DE10026281B4

DE10026281B4 - Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen

Info

Publication number: DE10026281B4
Application number: DE2000126281
Authority: DE
Inventors: Margot Brodtka; Rainer Lindner; Ullrich Steinbach; Frank Landgraf; Dieter Blechschmidt
Original assignee: Saechsisches Textilforschungsinstitut STFI eV
Current assignee: Saechsisches Textilforschungsinstitut STFI eV
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: DE10026281A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von feintitrigen Spinnvliesstoffen mit erhöhter innerer Oberfläche zur Verbesserung der Saugfähigkeit und Weichheit, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schmelzedispersion untereinander unverträgliche Ausgangspolymere unmittelbar vor der Extrusion homogen vermischt und anschließend gemeinsam extrudiert werden, zu Filamenten > 1 dtex ausgeformt, danach abgekühlt, verstreckt und anschließend schlingenförmig zu einem Vlies abgelegt werden, das durch Nadeln, Wasserstrahlen oder mittels energiereicher Gasstrahlen in feinere Bestandteile < 1 dtex aufgespalten und dabei gleichzeitig verfestigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feintiteriger Spinnvliesstoffe mit erhöhter innerer Oberfläche zur Erhöhung der Saugfähigkeit und Weichheit.

Im Rahmen der Weiterentwicklung von Spinnvliesverfahren existieren Bestrebungen, die Feinheit der Filamente auf Werte unter 1 dtex zu verringern. Dies ist prinzipiell möglich durch Nutzung konventioneller Spinnvliesverfahren im Druck- oder Saugluftbetrieb, wobei bei der Erspinnung von Filamentfeinheiten < 1 dtex eine ausreichende Spinnsicherheit infolge nicht ausreichender Filamentfestigkeiten nicht immer gegeben ist. Besonders nachteilig ist außerdem, daß bei vorgegebener Filamentgeschwindigkeit eine beabsichtigte Verfeinerung der Filamente im Spinnvlies Reduzierungen der Schmelzedurchsatzleistung pro Düsenbohrung erfordert und deshalb bei Beibehaltung der Bohrungsanzahl mit Produktivitätsverlusten verbunden ist. Die geringen Filamentdurchmesser und die geringen Schmelzedurchsatzleistungen pro Düsenbohrung bewirken eine schnelle Abkühlung des Polymers. Dies führt zu einer hohen Fadenspannung und begünstigt Filamentbrüche. Die DE 39 41 824 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Spinnvorrichtung zur Herstellung von Microfilamenten mit Nachheizung der Filamente durch Abziehen im heißen Luftstrom. Dies ist mit erhöhtem energetischem Aufwand verbunden und gestaltet die Verfahrensführung wesentlich komplizierter.

Alternativ werden Bikomponentenfilamente ersponnen, die anschließend durch mechanische Beanspruchung in Einzelkomponenten aufgespalten werden oder wo eine Komponente herausgelöst wird. Gebräuchlich sind side by side-, Orangen- und Sonnenblumenprofile. Die Herstellung derartiger Filamente erfordert komplizierte Spinnbalkenkonstruktionen und ein aufwendiges Schmelzesystem. So sind unter anderem zwei Extruder erforderlich (B. Baker: „Bicomponent Fibers: A Personal Perspective", IFJ, Juni 1998, S. 26).

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von feinen Filamenten ist die Melt-blown-Technologie. In der EP 0 474 421 A1 ist eine Spinndüse für das Melt-blown-Verfahren und in der DE 41 14 839 A1 ein Verbundvlies aus Melt-blow-Fasern als Mikrofaservlies mit Kleberkomponente beschrieben. Diese Technologie erfordert einen im Vergleich zu herkömmlichen Spinnverfahren sehr hohen Energieaufwand und die Festigkeit des Flächengebildes ist sehr gering.

In der EP 0 814 188 A1 ist die Herstellung von Spinnvliesstoff aus endlosen Verbundfilamenten beschrieben, die aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren gebildet sind, die untereinander mindestens eine Teilungs- oder Spaltungsebene haben. Die verschiedenen polymeren Materialien, aus denen die Verbundfilamente bestehen, sind vorteilhaft nicht mischbar (Anspruch 6) und bilden demzufolge im Fadenquerschnitt nebeneinander angeordnete gleiche bzw. unterschiedliche Bereiche, die sich gleichmäßig über die gesamte Fadenlänge in der gleichen Anordnung erstrecken. Die Durchführung dieses Verfahrens ist nach den herkömmlichen Spinnverfahren mit dem gleichen anlagentechnischen und energetischen Aufwand nicht möglich. Konkret bedeutet dies, das Verfahren ist nicht auf herkömmlichen Monokomponenten-Spinnvliesanlagen, die nach dem Druck- oder Saugluftverfahren arbeiten, produzierbar, d.h., dass mehrere Extruder und statt herkömmlicher Monokomponentenspinndüsen oder -spinnbalken neue aufwendige Spezialspinndüsen- oder Spinnbalkenkonstruktionen erforderlich sind. Diese bekannte Mehrkomponenten-Spinnvliestechnik ist nur für sogenannte Druckluft-Spinnverfahren, nicht aber allumfassend für das Vorhangspinnen („Reicofil-Technologie) geeignet.

Bei dem in DE 82 04 133 U1 beschriebenen Verfahren werden Matrix-Fibrillen-Strukturen ersponnen. Dabei handelt es sich nicht um ein Verfahren zur Herstellung feintitriger Spinnvliesstoffe, sondern um ein Verfahren zur Faserherstellung. Die Verstreckung der bereits ausgeformten Filamente erfolgt mechanisch mittels Galetten und Kontaktwärmer (1). Das Aufsplitten erfolgt mittels Reißkonverter und nicht durch Nadeln oder vorzugsweise durch Wasserstrahlen. Beim Reißkonvertieren können wesentlich höhere Spaltkräfte erzeugt werden, allerdings lässt sich dieser Verfahrensschritt in einem Spinnvliesverfahren nicht einbauen.

Die in der US 5 786 284 A wird ein völlig anderes Spinnverfahren beschrieben, bei dem Polymere in Autoklaven in einem Lösungsmittel bei hohem Druck und hoher Temperatur gelöst werden und die Lösung dann ersponnen wird. Es besteht kein Zusammenhang zur Herstellung von feintitrigen Spinnvliesstoffen.

Die Aufgabe der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung von feintiterigen Spinnvliesen, das die oben angeführten Nachteile ausschließt, keinen Einschränkungen bezüglich der Schmelzedurchsatzleistung unterworfen ist und apparativ und energetisch nicht aufwendiger als herkömmliche Spinnvliesverfahren ist.

Gelöst wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen enthalten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, daß Filamente vom Matrix-Fibrillen-Typ mit einer Feinheit > 1 dtex, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 dtex, ersponnen und schlingenförmig zu einem Vlies abgelegt werden können, welches anschließend durch Vernadeln oder mittels energiereicher Wasser- oder Gasstrahlen verfestigt wird. Beim Verfestigungsprozeß werden die durch eine stark ausgeprägte Anisotropie der Festigkeiten charakterisierten Filamente in feinere Kapillaren < 1 dtex gespalten. Die so hergestellten Vliese zeichnen sich durch ein isotropes Festigkeits- und Dehnungsverhalten auf. Gegenüber herkömmlichen Spinnvliesen besitzen die Vliese eine erhöhte innere Oberfläche, verbesserten Deckungsgrad, bessere Saugfähigkeit und Weichheit.

Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird anhand eines nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Polyestergranulat mit einer Intrinsic-Viskosität von 0,65 wird kristallisiert und auf einen Restwassergehalt < 0,004 % getrocknet und mit Hochdruckpolyäthylengranulat vermischt, so daß die Granulatmischung 30 Masseprozent Hochdruckpolyäthylen enthält. Die Granulatmischung wird extrudiert. Der Extruder wird so eingestellt, daß sich am Meßkopf eine Schmelzetemperatur von 275 bis 283 °C und vor der Schmelzedosierpumpe ein Druck von 50 bis 85 bar einstellt. Anschließend wird die Schmelze durch runde Düsenbohrungen gepreßt und zu Filamenten ausgeformt, wobei der Massedurchsatz pro Düsenbohrung 0,9 g/min. beträgt. Die ersponnenen Filamente werden mit einer Geschwindigkeit von 4000 m/min. abgezogen und haben eine Feinheit von durchschnittlich 2,3 dtex. Auf einem luftdurchlässigen, umlaufenden Band werden die ersponnenen Filamente schlingenförmig zu einem Vlies abgelegt und anschließend mit energiereichen Wasserstrahlen beaufschlagt. Der maximale Prozeßwasserdruck wird auf 400 bar eingestellt. Bei der Wasserstrahlbehandlung werden die Filamente in feine Kapillare von 0,4 bis 0,7 dtex aufgespalten. Gleichzeitig wird das Vlies verfestigt. Der Vliesstoff zeichnet sich durch einen sehr guten Deckungsgrad, hervorragende Weichheit und Saugfähigkeit aus.

Claims

Verfahren zur Herstellung von feintitrigen Spinnvliesstoffen mit erhöhter innerer Oberfläche zur Verbesserung der Saugfähigkeit und Weichheit, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Schmelzedispersion untereinander unverträgliche Ausgangspolymere unmittelbar vor der Extrusion homogen vermischt und anschließend gemeinsam extrudiert werden, zu Filamenten > 1 dtex ausgeformt, danach abgekühlt, verstreckt und anschließend schlingenförmig zu einem Vlies abgelegt werden, das durch Nadeln, Wasserstrahlen oder mittels energiereicher Gasstrahlen in feinere Bestandteile < 1 dtex aufgespalten und dabei gleichzeitig verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewährleistung einer ausreichenden Dispergierung der Schmelze die Extruderschneckendrehzahl so eingestellt wird, daß sich vor der Schmelzedosierpumpe bzw. vor der Spinnstelle ein Massedruck von 40 bis 160 bar einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die monoaxiale Verstreckbarkeit beider Schmelzekomponenten unter annähernd gleichen Bedingungen erfolgt, so daß sich Grenzflächen zwischen den Polymeren vorrangig parallel zur Längsachse der Filamente ausrichten.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Längs- zu Querfestigkeit einer aus der Polymermischung hergestellten, maximal längsverstreckten Folie im Bereich zwischen 12:1 und 5:1 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausformung der Filamente herkömmliche Rund- oder Profildüsen eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Filamente mechanisch oder vorzugsweise aerodynamisch nach bekannten Verfahren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix durch ein natürlich spaltbares Polymer gebildet wird und die disperse Phase ein natürlich spaltbares Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Matrix als auch die disperse Phase natürlich nichtspaltbare Polymere sein können.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Matrixkomponente so eingestellt wird, daß der Phasenumkehrbereich erreicht oder um maximal 20 Masseprozent über- oder unterschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Wasserstrahlen zum Spalten und Verfestigen der ersponnenen Filamente Drücke von 50 bis 500 bar und Düsendurchmesser von 0,08 bis 0,2 mm verwendet werden.