EP0259692A2 - Verfahren zur Herstellung von verfestigten Vliesen sowie verfestigte Vliese - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a process for the production of consolidated nonwovens for the absorption of water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties by blow spinning a melt or a solution of a spinnable polymeric material with the aid of a nozzle head which has one nozzle opening or several nozzle openings. to staple fibers and / or filaments, forming these staple fibers and / or filaments into a fleece by placing them on a receiving device, solidifying this fleece and applying a wetting agent to the fleece.
- the invention also relates to consolidated nonwovens for the absorption of water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties.
- the known nonwovens of this type have the following disadvantages: -
- the pattern binding with pins significantly reduces the surface of the nonwovens that is effective for absorbing water and / or oil. - Since the pattern binding with pins cannot be carried out over the entire surface, because otherwise the surface of the nonwovens that is effective for absorbing water and / or oil will be completely lost, such nonwoven webs that have been bound to part of the pattern have only relatively low strengths, such as maximum tensile strength, tear strength and tear resistance, and a relative strength high abrasion.
- the pattern binding cannot change the original two-dimensional arrangement of the fibers, ie the arrangement of the fibers in the transverse and longitudinal directions, in the fleece; not only is it not possible for the nonwovens to improve in terms of the - textile - case and feel and softness, but there is even a significant deterioration in this regard.
- the invention has for its object to provide a method of the type described above with which nonwovens can be obtained have a larger effective surface for absorbing water and / or oils, fats and the like compared to the known nonwovens of this type, -
- they have improved strength properties, such as an improved maximum tensile force, tear resistance and tear resistance, as well as less abrasion and - have a better textile case and handle and improved softness compared to the known nonwovens of this type.
- the embodiments according to claims 2 and 3 offer the following advantages: -
- the nonwovens obtained can be dried at high temperatures, for example significantly above 150 ° C., and can also be used to absorb water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties even at such high temperatures.
- the nonwovens obtained show very high strengths, in particular a high maximum tensile strength, tear resistance and tear resistance.
- the embodiment according to claim 4 has the advantage that the nonwovens obtained have a very large effective surface for the absorption of water and / or substances with oleophilic and because of the fineness of the staple fibers and filaments, that is because of their small diameter and thus high specific surface area / or have lipophilic properties.
- the embodiment according to claim 5 offers the advantage that the surfactants used are biodegradable and very well tolerated by the skin.
- the embodiment according to claim 6 offers the advantage that the surfactants used can solve special tasks, for example in metal treatment, where corrosion protection and rapid drying are important.
- the invention is also based on the object to provide consolidated nonwovens of the type described at the outset have a larger effective surface for absorbing water and / or oils, fats and the like compared to the known nonwovens of this type, - Compared to the known nonwovens of this type, they have improved strength properties, such as an improved maximum tensile force, tear resistance and tear resistance, as well as less abrasion and - have a better textile case and handle and improved softness compared to the known nonwovens of this type.
- spinnable polymeric materials include polyesters, such as polyethylene terephthalate, and polyamides, such as polyamide-66, but also, for example, polyolefins, such as polyethylene and polypropylene, cellulose esters, such as cellulose-2,5-acetate and triacetate, and acrylic polymers, such as polyacrylonitrile.
- polyesters such as polyethylene terephthalate
- polyamides such as polyamide-66
- polyolefins such as polyethylene and polypropylene
- cellulose esters such as cellulose-2,5-acetate and triacetate
- acrylic polymers such as polyacrylonitrile
- a melt or a solution of a spinnable polymeric material is blow-spun into staple fibers and / or filaments.
- Such blow-spinning is described, for example, in "Industrial and Engineering Chemistry", volume 48, no. 8 (1956), pages 1342 to 1346, and in German Patent 19 64 060.
- Substances with oleophilic and / or lipophilic properties are e.g. Oils, such as mineral oils or silicone oils, and fats or mixtures thereof.
- the fleece is solidified with the help of water jets.
- water jet consolidation is described, for example, in German Offenlegungsschrift 17 10 989 and in German Auslegeschrift 16 35 577.
- the water jet consolidation causes a swirling and post-stretching of the staple fibers and / or filaments within the fleece, thereby additional effective surface for the absorption of water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties is obtained, -
- the fleece receives improved strength properties and has less abrasion and -
- the fleece experiences an improvement in the textile fall and feel and softness.
- a zwitterionic or a cationic surfactant is applied to the nonwoven as a wetting agent.
- Suitable zwitterionic surfactants are in particular amine oxides and betaines, but also imidazoline carboxylates and aminocarboxylic acids.
- Suitable cationic surfactants are, for example, primary, secondary, tertiary or quaternary ammonium salts, benzylammonium salts, alkanolammonium salts, pyridinium salts, imidazolinium salts, oxazolinium salts, thiazolinium salts, sulfonium salts, quinolium salts, salts of amine oxides, tropinium salts and isochlorine salts. If necessary, mixtures of the same can also be used.
- the nonwovens according to the invention can be used, for example, as roll goods or in pieces adapted therefrom in industrial or non-industrial areas for cleaning purposes; it is essential that both water and substances with oleophilic and / or lipophilic properties can be absorbed by the nonwovens.
- Polyethylene terephthalate with an intrinsic viscosity of 0.67 (measured in tetrachloroethane phenol 1: 1), a melt viscosity of 2,400 dPa.s and a water content of 0.1 percent by weight was melted at 323 ° C and using a spinning head (nozzle head) similar to that according to German Patent 25 50 463 to staple fibers and filaments, the one had an average diameter of 1.8 ⁇ m, melt-blow-spun.
- the staple fibers and filaments were formed into a fleece with a basis weight of 100 g / m 2 by being placed on a holding device which consisted of a rotating drum. The nozzle head was above the rotating drum and it was spun vertically downwards.
- the fleece which had a width of 200 mm, was guided over guide rollers onto a continuous endless sieve belt, which was part of a water jet consolidation device, which in principle corresponded to that in accordance with German patent specification 16 35 577.
- the water jet consolidation device had eight rows of water nozzles, which were arranged above the fleece and at an angle of 90 ° to the running direction of the fleece.
- Each row of water nozzles had a length (effective jet width) of 200 mm and each had 100 nozzle bores.
- the distance between the nozzles and the fleece was 10 mm and there was a water pressure of 120 bar in front of each nozzle.
- the water jets formed an angle of 90 ° with the fleece.
- the process water was then removed to a residual moisture content of the fleece of 100% by subsequently passing the fleece through squeeze rolls.
- the wetting agent was applied by passing the fleece over a structured net roll.
- the wetting agent was 1-alkoylamino-3-dimethylamino-propane-3-N-oxide.
- the wet absorption (liquid absorption) of the fleece was 100% of the initial dry weight of this fleece.
- the wetting agent bath had a concentration of 0.5 weight percent of the aforementioned wetting agent; this gave the fleece a content of 0.5% by weight of wetting agent, based on the dry weight of the fleece.
- the fleece was guided from the netting roller through a drying oven, where it was dried to a residual moisture content of approximately 1%, and then wound onto tubes.
- the process speed that is to say the speed at which the nonwoven ran continuously through the process steps mentioned, was 2 m / min.
- the solidified nonwoven obtained had a maximum tensile force (measured according to DIN 53857) in the longitudinal direction of 8.3 daN and in the transverse direction of 4.5 daN.
- the specific spun fiber / filament surface of this fleece effective for the absorption of water and / or oils and / or fats and the like was 1.6 m2 / g (measured according to the BET method), corresponding to 160 m2 surface per m2 fleece.
- the oil absorption capacity of this fleece was 4.3 g of oil per g of fleece.
- the water absorption capacity of this fleece was 5.8 g of water per g of fleece. Furthermore, the solidified nonwoven obtained had a pleasant soft textile feel and a good fall.
- Example 1 was repeated, with the difference that the wetting agent was not applied by passing the nonwoven over a structured network roller, but rather by applying this agent to the nonwoven via the water jet consolidation device - contained in the process water at 0.3 percent by weight - the wetting agent used was not the one mentioned in Example 1 but a mixture of alkyldimethylbenzylammonium chlorides, which is marketed by Hoechst AG, Frankfurt / Main, Federal Republic of Germany, under the Dodigen 226 brand, the process water was removed after the water jet consolidation by passing the fleece through squeeze rollers to a residual moisture content of the fleece of 200%, whereby the fleece obtained a content of 0.6% by weight of wetting agent, based on the dry weight of the fleece, - The fleece was dried to a residual moisture content of approximately 1% immediately after removal of the process water by passing it through a drying oven.
- the wetting agent was not applied by passing the nonwoven over a structured network roller, but rather by applying this agent to the nonwoven via the water jet consolidation device - contained in
- the consolidated nonwovens produced according to the invention have - a larger effective surface for the absorption of water and / or oils, fats and the like, - Improved strength properties and less abrasion and - a better textile case and grip and an improved softness compared to the known consolidated nonwovens for the absorption of water and / or substances with oleophilic and / or lipophilic properties.
Abstract
Description
- 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.
- 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.
- 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. - 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. - Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
- Vorteilhaft Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2, 3, 4, 5 und 6 angegeben.
- 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. - 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.
- Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 bietet den Vorteil, daß die eingesetzten Tenside biologisch abbaubar und sehr gut hautverträglich sind.
- 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.
- 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. - Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei den eingangs genannten verfestigten Vliesen durch die im Kennzeichen des Anspruchs 7 angegebenen Merkmale gelöst.
- 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.
- 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.
- Substanzen mit oleophilen und/oder lipophilen Eigenschaften sind z.B. Öle, wie Mineralöle oder Silikonöle, und Fette oder deren Gemische.
- 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.
- 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. - 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.
- 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.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beispiele näher erläutert:
- 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.
- 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.
- 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.
- Durch anschließendes Hindurchführen des Vlieses durch Quetschwalzen wurde das Prozeßwasser bis auf einen Restfeuchtegehalt des Vlieses von 100 % entfernt.
- Unmittelbar danach erfolgte das Aufbringen des Benetzungsmittels durch Führen des Vlieses über eine strukturierte Netzwalze.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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. - Das erhaltene verfestigte Vlies entsprach in seinen übrigen Eigenschaften denjenigen des Vlieses nach Beispiel 1.
- Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
- 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.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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