DE2438265A1

DE2438265A1 - Orientierte, unter schaeumen fibrillierte bahn

Info

Publication number: DE2438265A1
Application number: DE2438265A
Authority: DE
Inventors: Gary L Driscoll
Original assignee: Sun Ventures Inc
Current assignee: Sun Ventures Inc
Priority date: 1973-12-26
Filing date: 1974-08-08
Publication date: 1975-07-10
Also published as: JPS5095570A; FR2256275A1; FR2256275B3; GB1454218A; NL7412159A; IT1019894B; BE823634A

Description

Priorität: 26. Dezember 1973, U.S.A., Nr. 428 470

Es wurden bereits beträchtliche Bemühungen darauf gerichtet, einen Weg zur Ausbildung stoffartiger Materialien durch andere Methoden, als Weben oder Wirken, aufzufinden. Das Webern von Stoffen ist ein teurer Verfahrensschritt, insbesondere dann, wenn das gewebte Material aus Faser-Kardenbändern hergestellt wird. Für manche Zwecke wird das Nadeln von Schichten fibrillierter Folien angewendet; für bestimmte Zwecke, wie als Teppichunterlagsschiclit,. sind die Schichten jedoch nicht' ausreichend vereinigt. Die Verwendung von verwebten Folienbändern schaltet das Kardieren oder Auflösen von. Spinn- und Garnabfällen (garneting) der Fasern aus; es ist jedoch immer noch die aufwendige Webstufe erforderlich. Wenn ein derartiges Gewebe aus Folienband als Teppichunterlage verwendet wird, besteht es gewöhnlich, aus Polypropylen. Das bei der Herstellung von Teppichen und Bodenbelägen verwendete Obermaterial besteht im allgemeinen aus Polyester, Nylon oder einem anderen färbbaren Material. Wenn Teppiche mit langem Flor (shag carpets) hergestellt werden, besteht häufig die Tendenz, daß ein Teil der Unterlagsschicht durch die Oberschicht durchscheint. Da Polypropylen-durch die normalerweise zum Färben von Teppichen und Bodenbelägen verwendeten Farbstoffe nicht gefärbt wird, und da es wünschenswert

509828/Ö755

ist, daß die Unterlagsschicht in der gleichen Farbe wie die Oberschicht bzw. Florschicht eingefärbt ist, wird die aus gewebtem Polypropylen-Folienband bestehende Teppichimterlagsschicht im allgemeinen mit Nylon- oder Polyesterfäden genadelt, wenn sie zur Herstellung von Langflorteppichen verwendet werden soll. Auf diese Weise wird die Teppichunterlagsschicht verteuert, und es wird außerdem ein bedeutender Verlust an Festigkeit verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein nicht gewebtes stoffartiges Material zur Verfugung zu stellen, dessen Oberfläche verbesserte Eigenschaften, wie Anfärbbarkeit, Feuchtigkeitsabsorption, Feuchtigkeitstransport und guten Griff, zeigt. Das erfindungsgemäße Material soll darüberiiinaus gute mechanische Festigkeit zeigen und einfach herzustellen sein.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durcii ein neuartiges nicht gewebtes stoffartiges Material gelöst, das aus unter Schäumen fibrillieren Bahnen gebildet ist und sich besonders gut als oberflächlich anfärbbare Teppichunterlagsschicht eignet, Der HauptStrukturanteil dieses nicht gewebten Stoffes besteht aus einem Harzmaterial auf Polypropylenbasis. Auf eine oder beide Oberflächen dieser Schicht sind eine oder aehrere Schichten einer unter Schäumen fibrillierten Bahn aus einem Gemisch von Polypropylen mit einem hydrophilen Harz aufgebracht. Auf diese Weise wird eine für Farbstoffe aufnahmefähige Oberfläche erzielt, und trotzdem wird die Gesamtfestigkeit des endgültigen nicht gewebten Stoffes bzw. Fließstoffes -verbessert. Im allgemeinen führt die Verwendung eines Gemisches zur Herstellung der Oberflächenbahn zu einer wesentlichen Verbesserung der Gesamtfestigkeit des erhaltenen nicht gewebten Stoffmaterials, bezogen auf das Gewicht, im Vergleich mit einem Produkt, bei dem die Oberflächenbahnen nur aus dem hydrophilen Harz bestehen. Diese Tatsache scheint auf die bessere Bindung der Gemische an die Innenbahnen auf Basis von Polypropylenharz zurückzuführen sein. Die verschiedenen Bahnen werden mit Hilfe beliebiger geeigneter Methoden zu einer ilehrschichtanordnung vereinigt, wie durch einfaches Aufrollen einiger Bahnen auf einem

609828./07SS

Trägerband und Darüberlegen einiger anderer Schichten in Querrichtung, so daß Festigkeit quer zu der Maschinenrichtung des endgültig erhaltenen nicht gewebten Stoffes erzielt wird,. Die vereinigten Schichten werden schließlich unter gemeinsamer Einwirkung von Wärme und Druck miteinander laminiert. Wenn die einfache Anwendung von Y/ärme und Druck nicht zu der gewünschten Bindefestigkeit führt, kann ein Klebmittel verwendet werden. Ein geeignetes Klebmittelsystem besteht darin, daß dem System eine oder mehrere Folien aus einem Polyolefin mit einem nie-, drigeren Erweichungspunkt als das Harz auf Polypropylenbasis einverleibt werden, wie Polyäthylen, was durch einfaches Aufrollen dieser Folie oder dieser Folien auf eine oder mehrere der aus Harz auf Polypropylenbasis bestehenden Bahnen erfolgen kann, während die Schichten aus nicht gewebtem Stoff aufeinandergelegt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand, der Zeichnungen beschrieben. . .

Darin bedeutet:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung,

in der die Schaumextrusion und das Fibrillieren

durchgeführt werden.
Fig.. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Laminier-

vorrichtung. '

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden Pellets aus-synthetischem Harz einem Zugabetrichter 1 für die Beschickung oder einer Beschickungsdosiervorrichtung 2 gemeinsam mit einem beliebigen erforderlichen Blähmittel zugeführt. Die Pellets aus synthetischem Harz werden als freifallende Pellets 5 in: geregelter Rate von der Beschickungsdosiervoxrichtung 2 zu dem Fülltrichter 3 der Strangpresse 4 zugeführt. Die Strangpresse 4 ist mit einer Schlitzdüse 6 versehen, deren Schlitz gegenüber der Beschickungsöffnung der Strangpresse versetzt ist, so daß ein ausreichender Rückdruck aufgebaut werden kann, der eine gleichförmige Beschickungsrate über die gesamte Breite der Düse hinweg gewährleistet. Das Extruäat wird durch ein

S 0 9 8 2 8 / Q1 SiS

erstes Paar von Klemmwalzen 7> 7' aufgenommen und einer Dikkenverminderung unterworfen. Wenn das Extrudat aus der Düse austritt, wird es mit Hilfe eines Verteilerkopfes 8 für Kühlluft, der auf das Extrudat gerichtete Öffnungen aufweist, mit Luft abgeschreckt. Eine Haube 9 ist vorgesehen, um das gasförmige Blähmittel, das giftige Dämpfe enthalten kann, von der Atmosphäre zu entfernen. Die ersten Klemmwalzen 7» 7' werden mit einer Geschwindigkeit betrieben, die das zwei- bis zehnfache der Geschwindigkeit beträgt, mit der das Polypropylen durch die Strangpresse 4 den Lippen der Düse 6 zugeführt wird. Durch diese Maßnahme wird ein Aufbrechen der Schaumblasen, sowie sie sich den Lippen der Düse 6 im Inneren der Düse nähern, oder unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Düse 6, bewirkt, wodurch eine unter Schäumen fibrillierte Bahn 1o aus Polypropylen gebildet wird. Die unter Schäumen fibrillierte Bahn wird über eine erhitzte Platte 11 geführt und durch ein zweites Paar Klemmwalzen 12, 12' gestreckt. Im allgemeinen wird das zweite Paar Klemmwalzen 12, 12' mit einer Umfangsgeschwindigkeit betrieben, die das zwei- bis achtfache der Umfangsgeschwindigkeit des ersten Klemmwalzenpaar 7» 7¹ beträgt, so daß die unter Schäumen fibrillierte Bahn 1q orientiert und dadurch verfestigt wird. Die auf diese Weise orientierte, unter Schäumen fibrillierte Bahn 1o wird dann auf eine Aufrolltrommel 13 aufgewickelt.

Gemäß Fig.. 2 wird eine durch Schäumen fibrillierte Bahn 15 aus Harz auf Polypropylenbasis von einer Trommel 14 auf ein Trägerband 16 geführt. Eine Schicht eines Bindemittelfilms 17 wird von der Trommel 18 auf die Bahn 15 aufgelegt. Von der Trommel 2o, die durch nicht gezeigte oberhalb angeordnete Mittel befestigt ist, wird eine zusätzliche Schicht einer durch Schäumen fibrillierten Bahn 19 aus Polypropylenharz einer Überlappungsvorrichtung (lapper) 21 zugeführt. Die Überlappungsvorrichtung 21 enthält ein Paar angetriebener Klemmwalzen, die auf einen Schlitten montiert sind. Die Klemmwalzen führen die durch Schäumen fibrillierte . Bahn auf den Bindemittelfilm 17, während sie in dem Schlitten

509820/0 7SS

über den Bindemittelfilm 17 hinweg nach rückwärts und vorwärts bewegt werden. Auf diese Weise wird die unter Schäumen f!brillierte Bahn unter einem Winkel von 45 zu der Maschinenrichtung (Laufrichtung) in doppelter Dicke abgelagert. Von einer zweiten Trommel 22 wird eine unter Schäumen f!brillierte PoIypropylenharzbahn 23 durch eine Überlappungsyorriehtung 24 auf die überlappte unter Schäumen f!brillierte Bahn 21 geführt, so daß zwei Schichten einer unter Schäumen fibrillierten Bahn 23 gebildet werden, von denen jede unter einem Winkel von 45 gegenüber der Laufrichtung der Maschine angeordnet ist. Eine zusätzliche Schicht eines Binde- oder Klebmittelfilms 25 wird von der Trommel 26 abgewickelt und auf der Oberfläche der unter Schäumen fibrillierten Bahn 23 abgelagert. Eine abschliessende Schicht einer unter Schäumen fibrillierten Bahn, die aus einem Gemisch aus Polypropylen und einem hydrophilen Harz besteht, 27, wird von der Trommel 28 auf den Bindemittelfilm 25 gelegt. Die gesamte Anordnung aus unter Schäumen fibrillierten Bahnen und Bindemittelfilm wird dann von dem Trägerband 16 entfernt und durch erhitzte Laminierwalzen 29> 29". geleitet, wobei ein nicht gewebter Stoff 3o gebildet wird, der auf die Aufrolltrommel 31 aufgewickelt wird.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen unter Schäumen fibrillierten Bahnen können verschiedene Extrusions- und Verstrekkungsmethoden angewendet werden. Die bevorzugte Verfahrensführung wird in den Zeichnungen dargestellt. Es kann jedoch ■ beispielsweise die Strangpressvorrichtung mit einer beliebigen anderen Methode aus einer Vielzahl bekannter Methoden beschickt werden, einschließlich manueller Beschickung aus Säk- · ■ ken oder Behältern mit Harzpellets. Für geringe Durchsätze kann auch eine Stempelstrangpresse verwendet werden; offensichtlich ist es jedoch wünschenswert, mehr oder weniger kontinuierlich zu arbeiten, und aus diesem Grund wird eine Schneckenstrangpresse bevorzugt. In der Zeichnung ist eine Schlitzdüse dargestellt; diese hat sich als am besten geeignet zur Ausbildung relativ schmaler Bahnen einer Breite von etwa 15 cm bis 153 cm (6 inches bis 5 feet) erwiesen. Zur

509828/07SS

Herstellung von breiteren Bahnen von etwa 91 bis 61o cm hat eine Ringdüse offensichtliche Vorteile. Wenn eine solche Ringdüse verwendet wird, wird die Bahn über einen Dorn gezogen, um während des Orientierens ihren Umfang beizubehalten oder leicht zu erhöhen.

Die verwendete Strangpresse kann mit einer Öffnung zum Einspritzen des Blähmittels versehen sein. Bei dieser Ausführungsform können verschiedene Blähmittel verwendet werden, wie die verschiedenen Freon-Typen, Methylenchlorid, Stickstoff, Kohlendioxid und dergleichen. Wenn die Strangpresse nicht mit einer Einspritzöffnung für das Blähmittel versehen ist, wird das Blähmittel zusammen mit dem Harz der Strangpresse zugeführt. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Pellets aus dem Polymeren mit einer niedrig-siedenden Flüssigkeit, wie Pentan, überzogen v/erden, die in der Strangpresse in die Gasform übergeht. Es wird jedoch bevorzugt, ein festes, physikalisch oder chemisch zersetzliches Blähmittel in die Polymeren einzumischen und danach das resultierende Gemi-sch der Strangpresse zuzuführen. Zu Beispielen für geeignete chemische Mittel gehören u.a. Azobisformamid, Azobisisobutyronitril, Diazoaminobenzol, 4,4-'-0xybis(benzolsulfonylhydrazid) ,. Benzolsulf onylhydrazid, N,N¹-Dinitrosopentamethylentetramin, Trihydrazinsym.-triazin, p,p'-Oxybis-(benzolsulfonylsemicarbazid), 4-Nitrobenzolsulfonsäure-hydrazid, beta-Naphthalinsulfonsäurehydrazid, Diphenyl-4,4'-dJr(sulfonylazid) und Gemische von Substanzen,wie Natriumbicarbonat, mit einer festen Säure, wie Weinsäure. Die Menge des in dem Verfahren zu verwendenden Schäumungsmittels liegt im allgemeinen im Bereich von o,1 bis 2o Gewichtsprozent des zu extrudierenden Harzes, vorzugsweise im Bereich von o,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das zu extrudierende Harz.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Polypropylen ist isotaktisches Polypropylen mit einem Schmelzindex von weniger als 25 g. Es eignet sich fast jedes beliebige handelsübliche Polypropylen, unabhängig davon, ob es für Form- ■-massen, für Folien oder Fasern bestimmt ist. Das Polypropy-

609028/0785

le kann außerdem mit einem anderen Polymeren in einer Menge bis 25 Gewichtsprozent vermischt sein. Zu geeigneten anderen Polymeren gehören im allgemeinen Additionspolymere mit einem Schmelzindex von o,1 bis I5 g. Beispiele für solche Additionspolymere sind Polyäthylen mit einer Dichte von o,9o-bis o,96, Polybuten-1, Polystyrol, Äthylen-Vinylacetat-Copolymere und Polymethylmethacrylat. "

Die Oberflächenschicht oder die Oberflächenschichten werden vorzugsweise mit Hilfe der gleichen Verfahrenstechnik hergestellt, wobei jedoch ein Gemisch aus Polypropylen und einem hydrophilen oder anfärbbaren Harz verwendet wird. Zu bevorzugten hydrophilen Harzen gehören Polyacrylnitril, Polyamide, Polyester und ionomere Polymerisate. Bevorzugte Polyamide sind PoIy(G-caprolactam), Polyhexamethylenadipamid, PoIyhexamethylensebacamid, Poly(co-aminoundecansäure), Polyhexamethylendodecanamid und Copolymere jedes der in den vorstehenden Polymeren vorliegenden Monomeren, die 5 tis 5o Gewichtsprozent sich wiederholender Einheiten der folgenden Struktur aufweisen:

Diese Polyamide sind im allgemeinen normalerweise fest und haben ein Molekulargewicht von 1o.000 bis 50.000. Zu bevorzugten Polyestern gehören Polyethylenterephthalat) und Poly— (butylen-1,4-terephthalat). Bevorzugte Ionomere sind Copolymere, die o,2 bis 25 Molprozent, bezogen auf die Monomereinheiten in dem Polymerisat, einer οί,^δ-äthylenisch ungesättigten Carbonsäure mit 3 bis 1o Kohlenstoffatomen oder Styrolsulfonsäure enthalten. Beispiele für solche Monomere sind Acrylsäure, Methacrylsäure_? Äthacrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Monoester der vorstehend genannten Dicarbonsäuren, wie Hethylhydrogenfumarat, Ithylhydrogenfumarat,. und Maleinsäureandydridj Mononitrile der vorstehend genannten Dicarbonsäuren, wie /i-Cyanacrylsäure, und Monoamide der vor-

609828/07S5

naof-itrgolloh geändert

stehend genannten Dicarbonsäuren, wie Pusarsäuremonomethylamid. Im allgemeinen wird bevorzugt, daß als Ester bildender Alkohol oder als Amid bildendes Amin ein Alkylalkohol bzw. ein Alkylamin vorliegen, in denen die Alkylgruppe bis zu 1o Kohlenstoffatome enthält. Das Polymere kann zwar o,2 bis 25 Molprozent des Carbonsäuremonomeren enthalten; der bevorzugte Bereich beträgt jedoch 1 bis 1o Molprozent des Carbonsäuremonomeren. Der restliche Anteil des Copolymeren besteht aus einem oc-Olefin mit 2 bis 4- Kohlenstoffatomen. Im allgemeinen 3iat das ionomere Polymerisat eine inhärente Viskosität von mindestens o,7, gemessen in einer o,5 gewichtsprozentigen Lösung des Polymeren in Dimethylformamid bei 2o C. Im allgemeinen sind 3o bis 8o % der Carbonsäuregruppen mit einem Alkylendiamln mit 1 bis 1o Kohlenstoffatomen oder mit Metallionen neutralisiert. Zu geeigneten Metallionen gehören Na⁺, K⁺, Li⁺, Cs⁺, Ag⁺, Hg⁺,Cu⁺,Be⁺², Mg⁺², Ca⁺², Sr⁺², Ba⁺², Cu⁺², Cd⁺², Hg⁺², Sn⁺², Pb⁺², Fe⁺², Co⁺ , Ni⁺ und Zn⁺ . Im allgemeinen enthält das GemischJü bis 8o Gewichtsprozent Polypropylen und 2o bis ^L&cr Gewichtsprozent des hydrophilen Harzes. Je stärker anfärbbar das hydrophile Harz ist, umso weniger wird davon benötigt.

Das aus der Strangpresse extrudierte Harz wird durch eine Aufnahmevorrichtung, wie ein erstes Paar Klemmwalzen, aufgenommen und einer Dickenverminderung um etwa das zwei- bis zehnfache unterworfen. Diese Dickenverminderung dient dazu, das Zerbrechen der im Inneren der Düse gebildeten Schaumblasen zu verursachen, wenn das Harz sich der Düse nähert, wodurch eine Netzstruktur oder Bahn aus miteinander verschlungenen und verbundenen Pibrillen resultiert. Wenn ein Harz auf Polypropylenbasis verwendet wird, wird die Temperatur im Inneren der Strangpresse im allgemeinen bei 176,7⁰C bis 287,8⁰C gehalten. Wenn das Polypropylen sich den Lippen der Düse nähert, sollte die Temperatur im Bereich von 176,7 bis 246,1⁰C sein. Wenn das Polypropylen aus den Lippen der Düse austritt, wird es abgekühlt, wie durch Luftkühlung, wodurch gewährleistet wird, daß die Temperatur des Polypropylens unter 17o°C oder unterhalb des Schmelzpunktes liegt.

509826/07SS

Wenn ein Gemisch aus Polypropylen und einem Polyamidharz verwendet wird, wird die Temperatur im Inneren der Strangpresse im allgemeinen bei 176,7 his 246,1⁰C (35o bis 475⁰F) · gehalten. Wenn das Gemisch sich den Lippen der Düse nähert, sollte die Temperatur im Bereich von 246,1 bis 287,8⁰C (475 bis 55o°F) sein. Beim Austritt aus den Lippen der Düse wird das Gemisch unter 17o°C abgekühlt, um zu gewährleisten, daß Fibrillen gebildet werden.

Wenn ein Gemisch aus Polypropylen und einem Polyesterharz verwendet wird, wird die Temperatur im Inneren der Strangpresse im allgemeinen bei 176,7 his 26o°C (35o bis 5oo°F) gehalten. Wenn das Gemisch sich den Lippen der Düse nähert, sollte die Temperatur im Bereich von 246,1 bis 287,8⁰C (475 bis 55o°F) sein. Beim Verlassen der Lippen der Düse wird das Gemisch auf unter 17o C abgekühlt, um zu gewährleisten, daß Fibrillen gebildet werden.

Wenn ein Gemisch aus Polypropylen und einem ionomeren Harz verwendet wird, wird im allgemeinen die Temperatur im Inneren der Strangpresse bei 176,7 bis 232,2⁰C (35o bis 45o°F) gehalten. Wenn das ionomere Polymere sich den Lippen der Düse nähert, sollte die Temperatur im Bereich von 176,7 bis 2o4,4°C (35o bis 4oo°F) liegen. Wenn das ionomere Polymerisat die Lippen der Düse verläßt, wird es unter 15o°C abgekühlt, wie durch Luftkühlung, um zu gewährleisten, daß sich Fibrillen bilden. Nach der Bildung dieser unter Schäumen fibrillierten Bahn wird diese auf das zwei- bis zehnfache verstreckt, um die einzelnen Fibrillen, welche die Bahn bilden, zu orientieren und auf diese V/eise die Bahn zu verfestigen.

Erfindungsgemäß werden die unter Schäumen fibrillierten Bahnen mit Hilfe irgendeines geeigneten Mittels miteinander verbunden oder verklebt, wie durch Anwendung von Wärme und Druck, so daß ein nicht gewebter Stoff gebildet wird. Gewünschtenfalls können als Klebmittel eine oder mehrere Folien aus thermoplastischem Harz mit einem Erweichungspunkt im Bereich von 8o bis 17o°C verwendet werden· Geeignet sind

5Ö982Ö/Ö75S

-1ο-

auch thermoplastische Harze, die im Bereich von 80 bis 17o°C erweichen, in Form von Emulsionen oder Pulvern. Harze mit Erweichungspunkten oberhalb 17o°C werden nicht verwendet, weil Temperaturen von mehr als etwa 17o°C dazu führen, daß das Polypropylenharz seine Orientierung verliert. Harze mit einer Erweichungstemperatur unter etwa 80⁰C werden ebenfalls nicht verwendet, da sie während des Gebrauches erweichen können. Zu geeigneten thermoplastischen Harzen zur Ausbildung der Klebmittelfilme-, -pulver oder -emulsionen gehören u.a. folgende Polymere: weich gemachtes oder nicht weich gemachtes Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyrol und Polyäthylen. Nicht orientierte Polypropylenfolie kann verwendet werden, macht Jedoch eine genaue Kontrolle der Bedingungen erforderlich und wird aus diesem, Grund nicht bevorzugt. Filme aus anderen Harzen als Polypropylen können orientiert oder nicht orientiert sein. Polyäthylenharze, in denen das Polyäthylen eine Dichte von o,9o bis o,96 g/cnr und einen Schmelzindex von o,1 bis 1o hat, werden bevorzugt. Besonders zufriedenstellende Harze sind Polyäthylenharze und Äthylen-Vinylacetat-Copolymerharze, in denen das Copolymere 1o bis 4o Gewichtsprozent Vinylacetateinheiten enthält.

Die verwendete Düse hat im allgemeinen eine Düsenöffnung von o,127 mm bis 1,27 mm ( 5 bis 5o mils) in Richtung der Dicke des Extrudats, wodurch endgültige orientierte, unter Schau-, men fibrillierte Bahnen erhalten werden, die ein Gewicht von

2 2

3»39 g/m bis 6,78 g/m (o,1 bis 2 Ounces pro Square Yard) haben. Im allgemeinen sollte das Gesamtgewicht des verwendeten Klebmittels 3,11 g bis 15,52 g pro 3,39 g/m² (o,1 bis o,5 Ounces pro Ounce pro Square Yard) der gesamten unter Schäumung fibrillierten Bahnen, die in dem endgültigen nicht, gewebten Stoff vorliegen, betragen.

Die endgültig erhaltene, nicht gewebte Stoffbahn enthält normalerweise 3 bis 2o Schichten. Für die meisten Anwendungszwecke, wie zur industriellen Verpackung in Säcke oder Beutel, als primäre Teppichunt erlagsschicht, sekundäre Teppichunt er-r

50982Ö/0755

lagsschicht, als Tapetenmaterial, Polster-Unterschichtmaterial, werden 5 bis 1o Schichten verwendet, und das nicht

2 2

gewebte Material hat ein Gewicht von 67,8 g/m bis 339 g/m (2'bis 1o Ounces pro Square Yard). Es existieren zahlreiche Methoden, nach denen die einzelnen Schichten miteinander verbunden werden können. Häufig hängt die Art und Weise, in dßr die Bahnen miteinander vereinigt werden, von dem Anwendungszweck ab,, dem das nicht gewebte Material zugeführt wird. Gewöhnlich umfaßt dieses Material 2 bis 4- Schichten in Längsrichtung (Maschinenrichtung) und 2 bis 4 unter einem Winkel dazu abgelagerte Schichten. Die Bahnen können jedoch durch einen Spannrahmen geführt werden, um ihre Breite zu erhöhen und im Hinblick auf die Richtung der einzelnen Fibrillen im Inneren der Bahn eine biaxiale Anordnung zu erzielen. In diesem Fall können sämtliche Bahnen in Längsrichtung abgelagert und miteinander laminiert werden.

Gewünschtenfalls kann eine Bahn .oder ein Strang (bat), die Fasern in regelloser Anordnung enthält, hergestellt werden, indem die fibrillierten Bahnen aus Polypropylenharz mechanisch zerrissen werden, wonach die resultierenden Fasern aus einem Luftstrom abgelagert werden. Dieses Verfahren kann naph zahlreichen speziellen Methoden durchgeführt werden. Im allgemeinen wiegt der resultierende Strang etwa

15»52 g/m bis 135»7 g/m (o,5 bis 4 Ounces pro Square Xard) und wird als Innenteil der nicht gewebten Struktur verwendet, wobei auf beiden Oberflächen dieser Innenbahn in Maschinenrichtung orientierte, unter Schäumen fibrillierte Bahnen angeordnet werden, von denen mindestens eine anfärbbar ist. - ·

Für die meisten Anwendungszwecke besteht der bevorzugte· Aufbau darin, daß zwei Folienschichten, nämlich je eine auf jeder Seite von zwei kreuzweise übereinandergelegten^unter Schäumen fibrillierten Polypropylenbahnen abgelagert werden, so daß insgesamt vier Schichten erhalten werden und'eine oder zwei zusätzliche, unter Schäumen fibrillierte Polypro-

50982&/07.5S"

pylenbahnen auf jeder Seite einfach in Maschinenrichtung abgelagert werden, sowie eine Schicht einer anfärbbaren, unter Schäumen fibrillierten Bahn. Durch Auswahl der Laminierungsbedingungen (Temperatur und Druck) und der Textur der Laminierwalzen oder Laminierpresse kann ein endgültiger nicht gewebter Stoff erhalten werden, der entweder ziemlich porös oder undurchlässig für Feuchtigkeit ist.

Für die meisten Anwendungszwecke ist es ausreichend, wenn eine einzige Oberflächenschicht aus einer fibrillierten Bahn eines anfärbbaren Harzgemisches vorliegt. Wenn die Bahn wesentlich leichter als üblich ist, können bis fünf Bahnen wünschenswert sein. Die färbbaren fibrillierten Bahnen sollten nicht mehr als 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise nicht mehr als 2o Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des endgültigen, nicht gewebten Materials, ausmachen, unabhängig davon, ob sie auf einer oder beiden Seiten des nicht gewebten Stoffes vorliegen. Im allgemeinen wird die anfärbbare fibrillierte Bahn auf die Oberfläche der Schichten aus fibrillierten Polypropylenbahnen aufgetragen, indem einfach vor Durchführung der Laminierungsstufe eine Schicht darauf abgerollt wird, ohne daß ein Überkreuz-Ablagern oder eine andere kompliziertere Verfahrensweise angewendet wird.

Zur Herstellung einzelner Laminate einer Größe von etwa 15,2 cm im Quadrat bis zu etwa 122 cm χ 244 cm (4 ft. χ 8 ft.) kann eine Presse verwendet werden, um die unter Schäumen fibrillierten Bahnen miteinander zu laminieren. Im allgemeinen wird eine solche Presse unter einem Druck von o,o7 bis 7o,3 kg/cm (1 bis 1.ooo psi), vorzugsweise von o,7 bis 35» ^5 kg/cm (1o bis 5oo psi) und bei 115»6 bis 143,3 ⁰C (24o bis 29o°F) betrieben. Zur Herstellung langer Rollen des nicht gewebten Materials werden jedoch geheizte' Druckwalzen verwendet. Im allgemeinen sind diese geheizte Metallwalzen, die vorzugsweise aus Stahl bestehen, die unter einem Liniendruck von 35»7 kg/m bis 893 kg/m (2 bis 5o lbs. per Liner Inch) bei II5 bis 154⁰C (24o bis 31o°3?) betrieben werden, und das zu laminierende

5G982Ö/Ö755

-'13 -

Material wird in einer Rate von 3o5 cm bis 167»6 & (Io bis 5oo Feet) pro Minute zugeführt. Der Griff, das Aussehen, die Porosität und andere physikalische Eigenschaften des nicht gewebten Materials können beträchtlich variiert werden, indem die Stärke der Laminierbedingungen innerhalb der oben angegebenenParameter variiert wird. Darüberhinaus können diese Eigenschaften des als Produkt erhaltenen, nicht gewebten Stoffes variiert werden, indem geprägte oder texturierte Laminierwalzen verwendet werden. Wenn eine (oder gewünschtenfalls beide) Laminierwalzen (oder eine Oberfläche einer Presse, falls eine solche verwendet wird) mit Juteleinen oder einem Netz einer geeigneten Größe bedeckt werden, kann in.einfacher Weise ein nicht gewebter Stoff mit Quteleinenartigem Aussehen erhalten werden.

Das Hauptanwendungsgebiet des erfindungsgemäßen oberflächlich färbbaren, nicht gewebten Stoffes auf Polypropylenbasis ist zwar die Herstellung von Teppichunterlagschichten und speziell von primären Unterlagschiciiten für Langflorteppiche ; das oberflächlich färbbare, nicht gewebte Material gemäß der Erfindung bringt jedoch auch Vorteile bei Anwendungszwecken, wie als Verpackungsmaterial und dekorativer Oberflächenbelag.

Gewünschtenfalls können die fibrillierten Bahnen auch durch mechanische Bearbeitung eines monoaxial orientierten Films aus dem gewünschten Harz hergestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungs formen beschrieben. ' "

Eine 2,54- cm - Strangpresse vom Typ Eillian mit einer Schnekke mit einem L/D-Verhältnis von 24:1 wird mit einer 2o,32 cm breiten Schlitzdüse (Johnson Flex Lip Coat Hanger Type,) einer · o,51 nun starken öffnung versehen. Der.Schiitζ ist gegenüber der Schnecke um 25,4- cm versetzt und exbrudiert in der glei-

509828/0755

chen Richtung wie die Strömung durch den Strangpressenzylinder. Der Strangpressen-Fülltrichter wird kontinuierlich mit einem vorher gemischten Material gefüllt, das 1oo g Polystyrol mit einem Schmelzindex von 5» 9oo g Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1o und 2o g Natriireibicarbonat enthält. Die letzte- Stufe der Strangpresse und die Düse werden bei 232,2°C (450⁰F) gehalten. Die Schnecke wird mit 25 Upm betrieben, wobei eine Beschickungsrate von 2,72 kg (6 lbs.) pro Stunde erzielt wird. Unmittelbar im Anschluß an die Lippen der Düse ist eine Luftkühlvorrichtung angeordnet, die aus zwei Rohren mit 1,27 cm Durchmesser besteht, wobei das eine oberhalb,der Lippen der Düse und das andere unterhalb der Lippen der Düse angeordnet ist, und Luft unter einem Druck von 5»624 kg/cm (80 psi) enthält. Jedes Rohr weist eine Reihe von Löchern mit einem Durchmesser von 0,76 mm auf, die 3»18 mm voneinander entfernt sind und auf die Lippen der Düse gerichtet sind. Das Extrudat wird mit Hilfe eines ersten Klemmwalzenpaars mit einem Durchmesser von 12,7o cm und einer Breite von 2o,32 cm von den Lippen der Düse abgezogen, das mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 3»o5 m/min, betrieben wird, wobei eine unter Schäumen fibrillierte Bahn gebildet wird. Biese Walzen bestehen aus einer angetriebenen gummibeschichteten Walze und einer losen Walze aus rostfreiem Stahl. Die schäumungsf!brillierte Bahn wird dann über eine 2o,32 cm breite und 91»^ cm lange geheizte Platte geführt. Die Platte hat leicht gebogene Form, so daß die sciiäumungsfibrillierte Bahn in inniger Berührung mit ihr gehalten wird. Diese Platte wird bei einer Temperatur von I30 C gehalten. Die unter Schäumen fibrillierte Bahn wird dann zwischen einem zweiten Klenrawalzenpaar, das gleich dem ersten Klemmwalzenpaar ist, durchgeleitet und danach auf eine Aufwickeltrommel aufge-rollt. Das zweite Klemmwalzenpaar wird mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/min, betrieben. Die resultierende feste Faserbahn wird in den folgenden Beispielen als Basisprobe verwendet.

50982S/O7SS

Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Abänderung, daß die Beschickung für die Strangpresse aus einem Gemisch von 5oo g Polypropylen mit einem Schmelzindex von Io, 5°o g Polycaprolactam mit einer Fließzahl von 1o und 2ο g Natriumbicarbonat besteht. Die Temperatur in der letzten Strangpressstufe und Düse wird auf 232⁰C bzw.265°C eingestellt. Die anfängliche Zuggeschwindigkeit beträgt 4·,27 m/min. (14· Feet pro Minute), die sekundäre Zuggeschwindigkeit 11,9 m/min. . (39 Feet pro Minute) und die Plattentemperatur 11O⁰C, Die resultierende Faserbahn wird als färbbare Oberfläche eines St off materials verwendet.-

Drei Schichten der in Beispiel 1 erhaltenen Faserbahnen werden zur Bildung eines Laminats so aufeinander gelegt, daß die Fasern in der ersten Schicht in einer Richtung ausgerichtet sind, die der Maschinenrichtung in einer kontinuierlichen Anlage entsprechen würde. Die zweite und dritte Schicht sind in parallelen Ebenen zu der ersten Schicht angeordnet, wobei, jedoch die Fasern einen Winkel von 9o gegenüber den Fasern der ersten Schicht bilden, wobei eine überkreuz gelegte Schicht erhalten wird. Dann wird wiederum in einer parallelen Ebene ein o,o51 mm (2 mil) dicker Poly-' äthylenfilm auf die Probe gelegt. Schließlich wird eine Schicht der Faserbahn gemäß Beispiel 2 in einer parallelen '. Ebene aufgelegt, in welcher die Fasern in gleicher Richtung wie die Fasern der ersten Schicht angeordnet sind. Die so aufeinandergestapelte Probe wird zwischen polierte Platten gelegt und in eine Presse gebracht, die unter einem' Druck von 9.072 kg (22,86 cm χ 3o,48 cm -Platten) betrieben wird, und 3 Minuten in dieser bei 138⁰C gehalten. Nach dem Abkühlen wird die resultierende weiße Stoffbahn von den polierten Platten entfernt, zwischen Netze aus rostfreiem Stahl einer Maschenweite von 2,ο mm (1o Maschen-Sieb) gelegt und unter einem Druck von 4.536 kg 3o Sekunden bei 138°C gepreßt,

509828/0755

Der resultierende, nicht gewebte Stoff zeigt dann das Aussehen eines Webstoffes. Der Stoff wird dann in ein 5oo ml-Färbebad getaucht, das anfangs 2 g/l Xylol-Walkblau (CI. Acid Blue 1o2) und 8 g/l Ammoniumacetat enthielt, und darin 15 Minuten bei 1oo°C gehalten. Der erhaltene blaue Stoff wird gründlich in kaltem Wasser gewaschen, dann in einer Waschmittellösung von 9o°G gewaschen und schließlich in 7o°C· warmem Wasser gespült. Er behielt eine tiefblaue Färbung auf der Seite bei, die aus der Faserbahn gemäß Beispiel 2 gebildet war, während nur wenig permanente Färbung im restlichen Anteil der Probe erzielt war. Die Probe hatte eine Grab-Zugfestigkeit von 27,21 kg in Maschinenrichtung und 34-»o2 kg in Querrichtung.

Eine weitere Probe des gleichen ungefärbten, nicht gewebten Stoffes wird 30 Minuten bei 1oo°C in ein 5>oo ml - Färbebad gelegt, das anfangs 2 g/l Laty^L Cerise N (CI. Disperse Red 60 Nr. 5197) enthielt.. Der resultierende rosa Stoff wird gründlich in kaltem Wasser gewaschen, dann in einer auf 9o°C erhitzten Waschmittellösung gewaschen und schließlich in Wasser von 7o°G gespült. Die Probe behält eine tiefrosa Färbung auf der Seite bei, die aus der Faserbahn gemäß Beispiel 2 gebildet ist,, und ein weniger intensives Rosa im restlichen Anteil der Probe.

509Ö28/07SS

Claims

7*38265

Pat en

f "U) Orientierte, unter Schäumen fibrillierte Bahn auf Basis von Polypropylen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 3o bis 8o Gewichtsprozent Polypropylen und 2o bis 7o Gewichtsprozent eines hydrophilen anfärbbaren

Harzes besteht und ein Gewicht von 3*39 g/m bis 67*81 g/m aufweist.
2. Fibrillierte Bahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hydrophiles anfärbbares Harz ein Polyamid enthält.
3. Fibrillierte Bahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyamid Polyhexamethylenadipamid oder Poly-£-caprolactam enthält.
4. Fibrillierte Bahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hydrophiles anfärbbares Harz ein ionomeres Polymeres enthält.
5. Fibrillierte Bahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hydrophiles anfärbbares ■ Harz einen Polyester enthält.

• ■
6. Fibrillierte Bahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polyester Polyethylenterephthalat) enthält.
7. Unter Verwendung einer orientierten·, unter Schäumen fibrillierten Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6 her-

S09828/07SS

geändert

gestellter nicht gewebter Stoff mit einem Gewicht von 67,81 g/m bis 678,1 g/m , dadurch gekennzeichnet, daß er fibrilliertes Polypropylen oder dessen Gemische mit bis 3o Gewichtsprozent Polyäthylen oder Polystyrol in Form einer nicht gewebten Bahn enthält, und daß auf mindestens eine Oberfläche dieser Bahn eine orientierte, unter Schäumen fibrillierte Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer solchen Menge aufgetragen ist, daß sie bis 25 Gewichtsprozent des nicht gewebten Stoffes ausmacht.

B&hn «s/V? aufweist:.

2.

509828/0753