DE2358484A1

DE2358484A1 - Ungewebte matten und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2358484A1
Application number: DE2358484A
Authority: DE
Inventors: Shozo Ejima; Naruaki Hane; Tadao Matsumoto; Susumu Tomioka
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1972-11-25
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1974-06-12
Also published as: JPS5212830B2; JPS4975869A; US4269888A; DE2358484C3; DE2358484B2; GB1446570A

Description

Chisso Corporation , Osaka / Japan

Ungewebte Matten und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sicn auf ungewebte Matten sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

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Bekannte Verfahren zur Herstellung von ungewebten Matten benutzen als adhäsive Fasern Verbundfaser.n aus einer Kombination von hochmolekularen Gewichts-Polymerisaten mit verschiedenen Schmelzpunkten . Die japanische Patentschrift Sho 42-21318 beschreibt beispielsweise l· lankenverbundfasern ( Verbunüfasern , deren Fasern nebeneinander angeordnet sind ), und die ebenfalls japanischen Patentschriften Sho 44-24508 und 45 -2345 sind Beispiele für Verbundfasern vom Mantel - und Kerntyp.

Flankenverbundfasern bezw. Verbundfasern vom Mantel- und Kerntyp der bekannten Art haben jedoch ernstliche Nachteile . Das herkömmliche Fabrikationsverfahren von ungewebten Matten aus Plankenverbundfasern sieht vor ,eine Kräuselstruktur zugleich mit dem Herstellungsprozeß der ungewebten Matte zu entwickeln , wobei die Matte unter Ausnützung der latenten Schrumpfung entsteht , die kennzeichnend ist für Verbunafasern von verschiedenen Komponenten , um die gegenseitige Verflechtung der Fasern zu verbessern. Es ist jedoch allgemein bekannt , daß Verbundfasern mit einer guten latenten Schrumpfung die Kräuselbildung mit einer starken Schrumpfung begleiten. Eine Schrumpfung , die gleichzeitig mit der Fertigung von ungewebten Matten aus Rohmatten erfolgt , verbessert die gegenseitige Verflechtung der Fasern zu einer elastischen ungewebten Matte ,jedoch führt die den kontinuierlichen Herstellungsprozeß stets begleitende Schrumpfung zu einer ungleichmäßigen Weite und Dicke und zu einer inhomogenen Dichte. Weiterhin werden diese Matten bei ihrer Herstellung nur an ihrer Oberfläche durch Aufschmelzen vernetzt wie es z. B. bei Tuch-Stoifen gebräuchlich ist , jedoch erfolgt nachteiligerweise diese Schrumpfung nur an der Oberfläche und bildet dementsprechend nur

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dort Kräusel . Obgleich also charakteristische , nicht gewebte Matten mit konventionellen Verbunüfasern von latenter Schrumpfung im Labor hergestellt werden können ,können die charakteristischen Eigenschaften üer Matte bei einer Massenproduk-¹ " tion nicht realisiert werden können , was ihre komerzielle Einführung erschwert. Dieses ist die gegenwärtige Lage.

Ein weiterer , bekannter Nachteil von Flankenverbundfasern ist die Tatsache , daß Polymerisate dieser Anordnung leicht getrennt werden können. Erfolgt eine solche Trennung in einer ungewebten Matte _f wird das Denier der Fasern kleiner und die Matte kommt in einen Zustand , in dem Fasern mit unterschiedliehen Schmelzpunkten vermischt sind , und da die ungewebte Matte hergestellt wird , indem die Komponente mit dem höheren Schmelzpunkt inn ungebundenen Zustand mit der Komponente niederen Schmelzpunkts, durch Adhäsion verbunden wird , wird die Festigkeit einer solchen ungewebten Matte reduziert . ' . . ■

Die japanischen Patentschriften Sho 43-4537 , 47-.14765 etc. beschreiben Verfahren ,die den oben genannten Nachteil der leichten Trennbarkeit verbessern , jedoch werden Maßnahmen , die Trennbarkeit ganz zu verhindern , indem die beiden Komponenten räumlich getrennt werden, , nicht vorgezogen , weil damit sich die Spinnbarke.it der Faser verschlechtern -würde und die Matte· sich schwerer herstellen ließe . Andererseits wird die latente Schrumpfung bei den Mantel _und Kern-Verbundfasern reduziert , womit der oben genannte Effekt der Flankenverbundfasern gemildert wird .Wenn jedoch der Mantel dieser Verbundfasern einen kleineren. Schmelzpunkt

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als der Kern besitzt , verschlechtern sich Raumbedarf und Elastizität der entsprechenden ungewebten Matte ,weil die Adhäsion der beiden Komponenten der ungewebten Matte an ihrer gesamten , gemeinsamen Kontaktfläche nachläßt. Damit erhält man also ungewebte Matten mit mäßigen Eigenschaften. Wenn aber der Kern der Fasern einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt , ■wird der daran anhaftende Teil verkleinert und die Festigkeit der so entstehenden ,ungewebten Matte läßt zu wünschen übrig.

Polyolefin-Fasern besitzen ausgezeichnete Eigenschaften für eine Verwendung in ungewebten Matten ,jedoch wurden diese Fasern selten zu diesem Zweck benutzt , da ihre Adhäsionseigenschaften an Kreuzungs -oder Kontaktpunkten der Fasern schwierig beherrschbar waren. Auch wenn in dieser Hinsicht gewisse Verbesserungen erzielt wurden , hat sich , bedingt durch die beschriebenen Nachteile , die allgemeine Lage nicht geändert.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben aufgeführten Nachteile ungewebter Matten aus Verbundfasern der bekannten Art zu vermeiden.

Dieses Ziel wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht , daß ungewebte Matten eine poröse Struktur erhalten , welche hauptsächlich durch Schmelzadhäsion einer Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt in einer Verbundfaser mehrerer Komponenten stabilisiert wird , daß den Fasern der Matte oder Matten mindestens 10% Gewichtsprozente Verbundfasern beigemischt werden , wobei die Verbundfasern zwölf natürliche

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Kräusel pro mm oder weniger aufweisen , daß diese Kräusel erhalten werden , indem ungestreckte Flankenverbundfasern gestreckt werden ,wobei die Verbundfasern aus einer ersten Komponente vorwiegend aus kristallinem Polypropylen und aus einer zweiten Komponente bestehen , welche sich vorwiegend aus Olefin-Polymerisäten , oder solchen,die sich von dem erwähnten kristallinen Polypropylen unterscheiden , zusammensetzen , ferner , daß letztere Komponente eine Schmelztemperatur besitzt , welche um 30 C oder mehr tiefer liegt als die der ersten Komponente , wobei das Schmelzflußverhältnis der ersten zur zweiten Komponente variiert zwischen 1, 5 und 5 , daß die Strecktemperatur entweder um 20 C tiefer liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden zweiten Komponente und höher liegt als jene Temperatur , daß die Fasern auf das drei- oder mehrfache ihrer Länge gestreckt werden , daß die Verbundfasern mit anderen Fasern eine Rohmatte bilden , welche einer Wärmebehandlung unterworfen wird bei einer Temperatur ,welche höher liegt als die Schmelztemperatur der zuerst scnmelzenden Komponente , jedoch tiefer liegt als die Schmelztemperatur der später - also bei höherer Temperatur - schmelzenden Komponente.

Weiterhin ist es vorteilhaft , daß die Olefin-Polymerisate

aus einem Polyäthylen bestehen mit einem Schmelzindex von 9 bis 34 bei einer Schm<
Belastung von 2. 160 g .

9 bis 34 bei einer Schmelztemperatur von 190 C und einer

Ferner ist es zweckmäßig ,daß die Olefin-Polymerisate aus einem unsymmetrischen Polypropylen bestehen mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 30. 000 und 90. 000 und einer Schmelztemperatur zwischen 100 C und 140 C.

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Weiterhin ist es vorteilhaft , daß die Rohmatte ausschließlich aus Flankenverbundfasern besteht.

Weiterhin ist es vorteilhaft , daß die Verbundfasern einem mechanischen Prozeß zusätzliche Zick-Zack -Kräuselungen erhalten , wenn die Anzahl der natürlichen Kräusel nach dem Strecken gleich oder kleiner ist als 8 Kräusel pro 25 mm.

Ferner ist es vorteilhaft , daß Kunststoffmatten , die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, eine poröse Struktur aufweisen , welche hauptsächlich durch Schmelzadhäsion einer Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt in einer Verbundfaser mehrerer Komponenten stabilisiert ist , daß den Fasern der Matten mindestens 10% Gewichtsprozente Verbundfasern beigemischt sind , wobei die Verbundfasern zwölf natürliche Kräusel pro 25 mm oder weniger aufweisen , daß diese Kräusel gebildet sind , indem ungestreckte Flankenverbundfasern gestreckt sind , wobei die Verbundfasern aus einer ersten Komponente vorwiegend aus kristallinem Polypropylen und aus einer zweiten Komponente bestehen , welche sich vorwiegend aus Olefin-Polymerisaten , oder solchen , die sich von dem erwähnten kristallinen Polypropylen unterscheiden , zusammensetzen , ferner daß letztere Komponente eine Schmelztemperatur besitzt , welche um 30 C oder mehr tiefer liegt als die der ersten Komponente ,wobei das Schmelz-

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flußverhältnis der ersten zur zweiten Komponente variiert zwischen 1, 5 und 5 , daß die Strecktem-

o
peratur entweder um ZO C tiefer liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden zweiten Komponente oder höher liegt als jene Temperatur , daß die Fasern auf das drei - oder mehrfache ihrer Länge streckbar sind , daß die Verbundfasern mit anderen Fasern eine Rohmatte bilden , welche einer Wärmebehandlung unterwerfbar ist bei einer Temperatur ,welche höher liegt als die Schmelztemperatur, der zuerst schmelzenden Komponente , jedoch tiefer liegt als die Schmelztemperatur der später also bei höherer Temperatur - schmelzenden Komponente .

Im folgenden werden zum besseren Verständnis der Erfindung zwei Diagramme erläutert und mehrere Ausführungsbeispiele von ungewebten Matten und Verfahren zur Herstellung von diesen näher beschrieben.

Fig. 1. zeigt die Α-bhängigkeit zwischen

Schmelzfluß und Warme schrumpfung von ungewebten Matten und die Abr

hängigkeit zwischen dem Schmelzflußverhältnis -und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Trennung ungestreckter Garne.(Das Schmelzflußverhältnis versteht sich als das Verhältnis vom Schmelzfluß des Olefin-Polymerisats zum

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Schmelzfluß der Polypropylen-Komponente nach dem gemeinsamen Spinnen der Faser)

Fig. Z. zeigt den Zusammenhang zwischen Schmelz

fluß und dem Umfangsverhältnis der PoIypropylen-Komponente im Querschnitt einer Faser ,

Fig. 3a und 3b. zeigen Querschnitte durch Flankenverbundfasern aus Polypropylen und einer Komponente mit niederem Schmelzpunkt .

Untersuchungen des Erfinders haben ergeben , daß Verbundfasern eine extrem gute latente Schrumpfung besitzen , wenn das Schmelzflußverhältnis kleiner ist als 1, 5. Die Wärmeschrumpfung beim Umwandlungsprozeß der Verbundfasermatte in einer ungewebten Matte ,im folgenden kurz Umwandlungsprozeß genannt, ist größer als 20% .Die Herstellbarkeit einer ungewebten Matte wird damit erheblich redμziert, und die Trennfestigkeit zweier Flankenverbundfasern ist ungenügend , wie das Diagramm von Fig. 1. zeigt.

Bei der Umwandlung in eine ungewebte Matte verschwindet sowohl die latente Schrumpfung wie die Wärme schrumpfung , wenn das Schmelzflußverhältnis größer als fünf ist, jedoch um gibt die Komponente aus Olefin-Polymerisaten die Polypropylen-Komponente , das Umfangsverhältnis der Polypropylen-Kompo- . nente ist zurückgegangen auf weniger als 15 % ,wie dargestellt in Fig. 2. Der Anteil der Komponente aus Olefin-Polymerisaten steigt an , die resultierenden Verbundfasern nähern sich dem Mantel Kern-Typ. Die hieraus verfertigten , ungewebten Matten

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erfüllen die Anforderungen des erfindungsgemäßen Ziels.

Mit zunehmendem Schmelzflußverhältnis sinkt die Wärme schrumpfung des Umwandlungsprozeßes. Der Grund dafür wird in der folgenden Theorie gesehen , deren Beweiskraft den Wert der vorliegenden Erfindung jedoch in keiner Weise schmälert.

Während des Temperaturanstiegs bis zur Schmelztemperatur oder einer Temperatur , die etwas höher liegt als die Schmelztemperatur der früher' schmelzenden Komponente (also während des Umwandlungsprozeßes ) ,wird die Komponente mit dem niedrigeren Schmelzpunkt einer starken Wärme schrumpfung unterworfen ,wenn die Temperatur in die Nähe des Aufweichpunktes kommt , wobei- die Verbundfasern dazu neigen , eine Spannung aufzunehmen. Bei zunehmendem Schmelzflußverhältnis nimmt jedoch mit dem Umfangsverhältnis der Anteil der Polypropylen Komponente im äußeren Teil des Faserquerschnitts ab, was zu einer gewissen Kernbildung führt. Die PolypropylenKomponente zeigt ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Belastung und verursacht damit den Effekt einer kleiner werdenden ,latenten Schrumpfung .Dementsprecnend ist die Neigung dieser Verbundfasern in der Matte zur Vernetzung - die Verbundfasern besitzen während des Temperaturanstiegs ein großes Schmelzflußverhältnis - sehr viel kleiner als bei einem Stoff aus Verbundfasern guter latenter Schrumpfung. Wenn die Temperatur während des Umwandlungsprozeßes die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden Komponente erreicht oder überschreitet , so verflüssigt sich letztere ,und die Spannung, welche durch die Wärmeschrumpfung der beiden Komponenten verursacht wird , neigt dazu ,sich abzubauen. Wenn jedoch die

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Verflechtung der Verbundfasern zu diesem Zeitpunkt noch nicht sehr weit fortgeschritten ist , baut sie sich durch die nachlassende Spannung mehr und mehr ab ,und die Fasern tendieren zu einer Trennung ,indem sie au seinander gleiten , wodurch die Wärmeschrumpfung der entstehenden ungewebten Matte kleiner wird .Wie bei einigen Matten der bekannten Art , läßt die Faserverflechtung , welche durch die Verwendung von Verbundfasern mit latenter Schrumpfung verstärkt wird , leicht nach , indem während des. Temperaturanstiegs die Spannung zurückgeht , doch ist die Verflechtung noch stark genug und eine Trennung der Fasern ,indem diese auseinandergleiten , ist nicht leicht , wodurch wiederum die Wärme schrumpfung der ungewebten Matte groß ist.

Mit zunehmendem Schmelzflußverhältnis wächst die Trennfestigkeit der beiden Komponenten .Nähert sich das Schmelzflußverhältnis dem Wert 1 , sieht der Querschnitt der Faser aus wie dargestellt in Fig. 3a«

Fig. 2. zeigt , wie bei einem Um'fangsverhältnis von 50% und einem wachsenden Schmelzflußverhältnis die Komponente (2) mit dem niedrigeren Schmelzpunkt die Komponente (1) mit der höheren Schmelztemperatur im Faserquerschnitt umgibt , dargestellt in Fig. 3b , infolgedessen sich eine Struktur ergibt , die eine morphologische Trennung kaum zuläßt , und die Kontaktfläche der beiden Komponenten ist vergrößert.

Es kann ein bekanntes Verfahren zum Spinnen von Flankenverbundfasern verwendet werden.

Es gibt keine besondere Begrenzung des Mischungsververhältnisses der beiden Komponenten ,doch wird ein Gewichts-

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anteil der Komponente mit niederer Schmelztemperatur im '

Bereich von 40 - 70% vorzugsweise benutzt.

Die Polypropylene vorliegender Erfindung besitzen gute faserbildende Eigenschaften , sind in einem Schmelz-Spinn-Prozeß spinnbar' , und die-meisten von ihnen haben eine Schmelzfluß von 3 bis 20 .

Die Hauptkomponente der Olefin Polymerisate besitzt eine Schmelztemperatur , die um 20 C oder mehr ,vorzugsweise 30 C , niedriger liegt als die der Polypropylen-Komponente. Polyäthylen bildet als Verbund-Komponente leicht Fasern und besitzt einen Schmelzindex (dessen Methode unten beschrieben wird) von 9 bis 34. Unsymmetrisches Polypropylen hat ein durchschnittliches Molekulargewicht von 30.000 bis 100.000 und seinen Schmelzpunkt zwischen 100 C und 140 C. Eine Mischung dieser beiden Komponenten ist empfehlenswert . Solange die Differenz der Schmelz-

o temperaturen der beiden Verbundfaser-Komponenten 20 C oder mehr beträgt , vorzugsweise 30 C ,und solange der Schmelzfluß die oben erwähnte Bedingung erfüllt ,.schadet es dem erfindungsgemäßen Ziel nicht , wenn sich der Anteil der Hauptkomponente von der einen Komponente der Verbundfaser zur anderen Komponente hin verschiebt ,oder wenn eine andere Komponente als die Hauptkomponente der Olefin-Polymerisate einer oder beiden Komponenten der Verbundfaser hinzugefügt wird..

Das Strecken der Verbundfasern wird bei oder oberhalb

ο einer Temperatur ausgeführt ,die um 20 C niedriger ist als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden Komponente mit

einem Streckverhältnis von 3oder mehr als 3 .Wird das Strecken , unterhalb dieser Temperatur ausgeführt , wird die Differenz der · elastischen Schrumpfungen der beiden Komponenten größer ,und

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es bilden sich zu starke , spiralförmige Kräusel , die sich in einer schlechteren Verarbeitbarkeit der Fasermatten mit einer übergroßen latenten Schrumpfung auswirken. Eine zu niedrige Strecktemperatur erschwert also , das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen .Die Strecktemperatur ist nach oben hin nicht beschränkt , vorzugsweise wird eine Temperatur gewählt in einem Bereich , in dem keine besondere Schmelzkohäsion zwischen den Fasern vorkommt.

Es wird deshalb ein Streckverhältnis von 3 oder mehr als drei gewählt , auch wenn andere , grundlegende Bedingungen innerhalb dieser Patentschrift angenommen werden , weil bei einem Wert kleiner als drei die latente Schrumpfung größer wird und damit die Malte während der Wärmebehandlung mehr schrumpft , wodurch das erfindungsgemäße Ziel nur schwer erreicht •werden kann. Dem Streckverhältnis ist nach oben hin keine besondere Grenze gesetzt. Vorzugsweise wird ein Streckverhältnis gewählt , welches den Streckvorgang nicht durch häufige Faserbrüche beendet. Gewöhnlich liegt die Grenze des Streckverhältnisses bei 6. Verbundfasern ,welche unter den genannten Bedingungen gestreckt werden , erhalten etwa zwölf oder weniger spiralförmige Kräusel pro Zoll ,hervorgerufen durch eine kleine Differenz der elastischen Schrumpfungen der beiden Komponenten , jedoch bleibt die latente Schrumpfung in diesem Fall extrem klein.

Sollte man der Auffassung sein , daß eine Formgebung der Rohmatten in einem Prozeß wie z. B. dem Kardieren von Matten aus Fasern , die weniger als 8 Kräusel pro Zoll besitzen, Schwierigkeiten macht , können Zick-Zack Kräusel mechanisch hergestellt werden , indem z.B. eine Strangpreß-Kräuselvorrichtung bekannter Art benutzt wird , sodaß die Matte weiter

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leicht zu verarbeiten ist. In diesem Fall nehmen die Kräusel der Verbundfasern eine U-Form an , weil die Zick-Zack-Kräusel der genannten Vorrichtung zu den erwähnten , leicht spiralförmigen Kräuseln hinzukommen.

Sollten andere Fasern mit den erfindungsgemäßen Verbundfasern gemischt werden , so dürfen sie während der Wärmebehandlung nicht schmelzen. Solange die Schmelztemperaturen solcher Fasern höher liegen als die Temperatur der Wärmebehandlung und solange die Fasern ihren Normalzustand nicht ändern wie z.B. durch Verkokung , spielt es keine Rolle ,von welcher Beschaffenheit diese Fasern sind. Durch richtige Aus wahl können z. B. folgende Fasern verwendet werden: Eine oder mehrere Naturfaserarten wie Baumwolle oder Wolle ,halbsynthetische Fasern wie Viskose -Rayon , Zellulose-Azetat-Fasern , synthetische Fasern wie Olefin-Polymerisate , Polyamide ,Polyester , Acrylonitril- Polymerisate , Acryl-Polymerisate , Polyvinylalkohole und anorganische Fasern wie Glasfiber oder Asbest. Die latente Schrumpfung dieser Fasern darf kleiner oder höchstens gleich der der beschriebenen Verbundfasern sein, und die Menge dieser mit den Verbundfasern vermischten Fasern ist beschränkt auf einen Anteil von 90% oder weniger, vorzugsweise 70% oder weniger von der Gesamtmenge .Wenn also nur 10% der erfindungsgemäßen Verbundfasern beigemischt werden , kann ein gewisser Adhäsionseffekt erwartet werden unter Beibehaltung der erfindungsgemäßen Vorteile. Beispielsweise können die so erhaltenen Matten als schallschluckendes und schalldämmendes Material angewendet werden. In der Anwendung als reißfester Stoff muß im allgemeinen ein Anteil von 30% Verbundfasern zugesetzt werden , und die Wirksamkeit vorliegender Erfindung kann durch einen noch höheren Mischungsanteil merklich verbessert werden .Es kann jedes Mischungsverfahren angewendet

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werden , ungeachtet ,.ob die Faser im flauschigen (baumwollartigen) oder gekämmten Zustand ist.

Alle Verbundfasern oder Mischungen von Verbundfasern mit anderen Fasern werden parallel , gekreuzt , durcheinander , gekämmt etc. in Rohmatten zusammengefaßt ,welche in ungewebte Matten verarbeitet werden.

Die Wärmebehandlung der Rohmatte zur Umwandlung in eine ungewebte Matte kann unter Benützung jedes Mediums wie z. B. Trockenhitze oder Dampf erfolgen. Währen der Wärmebehandlung schmilzt die Komponente der Verbundfasern mit dem niedrigerem Schmelzpunkt , und ihre Schmelze verbindet sich kräftig mit der Polyolefin-Kornponente der kont ak tierenden Fasern , besonders jedoch mit der eigenen Komponente. Die Anzahl der Kräusel der Verbundfasern wechselt kaum oder nur wenig durch diese Wärmebehandlung. Damit hängt die Verfestigung der ungewebten Matte kaum von der Vernetzung der Kräusel ab , sondern basiert fast ausschließlich auf der Adhäsion der Schmelze.

Titan , Pigmente und andere Materialien dürfen der erfindungsgemäßen Verbundfaser beigemischt werden , solange die erfindungsgemäße Zielsetzung nicht beeinträchtigt wird.

Folgende Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung , ohne diese in irgend einer Weise einzuengen . Zunächst werden die Meßmethoden und Definitionen der verschiedenen, kennzeichnenden Eigenschaften zusammengefaßt wie folgt :

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Schmelzindex: (Meßmethode) ASTMD-1238(E), (190° C, 2160 g) Schmelzfluß : (Meßmethode) ASTM-D 1238(L), (230°C, 2160g) Prozentuale Flächenschrumpfung:

Eine Rohmatte der Größe 25 χ 25 cm wird im ungebundenen Zustand wärmebehandelt. Nach der Wärmebehandlung werden die Länge a (cm) und Breite b (cm) gemessen ,und die prozen tuale Flächenschrumpfung f ergibt sich aus der

Formel f = ( ^l-J^~Tl ) ^{x 10}°

Trennfestigkeit: 10 cm lange Proben ungestreckten Garns werden am Ende über einer Länge von 2 cm auseinandergeschält und in das Futter einer Tensilon-Anlage (Lieferant :Toyo Sokuki ,Japan ) eingespannt . Die Zugkräfte werden b'ei einer Zuggeschwindigkeit von 20 mm / Min gemessen und umgerechnet in Reißkr'aft pro. Denier. Prozentuales Umfangsverhältnis im Faserquer schnitt:

Belegter Anteil einer bestimmten Komponente am Umfang im Verhältnis zum Gesamtumfang des Querschnitts der Verbundfaser in % ■ Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung :

Die Verbundfasern werden in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen nach dem Strecken unter den gleichen Bedingungen Wärmebehandelt, wie bei der Umwandlung in eine ungewebte Matte .Dann wird die Anzahl der Kräusel pro 25 mm unter einer Last von 10 mg / Denier festgestellt. Diese Größe versteht sich als die Zahl der Kräusel der Verbundfasern in der ungewebten Matte nach der Wärmebehandlung der Rohmatte.

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Beispiel 1 :

Ein kristallines Polypropylen enthält als erste Kompo nente 0,71% einer Hexan-löslichen Komponente ,welche eine innere Viskosität von 1,7 (gemessen in Tetralin bei 135 C)^-besitzt , und besitzt als zweite Komponente ein Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmeizindex von 10, 5 . Die beiden Komponenten verhalten sich wie 50 : 50 . Die erste Komponente wurde

ο ο

bei 320 C extrudiert , die zweite bei 280 C ,und beide wurden zu einer Flankenverbundfaser versponnen. Der Schmelzfluß der ersten Komponente nach dem Spinnen war 10, 5 ,der der zweiten Komponente nach dem Spinnen 16,8 ,womit das Schmelzflu^verhältnis 1, 6 wurde.

Die Schmelztemperatur der ersten Komponente war nach dem Spinnen 168 C ,die der zweiten Komponente 132 C .

Die Trennfestigkeit dieses ungestreckten Verbundgarns war 7,0 { g/d χ 10 j, und das Umfangsverhältnis der zweiten Komponente im Querschnitt der Faser war 60% . Das erhaltene

ο
Garn wurde bei 120 C auf das 4-fache der Originallange gestreckt, dann durchgeschnitten, und die erhaltenen Stapelfasern von 18 Denier, 64 mm Länge und 8 spiralförmigen Kräuseln pro 25 mm wurden zu 200 g/m -Matten in einer Walzenkarde verarbeitet , und dann 5 Minuten lang bei 140 C unter einem Heißluft-Trockner wärmebehandelt. Die latente Schrumpfung war so klein , daß die Flächenschrumpfung nach der Behandlung nur 1% betrug ,und man erhielt eine poröse , ungewebte Matte mit einer einheitlichen Oberflächenstruktur , guter Formfestigkeit und einem kleineren Raumbedarf als der der Rohmatten. Die Eigenscnaften dieser angewehten Matte war folgende :

STlächenschrumpfung: 1%. Relative freie Fläche : 96,9% .

Dicke :10 mm .Anzahl der Krau sei nach der Wärmebehandlung:

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Beispiel Z :

Die Eigenschaften der Verbundfasern und der ungewebten Matte wurden wie im Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen , Strecken und Verarbeiten der Rohmatte erzielt , wobei jedoch die erste Komponente der Verbundfaser nur aus kristallinem Polypropylen und die zweite Komponente aus einem Niederdruck -Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 29, 2 bestand. Die Eigenschaften waren folgende : Ungestrecktes Verbundfasergarn:

Zweite Komponente: Schmelztemperatur 131 C

Schmelzfluß 45, 2

(Schmelzflußverhältnis 4, 3)

Umfangsverhältnis 81 %

Trennfestigkeit: 12,0 ( g/d χ ΙΟ" )

Gestrecktes Verbundgarn:

Zahl der Kräusel: 7 pro 25 mm

Ungewebte Matte : Flächenschrumpfung: 0%

Anteil der freien Fläche 96, 8%

Dicke 9 mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung : 5pro 25 mm.

Vergleichsbeispiel 1 :

Die Eigenschaften der Verbundfasern und der ungewebten Matte wurden wie im Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen , Strecken und Verarbeiten der Matte erzielt , wobei jedoch die erste Komponente der Verbundfaser aus kristallinem Polypropylen und die zweite Komponente aus einem Niederdruck- Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 7, 1 bestand. Die Eigenschaften waren folgende:

Ungest^recktes Verbundfasergarn:

ο Zweite Komponente Schmelztemperatur 132 C

Schmelzfluß 10,

(Schmelzflußverhältnis 1, 0)

Umfangsverhältnis 50 %

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Trennfestigkeit:
Gestrecktes Verbundgarn: Zahl der Kräusel : Ungewebte Matte :

" Lii

3,4 ( g/d χ 10" )

14 pro 25 mm.

Flächenschrumpfung 9%

Anteil der freien Fläche 95%

Dicke 13mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung:22 pro 25 mm. Damit erhielt man eine ungewebte Matte besonderer Art , die von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel 1 ) verfügte.

Verfileichsbeispiel 2:

Die Eigenschaften der Verbundfasern und der ungewebten Matte wurden wie in Beispiel 1 bei den gleichen Verfahrensschritten Spinnen , Strcken und Verarbeiten der Matte erzielt, wobei jedoch die zweite Komponente der Verbundfaser aus einem Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 35, 0 bestand anstelle des Materials im Vergleichsbeispiel 1. Die Eigenschaften waren folgende:
Ungestrecktes Verbundfasergarn:

Zweite Komponente: Schmelztemperatur

Schmelzfluß
(Schmelzflußverhältnis

Um fang s verhältnis

Trennfestigkeit: 12,4 ( g/d χ 10." )

Gestrecktes Verburidgarn:

Anzahl der Kräusel : 6 pro 25 mm Ungewebte Matte: Flächenschrumpfung

Anteil der freien Fläche Dicke

131°C

55,7

5,3) 86 %

96, 5% 7 mm

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Vergleichsbeispiel 3:

Die Verbundfasern und die ungewebte Malte wurden unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme ,daß der Streckvorgang bei 75 C ausge- * führt wurde „mit dem Resultat folgender Eigenschaften: ■ Gestrcktes Verbundgarn:

Anzahl der Kräusel: 16 pro 25 mm Ungewebte Matte : Flächenschruinpfung

Anteil der freien Fläche 94_S 4% .

Dicke 14 mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung:30 pro 25 mm.

Damit erhielt man eine ungewebte Matte besonderer Art _s die von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel 1 ) verfügte..

Vergleichsbeispiei 4:

Die Verbundfasern und die ungewebte Matte wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme , daß der Streckvorgang bei 105 C ausgeführt wurde , mit dem Resultat folgender Eigenschaften: Gestrecktes Verbundgarn:

Anzahl der Kräusel: 15 pro 25 mm

Ungewebte Matte : Flächenschrumpfung . 10 %

Anteil der freien Fläche 94_S 8 %

Dicke 12 mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 25 pro 25 mm.

Damit. erhielt man eine ungewebte Matte besonderer Art, die von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche (als Beispiel i } verfügte .

Während der Verarbeitung der Rohmatte in eine ungewebte Matte gemäß den Bedingungen der Vergleichsbeispiele 1 , 2 und 4 kommt dessen latente Schrumpfung zur Geltung und äußert sich in einer großen Flächenschrumpfung , wodurch konkave und konvexe Flächenteile eine unebene Oberfläche herbeiführen .Die Flächenschrumpfung und damit die Porösität dieser Vergleichsbeispiele ist kleiner als die des Beispiels 1. Ungefähr 20% der rohen Fasern im Vergleichsbeispiel 1 wurden als Polypropylen -und Polyäthylen -Komponente abgetrennt.

Die Fasern des Vergleichsbeispiels 2 zeigten keine latente Schrumpfung , die ungewebte Matte hatte eine einheitliche Oberfläche und eine gute Formstabilität , da jedoch das Umfangsverhältnis derartig groß wurde , daß die Verbundfaser dem Typ mit koaxialem Mantel und Kern nahe kam , ging üer Raumbedarf der Fasern zurück und letztere besaßen keine Elastizität mehr.

Beispiel 3:

Die Verbundfasern und die ungewebte Matte wurden wie im Beispiel 1 behandelt bis auf ein Streckverhältnis von 3, 3 und hatten folgende Eigenschaften:
- Anzahl der Krau sei: 8 pro 25 mm

Ungewebte Matte : Querschnittsschrumpfung 3%

Anteil der freien Fläche 96, 5%

Dicke 11 mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung: 7 pro 25 mm.

Vergleichsbeispiei 5:

Die Yerbiiüdiasern und die ungev/ebte Matte wurden wie

im Beispiel 1 behandelt bis auf ein Sireckverhältnis von Z, 8 und hatten folgende !eigenschaften:

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Anzahl der Kräusel: 12 pro 25 mm

Ungewebte Matte : Quer Schnitts schrumpfung 10%

Anteil der freien Fläche 94, 9%

Dicke 12 mm

Anzahl der Kräusel nach der Wärmebehandlung:25 pro 25 mm. " Damit erhielt man eine ungewebte Matte besonderer Art , die von schaumig-schwammiger Beschaffenheit war und über eine große Elastizität sowie einen kleineren Anteil freier Fläche ( als Beispiel 1 ) verfügte.

Beispiel 4:

Es wurde dem kristallinem Polypropylen mit einer inneren Viskosität von 1,4 und einem Hexan-löslichen Teil von 0,81 % ebenso 5% unsymmetrisches Polypropylen beigemischt wie dem Niederdruck-Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 22, 4 , wobei das unsymmetrische Polypropylen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 60. 000 und eine Schmelztemperatur von 130 C besaß. Die beiden Mischungen wurden· sowohl als erste als auch als zweite Komponente verwendet im Verhältnis 40 : 60 . Die

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erste Komponente wurde bei 310 C schmelzextrudiert , die zweite wurde dazugesponnen , sodaß man eine Flankenverbundfaser erhielt .Die erste Komponente hatte nach dem Spinnen einen Schmelzfluß von 16, 1 und eine Schmelztemperatur von 166 C ,die zweite Komponente hatte einen Schmelzfluß von 3, 9 und eine Schmelztemperatur von 130 C ,womit sich das Schmelzflußverhältnis zu 2, 3 ergab. Die Trennfestigkeit des ungestreckten Garns war 20, 0 ( g/d χ 10 ) ,und das Umfangsverhaitnis im Faserquerschnitt war 70%. Die so erhaltenen Fasern wurden hei 120 C auf das 5- fache gestreckt ,dann wurde ein Faserbündel mit fünf spiralförmigen Kräusel pro 25 mm in eine Strangpreß-Kräuselvorrichtung gegeben,um etwa 10 mechanische Zick-Zack-Kräuselungen pro 25 mm zu erhalten. Die endgültige Form der Kräusel wurde

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damit in eine U-Form verwandelt. Es ■wurden vier Spinngarne dieser Faser mit einem Einzelfaser -Denier von 18 und'einem Gesamt -Denier von 700.000 vereinigt und durch ein Heizrohr von 50 mm und einer Länge von 5.000 mm geschickt ,an welches sich ein Kühlrohr von 5. 000 mm anschloß. Die Temperatur des Heizrohrs betrug 145 C ,die des Kühlrohrs 20 C ,und das Spinngarn wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 m/Min durch die Rohre gezogen , wodurch man ein Produkt einer stabähnlichen Form, einer einheitlichen Oberfläche, gleichmäßig und form stabil,erhielt , welches nur an seiner Oberfläche aufgeschmolzen war . Die Anzahl der Kräusel war nach der Behandlung 5 pro 25 mm . Der geschmolzene Teil des Garns war porös und wasserdurcnlässig , sodaß sich dieses Produkt als Rohstoff für Dräniermaterial im Bau -und Wasserbauwesen eignete.

Durch Hinzufügen von unsymmetrischem Polypropylen als dritte Komponente zu den beiden Komponenten der erfindugs gemäßen Verbundfaser erhöhte sich aie Trennfestigkeit um mehr als das Doppelte. Unter bestimmten Bedingungen wird eine hohe Trennfestigkeit benötigt , wie z.B. bei Verarbeitungsarten von Fasern unter großer Reibung ,sodaß die Faserndes vorliegenden Beispiels vorteilhaft angewendet werden können.

Beispiel 5:

Einer 300 g/m -Matte wurden gleichmäßig 45 g Verbundfaser vom Beispiel 1 ( 18 Denier χ 64 mm ) und 255 g normale Polypropylen-Faser ( 6 Denier χ 64 mm ) beigemengt. Die so erhaltene Rohmatte wurde 5 Minuten bei 145 C in einem Heißluft-Trockner wärmebehandelt , wodurch man eine v/atteartige , voluminöse Matte erhielt , die jedoch nur wenig Flockenbiiaung zeigte. Diese watteartige Matte hatte eine Flächenschrumpfung von 0., einen Anteil der freien Fläche von 97, 8% und eine Dicke von 15 mm.

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Claims

Patentansprüche

UJ Verfahren zum Herstellen von ungewebten Matten,

dadurch gekennzeichnet , daß diese eine poröse Struktur · erhalten ,welche hauptsächlich durch Schmelzadhäsion einer Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt in einer Verbundfaser mehrerer Komponenten stabilisiert wird , daß den Fasern der Matten mindestens 10% Gewichtsprozente Verbundfasern beigemischt werden , wobei die Verbundfasern zwölf natürliche Kräusel pro mm oder weniger aufweisen , daß diese Kräusel erhalten werden , indem ungestreckte Flankenverbundfasern gestreckt werden , wobei die Verbundfasern aus einer ersten Komponente vorwiegend aus kristallinem Polypropylen und aus einer zweiten Komponente bestehen ,welche sich vorwiegend aus Olefin-Polymerisaten , odersolchen_s die sich von dem erwähnten kristallinen Polypropylen unterscheiden „ zusammensetzen _s ferner daß letztere Komponente eine Schmelztemperatur besitzt ,welche um 30 C oder mehr tiefer liegt als die der ersten Komponente „ wobei das Schmelzflußverhältnis der ersten zur zweiten Komponente variiert zwischen 1, 5 und 5 , daß die Strecktemperatur entweder um 20 C tiefer liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden zweiten Komponente oder höher liegt als jene Temperatur , daß die Fasern auf das drei- oder mehrfache ihrer Länge gestreckt werden , daß die Verbundfasern mit anderen Fasern eine Rohmatte bilden , welche einer Wärmebehandlung unterworfen wird bei einer Temperatur , welche höher liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schxnel-

. zenden Komponente .jedoch tiefer liegt als die Schmelztemperatur der später - also bei höherer Temperatur - schmelzenden Komponente.

2,. Verfahren nach Anspruch 1 ₅ dadurch gekennzeichnet

daß die Olefin Polymerisate aus einem Polyäthylen bestehen mit einem Schmelzindex von 9 bis 34 bei einer Schmelztem-

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peratur von 190 C und einer Belastung von 2. 160 g.

3. Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß die Olefin-Polymerisate aus einem unsymmetrischen Polypropylen bestehen mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 30.000 und 90.000 und einer Schmelztemperatur zwischen 100 C und 140 C .

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohmatte ausschließlich aus Flanken verbundfasern besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Verbundfasern in einem mechanischen Prozeß zusätzliche Zick-Zack-Kräuselungen erhalten ,wenn die Anzaiil der natürlichen Kräusel nach dem Strecken gleich oder kleiner ist als 8 Kräusel pro 25 mm.

6. Ungewebte Matten , dadurch gekennzeichnet , daß diese eine poröse Struktur aufweisen ,■welche hauptsächlich durch Schmelzadhäsion einer Komponente mit niedrigerem Schmelzpunkt in einer Verbundfaser mehrerer Komponenten stabilisiert ist , daß den Fasern der Matten mindestens 10% Gewichtsprozente Verbundfasern beigemischt sind , wobei die Verbundfasern zwölf natürliche Kräusel pro mm oder weniger aufweisen , daß diese Kräusel gebildet sind , indem ungestreckte Verbundfasern gestreckt sind , wobei die Verbundfasern aus einer ersten Komponente vorwiegend aus kristallinem Polypropylen und aus einer zweiten Komponente bestehen , welche sich vorwiegend aus Olefin-Polymerisaten ,oder solchen die

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sich von dem erwähnten kristallinem Polypropylen unterscheiden , zusammensetzen , ferner ,daß letztere Komponente eine Schmelztemperatur besitzt ,welche um 30 C oder mehr tiefer liegt als die der ersten Komponente ,wobei das Schmelzflußverhältnis der ersten zur zweiten Kompnente variiert zwischen 1, 5 und 5 , daß die Strecktemperatur entweder um 20 C tiefer liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden zweiten Komponente oder höher liegt als jene Temperatur , daß die Fasern auf das drei -oder mehrfache ihrer Länge streckbar sind , daß die Verbundfasern mit anderen Fasern eine Rohmatte bilden ,welche einer Wärmebehandlung unterwerfbar ist bei einer Temperatur , welche höher liegt als die Schmelztemperatur der zuerst schmelzenden Komponente ,jedoch tiefer liegt als die Schmelztemperatur der späteralso bei höherer Temperatur - schmelzenden Komponente.

7. Ungewebte Matte nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , daß,das Olefin-Polymerisat aus einem Polyäthylen mit einem Schmelzindex zwischen 9 und 34 bei I90 C und einer Belastung von 2. 160 g besteht.

8. Ungewebte Matte nach Anspruch 6 ,dadurch gekennzeichnet ,daß das Olefin -Poymerisat aus einem unsymmetrischen Polypropylen besteht mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 30.000 bis 90.000 und einer Schmelztemperatur zwischen 100 C und 140 C .

9. Ungewebte Matte nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , daß die Rohmatte sich aus Verbundfasern zusammensetzt.

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