DE1222461B

DE1222461B - Faserschichtstoffe aus synthetischen Fasern oder Faeden

Info

Publication number: DE1222461B
Application number: DEP15386A
Authority: DE
Inventors: John Augustus Piccard; Frank Kerr Signaigo
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1954-12-31
Filing date: 1955-12-27
Publication date: 1966-08-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

D04h

Deutsche Kl 8h-7

1222461
P15386 VII a/8 h
27. Dezember 1955
11. August 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Faserschichtstoffe, z. B. nicht gewebte Faserschichten (Vliese), papierähnliche Schichten und Folien aus synthetischen, molekular orientierten, kristallinen Fasern oder Fäden, z. B. aus linearen Äthylenterephthalatpolymeren.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Faserschichtstoffe auf der Grundlage von Fasern aus synthetischen linearen Polymeren herzustellen. Zur Schaffung der notwendigen Bindung der Fasern wurden im wesentlichen zwei Wege eingeschlagen. Man hat einerseits die Fasern durch Erwärmen oder mit einem Weichmacher plastifiziert und andererseits die Fasern unter Verwendung von Bindemitteln gebunden, die als Lösungen, Dispersionen oder in anderer Form zur Anwendung kamen.

Nach diesen bekannten Verfahren können für eine Reihe von Zwecken zufriedenstellende Faserschichtstoffe, wie Vliese, Papierschichten und Folien, erhalten werden, aber diese Produkte haben bestimmte Nachteile, die dann in Erscheinung treten, wenn bei ihrem Einsatz die Hochtemperaturbeständigkeit und bzw. oder die Chemikalienfestigkeit eine Rolle spielt.

Diejenigen Erzeugnisse, deren Bindung auf einem Plastifizierungsvorgang beruht, vertragen solche Bedingungen nicht besonders, da durch Wärme leicht plastifizierbare Fasern im allgemeinen ihre Empfindlichkeit gegen höhere Temperaturen behalten. Sie weisen ferner nach der Plastifizierungsbehandlung keine wesentliche molekulare Orientierung auf. Solchen Produkten fehlen die hohen Festigkeiten, die orientierte synthetische Fasern üblicherweise aufweisen.

Ähnlich verhalten sich die bindemittelgebundenen Produkte. Ihre Höchstfestigkeit hängt gewöhnlich von der Bindung des Bindemittels an den Fasern ab. Die meisten Bindemittel erweichen darüber hinaus bereits bei niedrigeren Temperaturen oder sind gegen Lösungsmittel und Chemikalien empfindlicher als die Fasern. Qualität und Eigenschaften in dieser Weise gebundener Erzeugnisse hängen also von der Güte des Bindemittels ab, welches· der empfindlichste Teil des Produktes ist.

Bei den bekannten Erzeugnissen können daher die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften der in letzter Zeit entwickelten synthetischen Fasern nicht voll ausgenutzt werden.

Der Zweck der Erfindung besteht in der weitgehenden Beseitigung der bezeichneten Nachteile der bekannten Faservliesstoffe, d. h. also in der Schaffung eines Faservliesstoffes von besonders hoher Festig-

Faserschichtstoffe aus synthetischen Fasern
oder Fäden

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours & Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

John Augustus Piccard, Swarthmore, Pa.;

Frank Kerr Signaigo, Wilmington, Del. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Dezember 1954
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keit und Temperaturbeständigkeit und homogenen Materialeigenschaften.

Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, daß bestimmte, faserbildende polymere Kunststoffe sowohl in einem durch Röntgenspektralanalyse nachweisbaren »kristallin modifizierten« Zustand, als auch in einem »amorph modifizierten« Zustand in Erscheinung treten können. Polymere, die diese Eigenart in hohem Maße aufweisen, sind die Polyester, insbesondere Polymethylenterephthalat wie Polyalkylenterephthalat. So wurde z. B. gefunden, daß im Fall einer raschen Abschreckung von geschmolzenem Polyäthylenterephthalat das feste Polykondensat in »amorph modifiziertem« Zustand anfällt, während im Fall der langsamen Abkühlung der Schmelze das Polykondensat in »kristallin modifiziertem« Zustand erhalten wird. Der »kristallin modifizierte« Zustand wird auch dann erhalten, wenn man festes, »amorph modifiziertes« Polykondensat einige Minuten auf eine Temperatur zwischen 120° C und seinem Schmelzpunkt erwärmt. Polymere Kunststoffe mit der soeben beschriebenen Eigenschaft sind im folgenden für die Erläuterung und die Kennzeichnung der Erfindung als »kristallisierbare Kunststoffe« bezeichnet. Es wurde festgestellt, daß eine »Kristallisierbarkeit« im Sinne der gegebenen Begriffsdefinition in vielen Fällen auch dann auftritt, wenn Copolykondensate von Äthylen-

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terephthalat mit anderen polymerisierbaren Stoffen In klarer Erkenntnis der geschilderten, naturgebildet werden. So können Copolymere verwendet gesetzlich bestimmten Phänomene wurde der Erfinwerden, die eine zweite Glykol- und/oder zwei- dung folgende technische Aufgabe zugrunde gelegt: basische Säurekomponente enthalten; mit besonde- Die Eigenart »kristallisierbarer polymerer Kunstrem Vorteil können bei der Herstellung von Copoly- 5 stoffe«, sowohl einen »temporären« als auch einen ester Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol, Hexa- »wahren« Schmelzpunkt aufzuweisen, soll zur Vermethylenglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol festigung von aus »kristallisierbaren polymeren usw. verwendet werden, während als zweibasische Kunststoffen« bestehenden Faservliesstoffen heran-Säuren bei der Herstellung von Copolyester Sebacin- gezogen werden, indem die der Verfestigung dienensäure, Suberonsäure, Azelainsäure, Adipinsäure, ίο den Teile der Vliesfasern zunächst im sogenannten Oxydivaleriansäure, Äthylen-bis-p-oxybenzoesäure »amorph modifizierten« Zustand verbleiben und erst und eine Reihe anderer Säuren in Betracht kommen in einer auf den Vliesbildevorgang folgenden Wärmekönnen. Wesentlich für die Kristallisierbarkeit im behandlung erweicht und in den kristallin modifizier-Sinne der hier gültigen Begriffsdefinition wird ein ten Zustand übergeführt werden,
hinreichender Anteil des Polyesters, z. B. des 15 Mit der Lösung dieser technischen Aufgabe wer-Äthylenterephthalats, gehalten. Wenn eine zu ge- den gegenüber den bekannten Faservliesstoffen erringe Menge an Polyester (z. B. Äthylenterephthalat) hebliche Vorteile erzielt:

oder umgekehrt ein zu großer Anteil einer copoly- Da die Fasern der Faservliesmasse und die Fasern merisierbaren Verbindung eingebaut wird, zeigt das der Bindemittelsubstanz an sich gleiche chemische Produkt (Copolymer) unabhängig von einer vorher- 20 Beschaffenheit aufweisen, sich während der Vliesgehenden Wärmebehandlung bei der röntgenspektra- bildung nur durch die kristalline Ordnung unterlen Prüfung- nicht das für den kristallinen Zustand scheiden, die nach Vliesverfestigung aber ebenfalls charakteristische Diagramm. gleichgestellt ist, sind die erfindungsgemäßen Vlies-

Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zu- stoffe von homogener Beschaffenheit, so daß eine gründe, daß die »kristallisierbaren Kunststoffe«, so- 25 gleichmäßige Färbemöglichkeit und gleichmäßige fern sie z. B. durch ein Düsenspritzverfahren zu Materialeigenschaften, wie Schmiegsamkeit, Saugfadenförmigen Gebilden begrenzter oder beliebiger fähigkeit usw., sichergestellt werden. Insbesondere Länge verarbeitet werden, zunächst im sogenannten ist bei den erfindungsgemäßen Kunststoffen erreicht, »amorph modifizierten« Zustand in Erscheinung daß die Beständigkeit gegenüber höheren Temperatreten, daß aber der orientierte »kristallin modifi- 30 türen und chemischen Einflüssen nur noch von einem zierte« Zustand erlangt wird, wenn das aus der Düse einzigen Faktor, nämlich den Materialeigenschaften kommende Kunststoffmaterial erheblich verstreckt des einzigen kristallisierbaren Kunststoffes, abhängig wird, z. B. auf mindestens das Dreifache, Vorzugs- ist. So wurde z. B. festgestellt, daß im Fall eines weise auf das Fünffache der ursprünglichen Länge. Faservlieses, dessen wesentliche Masse aus PoIy-Die Ursache für dieses Phänomen darf wohl darin 35 äthylenterephthalatfasem besteht, im Fall der Vergesehen werden, daß die molekulare Struktur des aus Wendung von Bindemitteln anderer chemischer Zuder Düse kommenden Kunststoffes als »nicht ausge- sammensetzung einen Erweichungspunkt bei 232° C richtet« oder mindestens nur »schwach ausgerichtet« aufweist, während im Fall der erfindungsgemäßen zu bezeichnen ist, während der nachfolgende Streck- Verwendung von gleichem, jedoch amorphem Matevorgang zu einer »Längsausrichtung« der molekula- 40 rial als Bindemittel der Erweichungspunkt auf 246° C ren Struktur führt. Während des Streckvorganges verlagert wird. Auch bei den bekannten Vliesstoffen kann KristaUinität eintreten, und zwar sofort oder ist zwar denkbar, daß durch die Wahl eines Bindemindestens nach einer entsprechenden Erwärmung, mittels mit hohem Erweichungspunkt der Erweiz. B. auf mehr als 100° C. Auch liegt der Erfindung chungspunkt des Vlieses erhöht wird, doch wird in die Erkenntnis zugrunde, daß die »kristallisierbaren 45 solchen Fällen infolge der erforderlichen höheren ErKunststoffe« in ihrer »amorph modifizierten« Er- wärmung beim Verfestigungsvorgang das Produkt scheinungsfonn bei einer niedrigeren Temperatur hart und spröde.

vom festen in den flüssigen Aggregatzustand über- Die der Erfindung zugrunde liegende technische

gehen, als in ihrer »kristallin modifizierten« Erschei- Aufgabe wird dadurch gelöst, 'daß der dm wesent-

nungsform. Im folgenden soll der Begriff »tempo- 50 liehen aus kristallin modifizierten Fasern eines kristal-

rärer Schmelzpunkt« Bezug nehmen auf diejenige linisierbaren polymeren Kunststoffes bestehenden

Temperatur, bei welcher die amorphe Erscheinungs- Fasermasse eine bestimmte Teilmenge einer Substanz

form der Kunststoffe in den flüssigen Zustand über- beigefügt wird, die zwar gleiche oder mindestens im

geht, während der Begriff »wahrer Schmelzpunkt« wesentlichen gleich chemische Beschaffenheit wie die

auf das Flüssigwerden der »kristallin modifizierten« 55 Fasern der Fasermasse aufweist, die jedoch im

Erscheinungsform Bezug nimmt. amorph modifizierten Zustand sich befindet. Dabei

Schließlich liegt der Erfindung die Erkenntnis zu- ist es zweckmäßig, daß die im amorph modifizierten gründe, daß beim Erhitzen eines Kunststoffes von Zustand befindlichen und als Bindemittel wirkenden kristallin modifizierter Struktur auf eine dem Substanzmengen in Form von Fäden oder Fasern in temporären Schmelzpunkt entsprechende Tempe- 60 die Vliesfasermasse eingebracht werden. Dabei kann ratur die kristallin modifizierte Erscheinungsform die Aufbereitung des Vlieses und die Beimischung der nicht wesentlich beeinträchtigt wird, daß aber ein amorph modifizierten Substanzteile in jeder in der fortgesetztes Erhitzen einer beim temporären Faservliesteohnik üblichen Weise erfolgen, also z. B. Schmelzpunkt geschmolzenen amorph modifizierten durch Krempeln, nach dem Luftwirbelverfahren oder Kunststofform über den temporären Schmelzpunkt 65 nach dem Naßverfahren, wie es insbesondere in der hinaus zu einer kristallin modifizierten Form führt, Papiertechnik in Verbindung mit kurzstapeligen Faderen »wahrer Schmelzpunkt« wesentlich oberhalb sern gebräuchlich ist. Auch kann in der in Faservliesdes »temporären Schmelzpunkts« liegt. Stofftechnik üblichen Weise die Steifigkeit des Pro-

duktes und der gleichen Materialeigenschaften durch unterschiedliche Bemessung des Bindemittelanteils beliebig gesteuert werden. Bei Verwendung der Krempel zur Vliesbildung ist selbstverständlich auch die Bildung von Mehrlagenvliesen mit unterschiedlich orientierter Faserlage und Einsprühen oder Aufstreuen der Bindemittelsubstanz in an sich bekannter Weise möglich. (Wegen Stand der Technik vgl. zum Beispiel »Textil-Praxis«, 1953, April, S. 297 bis 302.)

Auch die weitere Verarbeitung des Vlieses nach seiner Bildung entspricht im wesentlichen den in der Faservliesstofftechnik üblichen Regeln, denn es ist nur erforderlich, daß die der Verfestigung dienende Wärmebehandlung bei einer Temperatur vorgenommen wird, die zwischen dem »temporären« und dem »wahren« Schmelzpunkt des kristallisierbaren Kunststoffes liegt.

Die erfindungsgemäßen Faservliesstoffe können zur Herstellung von Verbundstoffen, Zwischenfuttern, für medizinische Verbandszwecke, Dekorationsmaterialien, Filtermaterialien, Isolationsmaterialien u. dgl. verwendet werden, wie dies für Faservliesstoffe allgemein schon üblich ist.

Es werden im folgenden einige Beispiele für die Anwendung der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Ein Gemisch von 0,6 g einer unorientierten, amorph modifizierten Polyäthylenterephthalatfaser (Stapellänge 3 mm, Titer 300 den), erhalten durch Schmelzspinnen gemäß USA.-Patentschrift 2 465 319 (ohne Strecken), und 9 g molekular orientierter Faser (Stapellänge 64 mm, Fasertiter 3 den), hergestellt gemäß USA.-Patentschrift 2 604 689, wird innig durchgemischt und statistisch ungeordnet auf einer Fläche von 20X20 cm verteilt. Die Fasermasse wird dann zwischen zwei Kartonplatten, die zur Verhinderung des Anhaftens eine überzugsfreie Zellglasfläche aufweisen, bei 44 kg/cm² Druck und 150° C verpreßt. Es wird ein papierartiges flächenhaftes Material mit einem Gewicht von 1,86 g/dm² erhalten, das beim Prüfen von Hand eine weiche Beschaffenheit mit ausgeprägten Faserbefestigungspunkten zeigt und von Hand fast nicht zerrissen werden kann. Bei ¹/2Stündigem Waschen in einem automatisch bewegten Waschgefäß wird das Material erweicht und ein Flor aufgerichtet, wobei keine Schwächung zu bemerken ist.

Beispiel 2

Es wird ein papierartiges flächenhaftes Material gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von 5 g der orientierten Faser und 0,3 g der unorientierten amorphen Faser hergestellt. Das Produkt hat eine ähnliche Beschaffenheit wie dasjenige des Beispiels 1, ist aber leichter.

Beispiel 3

Die Arbeitsweise des Beispiels 2 wird mit der Abänderung wiederholt, daß man als amorphe Faser eine solche von 13 mm Stapel verwendet. Die Prodükteigenschaften sind gegenüber den Erzeugnissen gemäß den Beispielen 1 und 2 nicht wesentlich verändert.

Beispiel 4

Nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 wird ein flächenhaftes Material aus Polyäthylenterephthalatfaser unter Verwendung einer 20-den-Faser als unorientierte amorphe Faser hergestellt. Das Material weist keine ausgeprägten Faserbefestigungspunkte auf; seine Festigkeit ist etwas geringer als diejenige des Produktes nach Beispiel 1.

Beispiel 5

Ein Gemisch aus 8 g der orientierten Stapelfaser des Beispiels 1 und 1 g feinverteilter konfettiartiger Teilchen des amorphen Polymeren (erhalten durch Schneiden eines Films aus einem Copolyester aus 90 Gewichtsprozent Äthylenterephthalat und 10 Gewichtsprozent Äthylensebacat) wird statistisch ungeordnet zu einer Matte ausgebreitet, die bei einer Temperatur von 130° C nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 verpreßt wird. Das anfallende nicht gewebte flächenhafte Fasermaterial ist weich und hat ausgeprägte Faserbefestigungspunkte. Bs eignet sich gut als Filtermaterial.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung polymerer Kunststoffe bestimmter chemischer Beschaffenheit in amorpher Modifikation als Bindemittel zur Verfestigung von Faserstoffvliesen, die aus polymeren Kunststofffasern der gleichen chemischen Beschaffenheit, jedoch kristalliner Modifikation bestehen.

2. Faserstoffvliesverfestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Bindemittel Faserform aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung von aus polymeren Kunststoffasern bestehenden Faserstoffvliesen unter Verwendung von polymeren Bindemitteln nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliesverfestigung bei einer dem Schmelzpunkt der amorphen Kunststoffmodifikation entsprechenden Temperatur durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2306 781.