EP3784827A1 - Faservliesformteil - Google Patents

Faservliesformteil

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EP3784827A1
EP3784827A1 EP19715835.5A EP19715835A EP3784827A1 EP 3784827 A1 EP3784827 A1 EP 3784827A1 EP 19715835 A EP19715835 A EP 19715835A EP 3784827 A1 EP3784827 A1 EP 3784827A1
Authority
EP
European Patent Office
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nonwoven
polyethylene terephthalate
fibers
binder fibers
bicomponent binder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19715835.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael KALWEIT
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.)
Autoneum Management AG
Original Assignee
Johann Borgers GmbH
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 Johann Borgers GmbH filed Critical Johann Borgers GmbH
Publication of EP3784827A1 publication Critical patent/EP3784827A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D04H1/5418—Mixed fibres, e.g. at least two chemically different fibres or fibre blends
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D25/16—Mud-guards or wings; Wheel cover panels
    • B62D25/161—Mud-guards made of non-conventional material, e.g. rubber, plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62D35/02—Streamlining the undersurfaces
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/88—Optimized components or subsystems, e.g. lighting, actively controlled glasses

Definitions

  • the invention is directed to a nonwoven molded article, in particular for covering vehicle floor regions or for wheel arches of motor vehicles, comprising at least one thermally deformed nonwoven fabric formed from structuring polyethylene terephthalate fibers and matrix-forming polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers.
  • the invention is directed to a method for producing such a nonwoven molded article and to its use.
  • Fibrous nonwoven moldings used in automobiles in automobiles are composites formed of structuring fiber components and matrix-forming fiber components. These fibers are usually laid in the form of a nonwoven and then brought in an optional multi-step thermal molding process in the desired shape, in particular pressed.
  • Such non-woven fabric parts are used for example as Radlaufschalen, underbody panels, trunk side walls and hat racks use in motor vehicles.
  • Such formed from fiber (nonwoven) moldings Radlaufschalen are known for example from DE 20 2005 015 164 U1.
  • the wheel wells described therein have a low heat resistance of about 90 ° C, in addition they have a relatively high water absorption and thus have a delayed release of water. Also, they have a relatively easy flammability.
  • the invention is therefore based on the object to provide a fiber (nonwoven) molding, which overcomes the disadvantages described above.
  • the inventors of the present invention have achieved this object by forming at least one thermally deformed nonwoven fabric
  • the object is achieved by a method for producing a nonwoven molded article according to the present invention, comprising the steps: i) laying at least one nonwoven fabric by means of a carded crosslapper method or an aerodynamic nonwoven forming method, ii) subsequently needling the nonwoven fabric or webs formed in this way ( s) as well
  • the object is also achieved by the use of the nonwoven molding according to the present invention as a wheel arch liner, underbody panel, trunk side wall or parcel shelf.
  • the present invention relates to:
  • nonwoven molded part in particular for covering vehicle floor areas or for wheel arches of motor vehicles, comprising or consisting of at least one thermally deformed fiber fleece formed from
  • Binder fibers comprising a semicrystalline shell material having a melting range of 90 to 175 ° C;
  • Bicomponent binder fibers having a semi-crystalline shell material and different from the bicomponent binder fibers B);
  • Nonwoven molding according to aspect 1 characterized in that the polyethylene terephthalate fibers A) have a melting point of 220 to 265 ° C, preferably 240 to 260 ° C, more preferably 242 to 250 ° C and / or
  • a Eink Hurselung of 1, 5 to 10.0 sheets / cm preferably a Eink Hurselung of 2.5 to 5.5 sheets / cm, more preferably a crimp of 2.7 to 3.7 sheets / cm and / or have
  • a tear strength of 2.0 to 5.0 cN / dtex preferably a tear strength of 2.5 to 4.7 cN / dtex, more preferably a tear strength of 2.7 to 4.0 cN / dtex, measured according to DIN EN ISO 5079: 1996-02.
  • Nonwoven molded article according to aspect 1 or 2 characterized in that the polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers B)
  • a crimp of 2.0 to 10.0 sheets / cm preferably a crimp of 3.0 to 5.0 sheets / cm and / or have a tear strength of 1.0 to 4.0 cN / dtex, preferably a tear strength of 1.5 to 3.5 cN / dtex, more preferably a tear strength of 1.8 to 3.25 cN / dtex, measured according to DIN EN ISO 5079: 1996-02.
  • Nonwoven molding according to one of the preceding aspects characterized in that the polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers B) have a core of polyethylene terephthalate or polyester, in particular having a melting point of 220 to 265 ° C, preferably 240 to 260 ° C, more preferably 250 up to 255 ° C and / or the polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers B) have a shell material with a melting range of 90 to 175 ° C, preferably 100 to 160 ° C, more preferably 110 to 155 ° C or 130 to 160 ° C, in particular, at least one melting peak, in particular preferably two melting peaks, is present in the region; most preferably, a melting peak, which is most preferably a melting point, is at 150 to 160 ° C, especially 155 ° C.
  • nonwoven molding according to one of the preceding aspects, characterized in that the proportion of the core in the polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers B) and / or C) each 50 to 70% by weight, preferably 60 wt .-% and the proportion of the shell in each case 30 to 50% by weight, preferably 40 wt .-%, based on the total weight of the fiber.
  • nonwoven molding according to any one of the preceding aspects, characterized in that the nonwoven molding further contains at least one polar compound which is oleophobic, in particular a fluorinated or perfluorinated hydrocarbon compound preferably having 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 14 carbon atoms, the polar compound being preferred Component of the structure-forming polyethylene terephthalate fibers A) and / or the matrix-forming, polyethylene terephthalate-containing
  • Bicomponent binder fibers B) and / or C) can be introduced into the nonwoven shaped part, particularly preferably by the structure-forming polyethylene terephthalate fibers Aj.
  • the polyethylene terephthalate-containing bicomponent binder fibers C) have a shell material with a melting range of 95 to 200 ° C, in particular in the range at least one melting peak, particularly preferably only one melting peak, is present; most preferably, a melting peak is at 175 to 200 ° C, especially 180 ° C to 185 ° C, most preferably 180 ° C and / or
  • Nonwoven molding according to one of the preceding aspects, characterized in that the fibers are present in the following parts by weight
  • Nonwoven molded part characterized in that a plurality of nonwoven fabrics are arranged one above the other to form a multilayer nonwoven shaped article in stacking position.
  • Nonwoven molded part according to one of the preceding aspects, characterized in that it forms a textile wheel arch.
  • thermoplastic thermoplastic deformation of the fiber or nonwoven fabric (s) to the desired nonwoven shaped article.
  • step iv) to a temperature of 200 to 240 ° C, preferably 210 to 230 ° C, in particular 220 ° C, is heated, more preferably at a heating time of 40 bis 80 seconds.
  • step v) takes place at a temperature of 7 to 15 ° C and preferably at a heating time of 30 to 70 seconds.
  • melting and softening ranges, melting and softening points are determined by differential scanning calorimetry (DSC) according to DIN EN ISO 11357-3: 2013-04.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the materials of the sheath material (also referred to as sheath in the present invention) of the bicomponent binder fibers B) and C) of the present invention each have specific melting ranges. This is understood to mean that the maximum of the peaks of the respective melting and / or softening points (referred to as melting peaks in the context of the present invention), in the DSC-determined curve, are in this range
  • the structuring polyethylene terephthalate fibers A) can be both solid fibers and hollow fibers.
  • the hollow fibers have the same diameter less weight than solid fibers, but are due to their design as a hollow body but with sufficient, in particular the stiffness relevant strength values. Through the use of hollow fibers, lighter fiber fabric moldings can thus be produced while still providing adequate, in particular undiminished, inherent stiffness values.
  • the matrix-forming polyethylene terephthalate-containing bicomponent binding fibers B which have a semi-crystalline shell material, preferably have the abovementioned properties.
  • the shell material is preferably a thermoplastic material, more preferably a hot melt adhesive.
  • the fibers A) and B) and optionally C) are present in a respective fiber mixture.
  • These fibers B) and C) have, at least in their respective sheath region, a lower melting and / or softening range than the fibers A), so that they form bonding points or bonding regions on the contact surfaces to the other fibers upon contact with other fibers.
  • the mixture of different fiber types can be adapted to the respective application and the required properties of a particular fiber fleece become. It is advantageous here if the weight fraction of fibers A) is greater than or at least equal to the weight fraction of fibers B) or fibers B) and C).
  • non-woven fabric part Due to the special mixture of the fibers A) and B) or A) to C), it is possible to obtain a non-woven fabric part, which is characterized by a reduced water absorption, in particular water wicking ⁇ 5 mm, a rapid water release, and a low component weight.
  • the non-woven fabric part is dimensionally stable at about 12 ° C continuous heat exposure and weather resistant.
  • the requirements for flame retardance SE / NBR for passenger cars, trucks, buses, land vehicles and vehicles can generally be met.
  • the fibrous nonwoven molding contains at least one polar compound which is oleophobic, the surface tension of the component is changed so that an advantageous repellent effect is formed on the surface of the nonwoven fabric compared to media such as water, dirt and ice.
  • polar oleophobic compounds are suitable. These are in particular fluorinated or perfluorinated hydrocarbon compounds. Suitable compounds are disclosed, for example, in US 5,143,963, EP 1 000 184 A1 or US 4,767,545. Also suitable are fluorinated or perfluorinated hydrocarbon compound preferably having 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 14 carbon atoms.
  • the polar, oleophobic compounds are preferably present in 0.00001 to 5 wt .-%, preferably 0.001 to 2.5 wt .-%, more preferably 0.01 to 1 wt .-%, based on the total weight of the nonwoven molded article ,
  • additives selected from pigments, dyes, antioxidants, process auxiliaries or antistatic agents.
  • the nonwoven moldings of the present invention preferably have a greatly reduced basis weight by stretching at the deepest spatial point of deformation, exemplified varying in the longitudinal direction of 1310/530/1410 g / m 2 , and / or varying in transverse direction from 1440/480/1470 g / m 2 . Further, it is preferred that they have a thickness in the longitudinal direction varying from 2.34 / 1, 32 / 2.36 mm and / or a thickness in the transverse direction varying from 2.36 / 1, 33/2, 35 mm.
  • the bulk density in the longitudinal direction is 559.8 / 401.5 / 597.5 kg / m 3 and / or the bulk density in the transverse direction is 610.2 / 360.9 / 625 kg / m 3 .
  • the density is calculated as the quotient of basis weight / thickness.
  • the wheel arch liner can preferably be constructed as described in DE 20 2005 015 164 U1, the nonwoven fabric of the present invention replacing the nonwoven fabric disclosed in this publication.
  • a particularly advantageous method is according to embodiment of the invention finally in that the nonwoven molded part by laying at least one, preferably cross-laid, nonwoven fabric by means of a carding cross-stacking process or an aerodynamic nonwoven forming process, then needlepunching or so formed fiber webs (s) and cutting, Heating and thermal, in particular thermoplastic, deformation of the fiber or non-woven fabric (s) is made to the desired non-woven fabric molded part.
  • felting needles are preferably used, in particular felting needles of the type 15x16x36 3.5 "M332 G 53 037.
  • PET PPS 0104079 from Wellman-Indorama is a PET fiber containing fluorocarbon compounds (fiber A).
  • PET-Bico M 1439-wellbond from Wellman-Indorama which has a melting peak at about 110.6 ° C., a melting peak at about 154 ° C. (both sheaths) and a further melting peak at about 251, 1 ° C (core) in DSC and the core is polyethylene terephthalate (fiber B).
  • composition of the nonwoven molding is composition of the nonwoven molding
  • PET PPS 0104079 from Wellman-Indorama is a PET fiber containing fluorocarbon compounds (fiber A).
  • PET-Bico M 1439-wellbond from Wellman-Indorama, which has a melting peak at about 110.6 ° C., a melting peak at about 154 ° C. (both sheaths) and a further melting peak at about 251, 1 ° C (core) in DSC and the core is polyethylene terephthalate (fiber B).
  • PET-Bico HT PPS 0069718 from HUVIS which has a melting peak at about 182.3 ° C. (sheath) and another melting peak at about 252.1 ° C. (core) in the DSC (fiber C) ,
  • PET is used as an abbreviation for polyethylene terephthalate.
  • composition of the nonwoven molding is composition of the nonwoven molding
  • PET PPS 0104079 Wellene from Wellman Indorama, a PET fiber containing fluorocarbon compounds.
  • composition of the nonwoven molding is composition of the nonwoven molding
  • the nonwoven fabric molded articles according to the present invention showed excellent results in the above-mentioned tests. Since the comparative examples have already failed the burning test and are thus not suitable for use as material for wheel arch liners in road traffic, no further tests were carried out.

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Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein Faservliesformteil, insbesondere zur Abdeckung von Fahrzeugbodenbereichen oder für Radlaufschalen von Kraftfahrzeugen, umfassend mindestens ein thermisch verformtes Faservlies gebildet aus strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern und matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern.

Description

Faservliesformteil
Die Erfindung richtet sich auf ein Faservliesformteil, insbesondere zur Abdeckung von Fahrzeugbodenbereichen oder für Radlaufschalen von Kraftfahrzeugen, umfassend mindestens ein thermisch verformtes Faservlies gebildet aus strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern und matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern.
Ebenso richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Faservliesformteils sowie auf dessen Verwendung.
Bei Faser(vlies)formteilen, die in der Automobilindustrie bei Kraftfahrzeugen Verwendung finden, handelt es sich um Verbundstoffe, die aus strukturgebenden Faserkomponenten und matrixbildenden Faserkomponenten gebildet sind/werden. Diese Fasern werden in der Regel in der Form eine Vlieses gelegt und dann in einem gegebenenfalls mehrschrittigen thermischen Formgebungsverfahren in die gewünschte Form gebracht, insbesondere gepresst.
Derartige Faservliesformteile finden beispielsweise als Radlaufschalen, Unterbodenverkleidungen, Kofferraumseitenwände und Hutablagen Verwendung in Kraftfahrzeugen.
Solche aus Faser(vlies)formteilen gebildeten Radlaufschalen sind zum Beispiel aus der DE 20 2005 015 164 U1 bekannt. Die dort beschriebenen Radlaufschalen weisen jedoch eine geringe Wärmeformbeständigkeit von ca. 90 °C auf, zudem besitzen sie eine relativ hohe Wasseraufnahme und besitzen folglich eine verzögerte Wasserabgabe. Ebenfalls weisen sie eine relativ leichte Brennbarkeit auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Faser(vlies)formteil bereitzustellen, welches die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens ein thermisch verformtes Faservlies gebildet aus
A) strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern;
B) matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten- Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 90 bis 175 °C aufweisen;
C) gegebenenfalls matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial aufweisen und von den Bikomponenten-Bindefasern B) verschieden sind; und
D) gegebenenfalls Additiven; bereitgestellt wird.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Faservliesformteils gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte: i) Legen mindestens eines Faservlieses mittels eines Krempel-Kreuzleger- Verfahrens oder eines aerodynamischen Vliesbildungsverfahrens, ii) anschließendes Vernadeln des oder der derart gebildete Faservliese(s) sowie
iii) Zuschneiden,
iv) Erhitzen und
v) thermisches Verformen des oder der Faservliese(s) zu dem gewünschten
Faservliesformteil.
Ebenfalls wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung des Faservliesformteils gemäß der vorliegenden Erfindung als Radlaufschale, Unterbodenverkleidung, Kofferraumseitenwand oder Hutablage.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung:
1 , Faservliesformteil, insbesondere zur Abdeckung von Fahrzeugbodenbereichen oder für Radlaufschalen von Kraftfahrzeugen, umfassend oder bestehend aus mindestens einem thermisch verformten Faservlies gebildet aus
A) strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern; B) matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-
Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 90 bis 175 °C aufweisen;
C) gegebenenfalls matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen
Bikomponenten-Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial aufweisen und von den Bikomponenten-Bindefasern B) verschieden sind;
D) gegebenenfalls Additiven.
2. Faservliesformteil nach Aspekt 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-Fasern A) einen Schmelzpunkt von 220 bis 265 °C, bevorzugt 240 bis 260 °C, stärker bevorzugt 242 bis 250 °C aufweisen und/oder
eine Feinheit von 5,0 bis 9,50 dtex, bevorzugt 5,5 bis 9,0 dtex, besonders bevorzugt 5,5 bis 8,5 dtex, gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995-12 aufweisen und/oder
eine Faserlänge von 45 bis 75 mm, bevorzugt 50 bis 70 mm, besonders bevorzugt 52 bis 68 mm aufweisen und/oder
eine Einkräuselung von 1 ,5 bis 10,0 Bögen/cm, bevorzugt eine Einkräuselung von 2,5 bis 5,5 Bögen/cm, besonders bevorzugt eine Einkräuselung von 2,7 bis 3,7 Bögen/cm aufweisen und/oder
eine Reißfestigkeit von 2,0 bis 5,0 cN/dtex, bevorzugt eine Reißfestigkeit von 2,5 bis 4,7 cN/dtex, besonders bevorzugt eine Reißfestigkeit von 2,7 bis 4,0 cN/dtex, gemessen nach DIN EN ISO 5079:1996-02 aufweisen.
3. Faservliesformteil nach Aspekt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern B)
eine Feinheit von 4,0 bis 10,0 dtex, bevorzugt 5,2 bis 9,5 dtex, besonders bevorzugt 5,3 bis 8,5 dtex, gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995-12 aufweisen und/oder
eine Faserlänge von 45 bis 70 mm, bevorzugt 50 bis 60 mm, besonders bevorzugt 52 bis 55 mm, aufweisen und/oder
eine Einkräuselung von 2,0 bis 10,0 Bögen/cm, bevorzugt eine Einkräuselung von 3,0 bis 5,0 Bögen/cm aufweisen und/oder eine Reißfestigkeit von 1 ,0 bis 4,0 cN/dtex, bevorzugt eine Reißfestigkeit von 1 ,5 bis 3,5 cN/dtex, besonders bevorzugt eine Reißfestigkeit von 1 ,8 bis 3,25 cN/dtex, gemessen nach DIN EN ISO 5079:1996-02 aufweisen.
4 Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten- Bindefasern B) einen Kern aus Polyethylenterephthalat oder Polyester aufweisen, insbesondere mit einem Schmelzpunkt von 220 bis 265 °C, bevorzugt 240 bis 260 °C, stärker bevorzugt 250 bis 255 °C und/oder die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern B) ein Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 90 bis 175 °C, bevorzugt 100 bis 160 °C, stärker bevorzugt 110 bis 155 °C oder 130 bis 160°C aufweisen, insbesondere ist in dem Bereich mindestens ein Schmelzpeak, insbesondere bevorzugt zwei Schmelzpeaks, vorhanden; am stärksten bevorzugt befindet sich ein Schmelzpeak, der besonders bevorzugt ein Schmelzpunkt ist, bei 150 bis 160 °C, insbesondere 155°C.
5, Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kerns in den Polyethylenterephthalat- haltigen Bikomponenten-Bindefasern B) und/oder C) jeweils 50 bis 70 Gew.- %, bevorzugt 60 Gew.-% und der Anteil des Mantels jeweils 30 bis 50 Gew.- %, bevorzugt 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Faser beträgt.
6 Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservliesformteil ferner mindestens eine polare Verbindung enthält die oleophob wirkt, insbesondere eine fluorierte oder perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung mit bevorzugt 3 bis 15 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt 4 bis 14 Kohlenstoffatomen, wobei die polare Verbindung bevorzugt als Bestandteil der eingesetzten strukturbildenden Polyethylenterephthalat-Fasern A) und/oder der eingesetzten matrixbildenden, Polyethylenterephthalat-haltigen
Bikomponenten-Bindefasern B) und/oder C) in das Faservliesformteil eingebracht werden kann, besonders bevorzugt durch die strukturbildenden Polyethylenterephthalat-Fasern Aj. . Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten- Bindefasern C) einen Kern aus Polyethylenterephthalat oder Polyester aufweisen, insbesondere mit einem Schmelzpunkt von 220 bis 265 °C, bevorzugt 240 bis 260 °C, stärker bevorzugt 250 bis 255 °C, gemessen mittels DSC und/oder
die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern C) ein Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 95 bis 200 °C aufweisen, insbesondere ist in dem Bereich mindestens ein Schmelzpeak, insbesondere bevorzugt ist lediglich ein Schmelzpeak, vorhanden; am stärksten bevorzugt befindet sich ein Schmelzpeak bei 175 bis 200 °C, insbesondere 180°C bis 185 °C, insbesondere bevorzugt 180°C und/oder
eine Feinheit von 4,0 bis 10,0 dtex, bevorzugt 4,2 bis 9,5 dtex, besonders bevorzugt 4,3 bis 8,5 dtex, gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995-12 aufweisen.
8. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in folgenden Gewichtsanteilen vorliegen
A) 50 bis 70 Gew.-%, insbesondere 60 Gew.-%;
B) 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere 20 Gew.-%;
C) 0 bis 30 Gew.-%, insbesondere 20 Gew.-%;
bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) bis C).
9. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faservliese zur Ausbildung eines mehrschichtigen Faservliesformteils in Stapellage übereinanderliegend angeordnet sind.
10. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass es eine textile Radlaufschale ausbildet.
11. Verfahren zur Herstellung eines Faservliesformteils nach einem der Aspekte 1 bis 10, umfassend die Schritte: i) Legen mindestens eines, vorzugsweise kreuzgelegten, Faservlieses mittels eines Krempel-Kreuzleger-Verfahrens oder eines aerodynamischen Vliesbildungsverfahrens,
ii) anschließendes Vernadeln des oder der derart gebildete Faservliese(s) sowie
iii) Zuschneiden,
iv) Erhitzen und
v) thermisches, insbesondere thermoplastisches, Verformen des oder der Faservliese(s) zu dem gewünschten Faservliesformteil.
12. Verfahren nach Aspekt 11 , dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine, vorzugsweise kreuzgelegte, Faservlies aus 10 bis 45 Einzelflorlagen, die vorzugsweise jeweils ein Flächengewicht von 35 bis 60 g/m2 aufweisen, besteht.
13. Verfahren nach Aspekt 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt iv) auf eine Temperatur von 200 bis 240 °C, bevorzugt 210 bis 230 °C, insbesondere 220 °C, erhitzt wird, besonders bevorzugt bei einer Aufheizzeit von 40 bis 80 Sekunden.
14. Verfahren nach einem der Aspekte 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen in Schritt v) bei einer Temperatur von 7 bis 15 °C und bevorzugt bei einer Aufheizzeit von 30 bis 70 Sekunden stattfindet.
15. Verwendung des Faservliesformteils nach einem der Aspekte 1 bis 10 als Radlaufschale, Unterbodenverkleidung, Kofferraumseitenwand oder Hutablage.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bogen definiert als 1 Sinuswelle = 360°.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Schmelz- und Erweichungsbereiche, Schmelz- und Erweichungspunkte mittels Differential Scanning Calorimetrie (DSC) nach DIN EN ISO 11357-3: 2013-04 bestimmt. Dem Fachmann auf dem Gebiet von Polymeren ist der Begriff semikristallin bekannt und er kann die Sem ikrista Hin ität von Polymeren oder Gemischen dieser mittels DSC Messungen bestimmen. Die Materialien des Hüllmaterials (in der vorliegenden Erfindung auch als Mantel bezeichnet) der Bikomponenten-Bindefasern B) und C) der vorliegenden Erfindung weisen jeweils spezifische Schmelzbereiche auf. Darunter ist zu verstehen, dass sich das Maximum der Peaks der jeweiligen Schmelz- und/oder Erweichungspunkte (im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Schmelzpeaks bezeichnet), in der Mittels DSC ermittelten Kurve, in diesem Bereich befinden
Die strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern A) können dabei sowohl Vollfasern als auch Hohlfasern sein. Die Hohlfasern weisen bei gleichem Durchmesser ein geringeres Gewicht als Vollfasern auf, sind aufgrund ihrer Ausbildung als Hohlkörper aber mit ausreichenden, insbesondere die Steifigkeit betreffenden Festigkeitswerten ausgestattet. Durch die Verwendung von Hohlfasern lassen sich somit leichtere Faservliesformteile bei weiterhin ausreichenden, insbesondere unverminderten, Eigensteifigkeitswerten hersteilen.
Die matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern B), welche ein semikristallines Hüllmaterial aufweisen, weisen bevorzugt die vorstehend genannten Eigenschaften auf. Ferner ist das Hüllmaterial vorzugsweise ein thermoplastisches Material, stärker bevorzugt ein Schmelzklebstoff.
Alle hier beschriebenen Fasern A) bis C) sind kommerziell erhältlich.
Um die ausreichende Bindung der Fasern untereinander herzustellen, befinden sich in einer jeweiligen Fasermischung die Fasern A) und B) und gegebenenfalls C). Diese Fasern B) und C) weisen zumindest in ihrem jeweiligen Mantelbereich eine gegenüber den Fasern A) geringere Schmelz- und/oder Erweichungsbereiche auf, so dass diese bei Kontakt mit anderen Fasern Bindepunkte oder Bindebereiche an den Kontaktflächen zu den anderen Fasern bilden.
Die Mischung aus verschiedenen Fasertypen kann an den jeweiligen Einsatzzweck und die dafür benötigten Eigenschaften eines jeweiligen Faservlieses angepasst werden. Von Vorteil ist es hierbei, wenn der Gewichtsanteil an Fasern A) größer oder mindestens gleich dem Gewichtsanteil an Fasern B) oder Fasern B) und C) ist.
Durch die spezielle Mischung der Faser A) und B) oder A) bis C) wird es möglich ein Faservliesformteil zu erhalten, welches sich durch eine reduzierte Wasseraufnahme, insbesondere Water wicking < 5mm, eine rasche Wasserabgabe, und ein geringes Bauteilgewicht auszeichnet. Zudem ist das Faservliesformteil formstabil bei etwa 12Q°C Dauerwärmeexposition und wetterbeständig. Ferner können die Anforderungen an Schwerbrennbarkeit SE/NBR für Pkw, Lkw, Busse, Landfahrzeuge und Fahrzeuge allgemein erfüllt werden.
Enthält das Faservliesformteil mindestens eine polare Verbindung, die oleophob wirkt, so wird die Oberflächenspannung des Bauteils verändert, so das ein vorteilhafter abweisender Effekt an der Oberfläche des Vliesstoffs gebildet wird gegenüber Medien wie zum Beispiel Wasser, Schmutz und Eis. Dabei sind generell alle dem Fachmann auf dem Gebiet der Fasern bekannten polaren, oleophob wirkenden Verbindungen geeignet. Es handelt sich hierbei insbesondere um fluorierte oder perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindungen. Geeignete Verbindungen sind beispielsweise in der US 5,143,963, EP 1 000 184 A1 oder US 4,767,545 offenbart. Ebenfalls geeignete sind fluorierte oder perfluorierte Kohlenwasserstoffverbindung mit bevorzugt 3 bis 15 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt 4 bis 14 Kohlenstoffatomen. Die polaren, oleophob wirkenden Verbindungen sind dabei bevorzugt in 0,00001 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 2,5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht des Faservliesformteils enthalten.
Es kann ferner mindestens ein Additiv enthalten sein. Besonders bevorzugt sind dabei Additive ausgewählt aus Pigmenten, Farbstoffen, Antioxidantien, Prozesshilfsmittel oder Antistatikmittel.
Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Fasermischung lassen sich auch mehrere Faservliese in Stapellage verarbeiten. Vorteilhaft ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung daher, dass mehrere Faservliese zur Ausbildung eines mehrschichtigen Faservliesformteils in Stapellage übereinanderliegend angeordnet sind.
Die Faservliesformteile der vorliegenden Erfindung weisen bevorzugt ein durch Dehnen stark verringertes Flächengewicht am tiefsten räumlichen Punkt der Verformung auf, beispielhaft sei aufgeführt in Längs-Richtung von 1310 / 530 / 1410 g/m2 variierend und/oder ein Flächengewicht in Quer-Richtung variierend von 1440 / 480 / 1470 g/m2 auf. Ferner ist es bevorzugt, dass sie eine Dicke in Längs- Richtung, variierend von 2,34 / 1 ,32 / 2,36 mm aufweisen und/oder eine Dicke in Quer-Richtung variierend von 2,36 / 1 ,33 / 2,35 mm. Ebenfalls ist bevorzugt, dass die Rohdichte in Längsrichtung 559,8 / 401 ,5 / 597,5 kg/m3 beträgt und/oder die Rohdichte in Quer-Richtung 610,2 / 360,9 / 625 kg/m3 beträgt. Die Rohdichte errechnet sich dabei als Quotient aus Flächengewicht/Dicke.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Fasermischung für die Herstellung einer textilen Radlaufschale, was die Erfindung ebenfalls vorsieht. Die Radlaufschale kann dabei bevorzugt wie in der DE 20 2005 015 164 U1 beschrieben aufgebaut sein, wobei der Vliesstoff der vorliegenden Erfindung den in dieser Druckschrift offenbarten Vliesstoff ersetzt.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren besteht gemäß Ausgestaltung der Erfindung schließlich darin, dass das Faservliesformteil durch Legen mindestens eines, vorzugsweise kreuzgelegten, Faservlieses mittels eines Krempel-Kreuzleger- Verfahrens oder eines aerodynamischen Vliesbildungsverfahrens, anschließendes Vernadeln des oder der derart gebildeten Faservliese(s) sowie Zuschneiden, Erhitzen und thermisches, insbesondere thermoplastisches, Verformen des oder der Faservliese(s) zu dem gewünschten Faservliesformteil hergestellt wird.
Für das Vernadeln werden bevorzugt feine Filznadeln verwendet, insbesondere Filznadeln des Typs 15x16x36 3,5“ M332 G 53 037.
Beispiele:
Tests auf Schwerbrennbarkeit, Wasseraufnahme und Wasserabgabe Beispiel 1
60 Gew.-% PET PPS 0104079 wellene von Wellman-Indorama eine PET Faser, welche Fluorcarbonverbindungen enthält (Faser A).
40 Gew.-% PET-Bico M 1439-wellbond von Wellman-Indorama, welches einen Schmelzpeak bei ca. 110,6 °C, einen Schmelzpeak bei ca. 154 °C (beide Mantel) und einen weiteren Schmelzpeak bei ca. 251 ,1 °C (Kern) im DSC aufweist und der Kern aus Polyethylenterephthalat besteht (Faser B).
Beispiel 2
Zusammensetzung des Faservliesformteils:
60 Gew.-% PET PPS 0104079 wellene von Wellman-Indorama eine PET Faser, welche Fluorcarbonverbindungen enthält (Faser A).
20 Gew.-% PET-Bico M 1439-wellbond von Wellman-Indorama, welches einen Schmelzpeak bei ca. 110,6 °C, einen Schmelzpeak bei ca. 154 °C (beide Mantel) und einen weiteren Schmelzpeak bei ca. 251 ,1 °C (Kern) im DSC aufweist und der Kern aus Polyethylenterephthalat besteht (Faser B).
20 Gew.-% PET-Bico HT PPS 0069718 von HUVIS, welches einen Schmelzpeak bei ca. 182,3°C (Mantel) und einen weiteren Schmelzpeak bei ca. 252,1 °C (Kern) im DSC aufweist (Faser C).
PET wird als Abkürzung für Polyethylenterephthalat verwendet.
Vergleichsbeispiel 1
Zusammensetzung des Faservliesformteils:
60 Gew.-% PET PPS 0104079 wellene von Wellman-Indorama, eine PET Faser, welche Fluorcarbonverbindungen enthält.
20 Gew.-% PP FR PPS 0103758 von Asota, eine Polypropylen Faser.
20 Gew.-% PET-Bico HT PPS 0069718 von HUVIS, welches einen Schmelzpeak bei ca. 182,3°C und einen weiteren Schmelzpeak bei ca. 252,1 °C im DSC aufweist (Faser C). Vergleichsbeispiel 2
Zusammensetzung des Faservliesformteils:
60 Gew.-% PET PPS 0010053-2 von Elana, die keine Fluorcarbonverbindungen enthält
20 Gew.-% PP FR 0103758 von Asota, eine Polypropylen Faser
20 Gew.-% PET-Bico HT PPS 0069718 von HUVIS, welches einen Schmelzpeak bei ca. 182,3°C und einen weiteren Schmelzpeak bei ca. 252,1 °C im DSC aufweist (Faser C).
Folgende Prüfungen wurden mit den vorstehend genannten Faservliesformteilen durchgeführt: Brennprüfung nach ISO 3795:1989-10 in Längsrichtung (24 h bei 23 °C und 50 R.F. Probenmaße 356 x 102 x 2,0 mm; Kategorie SE/NBR).
Die Prüfung„Water Wicking“ wird wie folgt durchgeführt. Gemäß der Prüfvorschrift SAE J913:MAR2010, unter Herannahme des Punktes 3.2 (a), werden Streifen mit einer Abmessung 200 mm lang und 51mm breit, in Längs- und Querrichtung aus dem Faservliesformteil mit einem Cutter geschnitten. Dann werden die Streifen bei 23°C +/- 2 °C und 50% +/- 5% relative Luftfeuchte für 24 Stunden konditioniert. Jeder Streifen wird mit einem flüssigkeitsfestem Stift mit einer Linie im Abstand von 50mm von einer der beiden schmalen Enden aus markiert und in ein geeignetes Bechergläser gestellt, so dass jeder Streifen mit der Markierung nach unten weisend, den Boden berührt. Dann wird in jedes der Bechergläser so viel Flüssigkeit gern. Pkt. 3.2 (a) gefüllt, das der Flüssigkeitspegel einen Meniskus von 2 mm zur gezeichneten Linie bildet. Diese Lagerung soll 16 Stunden andauern und in einer kontrollierten Umgebung bei 23°C +/- 2 °C und 50% +/- 5% relative Luftfeuchte stattfinden. Am Ende der Lagerung nach 16 Stunden werden die Streifen dem Becherglas entnommen und unter einer UV-Lampe begutachtet. Die Wanderung der fluoreszierenden Flüssigkeit über die Marke bei 50 mm hinaus zeigt den Grad der Dochtwirkung in mm an. Die Prüfung bezüglich der„Wasserabgabe“ wird wie folgt durchgeführt. Gemäß Spezifikation WSS-M99P32-D2 wird das Bauteilgewicht ermittelt, und das Bauteil anschließend für 1 h vollständig in ein Wasserbad mit 23°C warmen Wasser eingetaucht. Nach 1 h im Wasserbad wird das Bauteil bei Raumtemperatur und in Einbauposition für 24 h getrocknet. Anschließend wird erneut das Bauteilgewicht ermittelt und die prozentuale Gewichtszunahme im Vergleich zum Ausgangszustand berechnet. Die Wasserabgabe wird nach folgender Gleichung berechnet: Wasserabgabe = 100 - Gewichtszunahme [%]. Tabelle 1 : Resultate der Tests
Erklärung:
n.b. = nicht bestimmt
i.O. = in Ordnung
n.i.O. = nicht in Ordnung
Die Faservliesformteile gemäß der vorliegenden Erfindung zeigten exzellente Resultate in den vorstehend genannten Tests. Da die Vergleichsbeispiele bereits die Brennprüfung nicht bestanden und somit nicht geeignet sind um als Material für Radlaufschalen im Straßenverkehr benutzt zu werden, wurden keine weiteren Tests durchgeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Faservliesformteil, umfassend
mindestens ein thermisch verformtes Faservlies gebildet aus
A) strukturgebenden Polyethylenterephthalat-Fasern;
B) matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-
Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 90 bis 175 °C aufweisen;
C) gegebenenfalls matrixbildenden Polyethylenterephthalat-haltigen
Bikomponenten-Bindefasern, welche ein semikristallines Hüllmaterial aufweisen und von den Bikomponenten-Bindefasern B) verschieden sind;
D) gegebenenfalls Additiven.
2. Faservliesformteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-Fasern A) einen Schmelzpunkt von 220 bis 265 °C aufweisen und/oder
eine Feinheit von 5,0 bis 9,50 dtex gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995- 12 aufweisen und/oder
eine Faserlänge von 45 bis 75 mm aufweisen und/oder
eine Einkräuselung von 1 ,5 bis 10,0 Bögen/cm aufweisen und/oder eine Reißfestigkeit von 2,0 bis 5,0 cN/dtex gemessen nach DIN EN ISO
1973:1995-12 aufweisen.
3. Faservliesformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern B)
eine Feinheit von 4,0 bis 10,0 dtex gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995- 12 aufweisen und/oder
eine Faserlänge von 45 bis 70 mm aufweisen und/oder
eine Einkräuselung von 2,0 bis 10,0 Bögen/cm aufweisen und/oder eine Reißfestigkeit von 1 ,0 bis 4,0 cN/dtex gemessen nach DIN EN ISO
5079:1996-02 aufweisen.
4. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten- Bindefasern B) einen Kern aus Polyethylenterephthalat oder Polyester aufweisen und/oder
die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern B) ein Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 100 bis 160 °C aufweisen.
5. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kerns in den Polyethylenterephthalat- haltigen Bikomponenten-Bindefasern B) und/oder C) jeweils 50 bis 70 Gew.- % und der Anteil des Mantels jeweils 30 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Faser beträgt.
6. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservliesformteil ferner mindestens eine polare Verbindung enthält die oleophob wirkt.
7. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten- Bindefasern C) einen Kern aus Polyethylenterephthalat oder Polyester aufweisen und/oder
die Polyethylenterephthalat-haltigen Bikomponenten-Bindefasern C) ein Hüllmaterial mit einem Schmelzbereich von 95 bis 200 °C aufweisen und/oder eine Feinheit von 4,0 bis 10,0 dtex gemessen nach DIN EN ISO 1973:1995- 12 aufweisen.
8. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in folgenden Gewichtsanteilen vorliegen
A) 50 bis 70 Gew.-%;
B) 10 bis 40 Gew.-%;
C) 0 bis 30 Gew.-%;
bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten A) bis C).
9. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Faservliese zur Ausbildung eines mehrschichtigen Faservliesformteils in Stapellage übereinanderliegend angeordnet sind.
10. Faservliesformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine textile Radlaufschale ausbildet.
11. Verfahren zur Herstellung eines Faservliesformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte;
i) Legen mindestens eines, vorzugsweise kreuzgelegten, Faservlieses mittels eines Krempel-Kreuzleger-Verfahrens oder eines aerodynamischen Vliesbildungsverfahrens,
ii) anschließendes Vernadeln des oder der derart gebildete Faservliese(s) sowie
iii) Zuschneiden,
iv) Erhitzen und
v) thermisches, insbesondere thermoplastisches, Verformen des oder der Faservliese(s) zu dem gewünschten Faservliesformteil.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass
das mindestens eine Faservlies aus 10 bis 45 Einzelflorlagen besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt iv) auf eine Temperatur von 200 bis 240 °C erhitzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformen in Schritt v) bei einer Temperatur von 7 bis 15 °C stattfindet.
15. Verwendung des Faservliesformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Radlaufschale, Unterbodenverkleidung, Kofferraumseitenwand oder Hutablage.
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