DE2810429A1

DE2810429A1 - Selbstgebundenes faservlies

Info

Publication number: DE2810429A1
Application number: DE19782810429
Authority: DE
Inventors: Hazael Edward Booker; Barrie Linton Davies; Alfred John Hughes; Charles James Shimalla
Original assignee: Fiber Industries Inc
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-14
Also published as: MX148564A; US4211816A; CA1103869A; NL7802710A; BR7801494A; DE2810429C2; JPS53134969A; FR2383258B1; GB1594444A; FR2383258A1

Description

Selbstgebundenes Faservlies

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein poröses Faservlies, das aus selbstgebundenen Heterofilamenten gebildet ist, insbesondere solche Vliese, in denen die Heterofilamente einen Kern aus isotaktischem Polypropylen und einen Mantel aufweisen, wobei der Mantel aus einem Polyäthylen hoher Dichte besteht und 5 bis 30 Gew.-% der Heterofilamente enthält.

Es ist bekannt, daß Lagen oder Bahnen, die allein aus unregelmäßig abgelegten thermoplastischen Homofilamenten mit im wesentlichen identischen Eigenschaften bestehen, technisch nicht flächenselbstgebunden durch Anwendung von Hitze und Druck werden können, um ein Produkt zu erhalten, das sowohl einen hohen Greifwiderstand als auch eine hohe Elmendorf-Reißfestigkeit aufweist, und zwar im Hinblick auf die extreme Wichtigkeit der Bindungsbedingungen. Die US-PS 3 546 062 lehrt beispielsweise einen annehmbaren Bindungstemperaturbereich von nur einem Bruchteil eines Grad Celsius für Polypropylenfasern,· wobei andere Bedingungen konstant gehalten werden und führt aus, daß ein Überbinden zu einem kartonähnlichen Produkt führt. Der Stand der Technik zeigt ferner, daß der Betriebsbereich der zulässigen Bindungstemperatur erheblich ansteigt, wenn willkürlich Varianten in bezug auf die Rohmaterialien und/oder die Verfahrensbedingungen in sehr unterschiedlicher Weise zum Einsatz kommen. Beispielsweise lehrt das Beispiel 1 der US-PS 3 231 650, daß die Festigkeit von selbstgebundenen Faservliesbahnen

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aus verstreckten Homofilamenten eines Polyäthylens hoher Dichte mit einem Erweichungspunkt von 127 C um den Faktor 10 ansteigen kann, gemessen durch manuelle Anwendung von Spannung auf die selbstgebundene Bahn, indem die verstreckten Fasern 15 Minuten in ein Kohlenwasserstofföl eingetaucht werden, um dann während 5 Minuten bei 121 C unter Anwendung eines Druckes von 5,74 bar gebunden zu werden. Die Patentschrift sagt nichts darüber aus, wie das Kohlenwasserstofföl den Festigkeitsanstieg verursacht, aber vermutlich wird es bevorzugt die amorphen Anteile der hochkristallinen Filamente plastizifieren. Ein anderes Verfahren zur Einführung von Varianten besteht darin, daß kleinere Mengen einer niedriger schmelzenden "Binder"-Faser verwendet werden, um den erwünschten Bindungsgrad hervorzurufen. Die Binderfaser kann in Form separater Filamente neben der die Festigkeit hervorrufenden Faser gesponnen werden, wie in den US-PSen 3 546 062 und 3 914 497 beschrieben, oder sie kann zusammen mit einigen oder allen die Festigkeit _: hervorrufenden Fasern unter Bildung von Heterofilamenten co-gesponnen werden, wie in den üS-PSen 3 511 757, 3 423 266 und 3 595 731, den GB-PSen 1 157 437 und 1 073 181, der DE-OS 2 358 484 und der JP-PS 50-4767 sowie der Dissertation von CJ. Shimalla "Mechanical j Behavior and Bonding In Nonwovens", Princeton university, Juni 1974 beschrieben. Die US-PSen 3 511 757 und 3 595 731 beschreiben zwar allgemein die Anwendung von Polyäthylen j als mögliche Bindungskomponente der Heterofilamente, doch sind keine Beispiele für ein Polyäthylen hoher Dichte gegeben. -

Auf den die Verwendung eines Polyäthylen hoher Dichte in ; Filamenten gerichteten Stand der Technik wird nachstehend ,

hingewiesen: In der Dissertation von Shimalla werden ein- ι gehend die Faktoren angegeben, die die Eigenschaften von ^!

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Faservliesen beeinflussen, die aus Kardenvliesen aus Gemischen von Homofilamenten und Heterofilementen gebildet sind, in denen der Binder ein lineares Polyäthylen in Form einer 50/50-bilaterialen Zwei-Komponenten-Faser bestand, wobei die zugeordnete Hälfte isotaktisches Polypropylen war und die Vliese bis zu 50 Gew.-% lineares Polyäthylen enthielten. Shimalla führte außerdem an, daß Kern-Mantel-Filamente etwa viermal so viel Bindungspunkte liefern wie 50/50-bilaterale Filamente und fand, daß der [ relative Abstand zwischen den Bindungen einer der am meisten kritischen Parameter bei der Anwendung dieser Faservliese beim Filtrieren darstellte. Shimalla untersuchte weiterhin Bindungsgrundsätze bei semikristallinen Polymeren und führte aus, daß die Bindungsfestigkeit bestimmt wird durch eine komplexe Kombination von physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften der Materialien, die die Bindung auslösen, durch die Bedingungen, unter denen die Bindung erreicht wird und durch die folgerichtigen gesamten und örtlichen Beanspruchungen. Shimallas Anforderungen für eine tatsächlich adhäsive Bindung bestehen darin, daß 1) sichergestellt wird, daß keine schwache Grenzschicht auf der Basis vorhanden ist, daß 2) ein Kleber verwendet wird, der eine gegenüber der kritischen Oberflächenspannung der Basis geringere Oberflächenspannung aufweist, daß 3) ausgedehnte Grenzflächenkontakte durch die Wahl der Bindungsbedingungen gebildet werden und daß 4) der Kleber abgebunden wird, entweder ; durch Aushärten oder Kristallisation, um die Grenzflächenkontakte aufrecht zu erhalten, Erstarrungsbelastungen zu verhindern und schwache Grenzschichten auszuschalten.

Die US-PS 3 914 497 lehrt, daß Homofilamente aus einem I Polyäthylen hoher Dichte, die als iO%ige Binderfaser für ι Polypropylenfasern verwendet werden, ein gebundenes Vlies , mit einer sehr niedrigen Zugfestigkeit ergeben (Ver- j gleichsbeispiel 8). :

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Die US-PS 3 620 892 beschreibt Vliese aus geschmolzenen Heterofilamenten, die sehr kleine Fibrillen aus Polypropylen und Polyäthylen enthalten. Ein Unterschied zwischen einem Polyäthylen hoher Dichte und einem Polyäthylen niedriger Dichte wird nicht gemacht.

Die Spalte 7 der US-PS 3 760 046 beschreibt das Sintern von Vliesen mit niedrigen Garnnummern, in denen die Filamente einen Mantel aus einem Polyäthylen niedriger Dichte und einen Kern entweder aus Polypropylen oder einem PoIyäthylen hoher Dichte aufweisen.

Die US-PS 2 861 319 beschreibt, daß Filamente niedriger Dichte, die ungleichmäßige Poren enthalten, hergestellt werden können, indem Kern-Mantel-Filamente, in denen der Kern ein geringeres Dehnungsvermögen besitzt als der Mantel, verstreckt werden, gibt aber keine Anhaltspunkte für die Verwendung eines Mantels aus einem Polyäthylen hoher Dichte zusammen mit einem Kern aus isotaktischem Polypropylen.

Die US-PS 3 998 988 betrifft faserförmiges Material mit : Feststoffpartikeln, die in die Oberflächen der Filamente eingelagert sind.Es wird ein faserförmiges adsorbierendes ■ Material in Form von Strängen, Bahnen, Vliesen, dünnen Platten, Knäueln oder Flocken beschrieben, das aus Kern-Mantel-Fasern mit einer hochschmelzenden Kernkomponente und einer niedrig-schmelzenden Mantelkomponente besteht ! mit fein verteilten Partikelchen eines Absorptionsmittels, das in die Oberfläche der niedrig-schmelzenden Mantelkomponente eingebettet ist. Die Patentschrift lehrt wei- ; terhin, daß der Mantel einen Schmelzpunkt aufweist, der mindestens 40 C.niedriger, vorzugsweise 50⁰C niedriger ; als der Schmelzpunkt des Kerns ist, wobei Polyäthylen den; Mantel bilden kann. Beispiel 20 der Patentschrift be-

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schreibt faserförmige Kügelchen, die durch Erhitzen einer geschleuderten Mischung aus 55% verstreckten Kern-Mantel-Filamente (5 mm lang mit einem Kern aus Polypropylen und einem Mantel aus Polyäthylen mit einem Schmelzpunkt von 132°C) und 45% des fein verteilten Absorptionsmittels gebildet werden, wobei die Partikelchen des Absorptionsmittels an der Filamentoberflache durch Schmelzkleben anheften und zwischen den Filamenten fixiert werden unter Bildung eines kugelähnlichen faserförmigen Absorptionsmittels. Die Anwesenheit von feinkörnigem Material zwischen zwei erstarrten Oberflächen würde sicherlich die Bindungsfestigkeit schwächen.

Die DE-OS 2 358 484 beschreibt Faservliese, die gekräuselte Bikomponenten-Heterofilamente aus Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte enthält. Sie beschreibt nicht Kern-Mantel-Heterofilamente, sondern eher Stab/Halbmond-Verbund-Heterofilamente, die Kern-Mantel-Filamenten nur ähnlich sind. Es wird ausgeführt, daß keine spezielle Beschränkung des Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten vorliegt, wobei ein Gewichtsanteil von 40 bis 70% der niedriger-schmelzenden Komponente bevorzugt ist und ; 50 bis 60% beispielsweise genannt sind. Weiterhin wird angegeben, daß das Schmelzflußverhältnis der Polypropylenkomponente zu der Polyäthylenkomponente hoher Dichte !

5,0 nicht überschreiten sollte (Vergleichsbeispiel 2 und Anspruch 1).

Die JP-PS 50-4767 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern für synthetisches Faserpapier. Unter anderem wird angegeben, daß Papier hergestellt werden kann aus zerkleinerten Fasern, die hitzebehandelte Heterofilamente mit einem Polypropylenkern und einem Polyäthylenmantel enthalten. Weiterhin wird ausgeführt, daß ; ein Polyäthylen niedriger Dichte besonders geeignet ist .

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im Vergleich zu einem Polyäthylen hoher Dichte und einem Polyäthylen mittlerer Dichte. Die Patentschrift enthält jedoch keine tatsächlichen Beispiele, die sich auf Polyäthylen hoher Dichte beziehen, und alle Beispiele beschreiben Heterofilamente, die Polyäthylen enthalten, wobei mindestens 50% des Pilamentquerschnittes aus Polyäthylen besteht (Tabelle 1 und Figuren 1A-1E).

Mehrere Veröffentlichungen betreffen spinngebundene FiIm-Fibrillen-Vliesschichten aus im wesentlichen fadenförmigen (plexi-filamentary) Endloskabeln aus einem Polyäthylen hoher Dichte. Die US-PS 3 619 339 beschreibt ein

2 punktförmig gebundenes Produkt von etwa 36,85 g/0,84 m

2
(1.3 oz/yd ), einer Zungenreißfestigkeit (tongue tear strength) von 1,315 kg und einer Zugfestigkeit von 22,68 kg/10,16 cm. In ähnlicher Weise beschreibt ein Aufsatz "Spun bonded sheet products" von Hentschel in CHEMTECH, Januar 1974, Seiten 32 bis 41, genauere Eigenschaften sowohl von flächengebundenen als auch punktge-

(R)
bundenen Tyvek -Bahnen. Bahngewichte von 28,35 g bis j

76,55 g jeweils pro 0,84 m² (1.0-2.7 oz/yd²) haben Elmendorf-Reißfestigkeiten zwischen 0,363 und 1,588 kg, ' mit flächengebundenen Vliesen Elmendorf-Reißfestig- ^: keiten bis 0,45 kg. Das von duPont im Dezember 1973 veröffentlichte Bulletin S10 "The Properties and Processing

of TYVEK*^R* Spunbonded Olefin" erwähnt auf Seite 7 wörtlich "While it is possible to fuse TYVEK to itself using heat only, strong seals are difficult to obtain in this way: melting the TYVEK destroys the fiber structure, reducing both the flexibility and tear strength in the seal area. The preferred method is to apply a coating whose melting point is below that of TYVEK, such as branched polyethylene or SURLYN A. With such a coating, high seal strengths can be achieved using hot bar or impulse techniques."

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Der vorgenannte Stand der Technik ist in Fig. 1 als Diagramm dargestellt in bezug auf die zwei Parameter "Bindermenge in bindenden Filamenten in Gew.-%" und "Menge der bindenden Filamente im Vlies in Gew.-%" entsprechend der unten angegebenen Definition des "bindenden Filaments" . Andere Parameter, wie üie Art der Heterofilamente (Kern-Mantel-Filamente oder Verbundfilamente) und Arten der Polymeren in den Heterofilamenten sind im Schlüssel von Fig. 1 angegeben.

Im Gegensatz zu dem vorstehend erläuterten Stand der Technik wurde nunmehr gefunden, daß ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,93 bis 0,965 g/cm mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 50 in erster Linie einem Polyäthylen niedriger Dichte überlegen ist, wenn es als Mantelkomponente in gebundenen Vliesen verwendet wird, die Kern-Mantel-Heteroendlosfilamente enthalten, in denen der Kern aus isotaktischem Polypropylen besteht, vorausgesetzt, daß das Polyäthylen hoher Dichte 5 bis 30 Gew.-% der Heterofilamente umfaßt, insbesondere bei speziellen Faservliesen, die mindestens 70 Gew.-% Heterofilamente enthalten. Es wurde weiterhin gefunden, daß die Eigenschaften', die mit dem Polyäthylen hoher Dichte erzielt werden, denen von im Handel erhältlichen selbstgebundenen Heterofilament-Vliesen überlegen sind. Weiterhin sind die Verfahrensbedingungen relativ kritisch, wenn diese überlegenen Eigenschaften tatsächlich erzielt werden sollen. ;

Die Produkte gemäß der Erfindung können sowohl für industrielle als auch nicht-industrielle Faservliese verwendet werden, und es sind beispielsweise die Verwendun- · gen eingeschlossen, die in der US-PS 3 341 394, Spalte 28, erwähnt sind. Die Vliese können insbesondere Verwendung '

finden für Anwendungen im Bau-Ingenieurwesen. ^:

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-Tl-

In den Zeichnungen vergleicht Fig. 1 den Stand der Technik mit der vorliegenden Erfindung, während Fig. 2 bis Fig. 5 in Vergrößerung Querschnittsansichten typischer Kern-Mantel-Heterofilamente vor und nach dem Selbstbinden zeigen.

In seinem breitesten Umfang bezieht sich der Gegenstand der Erfindung auf ein verbessertes selbstgebundenes Fa-

2 serviles mit einem Gewicht von mindestens 40 g/m , das im wesentlichen aus fasrigem nicht-körnigem Material besteht und mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern im Vlies, verstreckte Endlosheterofilamente aus mindestens zwei fadenbildenden synthetischen Polymerkomponenten in Kern-Mantel-Anordnung enthält, wobei die Kerne aus isotaktischem Polyproyplen physikalisch in ein Netzwerk aus verbundenen Mänteln mit einem ; Schmelzpunkt von mindestens 1O°C unter dem der Kerne eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,93 bis 0,965 g/cm mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 5O ist und zwischen 5 und 30 Gew.-% der Endlosheterofilamente umfaßt, und daß das ·

2
Vlies bei 140 g/m eine Elmendorf-Reißfestigkeit T gemäß ASTM D-1424 von mindestens 2,72 kg (6 Ib) und einen normalisierten Greifwiderstand G gemäß ASTM D-1117 von min- ; destens 54,43 kg (120 Ib) aufweist und der Wert des Pro- ^; duktes TxG mindestens 544,32 (1.200) ist. Diese Vliese haben einen höheren normalisierten Greifwiderstand (wie j nachstehend definiert), eine höhere Ermüdungsbeständigkeit (wie nachstehend definiert) und einen höheren Reißwider- , stand (wie nachstehend definiert) als die unregelmäßigen i Faservliese des Standes der Technik. Demzufolge sind die- ; se Vliese außerordentlich geeignet für Anwendungen des Bau-Ingenieurwesens, wie beispielsweise Straßenunter- j schichten, die hohe Festigkeit und hohe Ermüdungsbestän- ι

digkeit erfordern. !

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Vorzugsweise sollte der Wert des Produktes TxG mindestens 816,48 (1.800) und insbesondere mindestens 1.043,28 (2.300) betragen. Die Faservliese sollten bevorzugt eher flächengebunden als punktgebunden sein.

Homofilamente können in den Vliesen gemäß der Erfindung in einer Menge bis zu 30 Gew.-% vorhanden sein. Vorzugsweise sollten die Homofilamente aus dem gleichen Polymeren wie die Kerne der Heterofilamente hergestellt werden. Vorzugsweise machen die Heterofilamente mindestens ; 98 Gew.-% des Vlieses aus, besonders bevorzugt im wesentlichen 100 Gew.-% (Beispiel 5, Vergleichsbeispiel 10). :

Es ist bevorzugt, daß die Mäntel 10 bis 20 Gew.-% der Heterofilamente ausmachen (Beispiel 2, Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 8 sov/ie Beispiel 5) . '·.

Weiterhin hat der Polyäthylenmantel hoher Dichte vorzugsweise einen Schmelzindex im Bereich zwischen 1 und 20. Das Polyäthylen kann bis zu 5 Gew.-% eines Vinylmonomeren enthalten, beispielsweise 1-Hexen oder 1-Buten, die damit copolymerisiert sind, vorausgesetzt, daß die Dichte im festen Zustand größer als 0,93 g/cm und vorzugsweise größer als 0,94 g/cm ist.

Bei bestimmten Anwendungen, einschließlich der Filtration, werden Vliese bevorzugt, die eine Porosität entsprechend der nachstehenden Definition von mehr als 70% aufweisen. ^: Es wurde gefunden, daß bei Verwendung eines Polyäthylenmantels hoher Dichte höhere Porositäten als bei einem Polyäthylenmantel niedriger Dichte bei gleicher Zugfestigkeit erzielt werden können.

Vorzugsweise haben die Filamente Titer im Bereich zwischen 10 und 20 den. Es ist wichtig, daß das Verfahren Filament-

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mantel liefert, die im wesentlichen konzentrisch in bezug auf ihre Kerne sind, da sonst erhebliche Änderungen der Vlieseigenschaften auftreten können. Abschreckbedingungen beeinflussen zwar den Verfahrensablauf, scheinen aber überraschenderweise nur einen relativ geringen Einfluß auf die erzielten Produkteigenschaften zu haben (Beispiel 2, Beispiel 1) .

Die nachstehenden Definitionen und Versuchsmethoden werden, soweit nicht anders angegeben, in der gesamten Be-Schreibung verwendet:

Ein "Polyäthylen hoher Dichte" ist ein Polymerisat oder Cöpolymerisat des Äthylens mit einer Dichte von mehr als 0,93 g/cm³.
Ein "bindendes Filament" ist die Art von Filament, die selbstgebunden ist in einem selbstgebundenen Faservlies. Es kann ein Homofilament mit einem niedrigerem Schmelzpunkt als die anderen Filamente in dem Vlies oder ein Heterofilament sein, das eine niedriger-schmelzende Komponen·- te in mindestens einem Teil seiner äußeren Oberfläche aufweist. Der Schmelzndex "MFI" wird gemäß ASTM D_-1238 bestimmt. Der Schmelzpunkt des Polymerisats wird bestimmt durch Differentialwärmeanalyse (DTA) beim Maximum. Ein Vinylcomonomeres ist ein Monomeres, das eine einzige Vinylgruppe enthält, beispielsweise Hexen-1 und Buten-1.

Faservliese werden untersucht gemäß dem ASTM D-1682-Ver- ! fahren bezüglich des Greifwiderstandes und der Dehnung mit einer "table top Instron testing machine".

Der "normalisierte Greifwiderstand" wird erhalten durch _; Multiplizieren des gemessenen Greifwiderstandes in kg

2 ^:

bei 140 g/m und geteilt durch das Gewicht der Probe pro

Flächeneinheit, ausgedrückt in g/m . !

Die "Handreißfestigkeitsprüfung¹¹ ist eine subjektive Prü- j fung und wird durchgeführt, indem man eine Kerbe von

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25,4 nun senkrecht zur Kante des Vlieses einschneidet und versucht, diesen Schnitt durch eine starke Scherbewegung der Hand zu verstärken. Vliese sind typischerweise leicht mit der Hand zu zerreißen, wenn die Elmendorf-Reißfestigkeit unter 2,72 kg (6 Ib) liegt, das Zerreißen ist schwierig, wenn die Elmendorf - Reißfestigkeit zwischen 3,18 und 4,08 kg (7 bis 9 Ib) liegt, während die Vliese nur mit großen Schwierigkeiten oder überhaupt nicht zu zerreißen sind, wenn die Elmendorf-Reißfestigkeit größer ist als 4,54 kg (10 Ib).

Die "Ermüdungsbeständigkeit" wird bestimmt durch eine der ASTM-Vorschrift D-1682 ähnliche Methode mit der Ausnahme, daß das Vlies laufend zwischen den Grenzwerten von 0 bis 54,43 kg (0 bis 120 Ib) bei einem reduzierten Dehnungsgrad von 12,7 cm pro Minute bis zum Bruch geprüft wird.

Die "Elmendorf-Reißfestigkeit" wird gemäß ASTM D-1424 geprüft.

Die "Zähigkeit" eines Vlieses ist zahlenmäßig gleich dem 200stel Teil des Produktes aus der Reißfestigkeit und der prozentualen Dehnung des Vlieses jeweils beim Bruch und angenähert der Energieabsorptionsfähigkeit des Vlieses.

Der "Dehnungsfaktor" (tensile factor) eines Vlieses ist zahlenmäßig gleich dem Produkt aus der Reißfestigkeit und der Quadratwurzel der prozentualen Dehnung des Vlieses jeweils beim Bruch.

Die "Porosität" eines Vlieses ist ein Maß für den Freiraum innerhalb eines Vlieses und wird ausgedrückt in Prozenten. Sie kann beispielsweise errechnet werden aus Werten, die beim Wiegen eines Vlieses mit in bezug auf

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die Filamente bekannter Zusammensetzung und bekannten spezifischen Gewichtes und Messen der Dicke und der Fläche des Vlieses erhalten werden.

Ein neuer "Teststreckenversuch" wurde angewandt, um die relative Brauchbarkeit oder die Zyklen bis zum Bruch des Vlieses unter sehr harten Belastungsbedingungen des rollenden Verkehrs auf einer simulierten ungepflasterten Straße über einem Untergrund von sehr geringer Tragfähigkeit zu messen. Dieser Versuch wird im einzelnen nachstehend beschrieben.

Kurz gesagt wird eine Probe des zu untersuchenden Vlieses unter nicht-gleitenden Bedingungen über einen waagerechten Untergrund vorbestimmter Tragfähigkeit gespannt und mit einem Zuschlagstoff vorbestimmter Abstufung und Verdichtung bedeckt. Diese Anordnung wird dann senkrecht zyklisch belastet durch waagerechtes Hin- und Herbewegen eines belasteten Anhängerreifens bis zum Bruch des Vlieses . Der Versuch wird durch ein elektronisches Registriersystem überwacht und die Verformungen werden in Form eines Diagramms aufgezeichnet.

Die folgenden Definitionen werden in diesem Test verwendet. Die "Teststrecke" (test track) umfaßt die unten be- '. schriebene Vorrichtung, die verwendet wird, um den Ver- ; kehr über provisorische Zufahrtsstraßen zu simulieren. Das "Festigkeitsverhalten" (stabilization performance) .' ist die Fähigkeit des Vlieses, zyklischen Belastungen bis ; zum Bruch zu widerstehen. Die "Verformung" ist die gemessene Spurtiefe an vorbestimmten Punkten. ;

Die Teststreckenapparatur besteht im wesentlichen aus '

1) einem Bottich von 45,72 cm Breite, 243,84 cm Länge i

und 68,59 cm Tiefe, um den Untergrund, das Vlies und . die Zuschlagstoffe aufzunehmen;

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2) einem aufgepumpten Anhängerreifen (4 ply, 5.70/5.00-8), montiert an einem Wagen und mit einem Reifenüberdruck von 3,45 bar;

3) einer hydraulischen Pumpe für die horizontale Bewegung des Wagens; >

4) einem pneumatischen Zylinder für die vertikale Belastung des Rades und

5) einer elektronischen Vorrichtung für die Registrierung der Verformung und der Zahl der Zyklen.

Das nachstehend in großen Zügen geschilderte Verfahren wird angewandt:

1) Es wird ein Untergrund (feinkörnige Erde) hergestellt, der eine mit einer Schaufelschervorrichtung gemessene Kohäsionsfestigkeit von 70,76 kg/929 cm² (156 lb/ft²) aufweist, indem a) Wasser zu aus Illinois stammendem Goose Lake Fire Clay zugefügt wird, bis die Wasserkonzentration !

25 Gew.-% beträgt und b) in einem Mörtelmischer gemischt

2 wird, bis eine Kohäsionsfestigkeit von 7O',76 kg/929 cm

+5,44 kg/929 cm² (156 lb/ft² + 12 lb/ft²) erreicht ist, ί gemessen durch Schaufelscheren (ASTM D-2573). ,

2) Ein Zuschlagstoff Modified #7 Crusher Run wird herge- j stellt, indem a) ein genormter Zuschlagstoff N.C. Type I ABC Crusher Run in einer Menge von etwa 317,52 kg

(700 Ib) gewählt wird, b) alle Steine, die größer sind '

als ein Sieb mit einer Maschenweite von 82,6 mm entfernt ι

werden, c) der Zuschlagstoff für etv/a 2 Tage luftgetrock- ■

net wird, d) der Zuschlagstoff gesiebt wird, um Feinkorn ι

abzutrennen, das dann durch ein Sieb mit einer Maschen- .

weite von 0,147 mm hindurchgeht, worauf ein Teil die-

ses Feinkorns dem Zuschlagstoff wieder zugegeben wird in |

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einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf den Zuschlagstoff,
e) Goose Lake Fire Clay in einer Menge von 2 Gew.-%, bezogen auf den Zuschlagstoff, zugegeben wird und f) der
Feuchtigkeitsgehalt des Zuschlagstoffes auf einen Wert
von 6 bis 7 Gew.-% eingestellt wird, gemessen durch einen üblichen Troxler Nuclear Moisture-Density Gauge.

3) Der Bottich wird mit dem Untergrund bis zu einer Tiefe von 30,48 cm gefüllt und durch Feststampfen mit der Hand
geebnet.

4) Dann wird eine Vliesprobe direkt auf den Untergrund
aufgelegt und das Vlies an allen Seiten gesichert, so
daß das Vlies straff und nicht-gleitend ist, aber nicht
wesentlich gespannt wird.(Dieser Schritt wird vereinfacht, indem der Bottich horizontal in Längsrichtung geteilt ist ·. bis auf eine Tiefe von 30,48 cm).

5) 10,16 cm Zuschlagstoff werden auf das Vlies aufgegeben' und auf eine Feuchtdichte von 224,28 kg/m³ (140 lb/ft³) j bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 7 Gew.-% verdichtet.

6) Der Reifendruck wird auf einen Überdruck von 3,45

+ 0,06895 bar eingestellt. ;

7) Die vertikale Radlast L wird auf 254 kg (560 Ib) bei ,

2 ' einer Kohäsionsfestigkeit £ von 70,76 kg/929 cm

(156 lb/ft ) eingestellt. Für Änderungen der Kohäsions- j festigkeit innerhalb der zulässigen Werte zwischen
65,32 kg/929 cm² (144 lb/ft²) und 76,2 kg/929 cm²

(168 lb/ft²) ist \

L = 3,59c .

8) Die Teststrecke wird nun in einem Laboratorium bei j

ο !

21 C und 50% relativer Feuchtigkeit mit einer linearen i

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horizontalen Geschwindigkeit von 30,48 cm/Sekunde befahren und die Zahl der Zyklen bis zum Bruch, d.h. wenn Untergrund durch den Zuschlagstoff austritt, registriert. Außerdem ist es bei dem Test üblich, die Verformung an vorbestimmten Punkten innerhalb vorbestimmter Intervalle zu messen, die Scherfestigkeit und den Feuchtigkeitsgehalt des Untergrundes am Ende des Versuches erneut zu bestimmen und den Bereich zu notieren, innerhalb dem der Bruch des Vlieses auftritt.

Die nachstehenden Beispiele beschreiben die Erfindung und die bevorzugten Ausführungsformen. Die Vergleichsbeispiele betreffen nicht den Stand der Technik, zeigen aber die überraschenden Ergebnisse der Erfindung. Die Beispiele 1 bis 5 beschreiben die Erfindung, die Beispiele 6 bis 11 sind Vergleichsbeispiele·

Beispiel 1

Polypropylen der Handelsbezeichnung Hercules 6323, ein hochfließendes, maximale Steife aufweisendes und für die Faserherstellung geeignetes Polymerisat mit einem Schmelzindex 14FI₂₃ von etwa 10 g/10 Minuten und einer Dichte im festen Zustand von 0,903 g/cm , und ein Polyäthylen hoher Dichte mit der Handelsbezeichnung USI's LS5O6, das ' eine Dichte von 0,949 g/cm , einen Vicat-Erweichungspunkt j von 123°C gemäß ASTM D-1525, einen MFI.. _gQ von 6 g/10 Minuten gemäß ASTM D-1238, einen durch Differentialthermoana- ' Iyse (Maximumverfahren), kurz DTA bezeichnet, bestimmten j Schmelzpunkt von 127°C und scheinbar einen Vinylcomonomergehalt von etwa einem halben Prozent aufweist, wurden ; in Kern-Mantel-Konfiguration durch eine Spinndüse mit 300 ungleichmäßig angeordneten (scatter pattern) Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einem Länge/ Durchmesser-Verhältnis von 2:1 mit 7,78 kg/Stunde (17.15 lb/hr) bzw. 1,13 kg/Stunde (2.5 lb/hr) gesponnen.

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Das gesponnene Polypropylen hat einen MFI„₃ von 20 g/ 10 Minuten, während der Polyäthylenmantel einen MFI.„_o von 7 g/10 Minuten hat. Das Bündel wurde bei 200°C mit

(R)
Dowtherm behandelt, und die Filamente wurden in der folgenden Weise durch tangential geblasene Luft abgeschreckt. 5,66 m Luft von Umgebungstemperatur (etwa 21⁰C) wurde jede Minute quer durch den Garnstrang geblasen. Die Abschreckvorrichtung bestand aus feinmaschigen Metall- ' gittern von 61 cm Länge und 30,5 cm Breite in einer solchen Anordnung, daß ein Geschwindigkeitsprofil (velocity profile) von 76,2 m/Minute in einer Entfernung von 63,5 mm unter der Spinndüse und nahezu linear abnehmend auf 15,24 m/Minute in einer Entfernung von 36,83 cm unterhalb der Spinndüse ausgebildet wird. Die Filamente, die 12,7% eines Polyäthylenmantels hoher Dichte enthalten, wurden um eine auf 115 C erhitzte Walze mit einer Ge- ; schwindigkeit von 304,8 m pro Minute herumgewickelt und auf ein Streckverhältnis von 3,2 verstreckt, indem einige Schlingen um eine auf 100 C erhitzte Streckwalze ' herumgelegt wurden. Die verstreckten Filamente wurden j einer sich bewegenden pneumatischen Spritzpistole zugeführt, elektronegativ geladen und als eine einheitliche : Bahn auf einem sich bewegenden Förderband' abgelegt.

Die Bahn wurde dem Förderband entnommen und durch einen Heißlufttrommelofen mit einer Geschwindigkeit von etwa , 26 m/Minute hindurchgeführt. Die Bahn wurde auf der Trommel durch ein Stahlband mit einer lichten Maschenweite i

2 von etwa 0,28 mm eingespannt, wobei ein Druck von 40 g/cm auf die Bahn ausgeübt wurde, während Luft von 145 C durch , die Bahn hindurchging. Beim Verlassen des Ofens wurde die !

Bahn durch einen Kalander mit einem Walzendruck von |

3 kg/cm hindurchgeführt. Eine der Walzen war mit Gummi ' überzogen, während die andere Walze aus geschliffenem !

Stahl bestand. Das erhaltene Vlies hatte die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften.

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Beispiele 2a und 2b

Bahnen wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt mit der Änderung, daß eine Spinndüse mit 378 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,635 mm und einem Länge/Durchmesser-Verhältnis L/D von 10:1 verwendet und ungehindertes Abschrecken (outflow quench) angewandt wurde. Die Temperatur des Dowtherm wurde auf 220 C eingestellt. Der Garnausstoß wurde so reguliert, daß Kerne mit einem Einzeltiter von 7,5 den aus einem Polypropylen mit einem MPI₂₃₀ von 10 g/10 Minuten erhalten wurden mit a) einem ' 13% Mantel und b) einem 18% Mantel aus einem Polyäthylen , hoher Dichte mit einem MFI.. _g von 17 g/10 Minuten. Die nachstehenden Abschreckbedingungen kamen zur Anwendung. ^; 3,285 m Luft von Umgebungstemperatur (etwa 21°C) wurden radial nach außen aus einem Abschreckstab von 5O,8 cm Länge ausgeblasen. Die Spitze des Abschreckstabes befand sich 2,54 cm unter der Spinndüse, und der Abschreckstab bestand aus einem einen Außendurchmesser von 34,93 mm aufweisenden perforierten Aluminiumrohr, das von einem Polyurethanschaum von 9,53 mm Dicke umgeben war. Der Lochabstand in dem Aluminiumrohr war so gewählt, daß ein Geschwindigkeitsprofil erzielt wurde, das annähernd linear von der Spitze des Abschreckstabes bis zu einem Maximum am Boden des Abschreckstabes anstieg. Die Geschwindigkeit der Filamente und das Verstreckverhältnis waren die gleichen wie in Beispiel 1, doch wurde die Zuführwalze auf ; 110°C erhitzt, während die Streckwalze Umgebungstemperatur hatte. ■

Die Bahnen wurden in einem Flachbettheißluftofen bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 10 m/Minute gebunden, indem Luft von 130°C durch die Bahn hindurchgeführt und die , erhitzte Bahn in einem Gummi/Stahl-Kalander mit einem Walzendruck von 9 kg/cm gepreßt wurde bei einer Kontakt- ι länge in Laufrichtung von etwa 1 cm. Die gebundenen

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10

15 20

25

30

Vliese hatten die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften. Der Ablauf des Verfahrens war dem des Beispiels 1 überlegen, wahrscheinlich wegen der unterschiedlichen Abschreckbedingungen.

Beispiel 3

Unter Verwendung des gleichen Abschrecksystems des Beispieles 2 wurde eine Bahn hergestellt mit einem Kern mit einem MFI„.,_n von 22 g/10 Minuten und einem Mantel mit einem MFI₁- von 9 g/10 Minuten. Der Mantelanteil lag bei 10,7%. In diesem Falle hatte sowohl die Zuführ- als auch die Streckwalze Umgebungstemperatur. Die Bahn wurde mit einem unter einem Überdruck von 3,45 bar stehenden gesättigten Dampf gebunden, indem die Bahn, eingebettet zwischen Baumwollbänder, durch eine 0,61 m lange Druckkammer durch pneumatische Dichtungen hinein- und wieder herausgeführt wurde. Der Druck der Dichtungen betrug 4,14 bar, die Bandgeschwindigkeit 6,7 m/Minute. Die erhaltenen Vliese hatten die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften.

Tabelle 1

Eigenschaften der mit	Bahn	Vliese	einem	61	Polyäthylen hoher	Ermü-	Dichte
ummantelten	ge	Greif		82		dungs-
Bei	wicht	wider	Deh	105	Elmen-	bestän-	Test
spiel		stand	nung	119	, dorf-	digkeit	strecke,
				Reiß-	Zyklen	Zyklen
	g/m²			festig-	bis zum	bis zum
			keit	Bruch	Bruch
	140	kg/10,2cm %	kg	-
	140			1000
1	140	95,71	6,22	1000	1380
2a	156	113,40	6,22	849	1100
2b	142,29	4,04	1590
3	68,95	7,17	1140

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Beispiel 4

Bahnen wurden gemäß dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt mit der Ausnahme, daß der Mantelanteil auf 7,0% reduziert wurde. Das Polypropylen hatte einen MFI₂₃₀ von 23 g/10 Minuten, und die Temperatur der Zuführwalze betrug 90 C. Nach der Bindung gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren besaß das Vlies die folgenden Eigenschaften: Greifwiderstand 57,15 kg ^; (126 Ib), Dehnung 112% und Elmendorf-Reißfestigkeit etwa 7,17 kg .(15.3 Ib) .

Beispiel 5

Ein Vlies wurde entsprechend Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die Filamente einen Einzeltiter von etwa 9,5 den statt 5 den aufwiesen und daß die Bindung .

statt mit heißer Luft mit unter einem Druck von 3,45 bar stehenden Dampf herbeigeführt wurde. Das Produkt hatte die folgenden Eigenschaften mit Mantel/Kern-Verhältnissen im Bereich von 13/87 bis 28/72: Einen Greifwiderstand von 80,74 bis 86,64 kg (178 bis 191 lbs) und eine Dehnung von 80 bis 120%. Die Handreißfestigkeit reichte von der Unmöglichkeit des Zerreißens für das 13/87-Vlies bis zur ; Möglichkeit des Zerreißens für das 28/72-Vlies.

Die Beispiele 6 und 7 sind Vergleichsbeispiele mit Mänteln aus einem Polyäthylen niedriger Dichte. ^:

Vergleichsbeispiel· 6

Es wurde eine Spinndüse mit 200 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,381 mm und einem L/D-Verhäitnis von 4/3 ver-j wendet. Der Polypropylenkern (PXC3924 der ICI) wurde mit j einem MFI ₃ von 19 g/10 Minuten stranggepreßt, während das Polymere des Mantels ein Polyäthylen niedriger Dichte j (0,923 g/cm³) war (Alkathene XRM40 der ICI), das mit einem

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₉ von 22 g/10 Minuten stranggepreßt wurde. Der Garndurchsatz betrug 17,96 kg/Stunde (39.6 lb/hr) bei einer Spinntemperatur von 265°C, und das Kern/Mantel-Verhältnis war 80/20. Die Filamente wurden mit dem in Beispiel 2 beschriebenen Abschrecksystem gekühlt, und die Filamente . wurden mit einer Geschwindigkeit von 304,8 m/Minute aus ; dem Bündel gezogen. Nach dem Verstrecken bei einem Streckverhältnis von 4 mit auf Umgebungstemperatur befindlichen Walzen wurden die Filamente unter Bildung einer Bahn wie in den vorhergehenden Beispielen ausgebreitet. Die Bahn wurde mit unter einem Druck von 0,69 bar stehenden Dampf gemäß Beispiel 3 gebunden, wobei der : Dichtungsdruck am Einlaß bzw. Auslaß 1,24 bzw. 0,97 bar betrug. Die Eigenschaften des Vlieses sind in Tabelle 2

angegeben. j

Vergleichsbeispiel 7

Unter Verwendung des gleichen Bündels und der Spinnbedingungen wie im Vergleichsbeispiel 6 wurde der Durchsatz ! auf 14,24 kg/Stunde (31.4 lb/hr), der Mantelanteil auf 30% und die Geschwindigkeiten der Zuführwalze bzw. der Streckwalze auf 304,8 m/Minute bzw. 1371,6 m/Minute ein- ι gestellt. Die erhaltene Bahn mit Filamenten mit einem Einzeltiter von 8,7 den wurde mit unter einem überdruck ' von 1,10 bar gesättigtem Dampf gebunden bei einem Dich- ■ tungsüberdruck am Einlaß bzw. Auslaß von 2,14 bzw.

1,52 bar. Die Eigenschaften des Vlieses sind in Tabelle 2 | angegeben. j

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	Tabelle	2	Bahn ge wicht g/m²	Greif wider stand kg/10,	Deh nung, 2cm %	Elmen- Ermü dorf- dungs- Reiß- bestän- festig- digkeit, keit Zyklen kg bis zum Bruch	678	Test strecke, Zyklen bis zum Bruch
		134	52,62	59	4,31		216
Eigenschaften		142	93,90	76	2,40	246
	der mit einem Polyäthylen niedriger Dichte
ummantelten Vliese
Bei spiel
6
7

Es ist vor allem bemerkenswert, daß die Vliese der Ver- ^! gleichsbeispiele 6 und 7, wenn sie mit den Vliesen ge- ·

maß der Erfindung entsprechend den Beispielen 1 bis 3 ^!

verglichen werden, eine viel niedrigere Lebensdauer ;

besitzen, bestimmt durch die Zyklen bis zum Bruch bei .

den Ermüdungsbeständigkeits- und Teststreckenversuchen, j

sowie eine viel niedrigere Zähigkeit, die dem Produkt j

aus Greifwiderstand und Dehnung proportional ist und/oder ; schließlich auch eine viel niedrigere Elmendorf-Reißfe-

stigkeit. In diesem Zusammenhang soll daran erinnert :

werden, daß der Stand der Technik lehrt, daß durch Änderung der Bindungsbedingungen, wie Temperatur und Druck, t und/oder den Binderanteil, die Greifwiderstandsfestigkeit ; erhöht werden kann auf Kosten der Reißfestigkeit.

Vergleichsbeispiel· 8 I

Das Polypropylen Hercules 6323 und das Polyäthyl·en hoher I Dichte USI. LS5O6, wobei jedes Poiymere die im Beispiel 1 aufgezeigten Eigenschaften hat, werden in Kern/Mantel- ! Konfiguration durch eine Spinndüse mit 300 unregeimäßig j verteilten Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,635 mm ; und einer Länge von 6,35 mm mit 3,4 kg/Stunde (7.5 lb/hr)

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bzw. 1,13 kg/Stunde (2.5 lb/hr) gesponnen. Das Polypropylen des Kerns hat einen MFI^_n ^von 50 g/10 Minuten, während das Polyäthylen des Mantels einen MFI-„_ von : 7 g/10 Minuten besitzt. Die Filamente werden entsprechend ''■ Beispiel 1 durch tangential geblasene Luft abgeschreckt, , mit einer Geschwindigkeit von 457,2 m/Minute von einer Walze aufgenommen und mit einem Streckverhältnis von [ 2,5 verstreckt. Die Zuführ- und Streckwalzen befanden _; sich auf Umgebungstemperatur. Diese Kombination von Verfahrensvariablen führen zu einem Einzeltiter des ver- j streckten Filaments von 2,0 den. j

Die verstreckten Filaments wurden einer sich bewegenden ! pneumatischen Spritzpistole zugeführt, elektronegativ geladen und als eine Bahn von Endlosfilamenten auf einem [ Förderband abgelegt, dessen Geschwindigkeit so eingestellt war, daß das gewünschte Gewicht pro Flächeneinheit erzielt wurde. Die Bahn wurde dem Förderband entnommen und durch einen gesättigten Dampf enthaltenden Ofen bei ! 148°C während 6 Sekunden hindurchgeführt. Der Dampfdruck wurde in einer Kammer mittels Luftsäcken bei einem Über- ! druck von 4,14 bar gehalten. Unter diesen Bedingungen hatte das gebundene Faservlies ein Gewicht von- etwa

2 i

28,35 g/0,84 m und die folgenden Eigenschaften: ι

Zerreißprobe an einem 9.3 lb/in _{bei 56% Dennung} I streifen von 2,54 cm oz/yd² (ASTM D-1682) ι

Elmendorf- . _

Reißfestigkeit ' ' ^J

Vergleichsbeispiel 9 j

Vliese wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt mit dem Unterschied, daß eine Spinndüse verwendet wurde mit 193 Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,635 mm und einem Länge/ j Durchmesser-Verhältnis von 10/1. Der Durchsatz für den Polypropylenkern betrug 8,8 kg/Stunde (19.4 lb/hr) während

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der des Mantels 1,28 kg/Stunde (2.83 lb/hr) betrug. Beide Polymere sowohl für den Kern als auch für den Mantel enthielten 2% Ruß in Form eines 35%igen Konzentrats in einem Polyäthylenträger niedriger Dichte. Die Temperatur des Dowtherm betrug 220 C, während die Temperaturen für die j Zuführ- bzw. Streckwalze TOO⁰C üzw. 110°C betrugen. Die ΐ erhaltene Bahn von 140 g/m wurde gemäß Beispiel 3 ge- ' bunden und ergab ein Vlies mit den folgenden Eigenschaften: Greifwiderstand 111,55 kg (112 Ib) und Dehnung 106%. Wurde die Probe 250,2-stündigen Zyklen bei 100 Minuten ' Bestrahlung unterworfen sowie 20 Minuten bei Bestrahlung j mit Wasser besprüht in einem Kohlenbogen Weatherometer : (ASTM G23), so behielt die Probe 88% ihrer ursprünglichen Festigkeit, während eine Kontrollprobe ohne Ruß nur 11% j ihrer ursprünglichen Festigkeit behielt. Eine ähnliche j

Probe, die nur 1% Ruß enthielt, behielt bei dem gleichen \ Test 100% ihrer Festigkeit. Dieses Beispiel zeigt, daß ί auch kleine Mengen von Feststoffpartikeln in innigem Gemisch mit den Filamenten ihre ursprüngliche Festigkeit j ungünstig beeinflußt. j

Vergleichsbeispiel· 10 ί

Vliese wurden entsprechend Beispiel 5 hergestellt mit der !

Ausnahme, daß die Filamente einen Einzeltiter von etwa . 10 den statt von 9 den besaßen, und daß das Produkt aus einem Gemisch von 50% Heterofilamenten und 50% Polypropylenhomofilamenten bestand. Das Produkt hatte die folgenden Eigenschaften: Greifwiderstand 59,88 kg (132 Ib) und Dehnung 56 bis 77%. Dieses Vlies liegt nicht innerhalb der beanspruchten Zusammensetzung und zeigt, daß schlechtere Eigenschaften erzielt werden, wenn das Vlies weniger [ als 70% Heterofilamente enthält.

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Vergleichsbeispiel 11

Verstreckte Filamente wurden genau entsprechend Vergleichsbeispiel 8 hergestellt. Anschließend wurden die

Filamente auf Spulen aufgenommen, auf ein Aufsteckgatter ^:

gesteckt ,gekräuseltbis zu 10 Kräusel pro 2,54 cm und 25% ₍

Kräusel und dann in Stapelfasern von 3,81 cm Länge ge- j

schnitten. Die Stapelfasern wurden dann geöffnet, kar- ^:

diert und auf einer rotierenden Trommel abgelegt. Das j

unter den Bedingungen des Vergleichsbeispieles 6 gebun- |

2 dene Faservlies hatte ein Gewicht von etwa 28,35 g/0,84 m

und die folgenden Eigenschaften: \

Zerreißprobe an einem 9.2 lb/in _{bei 44%} Dehnung · Streifen von 2,54 cm oz/yd² (ASTM D-1682) \

Elmendorf- ,

Reißfestigkeit 0,82 kg

Dieses Vlies liegt nicht innerhalb der beanspruchten Zu- j sammensetzung, und es zeigt sich, daß schlechtere Eigen- j schäften erhalten werden, wenn Stapelfasern anstelle der
Endlosfilamente des Vergleichsbeispieles 8 verwendet werden.

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Claims

28 i υ 4 2 y VON KREISLER SCHÖNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTlNG PATENTANWÄLTE Br.-Ing. von Kreisler f 1973 Or.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln -DipJ.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln Ke/To. 5 KÖLN 1,10. März 1978 DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF FIBER INDUSTRIES, INC., Post Office Box 10038, Charlotte, North Carolina (V.St.A.) Patentansprüche

1. Selbstgebundenes Faservlies mit einem Gewicht von min-

2
destens 40 g/m , bestehend im wesentlichen aus fasrigem nicht-körnigem Material, enthaltend mindestens 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern im Vlies, verstreckte Endlosheterofilamente aus mindestens zwei fadenbildenden synthetischen Polymerkomponenten in Kern-Mantel-Anordnung, wobei der Kern aus isotaktischem Polypropylen physikalisch in ein Netzwerk aus verbundenen Mänteln mit einem Schmelzpunkt von mindestens 10⁰C unter dem des Kerns eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ein Polyäthylen mit hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,93 bis 0,965 g/cm mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 50 ist und zwischen 5 und 30 Gew.-% der Endlosheterofilamente umfaßt, und

daß das Vlias bei 140 g/m eine Elmendorf-Reißfestigkeit T gemäß ASTM D-1424 von mindestens 2,72 kg (6 Ib)

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Telefon: (0221) 234541 - 4 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompalenl Köln

ΛΕΓΓ'Τ

ο _

und einen normalisierten Greifwiderstand G gemäß ASTM D-1117 von mindestens 54,43 kg (120 Ib) aufweist und der Wert des Produktes TxG mindestens 544,32 (1.200) ist.

2. Faservlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel 10 bis 20 Gew.-% der Heterofilamente enthält und TxG mindestens 816,48 (1,800) ist.

3. Faservlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heterofilamente mindestens 98 Gew.-% des Vlieses ausmachen und TxG mindestens 1043,28 (2.300) ist.

4. Faservlies nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen im festen Zustand eine Dichte von mindestens 0,940 g/cm hat.

5. Faservlies nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyäthylen hoher Dichte einen Schmelzindex im Bereich von 1 bis 20 aufweist.

6. Faservlies nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies flächenselbstgebunden ist und eine Elmendorf-Reißfestigkeit von mindestens' 4,54 kg (10 Ib) _r einen normalisierten Greifwiderstand von mindestens 68,04 kg (150 Ib) und eine Dehnung von mindestens 50% bei Maximalspannung aufweist.

7. Faservlies nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Lebensdauer L beim Teststreckenversuch ^; von mindestens 1000 Zyklen bis zum Bruch, normalisiert auf ein 140 g/m -Vlies aufweist.

8. Faservlies nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß L mindestens 1.500 Zyklen beträgt. i

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9. Faservlies nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich-

2 net, daß es ein Gewicht bis zu 200 g/m aufweist und Filamente mit einem Titer im Bereich zwischen 1 und 20 den enthält.

TO. Verfahren zur Herstellung des Faservlieses nach Anspruch 1 bis 9 durch Schmelzspinnen von Kern-Mantel-Heterofilamenten,Verstrecken der gesponnenen Filamente, Ablegen der verstreckten Filamente unter Bildung einer nicht gebundenen Bahn und anschließendes Binden der Bahn unter Anwendung von Hitze und Druck unter Bildung eines selbstgebundenen Faservlieses, dadurch gekennzeichnet, daß Kern-Mantel-Heterofilamente schmelzgesponnen werden, wobei der Mantel ein Polyäthylen mit •hoher Dichte im festen Zustand im Bereich von 0,9 3 bis 0,965 g/cm mit einem Schmelzindex gemäß ASTM D-1238 von 1 bis 5O ist und zwischen 5 und 30 Gew.-% der Heterofilamente enthält, die gesponnenen Heterofilamente bei einem Streckverhältnis im Bereich zwischen 2,0 und 6,0 bei einer Temperatur bis 120°C verstreckt werden und die ungebundene Bahn bei einer Temperatur von 120° bis 155 C bei einer Klemmbelastung im Bereich von 3,4 bis 9,65 bar gebunden wird.

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