des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgeht, ist ein schichtweiser Aufbau eines Verbund­ vliesmaterials mit zwei Schichten bekannt. Dieses Verbundvliesmaterial umfaßt zum einen eine Vlies­ schicht aus dünnen thermoplastischen molekular­ orientierten Endlosfäden mit einem durchschnitt­ lichen Durchmesser von mehr als 12 µm und zum ande­ ren eine damit verbundene Vliesschicht aus kurzen Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 µm. Letztere Faserschicht ist durch ein Mikrofaservlies aus kurzen thermoplastischen Fasern, deren Erweichungstemperatur um 10-40°C niedriger liegt als die Erweichungstemperatur der Endlosfäden der zuerst genannten Vliesschicht, gebildet.

Die Fadenvliesschicht aus den molekularorientierten Endlosfäden ist durch punktweise Schmelzprägungen mit der Mikrofaservliesschicht verfestigt, ohne daß an den Prägestellen Verschmelzungen der dort vorhan­ denen Endlosfäden entstehen, und in den Bereichen zwischen den Prägestellen bleiben die Endlosfäden der Fadenschicht ungebunden.

Die soweit beschriebenen beiden Schichten, nämlich die Faservliesschicht und das Mikrofaservlies liegen Oberfläche auf Oberfläche und sind laminiert und in den diskreten Schmelzprägungspunkten durch gleich­ zeitige Einwirkung von Wärme und Druck miteinander verbunden. Dadurch ergibt sich die gewünschte textil­ artige Erscheinungsform sowie die Drapierfähigkeit. Die aus im wesentlichen endlosen molekularorientier­ ten Fäden bestehende Schicht ist dabei so verfestigt, daß sie die Funktion eines tragenden Bestandteils in dem Verbundvliesmaterial im Hinblick auf die mecha­ nische Belastbarkeit übernimmt.

Bei der Herstellung des bekannten Verbundvliesmate­ rials wird vor den Einlauf in den Verfestigungska­ lander die zunächst unverfestigte Fadenvliesschicht mit den Endlosfäden mit der bereits verfestigten Mikrofaservliesschicht kombiniert, die bereits ver­ festigt ist und von einer Rolle entnommen wird, wie dies in Fig. 2 der DE-PS 23 56 720 dargestellt ist.

Die Mikrofaservliesschicht ist demnach vor ihrer Ver­ bindung mit der Fadenvliesschicht soweit konsolidiert und besitzt bereits eine solche mechanische Stabili­ tät, daß sie auf einer Rolle gelagert und von dieser Rolle abgezogen werden kann, um das Verbundvliesmate­ rial mit den beiden diskreten Schichten herzustellen, wobei nach dem Zusammenfügen der losen unverfestigten Fadenvliesschicht mit den Endlosfäden und der für sich gesehen schon konsolidierten Mikrofaservlies­ schicht das laminar aufgebaute Verbundvliesmaterial mit einem Verfestigungskalander verfestigt wird.

Ein wesentliches Merkmal des soweit beschriebenen bekannten Verbundvliesmaterials besteht in dem lami­ naren Aufbau einzelner Schichten, die durch eindeu­ tige Phasengrenzen voneinander getrennt sind.

Der Zweck solcher mehrschichtigen Verbundvliesmate­ rialien mit im Querschnitt vorhandenen Phasengrenzen besteht darin, die Eigenschaften und Funktionen der einzelnen diskreten Vliesschichten miteinander für einen bestimmungsgemäßen Gebrauch zu kombinieren. So übernimmt bei dem bekannten Verbundvliesmaterial gemäß der DE-PS 23 56 720 die Fadenvliesschicht aus den molekularorientierten Endlosfäden eine Träger­ funktion des Materials, und der anderen Mikrofaser­ vliesschicht kann die Funktion einer Saug- oder Fil­ trationsschicht zugewiesen werden. Insgesamt ergibt sich dann ein aufgrund des Trägermaterials mechanisch stabiles Verbundvliesmaterial mit einer z.B. Flüssig­ keit aufsaugenden Eigenschaft.

Grundsätzlich haben sich diese bekannten Verbund­ vliesmaterialien in der Praxis zwar bewähren können, allerdings sind dabei immer noch Nachteile festzu­ stellen. Als nachteilig ist insbesondere anzusehen, daß die einzelnen Funktionen der Schichten auf die jeweiligen Schichten selbst beschränkt sind und nur zu einem Teil über den Gesamtquerschnitt des Ver­ bundvliesmaterials ihre Wirksamkeit entfalten kön­ nen.

Es sei beispielsweise die Mikrofaservliesschicht mit ihrer Funktion einer Filtration bzw. eines Flüssigkeitstransportes betrachtet. Normalerweise ist die Mikrofaservliesschicht relativ dünn im Ver­ gleich zu der als Trägerschicht dienenden Faden­ vliesschicht ausgebildet. Wenn man die Wirkungsweise der Filtration der Mikrofaservliesschicht erhöhen wollte, wäre es erforderlich, die dünne Filtrations­ schicht sehr dicht zu gestalten, was allerdings zu dem Nachteil führen würde, daß sich die Filtrations­ geschwindigkeit reduziert. Im Hinblick auf den den einzelnen Komponenten des Verbundvliesmaterials zu­ gedachten Funktionen sind also Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ver­ bessertes Verbundvliesmaterial zu schaffen, welches hinsichtlich der den einzelnen Komponenten anhaften­ den Funktionen eine erhöhte Effizienz besitzt.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung bei dem im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Verbund­ vliesmaterial durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Durch die DE-PS 22 02 955 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Wirrfaservliesbahn bekannt, bei welchem unterschiedliche Fasern kurzer Länge durch zwei Vorreißer in Einzelfasern zerlegt und danach durch zwei getrennte Luftströme mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gegeneinander konvergierend in eine Mischzone geführt werden. In dieser Mischzone durchdringen sich die einzelnen Fasern und werden erst danach auf einer luftdurchlässigen Unterlage innerhalb eines begrenzten Areals zu einem Wirrfaservlies abgelegt.

Bei dem bekannten Verfahren nach der DE-PS 22 02 955 sind zwei Punkte von Bedeutung:

• a) die unterschiedlichen Fasern endlicher Länge werden durch Vorreißer in Einzelfasern zerlegt,
• b) die so erzeugten "gerissenen" kurzen Einzelfasern werden durch getrennte Luftströme in einer Mischzone miteinander vermischt, so daß die Fasern sich kreuzen und einander durchdringen.

Wenn also die Mischung aus den kurzen Fasern der Länge kleiner als 6,4 mm vorliegt, erfolgt die Ablage zu einem Wirrfaservlies.

Diese dem Fachmann durch die DE-PS 22 02 955 bekannten Größenordnung der Stapelfasern sind von entscheidender Bedeutung, und es ist darauf hinzuweisen, daß sich das bekannte Verfahren nur mit kurzen Stapelfasern durchführen läßt.

Nur bei Verwendung der kurzen Stapelfasern ist es möglich, die durch Vorreißer in Einzelfasern zerlegte Fasern in der Mischzone durch getrennte Luftströme miteinander zu vermischen.

Demgegenüber besteht das Verbundvliesmaterial bei der Erfindung aus zwei solchen Komponenten, von denen zumindest die eine Komponente aus endlosen Filamenten besteht.

Endlose Fäden lassen sich nicht wie bei dem bekannten Verfahren in einer Mischzone miteinander vermischen, weil dies die aerodynamischen Verhältnisse verbieten. Beim Abziehen der endlosen Fäden aus der Schmelze haften beim Spinnvliesverfahren den einzelnen Filamenten bekanntlich große Luftströme an, die ein Vermischen unmöglich machen.

In überraschender und neuartiger Weise sieht die Er­ findung vor, das Verbundvliesmaterial durch ein Ge­ misch von groben Filamenten und feinen Mikrofasern zu bilden, ohne daß sich dabei diskrete Schichten mit einer Phasengrenze bilden. Die Bildung des Ver­ bundvliesmaterials erfolgt vielmehr auf einer Legevor­ richtung durch eine simultane Anblasung beider Kom­ ponenten, so daß das gebildete Verbundvliesmaterial keine diskreten gegeneinander abgegrenzten Schichten aufweist, sondern aus einem mehr oder weniger gleich­ mäßigem Gemisch der groben Filamente und der feinen Mikrofasern besteht.

Dabei ist es von Bedeutung, daß die Mikrofasern ohne vorherige Zwischenverfestigung mit den groben Filamen­ ten vermischt werden, d.h., eine diskrete und vor­ verfestigte Mikrofaserschicht wie beim Stand der Technik wird gar nicht erst vorgesehen.

Die Erfindung schafft also ein aus mindestens zwei faserigen Komponenten (Endlosfäden und Mikrofasern) zusammengesetztes Verbundvliesmaterial, wobei die einzelnen Schichten jedoch nicht diskret zu defi­ nieren und keine Phasengrenzen vorhanden sind, weil das neue Verbundvliesmaterial ein integriertes Ma­ terial darstellt.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß wegen des gebildeten Gemisches der unterschied­ lichen Komponenten ein Gradient über den Querschnitt im Hinblick auf die unterschiedlichen Faserdurchmesser überhaupt nicht vorhanden ist. Gleichwohl liegt bei dem neuen Verbundvliesmaterial eine Zusammenfassung der beiden den unterschiedlichen Faserkomponenten an­ haftenden Funktionen vor. Es ist jedoch darauf hin­ zuweisen, daß sich wegen der Durchmischung der beiden Komponenten über den Querschnitt des Verbundvliesma­ terials die jeweiligen Funktionen nun auch über die Dicke des gesamten Querschnitts erstrecken.

So ist die Funktion der Mikrofasern ebenso über den gesamten Querschnitt des Verbundvliesmaterials ver­ teilt, wie die Trägerfunktion der relativ groben Filamente. Durch die gegebene Vermischung der einzel­ nen Komponenten lassen sich die jeweiligen Funktionen dieser Komponenten erheblich besser realisieren, weil im Gegensatz zum Stand der Technik keine schichtför­ migen Phasengrenzen der einzelnen Komponenten vorhanden sind.

Bei dem neuen Verbundvliesmaterial ist erstmals über den gesamten Querschnitt des Verbundvliesmaterials eine Homogenität der jeweiligen Funktionen gegeben, während die den einzelnen Komponenten anhaftenden Funktionen beim Stand der Technik auf die einzelnen Schichten für sich gesehen beschränkt sind.

Da bei der Erfindung die einzelnen Komponenten über den gesamten Querschnitt miteinander vermischt sind, können die einzelnen Komponenten nun auch über eine wesentlich größere Schichtstärke die ihnen jeweils zugewiesenen Funktionen ausüben. Eine solche Funk­ tion ist bezüglich der feinen Mikrofasern beispiels­ weise die Filtration bzw. der Flüssigkeitstransport von Flüssigkeiten. Wegen der infolge der Durchmischung erreichten Verteilung der Mikrofasern über die gesamte Schichtstärke des Verbundvliesmaterials läßt sich eine höhere Filtrationsgeschwindigkeit erzielen.

Die Erfindung weist aber noch einen weiteren Vorteil auf. Durch das Vermischen der beiden Komponenten läßt sich bei dem in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehenen integrierten Vliesbildungs­ vorgang auf dem gleichen Auffangband einer Vlies­ spinnanlage schon eine gewisse Vorverfestigung des Verbundvliesmaterials erreichen. Dadurch wird der nach dem Durchmischen noch erforderliche Transport beispielsweise zum Verfestigungskalander, wo eine thermische Ver­ festigung in an sich bekannter Weise erfolgt, we­ sentlich erleichtert. Es ist nicht mehr erforderlich, vorher noch eine besondere mechanische Verfestigung vorzusehen, bevor das Verbundvliesmaterial zum Ver­ festigungskalander gelangt.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständ­ nis anhand des in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Querschnitts­ ansicht eines Verbundvlies­ materials, und

Fig. 2 eine vergrößerte und verein­ fachte Querschnittsdarstellung des Verbundvliesmaterials ge­ mäß Fig. 1.

Das in Fig. 1 in schematischer Querschnittsansicht dar­ gestellte Verbundvliesmaterial 10 besteht aus einem Gemisch von groben Filamenten 12 und feinen Mikro­ fasern 14.

Zur Verdeutlichung, daß das Verbundvliesmaterial 10 keine diskreten Schichten mit einer Phasengrenze besitzt, sondern ein Gemisch darstellt, sind die groben Filamente 12 in der Zeichnung durch durchge­ zogene Schraffurlinien und die feinen Mikrofasern 14 durch gestrichtelt gezeichnete Schraffurlinien angedeutet. Sowohl die groben molekularorientierten und im wesentlichen endlosen Filamente 12 als auch die im wesentlichen kaum molekularorientierten dis­ kontinuierlichen feinen Mikrofasern 14 erstrecken sich also über die gesamte Stärke des Querschnitts des Verbundvliesmaterials 10.

Die Filamente 12 dienen als Trägerschicht, und den Mikrofasern 14 ist die Funktion einer Filtration zugeordnet.

Die dadurch gebildete Filtrationsschicht in Form der Mikrofasern 14 ist also über die gesamte Stärke des Querschnitts verteilt, wodurch sich im Vergleich zu dünnen diskreten Filtrationsschichten eine höhere Filtrationsgeschwindigkeit erzielen läßt. Auch die Trägerfunktion der Filamente 12 erstreckt sich über die gesamte Breite des Querschnitts des Verbundvlies­ materials 10.

Die Herstellung des Verbundvliesmaterials 10 erfolgt in einem integrierten Vliesbildungsvorgang auf der gleichen Legevorrichtung einer nicht weiter dargestellten Vliesspinnanlage. Die Filamente 12 und die Mikrofa­ sern 14 werden dabei zu einem Flächengebilde abgelegt, ohne daß schichtförmige diskrete phasengrenzen ent­ stehen.

Wie die stark vergrößerte und vereinfachte Darstellung in Fig. 2 verdeutlicht, werden die Filamente 12 und die Mikrofasern 14 miteinander vermengt, wodurch ein Gemisch entsteht. Dabei füllen die meist kurzen und sehr feinen Mikrofasern 14 weitgehend die Zwischen­ räume zwischen den vergleichsweise groben Filamenten 12 aus, wodurch das Verbundvliesmaterial schon eine gewisse Verfestigung erhält. Das Gemisch des Verbund­ vliesmaterials 10 wird im übrigen gebildet, ohne daß die einzelnen Komponenten - Filamente 12 oder Mikro­ fasern 14 - vorher eine Zwischenverfestigung erfahren haben.

Die Durchmesser der groben Filamente 12 liegen in einer Größenordnung von größer als 15 µm, während die Durchmesser der wesentlich feineren Mikrofa­ sern 14 Werte von kleiner als 10 µm aufweisen.

Bei den endlosen molekularorientierten Filamenten 12, welche die tragende Matrix des Verbundvliesma­ terials 10 bilden, kann es sich um ein übliches Spinnvliesmaterial handeln. Die im wesentlichen dis­ kontinuierlichen Mikrofasern 14 lassen sich in vor­ teilhafter Weise nach dem sogenannten Melt-Blown- Verfahren herstellen.

Der Anwendungsbereich des neuen Verbundvliesmaterials ist entsprechend der Auswahl der verwendeten Kompo­ nenten sehr vielfältig und liegt vor allem im Bereich der Medizin und in der Bekleidungsindustrie.

Claims (4)

1. Verbundvliesmaterial aus wenigstens zwei Komponenten, nämlich aus im wesentlichen endlosen, molekularorientierten groben Filamenten mit relativ großen Durchmessern, und aus im wesentlichen kaum molekularorientierten diskontinuierlichen feinen Mikrofasern mit relativ kleinen Durchmessern, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verbundvliesmaterial (10) durch ein Gemisch der Komponenten (12, 14) (grobe Filamente und feine Mikrofasern) ohne dis­ krete schichtförmige phasengrenzen zwischen den Kom­ ponenten (12, 14) gebildet ist, und daß das Verbundvliesmaterial (10) in einem integrierten Vliesbildungsvorgang auf ein und derselben Legevorrichtung einer Vliesspinn­ anlage hergestellt ist.

2. Verbundvliesmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundvlies­ material (10) in einem Vorgang in an sich bekannter Weise verfestigt ist.

3. Verbundvliesmaterial nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der groben Filamente (12) größer als 15 µm sind.

4. Verbundvliesmaterial nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der feinen Mikrofasern (14) kleiner als 10 µm sind.