EP1749916A1 - Vliesstoffe und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Publication number
EP1749916A1
EP1749916A1 EP20060012817 EP06012817A EP1749916A1 EP 1749916 A1 EP1749916 A1 EP 1749916A1 EP 20060012817 EP20060012817 EP 20060012817 EP 06012817 A EP06012817 A EP 06012817A EP 1749916 A1 EP1749916 A1 EP 1749916A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
threads
filaments
melt
spinnable
nonwoven fabric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20060012817
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Groten
Christoph Josefiak
Georges Riboulet
Peter Dengel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP1749916A1 publication Critical patent/EP1749916A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/013—Regenerated cellulose series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/10—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
    • D04H3/11—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically by fluid jet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60—Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]

Definitions

  • the present invention relates to new nonwovens, new processes for the production of nonwovens and their use in textile and technical applications.
  • Textile fabrics have been known for a long time.
  • the techniques for making these fabrics are subject to constant improvement.
  • Knitting is also a very old surface forming technique that can be done by machine. Knitting is a process of guided placement of each thread, or in modern circular knitting machines in a group of threads.
  • a felt is obtained by fulling or needling several superimposed layers, in particular woolen threads.
  • a felt can also be considered as a nonwoven fabric made of wool. Loden are first woven from woolen yarns, and the woolen fabric thus obtained is then felted by milling into a so-called loden. This is a (often unintentional) hooking of the wool fibers due to erecting dandruff.
  • Another group of textile fabrics are the nonwovens. These can be made by wet or dry processes.
  • short fibers are stirred up to a high degree in water and separated from the water by means of a support screen and then chemically or thermally bonded together to form a nonwoven fabric.
  • a high degree of dilution in the water and a short fiber length ensure that the fibers of different origin can neither interlock nor agglomerate with each other. In this way, a very high uniformity of the distribution of the fibers over the surface can be achieved.
  • the resulting fabrics are not mechanically strong.
  • fibers of finite length are opened from the fiber bales prepared in the preparation precursor, optionally mixed with other types of fibers, "combed” in a carding machine in a preferred direction to form a batt.
  • Several layers of this batt are superimposed ("dished"), which can be adjusted by the storage movements within limits preferred directions of the fibers, and these layers are then transferred perpendicular to the nonwoven plane by any solidification in a nonwoven.
  • This technique provides a high productivity with high uniformity of fiber deposition.
  • the mixture of the fibers allows a wide range of adaptation to desiredêtnwareneigenschaften.
  • To the mechanical resistance, such. B. Pilling or washing resistance to increase a high proportion of the touching crossing points must be chemically or thermally consolidated into so-called binding points. The bending stiffness increases and the fabric loses drapability.
  • melt-spinnable polymers are each melted in an extruder, pressed through a spinneret, mechanically or pneumatically drawn and deposited on a deposition belt.
  • the unconsolidated nonwoven fabric is then mechanically stabilized analogously to the nonwoven web forming processes described above.
  • Spunbonded systems are characterized by high productivity compared to other textile surface forming techniques. This requires high investment costs and when changing the polymers very high changeover times and costs. As a result of these factors, such systems can only be operated in a relatively inflexible manner and must be kept constantly in operation.
  • nonwoven fabric types are based on the fact that the fibers constituting them are stacked on top of each other in several layers (deposited in the xy plane), and that the resulting mechanically unstable nonwoven fabric then has to be consolidated in the z direction.
  • the chemical or thermal bonding processes cause a decrease in drapability.
  • Nonwovens have the advantage, in comparison to the other textile fabrics, that the plastic granules or the fibers are transferred directly into the finished fabric.
  • the yarns first have to be transferred into the textile surface through a complex surface-forming process.
  • a tufted carpet is described with a secondary backing of a continuous filament nonwoven fabric of several layers of confused filaments of polyesters, which are arranged in crossed parallel texture.
  • the webs can by group-like spinning or by jointly removing or unwinding of polyester threads and their common storage to a fleece with crossed parallel texture are generated.
  • the use of non-melt spinnable fibers is not apparent from this document.
  • DE-A-3,630,392 describes a process for the preparation of solidified nonwovens for the absorption of water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties.
  • the web formation takes place by direct blow spinning on a receiving device.
  • inorganic fibers such as water glass or silica fibers
  • Web formation occurs by direct processing of the spun fibers by dry lay or wet lay techniques.
  • the fibers are bonded together by a heat treatment at temperatures above 50 ° C. Due to the comparatively low bonding temperatures, the spun fibers must be further processed immediately.
  • Nonwovens with improved tear resistance are known.
  • these nonwoven fabrics have reinforcing filaments of coarse titer.
  • spunbonding the processing of pre-spun and intermediate filaments into nonwovens is also described. These are deposited by a suction device directly on a conveyor belt. A statistical filing of the interposed filaments is not disclosed. The uniformity of the nonwoven fabrics produced is limited due to the use of coarse filaments.
  • One subgroup of new nonwovens concerns products that contain non-wovens that can not be processed into endless filaments. In this way, the range of possible nonwovens and their property profiles and applications can be expanded.
  • the present invention relates to nonwovens having a basis weight of up to 250 g / m 2 and having a high uniformity, expressed by a mass variation coefficient of the basis weight distribution CV of less than 10%, containing randomly deposited filaments of non-spunbonded filaments.
  • the invention relates to nonwovens containing randomly deposited threads of non-melt-spinnable materials.
  • thread or “threads” is to be understood to mean a structure made of fibers or filaments in which a dimension referred to as “length” exceeds the two remaining dimensions describing the cross section of the thread by several orders of magnitude and their dimensions Titers in the range of 0.1 dtex to 100 tex move. Typical thread lengths range from several meters to several thousand kilometers.
  • fiber or “fibers” is to be understood to mean a structure of finite length in which a dimension referred to as “length” exceeds the two remaining dimensions describing the cross section of the fiber by several orders of magnitude and their titers in the Range from 0.1 dtex to 100 tex. Typical fiber lengths range from one millimeter to a few centimeters.
  • filament or “filaments” is to be understood as meaning a structure in which a dimension referred to as “length” exceeds the two remaining dimensions describing the cross section of the filament by several orders of magnitude and their titers are in the range of Move 0.1 dtex to 100 tex. Typical filament lengths range from several meters to several thousand kilometers.
  • Filaments in the sense of this description may be filament yarns, spun yarns, monofilaments (wires) as well as threads.
  • Fiber-forming materials which constitute the threads used according to the invention are not subject to any restrictions. It can be used a variety of materials or material mixtures. Examples of these are threads of synthetic and / or natural fiber-forming materials, such as thermoplastic polymers, natural products such as cellulose, modified cellulose or proteins, or of inorganic materials such as carbon, metals or glass or threads, which can be obtained by peeling processes such as polytetrafluoroethylene filaments. In addition to homofilaments or fibers, multicomponent filaments or fibers can also be used.
  • nonwoven fabric from statistically deposited threads is to be understood as meaning a nonwoven fabric which is produced by depositing threads has been produced on a moving transport device, wherein the filing of the threads on the transport device takes place in several layers and the threads are not deposited on a previously directed storage point and thus extend independently of each other in the individual layers.
  • the filing of the threads can be done with or without alignment to a predetermined location, the exact location is not specified due to the filing process.
  • the nonwoven fabric according to the invention may consist of a multiplicity of different materials and combinations of materials.
  • a characteristic of the nonwoven fabric according to the invention is that at least some of the filaments have not been produced by the spunbonding process.
  • at least a portion of the filaments is produced in one or more upstream step (s), temporarily stored or not in the spunbonded fabric but in one produced this upstream other spin line and then used in web formation.
  • threads are used that have not been produced in the web formation system.
  • a group of these filaments may comprise fibers or filaments of materials that can not be produced in the conventional spunbond process. This procedure allows the production of nonwovens from novel material (combinations).
  • a second group of these filaments may comprise fibers or filaments of melt-spinnable materials which can not be produced in spunbond processes or only at great expense and which therefore have been expediently produced in a plant arranged upstream of the web-forming plant.
  • the first group of materials are filaments of non-melt spinnable materials, such as cellulose filaments.
  • An example of the second group are filaments containing fibers or filaments of the partially-oriented-yarn type or filaments containing fibers or filaments of the FOY-type ("fully-oriented-yarn") or filaments containing fibers or filaments with an additive, which can not be spun in the spunbonding process, or only with difficulty, or filaments containing high-strength fibers or filaments, which have been produced by high orientation after spinning.
  • the threads used according to the invention and not produced in spunbonded fabric processes may consist entirely of non-melt-spinnable materials; but they can also consist of combinations of these fibers or filaments with other fibers or filaments of thermoplastically spinnable materials; and / or they consist of thermoplastic spinnable and additives containing materials; and / or they are made of thermoplastically spinnable materials which have been post-treated after spinning in a manner which is not usually possible in spunbonded installations, such as e.g. a multiple draw with very high draw ratios, optionally followed by a relaxation step.
  • the nature of the thread-forming techniques plays no role in the production of the threads of non-thermoplastically spinnable materials or thermoplastically spinnable materials. It is possible to use continuous filaments obtained by the wet spinning process, the dry spinning process, the wet spinning process, the gel spinning process, the peeling process or the matrix spinning process which are impossible or difficult to produce in the spunbond process, or fiber yarns produced by secondary spinning processes can be used are.
  • the nonwovens of the invention are characterized by a very high uniformity. This is expressed by a Mass variation coefficient of the basis weight distribution CV of less than 10%, preferably less than 7%.
  • the mass variation coefficient of the basis weight distribution is determined by the following method:
  • test pieces of 5 ⁇ 5 cm 2 are punched out one after the other in the direction of travel in a row.
  • each test piece i The basis weight x i of each test piece i is converted into g / m 2 . Since each specimen has the area of 0.0025 m 2 , its basis weight must be multiplied by 400 in order to arrive at the grammage of g / m 2 relative to 1 m 2 .
  • the shape of the threads used for producing the nonwoven fabric according to the invention can be chosen arbitrarily.
  • staple fiber yarns or twines can be used.
  • nonwovens which consist entirely of filaments containing fibers or filaments of non-thermoplastic spinnable fiber-forming materials.
  • nonwoven fabrics consist of or contain fibers or filaments of melt-spinnable fiber-forming materials in addition to fibers or filaments of non-thermoplastic spinnable fiber-forming materials.
  • Nonwovens contain threads of POY fibers or POY filaments or of FOY fibers or FOY filaments. These POY fibers or POY filaments or FOY fibers or FOY filaments are produced on spinning devices with very high take-off speeds and then optionally drawn. This results in fibers or filaments with very high strengths, which can be made on today's spunbonded only with difficulty.
  • Nonwovens contain threads of high-strength plastic fibers or of high-strength plastic filaments, in particular of polyester. These fibers or filaments are produced by melt or solution spinning and then stretched high. This results in fibers or filaments with very high strengths, which can also be produced on today's spunbonded only with difficulty.
  • Nonwoven fabrics include threads of metal or metal alloys.
  • nonwovens contain threads of additized plastics, more preferably of spun-dyed and / or flame-retardant plastics. These fibers or filaments are produced by solution spinning or melt spinning of additivated spinning masses and then drawn. This results in additiviere fibers or filaments that can not be produced on conventional spunbonding plants.
  • non-melt spinnable fiber-forming materials are cotton, wool, cellulose and cellulose derivatives (such as viscose, modal, copper silk, cellulose acetates, triacetates), polyacrylonitrile, aromatic polyamides (aramids), non-thermoplastic polyurethanes, non-melt spinnable halogenated Polyolefins such as polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride, as well as rubbers, polyvinyl alcohol or carbon.
  • Cellulosic fibers or filaments are preferably understood as meaning the viscose fibers or filaments obtained by the viscose process. It may also be obtained by the solution spinning process fibers or filaments, for example, ®Lyocell fibers or ®Lyocell filaments.
  • cellulose derivative fibers or filaments fibers or filaments derived from chemically modified cellulose, such as cellulose acetate or cellulose half acetate.
  • melt-spinnable fiber-forming materials are melt-spinnable thermoplastic polycondensates, for example polyesters, such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate or polylactides, or aliphatic or aliphatic-aromatic polyamides, such as polyamide 6, polyamide 6,6, or polyether ketones, polyarylene sulfides, polyarylene ether sulfones, polycarbonate, or proteins and Protein derivatives, such as gelatin, chitin or alginates, as well as melt-spinnable thermoplastic polymers, such as polyolefins, in particular polypropylene, polyethylene or copolymers thereof, or the thermoplastic polyurethanes including the thermoplastic polyurethane elastomers, as well as other melt-spinnable materials such as glass or metals including the metal alloys.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate or polylactides
  • melt-spinnable thermoplastic polycondensates or melt-spinnable thermoplastic polymers as melt-spinnable fiber-forming materials.
  • the nonwoven fabrics additionally contain randomly deposited filaments produced by the spunbonding process, in particular multi-component filaments in the form of split filaments which have at least two incompatible, splittable, melt-spinnable and fiber-forming polymers, preferably split filaments of the combination polyester / Polyamide, polyester / polyolefin, polyamide / polyolefin, polyolefin / polyolefin, polyester / polyurethane, polyamide / polyurethane, polyolefin / polyurethane.
  • splittable filaments and nonwovens made therefrom are known per se, for example from US Pat US-A-5,970,583 ,
  • nonwovens whose filaments consist exclusively of filaments and / or fiber yarns of non-melt-spinnable fiber-forming materials.
  • a variant of the nonwoven fabrics according to the invention may have any basis weights adapted to the particular application.
  • basis weights are 15 to 1000 g / m 2 , preferably 50 to 600 g / m 2 , in particular 50 to 250 g / m 2 .
  • Another variant of the nonwovens according to the invention has basis weights of up to 250 g / m 2 , preferably 15 to 250 g / m 2 , in particular 20 to 150 g / m 2 .
  • the filaments and / or fiber yarns used in the nonwoven fabrics according to the invention may have any desired titres adapted to the respective application.
  • these titers are 0.05 to 200 dtex, preferably 0.15 to 150 dtex.
  • heterofil fibers for example from bicomponent fibers, in crimped or uncrimped form or from mixtures of very different fiber types.
  • the filaments are usually not in any preferred direction, i. isotropic, filed.
  • the nonwoven fabric may consist of the same or different titers of the same threads.
  • the filaments constituting the nonwoven fabric may be composed of a wide variety of filaments and / or fibers, for example of homofil fibers or filaments, but also of 100% bicomponent fibers or filaments or a blend of bicomponent fibers or filaments and homofil fibers or filaments. It is also possible to use mixtures of threads made of synthetic fibers or filaments with natural fibers.
  • yarn materials not previously used in spunbonded fabrics optionally in combination with yarn materials used in conventional spunbonded fabrics, makes it possible to produce novel nonwovens with novel property combinations.
  • metal filaments nonwovens with electrical and thermal conductivity can be produced or by depositing in the spinning dope according to additiv convinced threads can produce spun-dyed or flameproof nonwovens or by the deposition of high-strength filaments can be nonwovens produce with very high strengths ,
  • the nonwoven fabrics according to the invention can be mechanically stabilized after processing on the transport device in a conventional manner and processed further.
  • a mechanically unstable and unmanageable unbonded nonwoven material is created, which must be stabilized by interweaving the individual layers. This is done by using mechanical, hydromechanical, pneumatic and / or thermal processes and / or by using chemical binders.
  • the solidification of the nonwoven fabric by the use of mechanical, hydromechanical and / or thermal processes, in particular by the use of needle chairs or water jets.
  • the nonwovens of the invention may contain other additives commonly used in nonwovens.
  • additives are finishes, lubricants, antistatic agents, biocides, antioxidants, electrical conductivity-imparting additives, adsorbents or fillers.
  • the present invention provides a new and simple process for the production of nonwovens characterized by high productivity and flexibility.
  • the method allows the production of nonwovens from materials that were previously or only with difficulty to nonwovens containing endless filaments to process.
  • the process can be carried out on a conventional spunbonding machine.
  • the existing drafting devices are at least partially used as conveyors or as removal devices for the threads from the storage facilities. These threads are produced in one or more preceding step (s) and introduced into the storage devices or introduced directly from a manufacturing plant in the web formation plant. These threads serve as a template for the further processing in the spunbonding plant.
  • Conventional spun-bonded nonwovens can be produced in addition to the above-described nonwoven fabrics according to the invention using the method according to the invention.
  • filaments are presented in the storage devices which consist of fibers or filaments which can be produced in the spunbond process.
  • the nonwoven forming process is carried out in such a way that nonwovens having the desired mass variation coefficient of the basis weight distribution CV are obtained. Basically, the aim is to deposit as many layers as possible from the lowest possible basis weight.
  • the nonwoven fabrics according to the invention are preferably produced by the process according to the invention.
  • storage devices can be used known devices, such as coils or cans.
  • the individual storage devices A and B may contain the same or different threads.
  • a 'wet or dry spinning systems can be used or plants for secondary spinning.
  • conveyors can be used known devices, in particular aerodynamically operating devices, such as pneumatic conveyors.
  • the threads are passed from the supply means A and / or B or from the other manufacturing plant before entering the conveyors by thread guides, which are provided at the inlet opening of the conveyor.
  • This process variant allows the production of nonwovens with a particularly low mass variation coefficient of the basis weight distribution CV.
  • the filing of the yarns A, A 'and B originating from the storage devices A and optionally B or from the other production system and optionally further filaments C spun in the spunbonded system takes place statistically in a manner known per se and not to a previously defined storage point on a locomotive transport device, preferably on a storage belt, which may optionally have openings, distributed in several layers one above the other.
  • the known deposition units can be used.
  • deflection devices which deflect the bundles of fibers after leaving the mechanical conveyor and change the course of the individual threads in a statistical manner.
  • baffles are baffles or other mechanical deflectors, aerodynamic devices, or tubular collectors which reciprocate longitudinally and / or transversely to the movement of the transport device. The aim of these devices is to ensure an irregular storage of the threads on the transport device.
  • the threads are deposited in several layers on the transport device.
  • At least ten, preferably at least twelve, of them are typically employed in order to achieve the required number of individual layers.
  • curtain spinning systems as many as two, preferably four, systems connected in series are used in order to achieve the required number of individual layers.
  • Described is thus a continuous manufacturing process of textile fabrics such that mechanical, hydromechanical or pneumatic way continuous, i. endless, thread-like solids of any origin, such as metallic, mineral, natural or synthetic, which are not processible by melt spinning, optionally in combination with filaments producible by melt spinning, statistically, i. not on a previously directed storage point, on a transport device, such as a moving storage belt, distributed over several layers and then the thread-like solids on these layers and the thread-like solids within a layer mechanically, hydromechanically, pneumatically, thermally or chemically connected to each other ,
  • a transport device such as a moving storage belt
  • the system technology of a spunbonded web can be used.
  • spinning and drawing units represent individual round spin packs, which initially produce stretched filaments, which then with a transport system be fed to the storage belt and in which the product width is adjustable via this transport system.
  • the part of the spunbonded nonwoven plants which serves to melt and stretch thermoplastic polymers is not or only partially used.
  • At least some of the stretching devices provided in the spunbonded installations serve for feeding and transporting already produced threads from stocking devices and / or other production lines onto the transporting device.
  • the spunbonding system consists of an organ pipe-like arrangement of tubes, each of which ensures the pneumatic transport of at least one endless thread (bundle) up to the continuously advancing filing belt, and from the tube outlet, the statistical distribution of the threads through a longitudinal and transverse to the direction of the depositing belt statistically vibrating transport tube system, by a statistically longitudinally and transversely to the direction of the delivery belt vibrating storage system, or in that the air is statistically statistically moved between the pipe ends and the storage belt takes place.
  • the statistical filing of the threads is effected by statistical movement of the depositing units, by statistical movement of the depositing belt, by statistical movement der_air between storage unit and storage belt or by a combination of two or three of these measures.
  • the threads deposited on the transport device are held on them by negative air pressure (suction).
  • filaments C which are additionally filaments C
  • the threads B have been produced in the same plant by melt spinning of thread-forming materials and which are deposited on the transport device after passing through a drawing device together with the threads A and / or A 'and optionally the threads B.
  • a further preferred variant of the process according to the invention comprises the production of filaments C in the spunbonded web, which are multicomponent filaments of at least two incompatible, splittable, melt-spinnable and fiber-forming polymers, and the splitting of these multicomponent filaments in step vii) by water-jet treatment.
  • the solidification of the resulting unconsolidated web can be carried out by known mechanical, hydromechanical, pneumatic and / or thermal processes and / or by using chemical binders.
  • Examples include the use of needle looms, fluid or air jets, calenders or thermally crosslinking binders or binder fibers and self-crosslinking binders. Combinations of these methods may also be used.
  • the preferred consolidation technique in the production of the nonwovens according to the invention is solidification by the use of water jets.
  • the nonwovens of the invention can be used in a wide variety of fields. Examples are textile and in particular technical applications.
  • the nonwoven fabrics according to the invention can be used in applications that are today the fabrics or other fabrics are reserved. Examples thereof are the use as textiles, such as clothing fabrics, home textiles or industrial textiles, or the use as technical fabrics, in particular as high-strength materials for use as a textile fabric for architectural applications, or the use as a carrier for coated or impregnated nonwovens , or for use in the filtration of fluid streams or liquids.
  • the nonwoven fabrics described herein could be used in fuel cells that produce electrical energy from chemical energy sources.
  • hydrogen-oxygen fuel cells are known from the literature.
  • membranes are arranged between electrodes. These membranes can be assigned so-called gas diffusion layers, which should not damage the membranes as possible.
  • the nonwovens described here are particularly suitable as gas diffusion layers or as parts of gas diffusion layers, since there is almost no risk that the membranes are damaged by fiber ends of the nonwovens. This is related to the structural design of nonwoven fabrics constructed of filaments or continuous filaments. This structure shows a high stability and a surface structure with few fiber ends.
  • the loose batt was sprayed with a wood glue diluted at 1:30 with water (Ponal, Henkel), the water evaporated in a calendering step, which in a first step was pre-consolidated by means of a needle-wheeled chair (the spray-glueing batches largely broke up), and finally solidified to a viscose continuous filament nonwoven fabric in a second step with four water jet passages of 230 bar and about 10 m / min.
  • a basis weight of 122 g / m 2 with a mass variation coefficient CV of 7.6 was obtained.
  • the product was unrolled before a hydroentanglement plant, fed to this plant and there hydroentangled at 4 x 230 bar at about 10 m / min and then dried in a floating dryer.
  • An approximately 40 cm wide, non-thermoplastic nonwoven fabric having a basis weight of 115 g / m 2 with a mass variation coefficient CV of 6.1% was obtained.
  • POY high-tenacity polyester
  • the drafting units i. in the Venturi nozzles, during the current process for drawing freshly spun, in the drawing step befind another polyester-polyamide bicomponent filaments at a spinning speed of about 4,500m / min, each a POY-PET filament yarn from the company.
  • Elastogran, Type Elastollan IREL 22 dtex is guided from one broad side into the rectangular tertiary air channel and fed to the storage belt.
  • a basis weight of 100 g / m 2 with a mass variation coefficient CV of 6% was obtained.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

Beschrieben werden Vliesstoffe enthaltend nicht im Spinnvliesstoffprozess hergestellte Fäden, beispielsweise aus nicht-schmelzspinnbaren faserbildenden Materialien.
Durch den Einsatz dieser Fäden gegebenenfalls in Kombination mit im Spinnvliesprozess hergestellten Filamenten lassen sich neue Vliesstoffe mit neuartigen Eigenschaftskombinationen herstellen.
Die Herstellung kann auf herkömmlichen Spinnvliesanlagen erfolgen, bei denen ein Teil der Verstreckeinrichtungen als Förderer für die nicht im Spinnvliesstoffprozess herstellgestellten Fäden eingesetzt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft neue Vliesstoffe, neue Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen sowie deren Verwendung in textilen und technischen Anwendungen.
  • Textile Flächengebilde sind bereits seit langer Zeit bekannt. Die Techniken zur Herstellung dieser Flächengebilde sind stetigen Verbesserungen unterworfen.
  • So gehört der Webstuhl zwar zu den ältesten Maschinen der Welt, wird aber bis heute stetig verbessert. Auch wenn die Webgeschwindigkeiten unter anderem aufgrund der Erhöhung der Schussgeschwindigkeiten immer weiter gesteigert werden konnten, so liegt jedoch dem Prozess an sich zugrunde, dass der Schussfaden an beiden Rändern des Textils auf eine Geschwindigkeit null gebracht wird, bevor er wieder in die entgegengesetzte Richtung seinen Weg aufnehmen kann.
  • Auch das Stricken ist eine sehr alte Flächenbildungstechnik, die maschinell ausgeführt werden kann. Beim Stricken handelt es sich um einen Prozess des geführten Anordnens jedes einzelnen Fadens, oder bei modernen Rundstrickmaschinen auch in einer Fadenschar.
  • Beiden oben beschriebenen Verfahren ist gemein, dass sie kontinuierliche Fäden als Halbfertigware einsetzen.
  • Weitere textile Flächengebilde sind Filz und Loden. Ein Filz wird durch Walken oder Vernadeln mehrerer übereinander liegender Lagen insbesondere von Wollfäden erhalten. So kann ein Filz auch als ein Faservliesstoff aus Wolle betrachtet werden. Loden werden zunächst aus Wollgarnen gewebt und die so erhaltenen Wollgewebe dann durch Walken verfilzt zu einem so genannten Loden. Dabei handelt es sich um ein (oft auch ungewolltes) Verhaken der Wollfasern aufgrund sich aufstellender Haarschuppen.
  • Eine weitere Gruppe der textilen Flächengebilde bilden die Vliese. Diese können durch nasse oder trockene Verfahren hergestellt werden.
  • Bei der Nassvliesstoff-Herstellung werden kurze Fasern in starker Verdünnung in Wasser aufgerührt und über ein Ablagesieb vom Wasser getrennt und anschließend chemisch oder thermisch miteinander zu einem Vlies verbunden. Ein hoher Verdünnungsgrad im Wasser und eine kurze Faserlänge gewährleisten, dass die Fasern unterschiedlichster Herkunft weder ineinander verhaken noch miteinander agglomerieren können. Auf diese Weise kann eine sehr hohe Gleichmäßigkeit der Verteilung der Fasern über der Fläche erreicht werden. Jedoch sind die erhaltenen Flächengebilde mechanisch nicht stark belastbar.
  • Bei der Trockenvliesstoff-Herstellung werden Fasern endlicher Länge aus den in der Herstellungsvorstufe bereiteten Faserballen geöffnet, gegebenenfalls mit anderen Fasertypen vermischt, in einer Kardieranlage in eine Vorzugsrichtung "gekämmt" wobei ein Faserflor entsteht. Mehrere Lagen dieses Faserflors werden übereinander gelegt ("getafelt"), wobei durch die Ablagebewegungen in Grenzen Vorzugsrichtungen der Fasern eingestellt werden können, und diese Lagen dann senkrecht zur Vliesebene durch beliebige Verfestigung in ein Vlies übergeführt werden. Diese Technik gewährt eine hohe Produktivität bei hoher Gleichmäßigkeit der Faserablage. Die Mischung der Fasern erlaubt in weiten Grenzen ein Anpassen an gewünschte Flächenwareneigenschaften. Um die mechanische Beständigkeit, wie z. B. Pilling- oder Waschbeständigkeit, zu erhöhen, muss ein hoher Anteil der sich berührenden Kreuzungspunkte chemisch oder thermisch zu so genannten Bindungspunkten verfestigt werden. Dabei steigt die Biegesteifigkeit an und die Flächenware verliert an Drapierfähigkeit.
  • Bei der Spinnvliesstoff-Herstellung werden Granulate eines oder mehrerer schmelzspinnbarer Polymere jeweils in einem Extruder aufgeschmolzen, durch eine Spinndüse gepresst, mechanisch oder pneumatisch verstreckt und auf einem Ablageband abgelegt. Der unverfestigte Vliesstoff wird sodann analog zu den oben beschriebenen Vliesbildungsverfahren mechanisch stabilisiert.
  • Bis vor wenigen Jahren wurde dieses Verfahren zur Herstellung von Flächengebilden eingesetzt, die z.B. für den Einsatz als Träger für Dachbahnen oder als Träger für Teppichfasern vorgesehen waren und an die in der Regel keine Ansprüche an deren textile Drapierfähigkeit gestellt wurden. Spinnvliesstoffe sind durch eine zu anderen Vliesstoffarten vergleichsweise schlechte Gleichmäßigkeit und durch vergleichsweise hohe mechanische Belastbarkeiten gekennzeichnet.
  • Spinnvliesanlagen zeichnen sich im Vergleich zu anderen textilen Flächenbildungstechniken durch eine hohe Produktivität aus. Diese bedingt hohe Investitionskosten und bei Wechsel der Polymeren sehr hohe Umrüstzeiten und -kosten. Diese Faktoren haben zur Folge, dass derartige Anlagen nur vergleichsweise unflexibel betrieben werden können und ständig in Betrieb gehalten werden müssen.
  • Allen Vliesstofftypen liegt gemeinsam zugrunde, dass die sie aufbauenden Fasern in mehreren Lagen (in x- y- Ebene abgelegt) übereinander gestapelt werden, und dass der entstandene mechanisch instabile Vliesstoff dann noch in z-Richtung konsolidiert werden muss. Die chemischen oder thermischen Bindungsverfahren bedingen eine Abnahme der Drapierfähigkeit.
  • Vliesstoffe haben im Vergleich zu den anderen textilen Flächengebilden den Vorteil, dass bei diesen das Kunststoffgranulat oder die Fasern direkt in das fertige Flächengebilde übergeführt werden. Hingegen müssen beim Weben oder Stricken die Garne erst noch durch einen aufwendigen Flächenbildungsprozess in die textile Fläche übergeführt werden.
  • In Stand der Technik ist bereits vorgeschlagen worden, Filamente nach deren Herstellung aufzuspulen und diese Produkte anschließend in einen Flächenbildungsprozess einzubringen.
  • So beschreiben die US-A-3,921,265 und die US-A-3,885,279 ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächengebildes und eine dafür geeignete Vorrichtung, bei denen Fäden über mehrere Ablagevorrichtungen zur Ablage gelangen. Beschrieben wird dort eine gerichtete Ablage der Fäden und kein Vliesbildungsprozess, der bekanntermaßen durch eine statistische Ablage gekennzeichnet ist. Außerdem finden sich keine Angaben zur Natur der abgelegten Fäden.
  • Im DE-Patent 816,215 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Matten oder Bahnen aus Glasfasern oder ähnlichen Fasern beschrieben. Dabei werden mehrere Fäden in einem mechanischen Förderer zusammengefasst und als Strang verdrillt auf einer Fläche zur Matte abgelegt. Die Ablage der Stränge erfolgt durch Transport mittels eines Gebläses. Je nach dessen Einstellung kann die Ablage variiert werden. Weitere Einzelheiten, insbesondere eine statistische Ablage der Stränge, sind in dieser Schrift nicht offenbart. Die Stränge bleiben im Flächengebilde erhalten.
  • In der DE-A-3,012 806 wird ein Tuftingteppich mit einem Zweitrücken aus einem Endlosfadenvliesstoff aus mehreren Lagen wirr abgelegter Fäden aus Polyestern beschrieben, die in überkreuzter Paralleltextur angeordnet sind. Die Vliese können durch gruppenartiges Ausspinnen oder durch gemeinsames Abziehen bzw. Abspulen von Polyesterfäden und deren gemeinsame Ablage zu einem Vlies mit gekreuzter Paralleltextur erzeugt werden. Der Einsatz von nicht-schmelzspinnbaren Fasern ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.
  • In der DE-A-3,630,392 wird ein Verfahren zur Herstellung von verfestigten Vliesen für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften beschrieben. Die Vliesbildung erfolgt durch direktes Blasverspinnen auf eine Aufnahmevorrichtung.
  • Aus der EP-A-281,865 sind gebundene Flächengebilde aus anorganischen Fasern, wie Wasserglas- oder Kieselsäurefasern, bekannt. Die Vliesbildung erfolgt durch direktes Verarbeiten der gesponnenen Fasern durch Trockenlege- oder Nasslegetechniken. Die Fasern werden durch eine Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb von 50°C miteinander verbunden. Aufgrund der vergleichsweise niedrigen Verklebetemperaturen müssen die ersponnenen Fasern sofort weiter verarbeitet werden.
  • Aus der US-A-5,660,910 sind Vliesstoffe mit verbesserter Reißfestigkeit bekannt. Neben Matrixfilamenten weisen diese Vliesstoffe verstärkende Filamente groben Titers auf. Neben der Spinnvliesherstellung wird auch die Verarbeitung vorab versponnener und zwischengelagerter Filamente zu Vliesstoffen beschrieben. Diese werden durch eine Ansaugvorrichtung direkt auf ein Transportband abgelegt. Eine statistische Ablage der zwischengelagerten Filamente wird nicht offenbart. Auch der Gleichmäßigkeit der erzeugten Vliesstoffe ist aufgrund des Einsatzes grober Filamente Grenzen gesetzt.
  • In der DE-A-4,115,190 werden Vliese aus Filmenten offenbart, die eine sehr gleichmäßige Masseverteilung bei gleichzeitig hohem Flächengewicht von mehr als 250 g/m2 aufweisen. Zur Herstellung dieser Vliese werden Filament(bündel) aus unterschiedlichsten Materialien durch Luftdüsen in Einzelfilamente aufgeschlossen, äußerst gleichmäßig auf eine sich bewegende Fläche abgelegt und anschließend in an sich bekannter Weise verfestigt. Vliesstoffe mit niedrigem Flächengewicht und gleichmäßiger Masseverteilung werden nicht offenbart. Gerade solche Vliesstoffe_sind schwierig herzustellen, da bei Vliesen mit hohen Flächengewichten und entsprechend hoher Anzahl von Fasern pro Raumeinheit entstandene Ungleichmäßigkeiten sich eher herausmitteln. Als Fasermaterialien werden ausschließlich thermoplastisch verspinnbare Stoffe offenbart.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vliesstoffe mit einer sehr hohen Gleichmäßigkeit bereitzustellen.
  • Eine Untergruppe der neuen Vliesstoffe betrifft dabei Produkte, die bislang nicht zu Vliesstoffen verarbeitbare endlose Fäden enthalten. Auf diese Weise lässt sich die Palette der möglichen Vliesstoffe sowie deren Eigenschaftsprofile und Anwendungsgebiete erweitern.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vliesstoffe mit einem Flächengewicht von bis zu 250 g/m2 und mit einer hohen Gleichmäßigkeit, ausgedrückt durch einen Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV von kleiner als 10 %, die statistisch abgelegte Fäden aus nicht im Spinnvliesstoffverfahren hergestellten Fäden enthalten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Erfindung Vliesstoffe enthaltend statistisch abgelegte Fäden aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien. Unter der Bezeichnung "Faden" oder "Fäden" soll im Rahmen dieser Beschreibung ein aus Fasern oder Filamenten aufgebautes Gebilde verstanden werden, bei dem eine als "Länge" bezeichnete Dimension die beiden übrigen, den Querschnitt des Fadens beschreibenden Dimensionen um mehrere Größenordnungen übertrifft und deren Titer sich im Bereich von 0,1 dtex bis 100 tex bewegen. Typische Fadenlängen bewegen sich im Bereich von mehreren Metern bis mehreren tausend Kilometern.
  • Unter der Bezeichnung "Faser" oder "Fasern" soll im Rahmen dieser Beschreibung ein Gebilde endlicher Länge verstanden werden, bei dem eine als "Länge" bezeichnete Dimension die beiden übrigen, den Querschnitt der Faser beschreibenden Dimensionen um mehrere Größenordnungen übertrifft und deren Titer sich im Bereich von 0,1 dtex bis 100 tex bewegen. Typische Faserlängen bewegen sich im Bereich von einem Millimeter bis zu einigen Zentimetern.
  • Unter der Bezeichnung "Filament" oder "Filamente" soll im Rahmen dieser Beschreibung ein Gebilde verstanden werden, bei dem eine als "Länge" bezeichnete Dimension die beiden übrigen, den Querschnitt des Filaments beschreibenden Dimensionen um mehrere Größenordnungen übertrifft und deren Titer sich im Bereich von 0,1 dtex bis 100 tex bewegen. Typische Filamentlängen bewegen sich im Bereich von mehreren Metern bis mehreren tausend Kilometern.
  • Fäden im Sinne dieser Beschreibung können Filamentgarne, Fasergarne, Monofilamente (Drähte) sowie Zwirne sein.
  • Faserbildende Materialien, welche die erfindungsgemäß eingesetzten Fäden aufbauen, unterliegen keinen Beschränkungen. Es können unterschiedlichste Materialien oder Materialmischungen eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Fäden aus synthetischen und/oder aus natürlichen faserbildenden Materialien, wie aus thermoplastischen Polymeren, aus Naturstoffen, wie Cellulose, modifizierter Cellulose oder Proteinen, oder aus anorganischen Materialien, wie Kohlenstoff, Metallen oder Glas oder Fäden, die durch Schälprozesse gewonnen werden können, wie Polytetrafluorethylenfäden. Neben Homofilamenten oder ―fasern können auch Multikomponentenfilamente oder - fasern eingesetzt werden.
  • Unter "Vliesstoff aus statistisch abgelegten Fäden" soll im Rahmen dieser Beschreibung ein Vliesstoff verstanden werden, der durch Ablage von Fäden auf einer sich bewegenden Transportvorrichtung erzeugt worden ist, wobei die Ablage der Fäden auf der Transportvorrichtung in mehreren Schichten erfolgt und die Fäden nicht auf einen zuvor dirigierten Ablagepunkt hin abgelegt werden und somit in den einzelnen Schichten unabhängig voneinander verlaufen. Die Ablage der Fäden kann mit oder ohne Ausrichtung auf eine vorbestimmte Stelle erfolgen, wobei der genaue Ablageort aufgrund des Ablagevorganges nicht genau festgelegt ist.
  • Der erfindungsgemäße Vliesstoff kann aus einer Vielzahl unterschiedlichster Materialien und Materialkombinationen bestehen.
  • Ein Kennzeichen des erfindungsgemäßen Vliesstoffes ist, dass zumindest ein Teil der Fäden nicht im Spinnvliesprozess hergestellt worden ist. Im Unterschied zum herkömmlichen Spinnvliesverfahren, bei dem die Erzeugung von Filamenten direkt mit der Bildung der textilen Fläche gekoppelt ist, wird hier zumindest ein Teil der Fäden in einem oder mehreren vorgeschalteten Schritt(en) erzeugt, zwischengespeichert oder nicht in der Spinnvliesanlage, sondern in einer dieser vorgeschalteten anderen Spinnanlage erzeugt und dann bei der Vliesbildung eingesetzt. Es werden also Fäden eingesetzt, die nicht in der Vliesbildungsanlage erzeugt worden sind. Eine Gruppe dieser Fäden können Fasern oder Filamente aus Materialien aufweisen, die im herkömmlichen Spinnvliesprozess nicht erzeugt werden können. Diese Vorgehensweise erlaubt die Erzeugung von Vliesstoffen aus neuartigen Material(kombinationen). Eine zweite Gruppe dieser Fäden können Fasern oder Filamente aus schmelzspinnbaren Materialien aufweisen, die in Spinnvliesprozessen nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand erzeugt werden können und die deshalb zweckmäßigerweise in einer der Vliesbildungsanlage vorgeschalteten Anlage erzeugt worden sind.
  • Ein Beispiel für die erste Gruppe von Materialien sind Fäden aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien, wie Cellulosefäden.
  • Ein Beispiel für die zweite Gruppe sind Fäden enthaltend Fasern oder Filamente vom POY-Typ ("partially-oriented-yarn") oder Fäden enthaltend Fasern oder Filamente vom FOY-Typ ("fully-oriented-yarn") oder Fäden enthaltend Fasern oder Filamente mit einer Additivierung, die im Spinnvliesprozess nicht oder nur unter Schwierigkeiten versponnen werden können oder Fäden enthaltend hochfeste Fasern oder Filamente, die durch hohe Verstreckung nach dem Verspinnen erzeugt worden sind.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten, nicht im Spinnvliesstoffverfahren hergestellten Fäden können vollständig aus nicht schmelzspinnbaren Materialien bestehen; sie können aber auch aus Kombinationen dieser Fasern oder Filamente mit anderen Fasern oder Filamenten aus thermoplastisch verspinnbaren Materialien bestehen; und/oder sie bestehen aus thermoplastisch verspinnbaren und Zusätze enthaltenden Materialien; und/oder sie bestehen aus thermoplastisch verspinnbaren Materialien, die nach dem Verspinnen in einer Weise nachbehandelt worden sind, die üblicherweise in Spinnvliesanlagen nicht möglich ist, wie z.B. eine mehrfache Verstreckung mit sehr hohen Verstreckgraden, gegebenenfalls gefolgt von einem Relaxierschritt.
  • Die Art der fadenbildenden Techniken spielt bei der Herstellung der Fäden aus nicht thermoplastisch verspinnbaren Materialien oder aus thermoplastisch verspinnbaren Materialien keine Rolle. Es können nach dem Nassspinnverfahren, dem Trockenspinnverfahren, dem Nass-Trockenspinnverfahren, dem Gelspinnverfahren, dem Schälverfahren oder dem Matrixspinnverfahren gewonnene Endlosfilamente eingesetzt werden, die nicht oder nur unter Schwierigkeiten im Spinnvliesprozess herstellbar sind, oder es können Fasergarne eingesetzt werden, die durch Sekundärspinnverfahren erzeugt worden sind.
  • Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe zeichnen sich durch eine sehr hohe Gleichmäßigkeit auf. Diese wird ausgedrückt durch einen Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV von kleiner als 10 %, vorzugsweise von kleiner als 7 %.
  • Der Massevariationskoeffizient der Flächengewichtsverteilung wird dabei durch folgendes Verfahren bestimmt:
  • Über die Breite der Flächenwarenbahn werden pro Meter 2 Reihen ä 19 Prüflinge von 5X5 cm2 herausgestanzt, wobei die zweite Reihe zur ersten um einen halben Prüfling versetzt wird.
  • Über die Länge der Flächenwarenbahn werden 60 Prüflinge von 5X5 cm2 in einer Reihe hintereinander in Laufrichtung herausgestanzt.
  • Das Flächengewicht xi jedes Prüflings i wird in g/m2 umgerechnet. Da jeder Prüfling die Fläche von 0,0025 m2 aufweist, muss dessen Flächengewicht mit 400 multipliziert werden, um zum auf 1 m2 bezogenen Flächengewicht von g/m2 zu gelangen.
  • Der Variationskoeffizient wird wie folgt ermittelt: CV = E ⁢ t ∗ 100 / X   %
    Figure imgb0001
    wobei E ⁢ t = ∑ x i − X 2 / n 1 2      X = ∑ x i ∗ 400 / n
    Figure imgb0002
    und
    X = mittleres Flächengewicht des Vliesstoffes in g/m2
    xi = Gewicht des Prüflings i in g/0,0025 m2
    n = Anzahl der Prüflinge
  • Die Form der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Vliesstoffes eingesetzten Fäden kann beliebig gewählt werden. Neben Mono- und Multifilamenten können Stapelfasergarne oder Zwirne eingesetzt werden.
  • Bevorzugt werden Vliesstoffe, die vollständig aus Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht thermoplastisch verspinnbaren faserbildenden Materialien bestehen.
  • Weitere bevorzugte Vliesstoffe bestehen oder enthalten neben Fasern oder Filamenten aus nicht thermoplastisch verspinnbaren faserbildenden Materialien zusätzlich Fäden aus Fasern oder Filamenten aus schmelzspinnbaren faserbildenden Materialien.
  • Weitere bevorzugte Vliesstoffe enthalten Fäden aus POY-Fasern oder POY-Filamenten bzw. aus FOY-Fasern oder FOY-Filamenten. Diese POY-Fasern oder POY-Filamente bzw. FOY-Fasern oder FOY-Filamente werden auf Spinnvorrichtungen mit sehr hohen Abzugsgeschwindigkeiten erzeugt und anschließend gegebenenfalls verstreckt. Dadurch entstehen Fasern oder Filamente mit sehr hohen Festigkeiten, die auf den heutigen Spinnvliesanlagen nur unter Schwierigkeiten hergestellt werden können.
  • Weitere bevorzugte Vliesstoffe enthalten Fäden aus hochfesten Kunststoff-Fasern oder aus hochfesten Kunststoff-Filamenten, insbesondere aus Polyester. Diese Fasern oder Filamente werden durch Schmelz- oder Lösungsspinnen erzeugt und anschließend hoch verstreckt. Dadurch entstehen Fasern oder Filamente mit sehr hohen Festigkeiten, die ebenfalls auf den heutigen Spinnvliesanlagen nur unter Schwierigkeiten hergestellt werden können.
  • Weitere bevorzugte Vliesstoffe enthalten Fäden aus Metall oder aus Metalllegierungen.
  • Weitere bevorzugte Vliesstoffe enthalten Fäden aus additivierten Kunststoffen, besonders bevorzugt aus spinngefärbten und/oder flammgeschützten Kunststoffen. Diese Fasern oder Filamente werden durch Lösungsspinnen oder Schmelzspinnen von additivierten Spinnmassen erzeugt und anschließend verstreckt. Dadurch entstehen additivierte Fasern oder Filamente, die auf herkömmlichen Spinnvliesanlagen nicht hergestellt werden können.
  • Bevorzugte Beispiele für nicht-schmelzspinnbare faserbildende Materialien sind Baumwolle, Wolle, Cellulose und Cellulosederivate (wie Viskose, Modal, Kupferseide, Celluloseacetate, -halb- oder triacetate), Polyacrylnitril, aromatische Polyamide (Aramide), nicht-thermoplastische Polyurethane, nicht-schmelzspinnbare halogenierte Polyolefine, wie Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, sowie Kautschuke, Polyvinylalkohol oder Kohlenstoff.
  • Unter Cellulosefasern oder -filamenten werden vorzugsweise die nach dem Viskoseverfahren erhaltenen Viskosefasern oder -filamente verstanden. Ferner kann es sich um nach dem Lösungsspinnverfahren erhaltene Fasern oder Filamente handeln, beispielsweise um ®Lyocell Fasern oder ®Lyocell Filamente.
  • Unter Cellulosederivatfasern oder -filamenten werden Fasern oder Filamente verstanden, die sich von chemisch modifizierter Cellulose ableiten, beispielsweise von Celluloseacetat oder von Cellulosehalbacetat.
  • Bevorzugte Beispiele für schmelzspinnbare faserbildende Materialien sind schmelzspinnbare thermoplastische Polykondensate, beispielsweise Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder Polylactide, oder aliphatische oder aliphatisch-aromatische Polyamide, wie Polyamid 6, Polyamid 6,6, oder Polyetherketone, Polyarylensulfide, Polyarylenethersulfone, Polycarbonat, oder Proteine und Proteinderivate, wie Gelatine, Chitin oder Alginate, sowie schmelzspinnbare thermoplastische Polymerisate, wie Polyolefine, insbesondere Polypropylen, Polyethylen oder deren Copolymeren, oder der thermoplastische Polyurethane einschließlich der thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren, sowie sonstige schmelzspinnbare Materialien, wie Glas oder Metalle einschließlich der Metalllegierungen.
  • Besonders bevorzugt werden als schmelzspinnbare faserbildende Materialien schmelzspinnbare thermoplastische Polykondensate oder schmelzspinnbare thermoplastische Polymerisate eingesetzt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Vliesstoffe zusätzlich statistisch abgelegte und im Spinnvliesprozess hergestellte Filamente, insbesondere Mehrkomponenten-Filamente in der Form von Spaltfilamenten, die mindestens zwei nicht miteinander kompatible, spaltbare, schmelzspinnbare und faserbildende Polymere aufweisen, vorzugsweise Spaltfilamente aus der Kombination Polyester / Polyamid, Polyester / Polyolefin, Polyamid / Polyolefin, Polyolefin / Polyolefin, Polyester / Polyurethan, Polyamid / Polyurethan, Polyolefin / Polyurethan.
  • Derartige spaltbare Filamente und daraus hergestellte Vliesstoffe sind an sich bekannt, beispielsweise aus der US-A-5,970,583 .
  • Ganz besonders bevorzugt werden Vliesstoffe, deren Fäden ausschließlich aus Filamenten und/oder Fasergarnen aus nicht-schmelzspinnbaren faserbildenden Materialien bestehen.
  • Eine Variante der erfindungsgemäßen Vliesstoffe kann beliebige und dem jeweiligen Anwendungszweck angepasste Flächengewichte aufweisen. Beispiele für Flächengewichte sind 15 bis 1000 g/m2, vorzugsweise 50 bis 600 g/m2, insbesondere 50 bis 250 g/m2.
  • Eine andere Variante der erfindungsgemäßen Vliesstoffe weist Flächengewichte bis zu 250 g/m2 auf, vorzugsweise 15 bis 250 g/m2, insbesondere 20 bis 150 g/m2.
  • Die in den erfindungsgemäßen Vliesstoffen eingesetzten Filamente und/oder Fasergarne können beliebige und dem jeweiligen Anwendungszweck angepasste Titer aufweisen. Beispiele für diese Titer sind 0,05 bis 200 dtex, vorzugsweise 0,15 bis 150 dtex.
  • Neben Filamenten und/oder Fasergarnen aus Homofilfasern können auch solche aus Heterofilfasern, beispielsweise aus Bikomponentenfasern, in gekräuselter oder ungekräuselter Form oder aus Gemischen verschiedenster Fasertypen eingesetzt werden.
  • In den erfindungsgemäßen Vliesstoffen sind die Fäden üblicherweise in keiner Vorzugsrichtung, d.h. isotrop, abgelegt. Der Vliesstoff kann aus gleichen oder unterschiedlichen Titern derselben Fäden bestehen. Die den Vliesstoff aufbauenden Fäden können aus unterschiedlichsten Filamenten und/oder Fasern aufgebaut sein, beispielsweise aus Homofilfasern oder -filamenten, aber auch aus 100 % Bikomponenten-Fasern oder ―Filamenten oder einem Verschnitt aus Bikomponenten-Fasern oder -Filamenten und Homofilfasern oder -filamenten. Es können auch Gemische von Fäden aus Synthesefasern oder -filamenten mit Naturfasern eingesetzt werden.
  • Durch den Einsatz von bislang in Spinnvliesstoffen nicht eingesetzten Fadenmaterialien gegebenenfalls in Kombination mit in herkömmlichen Spinnvliesstoffen eingesetzten Fadenmaterialien lassen sich neuartige Vliesstoffe mit neuartigen Eigenschaftskombinationen herstellen. So lassen sich beispielsweise durch das Ablegen von Metallfäden Vliesstoffe mit elektrischer und thermischer Leitfähigkeit erzeugen oder durch das Ablegen von in der Spinnmasse entsprechend additivierten Fäden lassen sich spinngefärbte oder flammfest ausgerüstete Vliesstoffe erzeugen oder durch das Ablegen von hochfesten Fäden lassen sich Vliesstoffe mit besonders hohen Festigkeiten erzeugen.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich textile Flächengebilde erzeugen, die hinsichtlich der Variationsbreite ihrer Eigenschaften den Geweben entsprechen, jedoch im Gegensatz zu diesen statistisch abgelegte Fäden aufweisen. Ferner lassen sich textile Flächengebilde erzeugen, bei denen Fasermischungen wie bei Stapelfaservliesen möglich sind, jedoch mit wesentlich höheren und dauerhafteren Resistenzen, da bei den erfindungsgemäßen Vliesstoffen - ähnlich wie bei den Geweben - die Fäden in die Struktur der Flächenware eingebaut sind. Dieses führt bei einer Reihe von Eigenschaften, wie der Höchstzugkraft, der Waschbarkeit, der Weiterreißfestigkeit (WRK) und dem Pilling-Verhalten (Abrasion) zu erheblich verbesserten Werten.
  • Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe lassen sich nach dem Ablegen auf der Transportvorrichtung in an sich bekannter Weise mechanisch stabilisieren und weiter verarbeiten.
  • Direkt nach dem Ablegen in mehreren Lagen entsteht ein mechanisch nicht stabiles und nicht handhabbares ungebundenes Vlies, das durch Verflechtung der einzelnen Lagen stabilisiert werden muss. Dieses erfolgt durch Einsatz mechanischer, hydromechanischer, pneumatischer und/oder thermischer Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder.
  • Besonders bevorzugt erfolgt die Verfestigung des Vliesstoffes durch den Einsatz von mechanischen, hydromechanischen und/oder thermischen Verfahren, insbesondere durch den Einsatz von Nadelstühlen oder von Wasserstrahlen.
  • Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe können weitere Zusatzstoffe, die in Vliesstoffen üblicherweise eingesetzt werden, enthalten. Beispiele für solche Zusatzstoffe sind Appreturen, Avivagen, Antistatika, Biozide, Antioxidantien, elektrische Leitfähigkeit vermittelnde Zusätze, Adsorptionsmittel oder Füllstoffe.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein neues und einfaches Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen bereitgestellt, das sich durch eine hohe Produktivität und Flexibilität auszeichnet. Außerdem gestattet das Verfahren die Herstellung von Vliesstoffen aus Materialien, die bislang nicht oder nur unter Schwierigkeiten zu Vliesstoffen enthaltend endlose Fäden zu verarbeiten waren.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen umfassend die Maßnahmen:
    • i) Vorlage mehrerer Vorratseinrichtungen A mit Fäden, insbesondere mit Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien,
    • ii) gegebenenfalls Vorlage weiterer Vorratseinrichtungen B mit Fäden, die sich von den in Vorratseinrichtungen A befindlichen Fäden unterscheiden,
    • iii) Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen A durch mindestens eine Fördereinrichtung, vorzugsweise durch mehrere Fördereinrichtungen,
    • iv) statistisches Ablegen der in Schritt iii) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    • v) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen B durch mindestens eine Fördereinrichtung, vorzugsweise durch mehrere Fördereinrichtungen,
    • vi) gegebenenfalls statistisches Ablegen der in Schritt v) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung, und
    • vii) Verfestigen des erhaltenen unverfestigten Vlieses durch an sich bekannte mechanische, hydromechanische, pneumatische und/oder thermische Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder.
  • In einer weiteren Variante betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen, bei dem zumindest ein Teil der Fäden direkt von einer anderen Herstellanlage der Vliesbildungsanlage zugeführt wird. Dieses Verfahren umfasst die Maßnahmen:
    • viii) Zuführen von Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien, die aus einer Herstellungsanlage A' für diese Fäden stammen und Abziehen dieser Fäden durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    • i) gegebenenfalls Vorlage mehrerer Vorratseinrichtungen A mit Fäden, insbesondere mit Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien,
    • ii) gegebenenfalls Vorlage weiterer Vorratseinrichtungen B mit Fäden, die sich von den in Vorratseinrichtungen A befindlichen Fäden unterscheiden,
    • iii) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen A durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    • ix) statistisches Ablegen der in Schritt i) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    • iv) statistisches Ablegen der in Schritt iii) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    • v) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen B durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    • vi) gegebenenfalls statistisches Ablegen der in Schritt v) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung, und
    • vii) Verfestigen des erhaltenen unverfestigten Vlieses durch an sich bekannte mechanische, hydromechanische, pneumatische und/oder thermische Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder.
  • Die Durchführung der Verfahren kann auf einer herkömmlichen Spinnvliesanlage erfolgen. Dabei werden die vorhandenen Verstreckeinrichtungen zumindest teilweise als Fördereinrichtungen bzw. als Abziehvorrichtungen für die Fäden aus den Vorratseinrichtungen eingesetzt. Diese Fäden werden in einem oder mehreren vorgeschalteten Schritt(en) hergestellt und in die Vorratseinrichtungen eingebracht oder direkt von einer Herstellanlage in die Vliesbildungsanlage eingebracht. Diese Fäden dienen als Vorlage für die Weiterverarbeitung in der Spinnvliesanlage.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich neben den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vliesstoffen auch herkömmliche Spinnvliesstoffe herstellen. Bei letzterer Verfahrensvariante werden in den Vorratseinrichtungen Fäden vorgelegt, die aus im Spinnvliesprozess herstellbaren Fasern oder Filamenten bestehen. Der Vliesbildungsprozess wird dabei so durchgeführt, dass Vliesstoffe mit dem gewünschten Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV erhalten werden. Grundsätzlich strebt man die Ablage von möglichst vielen Lagen von möglichst geringem Flächengewicht an.
    Bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die erfindungsgemäßen Vliesstoffe hergestellt.
  • Als Vorratseinrichtungen lassen sich bekannte Vorrichtungen einsetzen, beispielsweise Spulen oder Kannen. Die einzelnen Vorratseinrichtungen A und B können gleiche oder auch unterschiedliche Fäden enthalten.
  • Als andere Herstellanlagen A' lassen sich Nass- oder Trockenspinnanlagen einsetzen oder auch Anlagen für das Sekundärspinnen.
  • Als Fördereinrichtungen lassen sich bekannte Vorrichtungen einsetzen, insbesondere aerodynamisch arbeitende Vorrichtungen, wie pneumatische Fördereinrichtungen.
  • Bevorzugt werden die Fäden von den Vorratseinrichtungen A und/oder B oder von der anderen Herstellanlage vor dem Eintritt in die Fördereinrichtungen durch Fadenführer geleitet, die an der Eintrittsöffnung der Fördereinrichtung vorgesehen sind. Diese Verfahrensvariante gestattet das Erzeugen von Vliesstoffen mit besonders geringem Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV.
  • Das Ablegen der von den Vorratseinrichtungen A und gegebenenfalls B oder der von der anderen Herstellanlage stammenden Fäden A, A' und B sowie von gegebenenfalls weiteren in der Spinnvliesanlage ersponnenen Filamente C erfolgt in an sich bekannter Weise statistisch und nicht auf einen zuvor festgelegten Ablagepunkt hin und auf eine sich fortbewegende Transportvorrichtung, vorzugsweise auf ein Ablageband, das gegebenenfalls Öffnungen aufweisen kann, in mehreren Lagen übereinander verteilt.
  • Zur statistischen Ablage können die an sich bekannten Ablegeeinheiten verwendet werden. Beispiele dafür sind Ablenkeinrichtungen, welche die Fadenbündel nach dem Verlassen des mechanischen Förderers ablenken und den Lauf der einzelnen Fäden in statistischer Weise verändern. Beispiele für Ablenkeinrichtungen sind Prallplatten oder andere mechanisch arbeitende Deflektoren, aerodynamisch arbeitende Vorrichtungen oder röhrenartige Kollektoren, die sich längs und/oder quer zur Bewegung der Transportvorrichtung hin- und zurück bewegen. Ziel dieser Vorrichtungen ist es, eine unregelmäßige Ablage der Fäden auf der Transportvorrichtung zu gewährleisten.
  • Zum Erzielen der hohen Gleichmäßigkeit werden die Fäden in mehreren Schichten auf der Transportvorrichtung abgelegt. Die Anzahl der Schichten ist in Abhängigkeit von der gewünschten Produktivität (= Geschwindigkeit der Transportvorrichtung) so einzustellen, dass die gewünschte Gleichmäßigkeit erhalten wird.
  • Im Falle der Ablage der einzelnen Schichten durch Ablenkeinrichtungen setzt man typischerweise mindestens zehn, vorzugsweise mindestens zwölf davon ein, um die erforderliche Anzahl einzelner Schichten zu erzielen.
  • Im Falle von Vorhangspinnanlagen setzt man möglichst zwei, vorzugsweise vier hintereinander geschaltete Anlagen ein, um die erforderliche Anzahl einzelner Schichten zu erzielen.
  • Beschrieben wird also ein kontinuierlicher Herstellungsprozess textiler Flächengebilde (hier auch Vliesstoff genannt) dergestalt, dass auf mechanischem, hydromechanischern oder pneumatischem Wege kontinuierliche, d.h. endlose, fadenartige Festkörper jedweder Herkunft, wie metallisch, mineralisch, natürlich oder synthetisch, welche nicht durch Schmelzspinnen verarbeitbar sind gegebenenfalls in Kombination mit durch Schmelzspinnen herstellbaren Fäden, statistisch, d.h. nicht auf einen zuvor dirigierten Ablagepunkt hin, auf eine Transportvorrichtung, beispielsweise ein sich fortbewegendes Ablageband, in mehreren Lagen übereinander verteilt und anschließend die fadenartigen Festkörper über diese Lagen sowie die fadenartigen Festkörper innerhalb einer Lage mechanisch, hydromechanisch, pneumatisch, thermisch oder chemisch miteinander verbunden werden.
  • Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesstoffe kann die Anlagentechnik einer Spinnvliesanlage genutzt werden.
  • Dabei kann es sich um Anlagen handeln, bei denen die Spinn- und Verstreckeinheiten der Breite der gesamten Produktbreite entspricht (sog. Vorhang-Spinnanlagen).
  • Es kann sich auch um Anlagen handeln, bei welchen Spinn- und Verstreckeinheiten einzelne runde Spinnpacks darstellen, welche zunächst fertig verstreckte Filamente herstellen, welche dann mit einem Transportsystem dem Ablageband zugeführt werden und bei welchen die Produktbreite über dieses Transportsystem einstellbar ist.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird jedoch der Teil der Spinnvliesanlagen, der zum Aufschmelzen und Verstrecken thermoplastischer Polymere dient, nicht oder nur zum Teil genutzt. Zumindest ein Teil der in den Spinnvliesanlagen vorgesehenen Verstreckeinrichtungen dient dem Zuführen und Transportieren von bereits erzeugten Fäden von Vorratseinrichtungen und/oder anderen Herstellanlagen auf die Transportvorrichtung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Spinnvliesanlage aus einer orgelpfeifenähnlichen Anordnung von Rohren, die jeweils den pneumatischen Transport von mindestens einem endlosen Faden(bündel) bis hin über das kontinuierlich fortschreitende Ablageband gewährleisten, und ab deren Rohraustritt die statistische Verteilung der Fäden durch ein längs und quer zur Laufrichtung des Ablagebandes statistisch vibrierendes Transportrohrsystem, durch ein statistisch längs und quer zur Laufrichtung des Ablagebandes vibrierendes Ablagesystem, oder dadurch dass die Luft statistisch zwischen den Rohrenden und dem Ablageband statistisch bewegt wird, erfolgt.
  • In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die statistische Ablage der Fäden durch statistische Bewegung der Ablegeeinheiten, durch statistische Bewegung des Ablagebandes, durch statistische Bewegung der_Luft zwischen Ablageeinheit und Ablageband oder durch eine Kombination von zwei oder drei dieser Maßnahmen.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die auf der Transportvorrichtung abgelegten Fäden durch Luftunterdruck (Sog) auf dieser festgehalten.
  • Besonders bevorzugt ist ein Verfahren bei dem zu den Fäden A und/oder A' und gegebenenfalls den Fäden B zusätzlich Filamente C abgelegt werden, die in der gleichen Anlage durch Schmelzspinnen von fadenbildenden Materialien erzeugt worden sind und die nach dem Passieren einer Verstreckvorrichtung zusammen mit den Fäden A und/oder A' und gegebenenfalls den Fäden B auf der Transportvorrichtung abgelegt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Herstellung von Filamenten C in der Spinnvliesanlage, die Multikomponenten-Filamente aus mindestens zwei nicht miteinander kompatiblen, spaltbaren, schmelzspinnbaren und faserbildenden Polymeren sind, und das Spalten dieser Multikomponenten-Filamente in Schritt vii) durch Wasserstrahlbehandlung.
  • Nach dem Ablegen der Fäden auf der Transportvorrichtung werden diese einer oder nacheinander mehreren Verfestigungsschritten zugeführt.
  • Das Verfestigen des erhaltenen unverfestigten Vlieses kann durch an sich bekannte mechanische, hydromechanische, pneumatische und/oder thermische Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder erfolgen.
  • Beispiele dafür sind der Einsatz von Nadelstühlen, von Fluid- oder Luftstrahlen, von Kalandern oder von thermisch vernetzenden Bindern oder Bindefasern sowie von selbstvernetzenden Bindern. Es können auch Kombinationen dieser Verfahren angewendet werden.
  • Die bevorzugte Verfestigungstechnik bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesstoffe ist die Verfestigung durch den Einsatz von Wasserstrahlen.
  • Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe können auf unterschiedlichsten Gebieten eingesetzt werden. Beispiele dafür sind textile und insbesondere technische Anwendungen. Die erfindungsgemäßen Vliesstoffe können in Anwendungen eingesetzt werden, die heute den Geweben oder anderen Flächengebilden vorbehalten sind. Beispiele dafür sind der Einsatz als Textilien, wie der Bekleidungsstoffe, der Heimtextilien oder der industriellen Textilien, oder der Einsatz als technische Gewebe, insbesondere als hochfeste Materialien für den Einsatz als textiles Flächengebilde für architektonische Anwendungen, oder der Einsatz als Träger für beschichtete oder imprägnierte Vliesstoffe, oder auch zum Einsatz in der Filtration von Fluidströmen oder von Flüssigkeiten.
  • Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Die hier beschriebenen Vliesstoffe könnten in Brennstoffzellen Verwendung finden, welche aus chemischen Energieträgern elektrische Energie erzeugen. Aus der Literatur sind beispielsweise Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen bekannt. In Brennstoffzellen sind Membranen zwischen Elektroden angeordnet. Diesen Membranen können sogenannte Gasdiffusionschichten zugeordnet werden, welche die Membranen möglichst nicht beschädigen dürfen. Die hier beschriebenen Vliesstoffe eignen sich in besonderem Maße als Gasdiffusionsschichten oder als Teile von Gasdiffusionschichten, da nahezu nicht die Gefahr besteht, dass die Membranen durch Faserenden der Vliesstoffe beschädigt werden. Dies hängt mit dem strukturellen Aufbau der Vliesstoffe zusammen, die aus Fäden oder Endlosfasern aufgebaut sind. Dieser Aufbau zeigt neben einer hohen Stabilität eine Oberflächenstruktur mit wenigen Faserenden.
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.
    • Beispiel 1
  • 10 Cops (Spinnspulen) Viskosefilamentgarn der Fa. ENKA, Type 84f31 unverdrillt mit einem Einzelfilament-Titer von 2,7dtex wurden auf eine mit Haltern versehene Tafel aufgehängt, von dort aus über die schmale Seite des konischen Cops in eine normalerweise in einer Spinnvliesanlage als Verstreckeinheit frisch gesponnener Filamente dienende Venturi - Düse geleitet und pneumatisch von den Cops abgezogen. Die Garne wurden in ein Rohrsystem geleitet, welches in ein so genanntes Traveller - System übergeht, das aus einem teleskopisch ineinanderschiebbaren Rohr besteht, an dessen Ende ein gleichzeitig in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung schwingender Kopf die austretenden Filamente statistisch auf ein in Maschinenrichtung laufendes Ablageband verteilt.
  • Bei einem für die Verstreckung von frisch gesponnenem Polyester - Filament typischen Druck von 3,2 bar konnten bei nahezu 3.000m/min etwa 200g/min Viskosefilamentgarn in einem homogenen, jedoch dissymmetrischen Spot von etwa 500 mm Durchmesser auf dem Ablageband abgelegt werden.
  • Das lose Faserflor wurde mit einem 1:30 mit Wasser verdünnten Holzleim (Ponal, Fa. Henkel) besprüht, das Wasser in einem Kalanderschritt verdampft, das nun leicht vorverfestigte Vlies in einem ersten Schritt mittels Nadelstuhl resistent vorverfestigt (wobei die Sprühklebestellen größtenteils aufbrachen), und in einem zweiten Schritt mit vier Wasserstrahlpassagen ä 230 bar und etwa 10 m/min endgültig zu einem Viskoseendlosfilamentvliesstoff verfestigt. Es wurde ein Flächengewicht von 122 g/m2 mit einem Massevariationskoeffizienten CV von 7,6 erhalten.
    • Beispiel 2
  • Analog dem Beispiel 1 wurden 10 Cops Viskosefilamentgarn der Fa. ENKA, Type 84f60 unverdrillt mit einem Einzelfilament-Titer von 1,4dtex in die Verstreckeinheit der in Beispiel 1 beschriebenen Spinnvliesversuchsanlage eingespeist. Es wurde ein Spot von etwa 55cm Durchmesser abgelegt, bei einem Durchsatz von etwa 220g/min und einer Spinnstelle. Nun wurde das Traveller-System eingeschaltet, und die Ablagebreite so zur Ablagebandgeschwindigkeit eingestellt, dass der abgelegte Spot, der sich in Zickzackform quer zum fortschreitenden Ablageband bewegte, großteils überlappte.
  • Als chemische Bindung wurde handelsüblicher Holzleim 1:30 mit Wasser verdünnt, mit einer Handsprühapparatur (Blumenspritze) gleichmäßig auf den langsam fortschreitenden Faserflor aufgesprüht und das Lösungsmittel (Wasser) im beheizten Kalander verdampft. Die auf diese Weise erhaltenen, leicht aneinanderklebenden Viskosefilamentgarnfäden wurden einem Nadelstuhl zugeführt und mit etwa 60 Einstichen pro cm2 derart vorverfestigt, dass sich die Ware aufrollen ließ.
  • Die Ware wurde vor einer Wasserstrahlverfestigungsanlage abgerollt, dieser Anlage zugeführt und dort mit 4 x 230 bar bei etwa 10 m/min wasserstrahlverfestigt und anschließend in einem Schwebetrockner getrocknet. Es wurde ein ca. 40 cm breiter, nicht-thermoplastischer Vliesstoff mit einem Flächengewicht von 115 g/m2 mit einem Massevariationskoeffizienten CV von 6,1 % erhalten.
    • Beispiel 3
  • Analog dem Beispiel 1 wurden 10 Cops Viskosefilamentgarn der Fa. ENKA, Type 167f42 unverdrillt mit einem Einzelfilament-Titer von 3,9 dtex in die Verstreckeinheit der in Beispiel 1 beschriebenen Spinnvliesversuchsanlage eingespeist. Bei etwa 2400 m/min Transportgeschwindigkeit konnte ein Durchsatz von 330 g/min und ein Spot von etwa 45cm erhalten werden. Es wurde ein Flächengewicht von 152 g/m2 mit einem Massevariationskoeffizienten CV von 8,2 % erhalten.
    • Beispiel 4
  • Analog dem Beispiel 3 wurden 10 Cops Viskosefilamentgarn der Fa. ENKA, Type 84f60 unverdrillt in die Verstreckeinheit der in Beispiel 1 beschriebenen Spinnvliesversuchsanlage eingespeist. Es wurde ein Spot mit einem Flächengewicht von 234 g/m2 mit einem Massevariationskoeffizienten CV von 9,8 % erhalten.
    • Beispiel 5
  • In einer in der EP-A-814,188 beschriebenen und zur Herstellung von Mikrofilamentspinnvliesstoffen dienenden Spinnvliesanlage wurden in die Verstreckeinheiten, d.h. in die Venturidüsen, während des laufenden Prozesses zur Verstreckung frisch gesponnener, sich im Verstreckschritt befindlicher Polyester-Polyamid-Bikomponenten-Filamente bei einer Spinngeschwindigkeit von etwa 4.500m/min, jeweils ein Viskosefilamentgarn aus Beispiel 3 zugeführt, mit abgelegt, und per Wasserstrahlverfestigung eingebunden, während die Bikomponenten-Filamente gesplittet und verfestigt wurden. Überraschenderweise wurden hier bei etwa 3,5 bar Verstreckluftdruck und der wesentlich höheren Spinngeschwindigkeit der Biko-Filamente gegenüber den in Beispiel 1-1 beschriebenen Viskosefilamentgarn-Geschwindigkeiten von 1500 m/min keine Störungen festgestellt. Es wurden weder Stauungen innerhalb des etwa 7 - 10 m langen Travellersystems (teleskopisch arbeitende Rohre) noch Verknotungen bei der Ablage festgestellt. So konnte eine wesentlich verbesserte spezifische Weiterreißfestigkeit des Mikrofilamentvliesstoffs erreicht werden.
    • Beispiel 6
  • In weiteren Versuchen analog zur Durchführung des Beispiels 5 wurden FOY-PET Multifilamentgarne der Fa. SETILA, Filament Type 100f88 zu den frisch gesponnenen, sich in der Verstreckungsphase befindlichen Bikomponenten-Filamenten hinzugegeben und die Verfestigungsbedingungen so gewählt, dass wiederum gute Pilingresistenzen erreicht wurden. Aufgrund der zugegebenen Multifilamentgarne konnte die Weiterreißfestigkeit der erhaltenen Flächenwaren enorm gesteigert werden. Obwohl sich die Bikomponenten-Filamente mit den für den Prozess typischen Geschwindigkeiten von 4500 m/min im Rohrsystem bewegten, und gleichzeitig eine Abspulgeschwindigkeit von demgegenüber nur 1500m/min erreicht wurde, kam es zu keinerlei Störungen im Prozess.
  • Gleichzeitig konnten sehr gute Flächengewichtsgleichmässigkeiten erzielt werden.
  • Die erzeugten Vliesstoffe wiesen folgende Kenngrößen auf:
    • Flächengewichte von 100 bis 107 g/m2: CV-Werte von 5,2-7,2 %
    • Flächengewichte von 127 bis 133 g/m2: CV-Werte von 5,2-6,4 %
    • Flächengewichte von 164 bis 168 g/m2: CV-Werte von 4,8-5,4 %
    Beispiel 7
  • Die Vorgehensweise des Beispiels 5 wurde wiederholt. Da Viskose eine andere Färbung als Polyester und Polyamid bedarf, wurde der Versuch mit einem Polyesterfilamentgarn aus hochfestem (POY) Polyester (Polyethylenterephthalat = PET) wiederholt. Dazu wurde in der in Beispiel 5 beschriebenen Spinnvliesanlage in die Verstreckeinheiten, d.h. in die Venturidüsen, während des laufenden Prozesses zur Verstreckung frisch gesponnener, sich im Verstreckschritt befindlicher Polyester-Polyamid-Bikomponenten-Filamente bei einer Spinngeschwindigkeit von etwa 4.500m/min, jeweils ein POY-PET- Filamentgarn der Fa. SETILA, Artikel 12058, Type 100f88 mit einem Einzelfilament-Titer von 1,14dtex zugeführt, mit abgelegt, und per Wasserstrahlverfestigung eingebunden, während die Bikomponenten-Filamente gesplittet und verfestigt wurden.
    • Beispiel 8
  • In einer Vorhang-Spinnvliespilotanlage mit einem rektangulären Aufbau (Spinnpack über die gesamte Breite der Anlage) wurde der Schmelzspinnanteil der Anlage nicht aktiviert.
  • Mittels zweiter Spulenständer für je 20 Fadenspulen wurden 40 mittels einer kammähnlichen Vorrichtung auf eine Breite von 80 cm auf gleichmäßigen Abstand gehaltene Polyurethan-Filamentgarne der Fa. Elastogran, Type Elastollan IREL 22 dtex von einer Breitseite her in den rektangulären Tertiärluftkanal geführt und dem Ablageband zugeführt.
  • Es wurde ein Flächengewicht von 100 g/m2 mit einem Massevariationskoeffizienten CV von 6 % erhalten.

Claims (30)

  1. Vliesstoff mit einem Flächengewicht von bis zu 250 g/m2 und mit einer hohen Gleichmäßigkeit, ausgedrückt durch einen Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV von kleiner als 10 %, ermittelt an Proben von 5*5 cm2, der statistisch abgelegte Fäden aus nicht im Spinnvliesstoffverfahren hergestellten Fäden enthält.
  2. Vliesstoff enthaltend statistisch abgelegte Fäden aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien.
  3. Vliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Fäden aus Fasern oder Filamenten aufweist.
  4. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Gleichmäßigkeit, ausgedrückt durch einen Massevariationskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung CV von kleiner als 7 % aufweist.
  5. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Fäden aus hochfesten Kunststoff-Fasern oder aus hochfesten Kunststoff-Filamenten, aufweist.
  6. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Fäden aus Metall oder aus Metalllegierungen aufweist.
  7. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Fäden aus additivierten Kunststoffen, bevorzugt aus spinngefärbten und/oder flammgeschützten Kunststoffen, aufweist.
  8. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zusätzlich statistisch abgelegte und im Spinnvliesprozess hergestellte Filamente aufweist.
  9. Vliesstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den im Spinnvliesprozess hergestellten Filamenten um Spaltfilamente handelt, die von Mehrkomponenten-Filamenten, enthaltend mindestens zwei nicht miteinander kompatible, spaltbare, schmelzspinnbare und faserbildende Polymere, abgeleitet sind, insbesondere Spaltfilamente aus der Kombination Polyester / Polyamid, Polyester / Polyolefin, Polyamid / Polyolefin, Polyolefin / Polyolefin, Polyester / Polyurethan, Polyamid / Polyurethan oder Polyolefin / Polyurethan.
  10. Vliesstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ausschließlich aus Filamenten und/oder aus Fasergarnen aus nicht-schmelzspinnbaren faserbildenden Materialien besteht.
  11. Vliesstoff nach Anspruch 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-schmelzspinnbare Material ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Cellulose und Cellulosederivaten, insbesondere Viskose, Modal, Kupferseide, Celluloseacetaten, -halb- oder - triacetaten, aus Polyacrylnitril, aromatischen Polyamiden (Aramide), nichtthermoplastischen Polyurethanen, nicht-schmelzspinnbaren halogenierten Polyolefinen, insbesondere Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, sowie aus Kautschuken, Polyvinylalkohol oder Kohlenstoff.
  12. Vliesstoff nach Anspruch 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-schmelzspinnbare Material ein faserbildendes Polymer ist oder ein durch Schälprozess verspinnbares Polymer ist.
  13. Vliesstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Spinnvliesprozess hergestellten Filamente sich ableiten von schmelzspinnbaren thermoplastischen Polykondensaten, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyetherketonen, Polyarylensulfiden, Polyarylenethersulfonen, Polycarbonaten, Proteinen und Proteinderivaten, oder die sich ableiten von schmelzspinnbaren thermoplastischen Polymerisaten, wie ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen und Polyurethanen, oder die sich ableiten von sonstigen schmelzspinnbaren Materialien, die ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Metallen und Glas oder aus Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Polykondensate, Polymerisate oder sonstiger Materialien.
  14. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dieser durch den Einsatz von mechanischen, hydromechanischen und/oder thermischen Verfahren, insbesondere durch den Einsatz von Nadelstühlen oder von Wasserstrahlen, verfestigt worden ist.
  15. Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen umfassend die Maßnahmen:
    i) Vorlage mehrerer Vorratseinrichtungen A mit Fäden, insbesondere mit Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien,
    ii) gegebenenfalls Vorlage weiterer Vorratseinrichtungen B mit Fäden, die sich von den in Vorratseinrichtungen A befindlichen Fäden unterscheiden,
    iii) Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen A durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    iv) statistisches Ablegen der in Schritt iii) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    v) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen B durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    vi) gegebenenfalls statistisches Ablegen der in Schritt v) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung, und
    vii) Verfestigen des erhaltenen unverfestigten Vlieses durch mechanische, hydromechanische, pneumatische und/ oder thermische Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder.
  16. Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen umfassend die Maßnahmen:
    viii) Zuführen von Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien, die aus einer Herstellungsanlage A' für diese Fäden stammen und Abziehen dieser Fäden durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    i) gegebenenfalls Vorlage mehrerer Vorratseinrichtungen A mit Fäden, insbesondere mit Fäden enthaltend Fasern oder Filamente aus nicht-schmelzspinnbaren Materialien,
    ii) gegebenenfalls Vorlage weiterer Vorratseinrichtungen B mit Fäden, die sich von den in Vorratseinrichtungen A befindlichen Fäden unterscheiden,
    iii) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen A durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    x) statistisches Ablegen der in Schritt i) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    iv) statistisches Ablegen der in Schritt iii) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung,
    v) gegebenenfalls Abziehen der Fäden von Vorratseinrichtungen B durch mindestens eine Fördereinrichtung,
    vi) gegebenenfalls statistisches Ablegen der in Schritt v) abgezogenen Fäden in Form eines ungebundenen Vlieses und in mehreren Schichten auf eine Transportvorrichtung, und
    vii) Verfestigen des erhaltenen unverfestigten Vlieses durch mechanische, hydromechanische, pneumatische und/oder thermische Verfahren und/oder durch Einsatz chemischer Binder.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorratseinrichtungen Spulen oder Kannen eingesetzt werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als andere Herstellanlagen A' Nass- oder Trockenspinnanlagen oder Anlagen für das Sekundärspinnen eingesetzt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Fördereinrichtungen pneumatische Fördereinrichtungen verwendet werden.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden von den Vorratseinrichtungen A und/oder B und/oder von der anderen Herstellungsanlage A' vor dem Eintritt in die Fördereinrichtungen durch Fadenführer geleitet werden, die an der Eintrittsöffnung der Fördereinrichtungen vorgesehen sind.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf Spinnvliesanlagen durchgeführt wird, bei denen die Spinn- und Verstreckeinheiten entlang der gesamten Produktbreite angeordnet sind.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf Spinnvliesanlagen durchgeführt wird, bei denen als Spinn- und Verstreckeinheiten einzelne runde Spinnpacks zur Herstellung fertig verstreckter Filamente vorgesehen sind, und die ein Transportsystem aufweisen, mit dem die Filamente einem Ablageband zugeführt werden, wobei die Produktbreite über das Transportsystem einstellbar ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegen der Fäden A und/oder der Fäden A' und gegebenenfalls der Fäden B statistisch und nicht auf einen zuvor festgelegten Ablagepunkt hin und auf ein sich fortbewegendes Ablageband in mehreren Lagen übereinander verteilt erfolgt.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich zu den Fäden A und/oder den Fäden A' und gegebenenfalls den Fäden B Filamente C abgelegt werden, die in der gleichen Anlage durch Schmelzspinnen von fadenbildenden Materialien erzeugt worden sind und die nach dem Passieren einer Verstreckvorrichtung zusammen mit den Fäden A und/oder den Fäden A' und gegebenenfalls den Fäden B auf der Transportvorrichtung abgelegt werden.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente C Multikomponenten-Filamente aus mindestens zwei nicht miteinander kompatiblen, spaltbaren, schmelzspinnbaren und faserbildenden Polymeren sind, die in Schritt vii) durch Wasserstrahlbehandlung gespalten werden.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die statistische Ablage der Fäden durch statistische Bewegung der Ablegeeinheiten, durch statistische Bewegung des Ablagebandes, durch statistische Bewegung der Luft zwischen Ablageeinheit und Ablageband oder durch eine Kombination von zwei oder drei dieser Maßnahmen.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Transportvorrichtung abgelegten Fäden durch Luftunterdruck (Sog) auf dieser festgehalten werden.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfestigung durch den Einsatz von Wasserstrahlen erfolgt.
  29. Verwendung der Vliesstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Textilien, als Bekleidungsstoffe, als Heimtextilien oder als industrielle Textilien, als technische Gewebe oder als Träger für beschichtete oder imprägnierte Vliesstoffe, oder in der Filtration von Fluidströmen oder Flüssigkeiten.
  30. Verwendung eines Vliesstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in einer Brennstoffzelle.
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