Verfahren zur Herstellung von verfestigten Vliesen sowie verfestigte Vliese

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­stellung von verfestigten Vliesen für die Auf­nahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleo­philen und/oder lipophilen Eigenschaften durch Blasspinnen einer Schmelze oder einer Lösung eines spinnbaren polymeren Materials mit Hilfe eines Dü­denkopfs, der eine Düsenöffnung oder mehrere Düsen­öffnungen aufweist, zu Spinnfasern und/oder Fila­menten, Umformen dieser Spinnfasern und/oder Fila­mente zu einem Vlies durch Ablage auf einer Auf­nahmevorrichtung, Verfestigen dieses Vlieses und Aufbringen eines Benetzungsmittels auf das Vlies. Die Erfindung betrifft auch verfestigte Vliese für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften.

[0002] Es ist bekannt, verfestigte Vliese für die Auf­nahme von Wasser und/oder Öl durch Schmelz-Blas-­Spinnen von Polypropylen zu Faserbahnen, deren Fasern einen mittleren Durchmesser bis zu 10 µm aufweisen, Musterbinden mit Stiften der Faserbahnen und Aufsprühen einer anionischen oder nichtioni­schen oberflächenaktiven Substanz auf die Faser­bahnen herzustellen.

[0003] Die bekannten Vliese dieser Art zeigen jedoch fol­gende Nachteile:
- Durch das Musterbinden mit Stiften wird die für die Aufnahme von Wasser und/oder Öl wirksame Oberfläche der Vliese erheblich verringert.
- Da die Musterbindung mit Stiften nicht voll­flächig erfolgen kann, weil sonst die für die Aufnahme von Wasser und/oder Öl wirksame Ober­fläche der Vliese vollständig verloren geht, weisen solche teilmustergebundenen Vliese nur relativ geringe Festigkeiten, wie Höchstzug­kraft, Einreißfestigkeit und Weiterreißfestig­keit, sowie einen relativ hohen Abrieb auf.
- Durch das Musterbinden kann die ursprüngliche zweidimensionale Anordnung der Fasern, d.h. die Anordnung der Fasern in Quer- und Längsrichtung, im Vlies nicht verändert werden; dadurch ist nicht nur keine Verbesserung der Vliese in Bezug auf den - textilen - Fall und Griff und die Weichheit mög­lich, sondern es tritt sogar diesbezüglich eine deutliche Verschlechterung ein.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­fahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaf­fen, mit dem Vliese gewonnen werden können, die
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art eine größere wirksame Oberfläche für die Aufnahme von Wasser und/oder Ölen, Fetten und dergleichen be­sitzen,
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art ver­besserte Festigkeitseigenschaften, wie eine ver­besserte Höchstzugkraft, Einreißfestigkeit und Weiterreißfestigkeit, sowie einen geringeren Abrieb aufweisen und
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art einen besseren textilen Fall und Griff und eine verbesserte Weichheit besitzen.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Ver­fahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0006] Vorteilhaft Ausführungsformen des erfindungsge­mäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2, 3, 4, 5 und 6 angegeben.

[0007] Die Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 2 und 3 bieten folgende Vorteile:
- Die erhaltenen Vliese können bei hohen Tempera­turen,z.B. deutlich über 150° C, getrocknet wer­den und sind für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eingenschaften auch bei solchen hohen Temperaturen einsetzbar.
- Die erhaltenen Vliese zeigen sehr hohe Festig­keiten, insbesondere eine hohe Höchstzugkraft, Einreißfestigkeit und Weiterreißfestigkeit.

[0008] Die Ausführungensform gemäß Anspruch 4 bietet den Vorteil, daß die erhaltenen Vliese auf Grund der Feinheit der Spinnfasern und Filamente, also wegen ihres geringen Durchmessers und damit hoher spezi­fischer Oberfläche, eine sehr große wirksame Ober­fläche für die Aufnahme von Wasser und/oder Sub­stanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigen­schaften aufweisen.

[0009] Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 bietet den Vorteil, daß die eingesetzten Tenside biologisch abbaubar und sehr gut hautverträglich sind.

[0010] Die Ausführungsform gemäß Anspruch 6 bietet den Vorteil, daß die eingesetzten Tenside spezielle Aufgaben lösen können, beispielsweise in der Me­tallbehandlung, wo Korrosionsschutz und rasche Trocknung wichtig sind.

[0011] Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, verfestigte Vliese der eingangs beschriebenen Gattung zur Verfügung zu stellen, die
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art eine größere wirksame Oberfläche für die Aufnahme von Wasser und/oder Ölen, Fetten und dergleichen be­sitzen,
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art ver­besserte Festigkeitseigenschaften, wie eine ver­besserte Höchstzugkraft, Einreißfestigkeit und Weiterreißfestigkeit, sowie einen geringeren Abrieb aufweisen und
- gegenüber den bekannten Vliesen dieser Art einen besseren textilen Fall und Griff und eine ver­besserte Weichheit besitzen.

[0012] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei den eingangs genannten verfestigten Vliesen durch die im Kenn­zeichen des Anspruchs 7 angegebenen Merkmale ge­löst.

[0013] Für die Zwecke der Erfindung können als spinnbare polymere Materialien alle die, die durch Schmelz­spinnen oder Lösungsspinnen (Trockenspinnen) ver­arbeitbar sind, eingesetzt werden; geeignet sind insbesondere Polyester, wie Polyethylenterephthalat, sowie Polyamide, wie Polyamid-66, aber auch bei­spielswiese Polyolefine, wie Polyethylen und Poly­propylen, Celluloseester, wie Cellulose-2,5-Acetat und -Triacetat, und Acrylpolymeren, wie Polyacryl­nitril.

[0014] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Schmelze oder eine Lösung eines spinnbaren poly­meren Materials zu Spinnfasern und/oder Filamenten blas-versponnen. Ein solches Blas-Spinnen ist bei­spielsweise in "Industrial and Engineering Chemistry", Band 48, No. 8 (1956), Seiten 1342 bis 1346, und in der deutschen Patentschrift 19 64 060 beschrieben.

[0015] Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Ei­genschaften sind z.B. Öle, wie Mineralöle oder Silikonöle, und Fette oder deren Gemische.

[0016] Nach der Erfindung erfolgt das Verfestigen des Vlieses mit Hilfe von Wasserstrahlen. Eine solche Wasserstrahlverfestigung ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 17 10 989 und in der deutschen Auslegeschrift 16 35 577 beschrie­ben.

[0017] Die Wasserstrahlverfestigung bewirkt eine Verwir­belung und Nachverstreckung der Spinnfasern und/­oder Filamente innerhalb des Vlieses, wodurch
- zusätzliche wirksame Oberfläche für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften gewonnen wird,
- das Vlies verbesserte Festigkeitseigenschaften erhält und einem geringeren Abrieb aufweist und
- das Vlies eine Verbesserung des textilen Falls und Griffs und der Weichheit erfährt.

[0018] Gemäß der Erfindung wird als Benetzungsmittel ein zwitterionisches oder ein kationisches Tensid auf das Vlies aufgebracht. Geeignete zwitterionische Tenside sind insbesondere Aminoxide und Betaine, aber auch Imidazolincarboxylate und Aminocarbon­säuren. Geeignete kationische Tenside sind bei­spielsweise primäre, sekundäre, tertiäre oder quar­ternäre Ammoniumsalze, Benzylammoniumsalze, Al­kanolammoniumsalze, Pyridiniumsalze, Imidazolinium­salze, Oxazoliniumsalze, Thiazoliniumsalze, Sul­foniumsalze, Chinoliumsalze, Salze von Aminoxiden, Tropyliumsalze und Isochinoliniumsalze. Gegebenen­falls können auch Mischungen derselben verwendet werden.

[0019] Die erfindungsgemäßen Vliese können beispielsweise als Rollenware oder in davon abgepaßten Stücken in industriellen oder nicht-industriellen Bereichen für Reinigungszwecke eingesetzt werden; wesentlich ist, daß sowohl Wasser als auch Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften von den Vliesen aufgenommen werden können.

[0020] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

[0021] Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic-Viskosi­tät von 0,67 (gemessen in Tetrachlorethan-Phenol 1:1), einer Schmelzviskosität von 2.400 dPa.s und einem Wassergehalt von 0,1 Gewichtsprozent wurde bei 323°C geschmolzen und mit Hilfe eines Spinnkopfs (Düsenkopfs) ähnlich dem gemäß der deutschen Patentschrift 25 50 463 zu Spinnfasern und Filamenten, die einen mittleren Durchmesser von 1,8 µm aufwiesen, schmelz-blas-versponnen. Die Spinnfasern und Filamente wurden durch Ablage auf einer Aufnahmevorrichtung, die aus einer ro­tierenden Trommel bestand, zu einem Vlies mit ei­nem Flächengewicht von 100 g/m² umgeformt. Der Düsenkopf befand sich oberhalb der rotierenden Trommel, und es wurde senkrecht nach unten gespon­nen.

[0022] Über Führungswalzen wurde das Vlies, das eine Breite von 200 mm hatte, auf ein umlaufendes End­lossiebband geführt, das Teil einer Wasserstrahl­verfestigungsvorrichtung war, die im Prinzip der gemäß der deutschen Auslegeschrift 16 35 577 ent­sprach.

[0023] Die Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung verfügte über acht Wasserdüsenreihen, die oberhalb des Vlieses und in einem Winkel von 90° zur Laufrich­tung des Vlieses angeordnet waren. Jede Wasser­düsenreihe hatte eine Länge (wirksame Strahlbrei­te) von 200 mm und verfügte jeweils über 100 Dü­senbohrungen. Der Abstand der Düsen zum Vlies be­trug 10 mm und vor jeder Düse herrschte ein Was­serdruck von 120 bar. Die Wasserstrahlen bildeten einen Winkel von 90° mit dem Vlies.

[0024] Durch anschließendes Hindurchführen des Vlieses durch Quetschwalzen wurde das Prozeßwasser bis auf einen Restfeuchtegehalt des Vlieses von 100 % entfernt.

[0025] Unmittelbar danach erfolgte das Aufbringen des Be­netzungsmittels durch Führen des Vlieses über eine strukturierte Netzwalze.

[0026] Das Benetzungsmittel war 1-Alkoylamino-3-dimethyl­amino-propan-3-N-oxid. Die Naßaufnahme (Flüssig­keitsaufnahme) des Vlieses betrug dabei 100 % des Ausgangs-Trockengewichts dieses Vlieses. Das Bad des Benetzungsmittels hatte eine Konzentration von 0,5 Gewichtsprozent des zuvor genannten Benetzungs­mittels; dadurch erhielt das Vlies einen Gehalt von 0,5 Gewichtsprozent an Benetzungsmittel, bezogen auf das Trockengewicht des Vlieses.

[0027] Von der Netzwalze wurde das Vlies durch einen Trok­kenofen, wo es bis auf einen Restfeuchtegehalt von circa 1 % getrocknet wurde, geführt und anschließend auf Hülsen aufgewickelt.

[0028] Die Verfahrensgeschwindigkeit, also die Geschwin­digkeit, mit der das Vlies die genannten Verfahrens­stufen kontinuierlich durchlief, betrug 2 m/min. Das erhaltene verfestigte Vlies wies ein Höchst­zugkraft (gemessen nach DIN 53857) in Längsrich­tung von 8,3 daN und in Querrichtung von 4,5 daN auf.

[0029] Die für die Aufnahme von Wasser und/oder Ölen und/oder Fetten und dergleichen wirksame spezifi­sche Spinnfaser-/Filamentoberfläche dieses Vlieses betrug 1,6 m²/g (gemessen nach der BET-Methode) entsprechend 160 m² Oberfläche pro m² Vlies. Die Ölaufnahmefähigkeit dieses Vlieses (gemessen nach der Ölbinderrichtlinie des Bundesministeriums des Inneren in der Fassung von 31. Dezember 1985) betrug 4,3 g Öl pro g Vlies.

[0030] Die Wasseraufnahmefähigkeit dieses Vlieses (gemes­sen in Anlehnung an die zuvor genannte Ölbinder­richtlinie) betrug 5,8 g Wasser pro g Vlies. Ferner hatte das erhaltene verfestigte Vlies ei­nen angenehmen weichen textilen Griff und einen guten Fall.

Beispiel 2

[0031] Das Beispiel 1 wurde wiederholt, allerdings mit dem Unterschied, daß
- das Aufbringen des Benetzungsmittels nicht durch Führen des Vlieses über eine strukturierte Netz­walze erfolgte, sondern dadurch, daß dieses Mit­tel über die Wasserstrahlverfestigungsvorrichtung - im Prozeßwasser zu 0,3 Gewichtsprozent gelöst enthalten - auf das Vlies aufgebracht wurde,
- als Benetzungsmittel nicht das im Beispiel 1 genannte, sondern ein Gemisch von Alkyl-dimethyl­-benzyl-ammoniumchloriden, das von der Firma Hoechst AG, Frankfurt/Main, Bundesrepublik Deutsch­land, unter der Marke Dodigen 226 vertrieben wird, eingesetzt wurde,
- das Prozeßwasser nach der Wasserstrahlverfesti­gung durch Hindurchführen des Vlieses durch Quetschwalzen bis auf einen Restfeuchtegehalt des Vlieses von 200 % entfernt wurde, wodurch das Vlies einen Gehalt von 0,6 Gewichtsprozent an Benetzungsmittel, bezogen auf das Trockengewicht des Vlieses, erhielt,
- das Vlies unmittelbar nach dem Entfernen des Prozeßwassers durch Führen durch einen Trocken­ofen bis auf einen Restfeuchtegehalt von circa 1 % getrocknet wurde.

[0032] Das erhaltene verfestigte Vlies entsprach in sei­nen übrigen Eigenschaften denjenigen des Vlieses nach Beispiel 1.

[0033] Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:

[0034] Die erfindungsgemäß hergestellten verfestigten Vliese besitzen
- eine größere wirksame Oberfläche für die Aufnahme von Wasser und/oder Ölen, Fetten und dergleichen,
- verbesserte Festigkeitseigenschaften und einen geringeren Abrieb und
- einen besseren textilen Fall und Griff und eine verbesserte Weichheit
im Vergleich zu den bekannten verfestigten Vliesen für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von verfestigten Vliesen für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften durch Blasspinnen einer Schmelze oder einer Lösung eines spinnbaren polymeren Materials mit Hilfe eines Düsenkopfs, der eine Düsenöffnung oder mehrere Düsenöffnungen auf­weist, zu Spinnfasern und/oder Filamenten, Um­formen dieser Spinnfasern und/oder Filamente zu einem Vlies durch Ablage auf einer Aufnahme­vorrichtung, Verfestigen dieses Vlieses und Aufbringen eines Benetzungsmittels auf das Vlies, dadurch gekennzeichnet, daß Spinnfasern und/oder Filamente mit einem Durchmesser von jeweils 0,1 bis 6 µm ersponnen werden, das Verfestigen des Vlieses mit Hilfe von Wasserstrahlen erfolgt, während oder unmittelbar nach dieser Wasser­strahlverfestigung als Benetzungsmittel ein zwitterionisches oder ein kationisches Tensid in einer Naß-in-Naß-Arbeitsweise auf das Vlies aufgebracht und das Vlies anschließend getrocknet wird, wobei diese Arbeitsgänge kontinuierlich durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als spinnbares polymeres Material ein Poly­ester oder ein Polyamid eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Polyester Polyethylen­terephthalat und als Polyamid Polyamid-66 ein­gesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß Spinnfasern und/oder Filamente mit einem Durchmesser von jeweils 0,5 bis 3 µm ersponnen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Benetzungsmittel 1-Al­koylamino-3-dimethylamino-propan-3-N-oxid, Cocamidopropyl-betain oder 1-Alkoylamino-3-­dimethylammonio-propan-3-carboxymethylbetain eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Benetzungsmittel Alkyl­-dimethyl-benzyl-ammoniumchloride eingesetzt werden.

7. Verfestigte Vliese für die Aufnahme von Wasser und/oder Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften, dadurch gekennzeich­net, daß sie nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 hergestellt worden sind.