DE2430955B2 - Spinngebundenes nichtgewebtes fasermaterial - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf spinngebundenes nichtgewebtes Fasermaterial. jo
Ein spinngebundenes Fasermaterial ist ein aus kontinuierlichen Fäden bestehendes nichtgewebtes
Material, das hergestellt wird durch die Kombinierung der gesamten Stufen vom Polymer bis zum fertigen
Gewebe in einem einzigen Verfahren. Fadenvorhänge werden extrudiert, gezogen, auf ein Band geleitet und
hierauf zu einer Bahn mit der erforderlichen Abmessung vereinigt. Die Bahn wird dann gebunden und kann im
gleichen Einstufenverfahren endveredelt werden.
Die grundlegenden Verfahrensschritte zur Herstellung spinngebundener nichtgewebter Materialien sind
ziemlich einfach. Mehrfachspinndüsen extrudieren große Anzahlen von Fäden, die mittels Walzen oder Luft
hoher Geschwindigkeit in Gruppen gezogen und orientiert werden und dann in einer gewissen gewünschten
geometrischen Anordnung auf ein sich langsamer bewegendes poröses Band gebracht werden, auf dem
die Fäden durch eine Saugwirkung festgehalten werden. Das Förderband bringt die Bahn dann zu einer
Bindevorrichtung (geheizte Walzen, eine Vorrichtung zum Aufbringen von Bindemittel usw.) und schließlich
zu einer Reihe weiterer Verarbeitungsstufen des Verfahrens. Bei den letzten Verfahrensstufen kann es
sich um die traditionellen Textilausrüstungsstufen handeln, wie Drucken oder Embossieren, wenn die
Verfahrensgeschwindigkeiten entsprechend günstig liegen. Im Anschluß daran wird das Material geprüft,
aufgewickelt und verpackt.
Im Handel ist eine Reihe spinngebundener nichtgewebter
Fasermaterialien zu erhalten. Beispiele solcher <io
Materialien sind diejenigen auf Polyesterbasis, Polypropylenbasis,
Polyäthylenbasis, Nylonbasis oder Kombinationen hieraus. Die jeweils verwendete besondere
Faserart hängt von der Λ -t des fertigen Produkts ab, das man herstellen möchte, üpinngebundene nichtgewebte 6s
Materialien werden beispielsweise als Buchumschläge, Bekleidungsmaterial oder Teppichunterseiten verwen-Aus
US-PS 34 45 276 ist die Behandlung von Fasermaterial, wie Fasermatten, zum Wasserfestmachen
und Antistatischausrüsten mit bestimmten Siloxan-Oxyalkylen-Copolymeren bekannt, deren Siloxan-Block
wenigstens eine Süoxan-Einheit der Formel
H,
R11SiO4-.-,
enthalten muß, worin R für einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis etwa 20 Kohlenstoffatomen steht, e einen Wert
von 0 bis 2 hat, /einen Wert von 1 bis 2 besitzt und eplus
/für einen Wert von 1 bis 3 stehen. Auf jeweils vierzehn im Polymer vorhandene Siloxan-Einheiten muß wenigstens
eine Siloxan-Einheit obiger Formel vorhanden sein. Das wesentliche Merkmal dieser Siloxan-Einheit
ist das Vorhandensein von = SiH-Gruppen, und gerade diese Gruppen sind allein für die Bindung des
Copolymers auf den Träger und die sonst gewünschten Eigenschaften dieses Materials, wie Wasserfestigkeit,
Waschbeständigkeit und antistatisches Verhalten, verantwortlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines spinngebundenen nichtgewebten
Fasermaterials, insbesondere eines Polyolefinmaterials, das durch eine entsprechende Behandlung mit
einem bestimmten Siloxan-Glykol-Copolymeren so ausgerüstet wird, daß das spinngebundene Material
genügend schmierfähig ist, damit das nichtgewebte Fasermaterial bei seiner Weiterverarbeitung, nämlich
der Herstellung von Teppichen, nicht mehr zerstört werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterial dadurch gelöst, daß <;ich
erfindungsgemäß auf ihm ein im Wasser unlösliches Siloxan-Glykol-Copolymeres der allgemeinen Formel
worin G für einen Rest der Struktur R(OC3He)X)H, bei
dem R eine Alkylengruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ζ einen Mittelwert von 1 bis 10 bedeuten, χ für
einen Mittelwert von 40 bis 90 und y für einen Mittelwert von 1 bis 10 stehen, befindet.
Eine der wichtigsten wirtschaftlichen Verwendungsarten eines spinngebundenen nichtgewebten Materials
ist die Verwendung von spinngebundenem nichtgewebtem Polypropylen als Teppichunterseite. Die spinngebundenen
nichtgewebten Polypropylenmaterialien haben die gewobenen Jutematerialien ersetzt, die bisher
zur Herstellung von Teppichunterseiten verwendet wurden. Bei diesem Verfahren wird das Teppichgarn
mit einer großen Nadel verknüpft, die das spinngebundene nichtgewebte Polypropylenmaterial durchsticht,
das vorwiegend die Unterseite eines Teppichs bilden soll. Eine Schlaufenvorrichtung fängt das Garn auf der
Unterseite und bildet Schlaufen oder Büschel, und die Nadel wird dann herausgezogen. Die Gewebeunterlage
wird dann weiter bewegt und der ganze Vorgang wird zur Bildung weiterer Büschel wiederholt. Die Büschel
bilden die Haardecke oder Oberseite des fertigen Teppichs. Eine handelsübliche Büschelmaschine kann
über bis zu 2400 Nadeln in einer Reihe verfügen, die alle gleichsinnig arbeiten, um beispielsweise einen 4,5 m
breiten Teppich herzustellen. Die hauptsächliche Unterseite, die das spinngebundene nichtgewebte Polypropylen
ist, ist die Strukturbasis des Teppichs. Sie hält den Flor an Ort und Stelle und verleiht dem Teppich
IJL
Dimensionsstabilität und Festigkeit. Auf die Unterseite
des mit einem Flor versehenen spinngebundenen nichtgewebten Polypropylens wird ein Oberzug aus
Leim oder Latex aufgebracht, beispielsweise aus Naturkautschuk oder Styrolbutadienkautschuk, und
dieser Oberzug verankert die Büschel bzw. den Flor fest
an Ort und Stelle und bewahrt ihn vor einem Herausziehen. Auf den Teppich kann dann abschließend
eine Jute- oder Schaumunterlage aufgebracht werden, die als Polster oder Kissen wirkt Bei der Entwicklung
dieser Anwendung des spinngebundenen nichtgewebten Fasermaterials zeigte sich, daß die Nadeln die
Teppichunterseite beim Durchdringen der Struktur ziemlich stark schädigen, was beim Florbildungsverfahren
zu einem starken Festigkeitsve.-lust führt Ei wurde
hierauf gefunden, daß sich durch Behandeln der spinngebundenen nichtgewebten Polypropylenteppichunterseite
mit einer Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit das Durchdringen der Nadel durch die
Teppichunterseite bei der Florbildung erleichtern und die Faserzerstörung sowie der hieraus resultierende
Festigkeitsverlust stark verringern lassen. Bei der Verwendung des flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans
traten jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf. Zu den ernstesten Schwierigkeiten kam es während des
Färbens des Teppichs bei Verwendung der spinngebundenen nichtgewebten Polypropylenteppichunterseite.
Beim kontinuierlichen Färbeverfahren nach Küster
(nämlich einem Schaumfärbeverfahren mit Dampf) für Teppiche wurde durch die Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit
auf der Teppichunterseite die Schaumhöhe im System verringert, was zu einer ungleichförmigen
Fäibung des Teppichs führte. Andere Probleme ergaben sich durch die verringerte Benetzbarkeit des
Teppichs, die Neigung des Teppichs in wäßrigen Systemen zu treiben bzw. zu schwimmen, die relativ
leichte Entflammbarkeit des Teppichs sowio die hohen
Kosten des verwendeten flüssigen Methylwasserstoffpolysiloxans.
Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß das Siloxan-Glykol-Copolymer der oben angegebenen
allgemeinen Formel anstelle der bisher verwendeten Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit auf den spinngebundenen
nichtgewebten Fasermaterialien nicht nur eine gute Schmierung ergibt, was das Durchdringen der
Nadel durch die Teppichunterseite beim Florbildungsverfahren erleichtert, sondern daß sich hierdurch
gleichzeitig auch die beim Küster-Verfahren auftretenden Schwierigkeiten beim Färben des Teppichs stark
verringern oder sogar ganz vermeiden lassen. < ο
Wie aus obiger allgemeiner Formel zu entnehmen ist, ist das Siloxan-Glykol-Copolymer, das die genannten
besonderen Ergebnisse und Vorteile bringt, ein trimethylsilylendblockiertes
Siloxan, das 40 bis 90 Dimethylsiloxaneinheitenund
1 bis lOMethylglykolsiloxaneinhei- 5; ten enthält. Die für die erfindungsgemäßen nichtgewebten
Fasermateriaiien geeigneten Copolymeren sind in Wasser unlöslich. Die wasserlöslichen Siioxan-Glykol-Copolymeren
benetzen die Latexunterseite des Teppichs zu stark, so daß die PolypropylenunterL.ge zu
stark durchdrungen wird, was zu einer schlechten Teppichqualität führt
Die Glykoleinheiten sind in der allgemeinen Formel durch das Symbol G angegeben, das genauer gesagt der
Struktur der Formel -R(OC3H6)^H entspricht Der
Substituent R in dieser Struktur kann irgendeine Alkyleneinheit mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sein. R
kann daher für Methylen, Äthylen, Propylen, Butylen, Isobutylen, Hexylen, Decylen, Dodecylen oder Octadecylen
stehen. Der durch die Formel (OC3He) wiedergegebene
Glykolanteil der Struktur entspricht, wie ersichtlich, der Formel eines Propylenglykols. Bei
diesem Glykol handelt es sich um ein hydroxylendblokkiertes oder, wie der Fachmann normalerweise sagt, ein
unblockiertes GlykoL Wie bereits erwähnt, kann der Glykolanteil der Struktur im Mittel aus 1 bis 10
Propylenoxideinheiten bestehen, d. h, das Symbol ζ sollte vorzugsweise einen Mittelwert von 1 bis 5 haben.
Die MethylgJykolsiloxaneinheiten in dem Siloxan-Glykol-Copolymer
können von einem Mittelwert von 1 bis 10 reichen, was besagt daß das Symbol y einen
Mittelwea von 1 bis 10 bedeuten kann. Im allgemeinen sollte der Mittelwert des Symbols y jedoch 1 bis 5
betragen. Der Index χ kann für einen Mittelwert von 40 bis 90 stehen, vorzugsweise bedeutet er jedoch einen
Mittelwert von 50 bis 75. Der Index ergibt die Anzahl an Dimethylsiloxaneinheiten in dem Siloxan-Glykol-Copolymer
an.
Aufgrund der oben angegebenen Strukturmerkmale ist der mit der Herstellung solcher Materialien vertraute
Fachmann ohne weiteres in der Lage, das oben angegebene Siloxan-Glykol-Copolymer herzustellen.
Das Siloxan-Glykoi-Copolymer läßt sich in irgendeiner bei der Ausrüstung von Geweben oder Textilien
bekannten Weise auf die spinngebundenen nichtgewebten Materialien aufbringen. Die Verwendung einer
Gravierwalze wird hierzu jedoch im Moment bevorzugt. Die auf das nichtgewebte Fasermaterial aufgebrachte
Menge hängt in einem gewissen Ausmaß von den gewünschten Ergebnissen ab, sis liegt jedoch im
allgemeinen zwischen 0,i und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gewebes. Eine
Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent wird jedoch im allgemeinen den meisten Bedürfnissen genügen. Das
Siloxan-Glykol-Copo.'ymer kann auf das nichtgewebte Fasermaterial als solches oder in Form einer Lösung in
einem geeigneten Träger, wie Wasser (emulgiert), niederen Alkoholen, Äthern, Ketonen oder sonstigen
mit Wasser verträglichen Lösungsmitteln, aufgebrach:
werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert Alle Teile und Prozente beziehen sich
auf Gewichtsangaben, und alle Viskositäten sind bei 250C gemessen, sofern nichts anderes angegeben ist.
Beispiel Ein Siloxan-Giykol-Copolymer der allgemeinen Formel
wird unter Verwendung einer Gravierwalze auf eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite
aufgebracht. Die Aufnahme beträgt etwa 1 % an (CH2MOC,
Siloxan-Glykol-Copolymer, bezogen auf das Gewicht der Teppichunterseite. Aus der behandelten Unterseite
stellt man dann ein Stück eines mit Büscheln bzw einem
Flor versehenen Teppichs her. Es zeigte sich, daß die
durch das Siloxan-Glykol-Copolymer gemäß der Erfindung
beim Florbildungsverfahren erreichte Schmierung der Nadeln derjenigen entsprach, die man mit der
gegenwärtig verwendeten Methylwasserstoffpolysil- > oxanflüssigkeit bei der gleichen Aufnahme, nämlich
einer Aufnahme von 1 %, erhielt
Der oben hergestellte Teppich wird mit einer
Latexkautschukunterseite versehen. Der Latex durchdringt etwa 35% der Stärke des spinngebundenen ι ο
nichtgewebten Polypropylens, und bei Behandlung mit der Methylwasserstoifpolysiloxanflüssigkeit beträgt die
Durchdringung an Latex durch das spinngebundene nichtgewebte Polypropylen etwa 30%. Beide Durchdringungswerte
halten sich in einem annehmbaren Bereich-Beispiel 2
Das gemäß Beispiel 1 verwendete Siloxan-Glykol-Copolymer wird mittels einer Gravierwalze derart auf
eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite aufgebracht, daß man eine Aufnahme
von 4% erhält Aus der so behandelten Unterlage stellt man einen mit Büscheln bzw. mit Flor versehenen
Teppich her, worauf man das Ganze 7 Wochen altern läßt, bevor man nach dem Küster-Verfahren färbt Beim
Färbeverfahren kommt es nach 5 Sekunden zur Schaumbildung, der eine Höhe von 5,08 cm erreicht,
eine Lebensdauer von 120 Sekunden hat und qualitativ sehr gut ist Es treten also beim Färben dieses Teppichs
keine Probleme auf.
Zum Vergleich konnte die spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunierseite mit einer mittels
einer Gravierwalze aufgetragenen Methylwasserstoffpolysiloxanflüssigkeit mit einer Aufnahme von 3% und
anschließender Florbildung des Teppichs nicht nach dem Küster-Verfahren gefärbt werden, da sich durch die
Gegenwart dieses Siloxans kein Schaum bildete. Dieser Versuch wurde durchgeführt, nachdem man den
Teppich 1 Woche altern ließ.
Es ist zu beachten, daß mehr Siloxan-Glykol-Copolymer gemäß der Erfindung aufgenommen wird, so daß
erwartungsgemäß die Antischaumwirkung sogar größer hätte sein müssen. Ferner ist zu erwähnen, daß die
erfindungsgemäße Probe länger gealtert wurde als die spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite,
was eigentlich auch eher zu Schwierigkeiten beim Färben führen sollte.
Werden die bei obigen Beispielen verwendeten Siloxan-Glykol-Copolymere durch die folgenden genannten
Copolymere ersetzt, dann erhält man eine spinngebundene nichtgewebte Polypropylenteppichunterseite,
durch die die Nadeln bei der Florbüdung ausgezeichnet geschmiert werden, und die sich dann
ohne beachtliche Entschäumung nach dem Küster-Verfahren färben läßt.
(CH3)3SiOt(CH3)2SiOlM,[(CH3)SiO]1Si(CH3)3
(CH2^(OCjHJ1OH
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]S0[(CHs)SiO].,Si(CH3)3
(CH2)3(OC3HJ3OH
(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]75[(CH.,)SiO]5Si(CH3)3
(CH,)3SiOt(CH3)2SiO],0[(CH3)SiO]IOSi(CH3).,
(CH2)J(OC3HJ10OH
(CH3)3SiO[(CH_,)2SiO](,5[(CH3)SiO]4Si(CH3)3
(CH2)18(OC.,H,)8OH
Bringt man auf ein spinngebundenes nichtgewebtes Polyester-oder einspinngcbumknes Polyäthylenmaterial
2% eines Siloxan-Glykol-Copolymers der allgemeinen Formel
(CI :3)3SiO[(C H3)2SiO]70[(CH,)SiO]7Si(CH3)3
CH2CH(CH3)CH2(OC3Hj5OH
auf. dann eniält man eine ausgezeichnete OberfHichenvergütunu.
Claims (2)
1. Spinngebundenes nichtgewebtes Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf ihm
ein in Wasser unlösliches Siloxan-Glykol-Copolymeres
der allgemeinen Formel
worin ι ο
G für einen Rest der Struktur R(OC3H6)X)H, bei
dem
R eine Alkylengruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen und ζ einen Mittelwert von 1 bis IO
bedeuten, is
χ für einen Mittelwert von 40 bis 90 und y für einen
Mittelwert von 1 bis 10 stehen, befindet
2. Nichtgewebtes Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem darauf
befindlichen Siloxan-Glykol-Copolymeren in dem ;o Substituent G die Alkylengruppe R 3 bis 6
Kohlenstoffatome enthält und ζ einen Mittelwert von 1 bis 5 bedeutet, χ einen Mittelwert von 50 bis 75
und y einen Mittelwert von 1 bis 5 haben.
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