DE3878061T2

DE3878061T2 - Filze und nichtgewebte stoffe auf der basis von polyesterfasern und glasfasern und verfahren zu ihrer herstellung.

Info

Publication number: DE3878061T2
Application number: DE8888111549T
Authority: DE
Inventors: Paolo Melacini; Giovanni Dr Pieri
Original assignee: Montefibre SpA
Current assignee: Montefibre SpA
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-07-18
Publication date: 1993-08-05
Anticipated expiration: 2008-07-19
Also published as: KR890002467A; JPS6485400A; ES2038250T3; US5154798A; EP0299536A2; IT1228422B; EP0299536B1; IT8721319A0; DE3878061D1; EP0299536A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Filzen und nichtgewebten Textilerzeugnissen auf Basis von Mischungen von Polyester- und Glasfasern, die in Erzeugnisse unterschiedlicher Art entsprechend den in der Papierindustrie bekannten Techniken übergeführt werden können.
Die Herstellung von Filzen und nichtgewebten Textilerzeugnissen, bestehend aus Mischungen von thermoplastischen und Glasfasern, ist aus dem Stand der Technik gut bekannt. Es ist auch bekannt, daß diese Filze und nichtgewebten Textilerzeugnisse nach bekannten Methoden entweder durch ein "Trocken"-Verfahren, das die Verwendung von Kardierungsmaschinen (oder Krempelmaschinen oder Luft- Formungs-Maschinen) umfaßt oder durch ein "Naß"-Verfahren, das die Verwendung üblicher Vorrichtungen, die in der Papierherstellung verwendet werden, umfaßt, hergestellt werden können. Diese letztgenannte Methode zeigt zweifellos Vorteile hinsichtlich Billigkeit sowie hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften der so erhaltenen Produkte und stellt daher die bevorzugte Methode dar.
Die Aktivitäten auf diesem Gebiet konzentrierten und konzentrieren sich immer noch auf die Analyse faserartiger Materialien, die es erlauben können, faserartige Strukturen mit einer ausreichenden Kohäsion herzustellen, derart, daß sie bei anschließenden Umwandlungs- oder Verarbeitungsmaßnahmen unter Verwendung von Techniken, die bei der Papierherstellung üblich sind, einsetzbar werden.
Die US-A-4 431 696 beschreibt die Herstellung nach üblichen Methoden von selbsttragenden Folien oder Filzen, ausgehend von Mischungen von Glasfasern mit Fibrillen oder Fibriden aus olefinischen Polymeren mit einer spezifischen Oberfläche von höher als 1 m²/g. In jenem Fall rühren die selbsttragenden Eigenschaften der Folien von den speziellen Polyolefinfasern her, die von der Patentinhaberin verwendet werden. Ihre Morphologie, die sehr ungleichmäßig ist, ermöglicht es, eine physikalische Bindung zwischen den Glasfasern zu erzeugen, die ausreicht, um eine bemerkenswerte strukturelle Vollkommenheit zu erzielen.
Gemäß der IT-B-1 161 880, die die üblichen Methoden, wie sie für Papier verwendet werden, befolgt, werden koherente Schleier aus Glasfasern unter Verwendung von Mischungen dieser Fasern mit herkömmlichen thermoplastischen Polymeren hergestellt. Diese letztgenannten läßt man nach dem Trocknen des Schleiers schmelzen, wobei man so eine zufriedenstellende Adhäsion unter den Glasfasern und die Bildung einer stabilen und koherenten Struktur erreicht.
Aus dem Referat 32721v von Chemical Abstracts, Band 82, 1975, Seite 94, ist die Verwendung von Polyethylenterephthalatfasern in Folien aus Mischungen von Glasfasern und Polyesterfasern, die nach einer Standardmethode der Papierherstellung erhalten werden, bekannt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß es möglich ist, Filze, Schleier oder nichtgewebte Textilerzeugnisse aus Glasfasern und thermoplastischen Fasern herzustellen, die eine stabile und koherente Struktur aufweisen, welche verwendet werden können zur Herstellung von Erzeugnissen unterschiedlicher Gestalt, wenn spezielle Polyesterfasern verwendet werden, und die Wärmebehandlung unter den nachstehend definierten Bedingungen durchgeführt wird.
Demzufolge richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Filzen, Schleiern bzw. Schleierstoffen oder nichtgewebten Textilerzeugnissen mit stabiler und koherenter Struktur, das im wesentlichen aus den folgenden aufeinanderfolgenden Maßnahmen oder Stufen besteht:
(a) Herstellung einer wäßrigen Dispersion einer homogenen Mischung von Fasern, im wesentlichen bestehend aus einer Mischung von 10 bis 90 Gew.-% Glasfasern und von 90 bis 10 Gew.-% nichtgestreckten oder nicht vollständig gestreckten Polyesterfasern, enthaltend zumindest 90 Mol% Polyethylenterephthalat, die eine Länge zwischen 2 und 25 mm, einen Titer von höher als 3 d/tex, eine Festigkeit von geringer als 20 g/tex, eine Bruchdehnung von höher als 100 % und ein Modul von niedriger als 200 g/tex besitzen;
(b) Bildung eines Schleierstoffes oder Filzes aus dieser Fasermischung durch Einbringen der wäßrigen Faserdispersion auf einer Filterplatte und Unterstützen der Entfernung überschüssiger Flüssigkeit aus dem Schleierstoff oder Filz durch Saugen oder Anwendung von Vakuum; und
(c) Wärmebehandlung des so erhaltenen Schleierstoffes oder Filzes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polyesterfasern eine Kristallinität von geringer als 20 % besitzen, und die Wärmebehandlung unter einem auf 50 bis 150ºC erhitzten Inertgasstrom durchgeführt wird.
Polyesterfasern, die für die Herstellung von Filzen oder nichtgewebten Textilerzeugnissen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden durch Schmelzverspinnen eines zumindest 90 Mol% Polyethylenterephthalat enthaltenden Polyesters hergestellt.
Ein Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsikviskosität zwischen 0,5 und 0,7, gemessen in o-Chlorphenol bei 35ºC mit Hilfe eines Ubbelohde-Viskosimeters, und mit einer Dichte zwischen 1,3 und 1,5 g/cm³ ist besonders bevorzugt.
Polyesterfasern können geringe Mengen gutbekannter Matierungs- oder Glanzbeseitigungsmittel, antistatische Mittel, Antioxidantien, optische Aufheller, z.B. wie sie allgemein bei der Herstellung üblicher Polyesterfasern verwendet werden, enthalten.
Die Polyethylenterephthalatfasern mit einer Länge zwischen 4 und 10 mm, einem Titer zwischen 5 und 15 dtex, einer Bruchdehnung zwischen 300 und 700 %, einem Modul zwischen 100 und 150 g/tex und einer Kristallinität zwischen 1 und 10 % werden bevorzugt für die Herstellung von Filzen oder nichtgewebten Textilerzeugnissen gemäß der Erfindung verwendet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Polyesterfasern mit derartigen Parametern und mit einer Festigkeit bzw. Zähigkeit zwischen 5 und 15 g/dtex.
Die Glasfasern, insbesondere die aus E-Glas, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind aus der Literatur gut bekannt und werden z.B. von VITROFIL S.p.A. von Owens-Corning Fiberglass und von der PPG Company in den Handel gebracht. Sie besitzen Durchmesser zwischen 5 und 15 und insbesondere zwischen 10 und 13 Mikrometern und eine Länge zwischen 2 und 25 mm. Diese Glasfasern können mit einem Finish wie z.B. einem Epoxyharz oder im allgemeinen mit einem für Polyesterharze geeigneten Finish beschichtet sein.
Für die Herstellung von Filzen und nichtgewebten Textilerzeugnissen gemäß der Erfindung sind Mischungen, die 50 bis 80 Gew.-% Polyesterfasern und dementsprechend 50 bis 20 Gew.-% Glasfasern enthalten, bevorzugt.
Die Herstellung der vorstehend genannten Filze, Schleierstoffe und nichtgewebten Textilerzeugnisse erfolgt nach Herstellungsmethoden, wie sie gewöhnlich für Papier verwendet werden, die im allgemeinen oder im wesentlichen darin bestehen, daß man die Fasern in ein wäßriges Medium einbringt und hiernach in das Schleiermaterial, den Filz oder das nichtgewebte Textilerzeugnis durch Abscheiden der Faserdispersion auf einer Filterschicht formt und sie schließlich trocknet.
Die Herstellung der unter (a) beschriebenen wäßrigen Dispersion kann in Bottichen oder Holländern unter Rühren, bis die Faserkonzentration etwa 0,5 bis 2 Gew.-% beträgt, vorzugsweise in Gegenwart von Dispergiermitteln oder oberflächenaktiven Mitteln, um eine gute Dispersion der Fasern sicherzustellen, erfolgen. Die Gegenwart dieser Mittel in dem Bad ist nicht notwendig, wenn die Fasern zuvor für diesen Zweck behandelt worden sind.
Die unter (b) beschriebene Bildung des Schleierstoffes oder Filzes kann mit Hilfe gut bekannter in der Papierindustrie verwendeter Maschinentypen, insbesondere mit Hilfe eines Rotiformers oder mit Hilfe geneigter Platten, die für die Herstellung von Folien, ausgehend von einer feuchten synthetische Fasern enthaltenden Mischung, als geeignet bekannt sind, einfach durchgeführt werden. Es können jedoch andere Maschinentypen für diese Maßnahme, wie z.B. Fourdrinier-Maschinen, entweder zylindrisch oder geneigt, verwendet werden.
Fasern aus thermoplastischen Polymeren, die von Polyestern verschieden sind, können in der Dispersion in Mengen bis zu 10 Gew.-% Teilen, basierend auf 100 Teile der Fasermischung, vorliegen.
Die nach dieser Erfindung erhaltenen Filze, Schleierstoffe und nichtgewebten Textilerzeugnisse sind insbesondere für die Herstellung von Formgegenständen mit Hilfe der bekannten "flow-molding"-Technik für die Herstellung von geformten Erzeugnissen aus verstärkten thermoplastischen Folien geeignet. Gemäß dieser Technik wird der Filz in einem Infrarot-Ofen bei 300ºC durch Zirkulation von heißem Stickstoff derart erhitzt, daß das Polyesterharz schmilzt und die Glasfasern imprägniert.
Der "geschmolzene Filz" wird hiernach in die Form einer vertikalen Presse übergeführt und durch Füllen des Hohlraums geformt.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung weiter veranschaulichen, jedoch ihren Umfang in keiner Weise beschränken.

Beispiel

In einem Mischbehälter, verbunden mit einer Rotiformer- Einheit, die versehen war mit 2540 mm-Platte, wurde eine 1%ige wäßrige Dispersion einer Fasermischung hergestellt, bestehend aus:
- 30 Gew.-% Glasfasern mit einer Länge von 6 mm;
- 70 Gew.-% ungekräuselte Polyethylenterephthalatfasern mit den folgenden Eigenschaften:
Titer: 12,3 d/tex
Zähigkeit bzw. 12,5 g/tex
Festigkeit
Länge 6,5 mm
Dehnung 618,6 %
Modul 145
Kristallinität 3,8 %
Diese Polyesterfasern wurden durch Schmelzverspinnen von Polyethylenterephthalat mit einer Dichte von 1,34 g/cm³ und einer Intrinsikviskosität von 0,625, gemessen in o-Chlorphenol bei 35ºC mit Hilfe eines Viskosimeters vom Ubbelohde-Typ, erhalten.
Die Polyethylenterephthalatfasern wurden in einem Tau von 100 ktex gesammelt, welches dann mit Hilfe eines bei 150 Schlägen/min arbeitenden Hiebschneiders in Schnittlängen von 6,5 mm geschnitten wurde.
Die Faserdispersion wurde dann einer Rotiformer-Einheit mit einem Fluß von etwa 27 000 l/min zugeführt. Die Rotiformer- Einheit arbeitete in Gegenwart von Saugboxen im Inneren der Trommel, vollständig durchfeuchtet (oder eingetaucht) in der geneigten Zone, in der die Bildung bzw. Formung stattfand.
Man erhielt so einen Filz von 2 kg/m² mit einer Dicke von 5 mm, den man trocknete, indem man ihn durch einen Ofen mit Stickstoffzirkulation bei 90ºC leitete.
Der so erhaltene Filz besaß die folgenden Eigenschaften:
- Longitudinale Zugfestigkeit: 20 deca N/5 cm
- Transversale Zugfestigkeit: 16 deca N/5 cm
Die Bestimmungen wurden an 10 Reihen von jeweils 4 Proben mit einer Größe von 5 x 30 cm, die aus den Produktionslinien alle 20 Minuten transversal und longitudinal im Hinblick auf die Produktionsrichtung gezogen worden waren, unter Verwendung eines Dynamometers, dessen Klemmen sich mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/min wegbewegten, durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Filzen, Schleierstoffen oder nichtgewebten Textilerzeugnissen mit stabiler und kohärenter Struktur, im wesentlichen bestehend aus den folgenden, aufeinanderfolgenden Maßnahmen oder Stufen:

(a) Herstellung einer wäßrigen Dispersion einer homogenen Mischung von Fasern, im wesentlichen bestehend aus einer Mischung von 10 bis 90 Gew.% Glasfasern und von 90 bis 10 Gew.% nichtgestreckten oder nicht vollständig gestreckten Polyesterfasern, enthaltend zumindest 90 Mol-% Polyethylenterephthalat, die eine Länge zwischen 2 und 25 min, einen Titer von höher als 3 ditex, eine Festigkeit von geringer als 20 g/tex, eine Bruchdehnung von höher als 100% und einen Modul von niedriger als 200 g/tex besitzen;

(b) Bildung eines Schleierstoffes oder Filzes aus dieser Fasermischung durch Einbringen der wäßrigen Faserdispersion auf eine Filterplatte und Unterstützen der Entfernung überschüssiger Flüssigkeit aus dem Schleierstoff oder Filz durch Saugen oder Änwendung von Vakuum; und

(c) Wärmebehandlung des so erhaltenen Schleierstoffes oder Filzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterfasern eine Kristallinität von geringer als 20% besitzen und die Wärmebehandlung unter einem auf 50 bis 150ºC erhitzten Inertgasstrom durchgeführt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Polyesterfasern eine Kristallinität zwischen 1 und 10% aufweisen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Mischung 50 bis 80 Gew.% Polyesterfasern und dementsprechend 50 bis 20 Gew.% Glasfasern enthält.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der Polyester Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsikviskosität zwischen 0,5 und 0,7, gemessen in o-Chlorphenol bei 35ºC mit Hilfe eines Ubbelohde-Viskosimeters, und einer Dichte zwischen 1,3 und 1,5 g/cm³ ist.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die wäßrige Dispersion 0,5 bis 2 Gw.% Fasermischung enthält.