(19)
(11) EP 0 123 794 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
07.11.1984  Patentblatt  1984/45

(21) Anmeldenummer: 84101053.1

(22) Anmeldetag:  02.02.1984
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)3D04H 1/42
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT CH DE FR GB IT LI

(30) Priorität: 31.03.1983 JP 57650/83

(71) Anmelder: Firma Carl Freudenberg
D-69469 Weinheim (DE)

(72) Erfinder:
  • Nakai, Kiyoto
    Moriyama-shi Shiga-ken (JP)
  • Hosokawa, Kanji
    Moriyama-shi Shiga-ken (JP)

(74) Vertreter: Weissenfeld-Richters, Helga, Dr. 
Höhnerweg 2
69469 Weinheim
69469 Weinheim (DE)

   


(54) Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten Füll- oder Polsterstoffes


(57) Ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten Füll- oder Polsterstoffes mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm3 wird beschrieben, bei dem latent kräuselfähige Fasern zu einem Vliesstoff verarbeitet und gegebenenfalls vernadelt werden, ein Bindemittel aufgesprüht und dann das Ganze einer Trocknung unterzogen wird bei einer Temperatur, bei der noch keine Kräuselung der Fasern erfolgt, bei dem anschließend die Kräuselung der Fasern eingeleitet und somit das Vliesgelege zum Schrumpfen gebracht wird, mit der Maßgabe, daß das Vlies aus mindestens 30 Gew.% latent kräuselfähigen Fasern bzw. Fasergemischen und gegebenenfalls weniger als 30% Bindefasern zusammengesetzt ist.


Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten Füll- oder Polsterstoffes mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm3 gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Ein Verfahren dieser Art ist aus EP-OS 42 150 bekannt. Dabei wird ein Vlies aus einer Fasermischung mit niedrigschmelzenden, schrumpffähigen und höherschmelzenden, kräuselfähigen Fasern einer Wärmebehandlung unterworfen derart, daß die Temperatur zwischen den Erweichungstemperaturen der beiden Faserarten liegt. Dies hat zur Folge, daß die niedrigschmelzende-Komponente schrumpft, die höherschmelzende Komponente sich kräuselt und durch diese Vorgänge ein bauschiger Wattierungsstoff entsteht. Das Erweichen der niedrigschmelzenden Fasern führt zu einer Klebebindung an den Faserkreuzungsstellen.

[0003] Das genannte Verfahren erfordert eine exakte Temperaturführung bezüglich eines jeden Punktes des Vliesstoffes, da schon geringe Abweichungen das Schmelz-, Schrumpf- und Kräuselverhalten der Faserkomponenten negativ beeinflussen. Ferner ist das simultane Ablegen zweier Faserarten in einem definierten räumlichen und mengenmäßigen Verhältnis zueinander nur mit einem hohen Aufwand in der Prozeßsteuerung während des Spinnens und während der Vliesbildung zu realisieren.

[0004] Ein Verfahren unter Verwendung von nur einer schrumpffähigen Fasersorte wird in EP-OS 38 887 beschrieben. Die Verklebung der Fasern im Vlies wird dadurch erreicht, daß bereits geschrumpfte und gekräuselte Fasern noch vor dem Ablegen zu einem Vlies mit einem Schmelzkleber besprüht werden. Nach der Ablage wird in einem weiteren Verfahrensschritt die Oberfläche des so gebildeten Füllvliesstoffes nochmals mit Bindemittel besprüht. Durch anschließendes thermisches Erweichen des Bindemittels entsteht eine Verklebung der Fasern an ihren Kreuzungspunkten und an der Vliesoberfläche. Anschließend wird die Kräuselung der Fasern durch Erhitzen fixiert und gleichzeitig das Bindemittel stabilisiert. Von Nachteil ist hier die Tatsache, daß die Einzelfasern trotz ihrer Kräuselung steif bleiben, da das Bindemittel nach der Schrumpfung sich auf der gesamten Mantelfläche der Fasern befindet und so eine federnde Bewegung blockiert. Dieser Umstand wirkt sich negativ auf die Dehnbarkeit des Füllvliesstoffes aus. Ferner verursacht die relativ hohe Menge an Bindemittel ein Verkleben an zu vielen Stellen im Fasergelege, was zu Versteifungen und Unregelmäßigkeiten im Füllstoff führt; dadurch ist dessen Verwendungsmöglichkeit beispielsweise in Sportbekleidung, wo hohe Flexibilität gefordert wird, eingeschränkt.

[0005] Die DE-AS 12 20 141 enthält ein Verfahren, bei dem ein Faservlies aus latent schrumpf- bzw. kräuselfähigen Fasern allein durch Nadelbehandlung verfestigt und danach geschrumpft wird. Dieses Verfahren eignet sich jedoch ausschließlich zur Herstellung kompakter Filzstoffe und würde bei Anwendung auf bauschige Füllstoffe den erforderlichen Zusammenhalt der Fasern in keiner Weise gewährleisten.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß die angesprochenen Nachteile vermieden werden. Das Verfahren soll neben einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses insbesondere ermöglichen, einen Füll- bzw. Polsterstoff zu schaffen, dessen Weichheit, Bausch und allseitige Dehnbarkeit die bisher nach ähnlichen Methoden hergestellten Produkte übertrifft. Diese Eigenschaften sollen mit einer solchen Festigkeit einhergehen, daß die Füllstoffe auch als Wattierungen in Sportbekleidung bezüglich Zug-, Druck- und Knautschfähigkeit hohen Beanspruchungen gewachsen sind. Ferner sollen gleichzeitig die für diesen Anwendungsbereich wichtige Wärmedämmqualitäten verbessert werden.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die angegebenen Patentansprüche gelöst.

[0008] Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird ein nicht gewebter Füll- oder Polsterstoff mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm3 dadurch erhalten, daß man ein Vliesgelege mit einem Anteil von mindestens 30 Gew.% latent kräuselfähigen Fasern bildet, ein Bindemittel beidseitig auf dieses Vlies sprüht, das Vlies trocknet bei einer Temperatur, unter der keine Kräuselung der Fasern erfolgt, und daß man anschließend die Schrumpfung des Vlieses einleitet, indem die Fasern einem Kräuselungsprozeß unterzogen werden.

[0009] Als latent kräuselfähige Fasern können alle synthetischen organischen Endlosfäden und/oder Stapelfasern Verwendung finden, sofern sie zu einem wesentlichen Anteil um mindestens 15 % verkürzbar sind. Die Verkürzung sollte bevorzugt durch eine Kräuselung erfolgen.

[0010] Unter den verschiedenen, für das vorliegende Verfahren einsetzbaren, kräuselfähigen Fasertypen können bevorzugt Seite-an-Seite-Bikomponentenfasern verwendet werden, deren Polymerbestandteile in ihrem thermischen Verhalten voneinander abweichen.

[0011] Andere bevorzugte thermoplastische Fasern sind solche, die bei ihrer Herstellung in stark verdrehtem Zustand wärmefixiert und anschließend bei einer niedrigeren Temperatur aufdreht werden.

[0012] Eine dritte bevorzugte Faserart besteht aus kantengeschrumpftem Garn. Das sind Fasern, deren Kräuselfähigkeit auf Störungen bezüglich der einseitigen molekularen Ausrichtung beruht.

[0013] Da die Dehnbarkeit eines jeden Polsterstoffes durch die Kräuselung der in ihm enthaltenen Fasern erzeugt wird, muß eine Erhöhung der Anzahl von Faserkräuseln zu einer Verbesserung der erzielbaren Verstreckeigenschaften des Füllstoffes führen. Infolgedessen werden jene Faserarten ein besonders wertvolles Produkt bilden, deren Kräuselungsrate pro Längeneinheit hoch ist.

[0014] Erfindungsgemäß wird das Vlies durch Kardieren oder Krempeln erzeugt. Der Faseraufbau soll zu mindestens 30 Gew.%, vorzugsweise zu mehr als 50 Gew.%, aus latent kräuselfähigen Fasern bestehen. Ein Unterschreiten des Wertes von 30 Gew.% führt zu Produkten mit ungenügender Dehnbarkeit. Je größer der Anteil an latent kräuselfähigen Fasern ist, desto besser verhält sich der Polsterstoff in bezug auf seine Streckbarkeit. Um daher besonders gute Dehnwerte zu erhalten, wird man ein Vlies verwenden, das zur Gänze aus latent kräuselfähigen Fasern besteht. Andernfalls sollten die kräuselfähigen Fasern in einer Fasermischung möglichst viele Kräusel enthalten, sofern der Kardiervorgang oder die Gleichförmigkeit des Vlieses hierdurch nicht beeinträchtigt werden. Fasern mit niederer Kräuselzahl beeinflussen die Dehnbarkeit des Füllstoffes negativ.

[0015] Eine bevorzugte Verfahrensvariante beinhaltet einen Nadelvorgang nach der Vlieslegung.

[0016] Nach dem Kardieren oder Krempeln und gegebenenfalls Nadeln wird Bindemittel, z.B. Acrylharz-Emulsion,auf das Vlies mittels einer Sprühvorrichtung aufgebracht. Gute Werte für Dehnbarkeit, Dickenelastizität und Bausch werden nur erzielt, wenn die Klebepunkte dreidimensional verteilt sind; daher ist ein Sprühverfahren notwendig. In Verbindung mit diesem Sprühverfahren können auch Schmelzklebefasern in das Vlies eingemischt sein, um eine dreidimensionale Klebepunktverteilung zu erreichen. Bei Anwendung dieses Verfahrens besteht jedoch die Möglichkeit, daß während des Kräuselvorganges die Schmelzklebefasern erneut erweichen und dadurch bereits geschrumpfte Fasern mit anderen verkleben, was die Dehnbarkeit des Endproduktes beeinträchtigt. Solche Schmelzklebefasern dürfen daher nur in geringer Anzahl zugesetzt werden. Die dreidimensionale Verteilung der Klebepunkte kann vorzugsweise auch durch ein beidseitiges Besprühen des Vlieses mit Klebstoff gewährleistet werden.

[0017] Nach der Klebstoffbehandlung wird der Vliesstoff einer Trocknung unterzogen, um die notwendige Faser-Faser-Bindung zu erzielen. Erfindungsgemäß darf hierbei die Temperatur keinesfalls die eine Kräuselung einleitenden Werte erreichen, da ansonsten infolge gleichzeitiger Verklebung und Kräuselung eine ungleichmäßige Schrumpfung im Faserverbund hervorgerufen würde, was eine unerwünschte Verformung und/oder ungenügende Dehnungseigenschaften des Endproduktes zur Folge hätte.

[0018] Nach dem Trocknungsprozeß wird der Kräuselvorgang der Fasern eingeleitet. Dies kann beispielsweise durch Einwirkung von Wärme unterhalb des Schmelzpunktes geschehen. Um Dehnverhalten und Bauschigkeit des Produktes zu erhalten, sollte dabei möglichst keinerlei Zugkraft auf das Vlies ausgeübt werden, die dessen Schrumpfen in einer Richtung behindern würde.

[0019] Die Faserdichte des resultierenden Füll- oder Polsterstoffes soll 0,005 bis 0,05 g/cm3, im Hinblick auf Wärmedämmeigenschaften und Zugfestigkeit vorzugsweise 0,1 bis 0,03 g/cm3 betragen, Die nach der obigen Verfahrensweise hergestellten nicht gewebten Füll- und Polster-Vliese zeichnen sich durch hohe Werte für Bausch und Dickenelastizität aus. Ferner bewirkt der Umstand, daß erfindungsgemäß eine Vielzahl von Faserkräuseln ungebunden bleibt, ein allseitig gleichförmiges und zufriedenstellendes Dehnverhalten. Ein weiterer Vorteil besteht in der durch das Bindemittel-Sprühverfahren erzielten hohen Waschbeständigkeit des Produktes, was insbesondere bei der Verwendung in Sport- und Winterbekleidung von Vorteil ist. Infolge der hervorragenden Wärmedämmeigenschaften sind solche Füllstoffe auch gut geeignet für Bettzeug, Schlafsäcke und Handschuhe.

[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen, welche jedoch keine Einschränkung der Patentansprüche darstellen sollen, erläutert. In diesen Beispielen wird als Maß für die Verstreckbarkeit die "prozentuale bleibende Verformung" verwendet. Es beruht auf Meßdaten gemäß der japanischen Norm JIS L-1080. Hierbei wird das Probenstück zu 40 ö gestreckt und dann sich zurückformen gelassen. Nach zehnmaliger Wiederholung dieses Vorganges wird der Quotient aus verbleibender Länge zur Ausgangslänge der Probe gebildet und in Prozente umgerechnet.

Beispiel 1



[0021] 50 Gew.% an 3 den-Polyesterfasern mit einer Faserlänge von 51 mm und 7 Kräuseln/cm (17/inch), welche durch ein Kantenschrumpfverfahren kräuselfähig gemacht wurden, und 50 Gew.% stark kräuselfähiger 3 den-Polyester-Mehrkomponentenfasemmit einer Länge von 51 mm und 7 Kräuseln/cm (17/inch) wurden gemischt und dann durch eine Kreuzlege-Kardierung in ein Vlies mit einem spezifischen Gewicht von 38 g/m2 übergeführt. Beiderseits des Geleges wurde sodann eine Polyacrylester-Emulsion aufgesprüht und anschließend das Ganze in einem Trockner getrocknet bei einer Temperatur unter 100°C. Zu diesem Zeitpunkt hatte das Vlies ein spezifisches Gewicht von 44 g/m2. Nach beendigter Trocknung wurden die latent kräuselfähigen Fasern unter Verwendung eines Trockners bei 170°C einer Kräuselbehandlung unterworfen, wobei kein oder nur wenig Druck auf die Faserschicht ausgeübt wurde. Dabei begann der Vliesstoff zu schrumpfen.

[0022] Nach diesem Vorgang wiesen die Fasern einen Kräuselgrad von 13 Kräuseln/cm (34/inch) auf, und der Schrumpfungsgrad des Vlieses betrug in Längsrichtung 17 %, in Querrichtung 23 %. Der resultierende Polsterstoff hatte ein spezifisches Gewicht von 70 g/m2, eine Dicke von 7 mm und eine scheinbare Dichte von 0,01 g/cm3.

[0023] Die bleibende Verformung, welche ein Maß für die Verstreckbarkeit des Polsterstoffes darstellt, betrug 25 % in Längs-und 15 % in Querrichtung. Diese Werte zeugen von einer sehr guten Verstreckbarkeit.

[0024] Ferner zeigte der Füllstoff eine gute Verstreckbarkeit nach einer Trockenreinigung, mit Werten für die bleibende Verformung von 3,5 % in Längs- und 2,0 % in Querrichtung. Es ergab sich also eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Trockenreinigung.

Vergleichsbeispiel



[0025] 100 Gew.% einer hoch kräuselfähigen Mehrkomponentenfaser von 3 den, 51 mm Faserlänge und 7 Kräuseln/cm (17/inch) wurden zu einem Vlies von 38 g/m2 durch ein Kreuzlege-Kardierverfahren bearbeitet. Danach wurde, wie in Beispiel 1, eine Polyacryl-Emulsion über beide Oberflächen des Geleges gesprüht und dieses dann mittels eines Trockners bei 150°C getrocknet. Das Vlies wog nach dieser Behandlung 44 g/m2.

[0026] Der so erhaltene Füllstoff ließ sich bezüglich seiner Längsverstreckbarkeit nicht messen, da er einer 40 %igen Längenänderung nicht stand hielt und brach. Auch in Querrichtung zeigten sich schlechte Zugqualitäten mit einer bleibenden Restverformung von 15 %.

Beispiel 2



[0027] 100 Gew.% an Seite-an-Seite-Bikomponentenfasern mit 4 den und 51 mm Länge, bestehend aus einer Polyesterkomponente mit einem Schmelzpunkt von 210°C und einer Schrumpf-Anfangstemperatur von 160°C sowie einer Polyesterkomponente mit einem Schmelzpunkt von 255°C und einer Schrumpf-Anfangstemperatur von 230°C wurden mittels einer gewöhnlichen Kreuzlege-Karde zu einem Vlies mit 55 g/m2 und einer Dicke von 10 mm verarbeitet. Das Vlies erfuhr danach eine Nadelbehandlung unter Verwendung eines Nadelstuhls. Man erhielt ein filzartiges Produkt mit einer Dicke von 4 mm. Auf seine beiden Seiten wurde eine Polyacrylester-Emulsion aufgesprüht und der Vliesstoff dann bei 120°C getrocknet. Sein spezifisches Gewicht betrug danach 63 g/m2. Nach der Trocknung erfolgte die Kräuselung der Fasern unter Verwendung eines Wärmeschrumpf-Apparates; das Vlies erfuhr dabei eine Schrumpfung von 22 % in Längs- und 38 % in Querrichtung.

[0028] Der so erhaltene Polster- bzw. Füllstoff wies ein spezifisches Gewicht von 130 g/m2, eine Dicke von 6 mm und eine scheinbare Dichte von 0,022 g/cm3 auf. Die prozentuale bleibende Verformung betrug in Längsrichtung 1,5 110, in Querrichtung 1,0 %; das Produkt wies also bessere Werte auf als das in Beispiel 1.

[0029] Diese Verbesserung der Festigkeit durch Nadelbehandlung macht die erfindungsgemäß hergestellten Füllstoffe besonders für die Anwendung in Sportkleidung geeignet.


Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines elastischen, nicht gewebten Füll- oder Polsterstoffes mit einer Dichte von 0,005 bis 0,05 g/cm3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kardiertes bzw. gekrempeltes Vliesgelege mit einem Anteil von mindestens 30 Gew.% latent kräuselfähigen Fasern mit Bindemittel besprüht und danach getrocknet wird, wobei die Trockentemperatur so niedrig liegt, daß keinerlei Faserkräuselung erfolgt, und daß anschließend das Vlies einem allseitig ausgerichteten Kräuselungsprozeß unterzogen wird.
 
2. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als latent kräuselfähige Fasern Bikomponentenfasern des Seite-an-Seite-Typs verwendet werden, deren Komponenten voneinander verschiedene, das Kräuseln auslösende Temperaturen aufweisen.
 
3. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastische Fasern mit latenter Verdrehbarkeit verwendet werden.
 
4. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern verwendet werden, die infolge ihres molekularen Aufbaus entlang einer Längskante latent kräuselfähig sind.
 
5. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus Fasern mit unterschiedlicher Kräuseltemperatur verwendet werden.
 
6. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff zu 100 % aus latent kräuselfähigen Fasern besteht.
 
7. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesgelege weniger als 30 Gew.% thermoplastische Bindefasern enthält.
 
8. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vliesgelege vor dem Auftragen des Bindemittels genadelt wird.
 
9. Verfahren zur Herstellung eines Füll- oder Polsterstoffes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ober- und unterseitig auf das Vlies aufgesprüht wird.