DE2142683A1

DE2142683A1 - Ungewebtes faserstofflaminat

Info

Publication number: DE2142683A1
Application number: DE2142683A
Authority: DE
Inventors: Robert Wilder Davison
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1970-02-02
Filing date: 1971-08-25
Publication date: 1973-03-08
Also published as: US3629047A; GB1336201A

Description

PA Te N ΓΑ A/ WA" L TE

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PATENTANWALT DIPL-ING. R. MOLLER-BORNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-H. WEY B E RLI N-DAHLEM 33 ■ PODBI ELSKIALLEE 68 8 MÖNCHEN 22 · Wl D E N M AYE R STRAS S E TEL. 0311 . 762907 · TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0184057 TEL. ΟβΠ · 225585 . TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0524244

IiEiICULES INCORPORATED Wilmington, Delaware/ USA

Ungewebtes Faserstofflaminat

Die Erfindung betrifft ein ungewebtes Faserstofflaminat aus zwei äußeren Schichten aus Stapelfaser, die sandwichartig eine innere Verstärkungsgitterschicht einschließen, wobei mindestens zwei der Schichten miteinander verbunden sind. In der folgenden Beschreibung wird anstelle des Ausdi'ucks "Schicht" auch der Ausdruck "Lage" verwendet.

In neuerer Zeit haben derartige Faserstoffe eine verbreitete Bedeutung bei der Herstellung von Wegwerftextilien, wie Arbeitskleidung, Bettwäsche, Verbandstoffe, Putzlappen u. dgl., gefunden. Ungewebte Faserstoffe für solche Zwecke sollten relativ billig sein und gute Festigkeitseigenschaften haben. Außerdem sollten sie sehr schmiegsam sein, d.h. einen guten Fall haben.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung von relativ billigen ungewebten Faserstoffen mit guter Festigkeit und ausgezeichnetem Fall, die für die Erzeugung von Wegwerftextilien verwendet werden können und deren Festigkeitseigenschaften in gewisse!' Weise verbessert sind.

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DIe Erfindung geht von einem ungewebten Faserstofflaminat der eingangs genannten Art aus, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gitterschicht ungewebt ist lind aus mindestens zwei kreuzweise verlegten Schichten aus einer Vielzahl von weitgehend parallelen, monofilen Endlosfäden mit geringem Titer aus synthetischem thermoplastischem, hydrophobem Material besteht und daß die äußeren Stapelfaserschichten durch die Öffnungen des Gitters hindurch miteinander verbunden sind, wobei die Fäden der Gitterschichten zur Auf'rechterhalfcung ihrer freien Verschiebbarkeit und zur Verteilung von auf den Faserstoff ausgeübter Beanspruchung weder mit den Fäden einer benachbarten Schicht noch mit den äußeren Stapelfaserschichten nennenswert verbunden sind.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist das Verbinden der äußeren Schichten. Diese sind entweder gar nicht oder nur· schwach mit der Gitterschicht verbunden. In den meisten Fällen ist eine Klebstoffverbindung zwischen dem Gitter und den äußeren Schichten schwach, während die Klebstoffvex'bindung zwischen den äußeren Schichten recht fest ist. Auf diese Weise sind die Fäden, aus denen die Gitterschicht besteht, entweder gar nicht oder nur schwach miteinander und mit den äußeren Schichten verbunden und frei verschiebbar, wenn eine äußere Beanspruchung ausgeübt wird. Wenn beispielsweise eine solche äußere Beanspruchung ausgeübt wird, die den ungewebtoii Faserstoff zerreißen würde, weiuiien die JLVt^-ei vuescluitbbaren Gitterfäden zurück, schließen sich zusammen und verstärken einander und führem so zu einer rasch zunehmenden Festigkeit gegen weiteren Hiß.

Wie vorstehend erwähnt, bestehen die äußeren Schichten oder Lagen aus Stapelfaser. Diese Fasern können kurz, d.h. etwxi 1,6 mm, oder lang, d.h. etwa 63,5 n«« lang oder gej wünsch tenfalls noch längOi.¹ sein. In der Praxis haben die Fasern eine

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Länge von etwa 3|17 mm bis etwa 31 »8 nun. In den äußeren Schichten können zahlreiche Faserarten eingesetzt werden, wobei die jeweils ausgewählte Art gewöhnlich von dem beabsichtigten Verwendungszweck des ungewebten Faserstoffee abhängt. In den meisten Fällen ist es jedoch wünschenswert, solche Fasern zu verwenden, die billig sind, die zu ungewebten Faserstoffen führen, welche sich weich anfühlen und die gute Feuchtigkeits- und Wasserabsorptionseigenschaften haben. Deshalb sind Cellulosefasern, wie Ilolzpapierbreifasern, Daumwollfasern und regenerierte Cellulosefasern (Reyonfasern) zu bevorzugen. Mir flammbeständige Erzeugnisse können auch Asbestfasern verwendet werden. Die äußeren Lagen haben gute Festigkeitseigenschaften. Die Fasern, die die äußeren Lagen bilden, sind fest miteinander verbunden. Dies kann durch einen zugesetzten Klebstoff oder auf natürliche Weise ex^zielt werden, wie bei dem Herstellungsverfahren von Papier, das in der einschlägigen Technik als Naß- oder wässriges Verfahren bekannt ist.

Gewünschtonfalls können die äußeren Lagen auch aus einem Gemisch aus unterschiedlichen Fasern bestehen. So können beispielsweise eine oder mehrere der äußeren Lagen aus einem Gemisch aus Laumwollinters und Ho 1 zpapi erbreif as ern bestellen. Die ungewebten Faserstoffe der Erfindung können auch zwei äußere Lagen aufweisen, von denen jede aus einer anderen Faserart besteht. So kann beispielsweise eine der äußeren Lagen des ungewebten Faserstoffes nur aus Ilolzpapierbreifasen bestehen, während die andere nur· aus Baumwollinters hergestellt ist.

Die äuß&ren Lagen werden vorzugsweise vor dem Zusammenfügen der Bestandteile des fertigen Erzeugnisses hergestellt. Dies kann konventionell durch Luftschichtung oder Naßschichtung geschehen. 13ei dem Luftschichtungsverfahren werden die Fasern

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gewöhnlich durch einen zugesetzten Klebstoff verbunden, Das Iiaßscliiclxtungsverfalireii ist insbesondere dann geeignet, wenn von Holzpapierbreifasern ausgegangen wird, wobei die natürlichen Bindekräfte der Holzpapierbreifasern ausgenutzt werden. Gebräuchliche mechanische llethoden, wie Kardieren und Auflösen von Spinn- und Garnabfällen, können zur Herstellung der äußeren Lagen ebenfalls angewendet werden.

Die äußeren Lagen können gekreppt, mit einem Muster geprägt oder auf andere Weise mechanisch modifiziert sein. Außerdem können die äußeren Lagen auch chemisch modifiziert sein. So können sie chemische Zusätze enthalten, welche Naßfestigkeit, verbesserie Weichheit, Flammbeständigkeit od. dgl. verleihen. Die äußeren Lagen können auch Füllstoffe, wie Tone, Pigmente, Wachse u. dgl. enthalten.

Das Gitter besteht aus mindestens zwei Schichten, von denen jede aus einer Vielzahl von weitgehend parallelen monofilen Eridlosfäden mit niedrigem Titer aus synthetischem thermoplastischem hydrophobem Material besteht. Damit die bestmögliche Festigkeit erzielt wird, bilden die Fäden einer Schicht mit den Fäden mindestens einer anderen Schicht vorzugsweise einen Winkel zwischen etwa k$ und 90 . Für die erfindungsgemäßen Zwecke müssen die Fäden der Schichten, aus denen das Gitter besteht, bei auf das Laminat ausgeübter Schlag- oder äußerer Beanspruchung leicht frei verschiebbar sein. Deshalb ist es zweckmäßig, wenn die Fäden einer Schicht nicht mit den Fäden einer anderen Schicht verbunden sind. Wenn es aus arbeitstechnischen Gründen wünschenswert ist, die Fäden einer Schicht mit den Fäden einer anderen Schicht zu verbinden, dann sollten die einzelnen Bindungen relativ schwach sein, so daß sich die Fäden wieder lelclit voneinander lösen können, wenn eine äußere Beanspruchung ausgeübt wird. Auf diese Weise haben alle Fäden des Gitters eine weitgehende Verschiebungsfreiheit.

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Das Gitter kann gewünschtenfalls aus mehr als zwei Schichten bestellen. Die Fäden einer Schicht sollten jedoch so angeordnet sein, daß sie mit den Fäden mindestens einer anderen Schicht einen Winkel zwischen etwa 45 und 90 bilden. So kann das Gitter aus drei, vier, fünf, sechs oder gewünschtenfalls aus noch mehr Schichten bestehen, wobei die Schichten die vorstehend erläuterten Eigenschaften haben. Die Einzelfäden können einen Titer von etwa 2 bis etwa 50 den, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 30 den, haben. Sie haben eine hohe Heißfestigkeit in der Größenordnung von etwa 1 bis 8 g/den.

Die Fäden der Gitterschichten bestehen aus synthetischem thermoplastischem hydrophobem Material, beispielsweise aus Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen und Polybuten-1, EPM, EPDM, Polyvinylidenchlorid, Copolymerisaten aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Nylon, Polyestern, wie PolyäthyLenterephthalat, aus Polyacrylnitril oder aus Celluloseestern, wie Celluloseacetat und Cellulosebutyrat.

Die Fäden der einzelnen Gitterschichten können aus demselben oder aus unterschiedlichem synthetischem thermoplastischem hydrophobem Material bestehen. Sie können einen unterschiedlichen Titer und/oder eine unterschiedliche Reißfestigkeit haben. Alle Fäden der Schichten, aus denen das Gitter besteht, können aus demselben synthetischen thermoplastischen hydrophoben Material bestehen. Außerdem können die Fäden einer Schicht aus einem Material und die Fäden einer weiteren Scücht aus einem anderen Material bestehen.

Eine Schicht aus weitgehend parallelen monbfilen Endlos fäden, die zur Herstellung von relativ billigen ungewebten Faserstoffen der Erfindung verwendet werden kann, wird durch Fibrillieren eines streifigen Films aus solchen Materialien, wie Polypropylen, Nylon, Polyestern, wie Polyäthylenterephthalat, und

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Acrylpolymeren, wie Polyacrylnitril, erhalten. Es können auch FLline aus Gemischen dieser Stoffe sowie Zweikomponciiteiifilme verwendet werden.

Das Fibrillieren eines streifigen Films wurde in neuei'er Zeit als Verfahren zur Herstellung von monofileii Fäden mi fc niedrigem Titer in die Textiltechnik eingeführt. Die Streifungen eines solchen Films führen zu genau definierten Schwächeliiiien in einer zur Längsachse des Films weitgehend parallelen Richtung, d.h. parallel zur Orientierungsrichtung. Wenn dieser orientierte streifige Film dixrch mechanische Einwirkung aufgesplittert wird, bleibt diese Aufsplitterung auf die dünnen Bereiche beschränkt, und die dicken Dereiche können als Endlosfäden abgesondert werden. Für die vollständige Fibrillierung des Films kann mechanische Einwirkung völlig ausreichend sein. In diesem Fall wird als Produkt eine Schicht aus euie/ Vielzahl von einzelnen, nicht miteinander verbundenen, parallelen Endlosfäden erhalten.

Wenn die mechanische Einwirkung vor der vollständigen Fibrilliei-uiig abgebrochen wird, wird als Produkt eine Schicht aus einem Netzwerk von weitgehend parallelen Endlosfitden erhalten, die durch dünne Se Lfcenfibrillen miteinander verbunden sind, wobei die Fibrillen die Reste der dünnen IJoreiche des streifigen Films sind. Die dünnen Sei tenf ibrillen beeinträchtigen den Cfrad der freien Verschiebbarkeit der Endlosfäden nicht nennenswert.

Ein strt if'iger Film, der zur Verwendung bei dor Ex'fiiidung fibriliiert wird, besteht aus einem dünnen Streifen aus thoriuoplati t Ischem Ilatex'ial, wie Polypropylen, der mit einor ileihu von weitgehend einheitlich voneinander benachbarten parallelen Rippen versehen ist, die in Längsrichtung verlaufen und die durch dünne Bereiche oder üerelche minderer Dicke mi toinaiider verbunden sind. Der B\ilm ist einachsig parallo I α d<;ii ;..ippon

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orientiert. Lei einachsiger Orientierung ist die Zugfestigkeit in Richtung der Orientierungsaclise erheblich erhöht, während die Festigkeit quer zu dieser liichtung vermindert iiit, so da-i del" FiJ in leicht in Längsri clitung aufsplittern kann. Im Vergleich zu ('en Bereichen minderer Dicke sind die Hippen relat-:'v .sehr beständig gegen Aufsp3 ittern, so daß die in Längsrichtung des Films auftretende Aufsplitterung auf die Bereiche minderer Dicke beschichtet bleibt und die erhaltenen Fäden im allgemeinen den Rippen entsprechen.

Wie vorstehend erwähnt, kann ein streifiger Film vollständig sowe.il. fibi\i liiert werden, daß ,jeder Faden separat vorliegt und nicht mit einem anderen benachbarten Faden irgendwie verbunden ist. Man kann auch nur teilweise fibrillieren, wobei eine auseinanderziehbare Netzstruktur ausgebildet wird. Sowohl die teilweise als auch die vollständig fibrillierten Produkte können bei der Herstellung des Gitters verwendet werden.

Die äußeren Lagen sind durch die Öffnungen oder Zwischenräume des Gitters hindurch fest miteinander verbunden. Der hierfür verwendete Klebstoff ist ein flexibles Material und verklebt die Fasern der äußeren Lagen gut imd die Fäden des Gitters relativ schwach oder überhaupt nicht. Wenn beispielsweise die äußeren Lagen aus Cellulosefasern bestehen, verklebt der verwendete Klebstoff diese Fasern ziemlich fest imd das Ii3'drophobe Gittermaterini überhaupt nicht oder nur sehr schwach. Es können wasserlösliche Klebstoffe verwendet werden, jedoch sind wasserunlösliche zu bevorzugen.

Die geeignete ¥ab,l eines für die Herstellung von uiigewebten Faserstoffen der Erfindung verwendeten Klebstoffs liegt im Ermessen des einschlägig bewanderten Fachmanns, incOin er von den Lehren der Erfindung ausgeht. In der Klebsiofftechnik ist

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gesicherte Erkenntnis, daß ein Klebstoff nach Maß gemacht sein kann, um bestimmte spezifische Erfordernisse zu erfüllen, wie beispielsweise Biegsamkeit, bestimmte kohäsive Eigenschaften, Zähigkeit, Wasser- und Fettbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit über einen weiten Bereich, rasche Aushärtung, spezifische Haftung an bestimmten Oberflächen und Alkalibeständigkeit.

Zu bevorzugende Klebstoffe haben die folgenden kohäsiven Eigenschaften ( a) eine Zugfestigkeit bei Bruch von mindestens etwa 7,0 kg/cm , vorzugsweise 14,O bis 35 kg/chi oder mehr, b) eine Dehnbarkeit bei Bruch von mindestens etwa 400 fo, vorzugsweise 1000 Jb oder mehr, c) einen Anfangsmodul von weniger als etwa 14,O kg/cm pro 100 ^lß> Dehnbarkeit, vorzugsweise weniger als 3»5 kg/cm pro 100 $ Dehnbarkeit, und d) einen durchsclinittlichen Modul von höchstens 5^,0 kg/cm pro 100 ^o Dehnbarkeit, vorzugsweise weniger als 14,O kg/cm pro 100 fi Dehnbarkeit. Der durchschnittliche Anstieg der vollständigen Zug-Spannungs-Kurve bis zum Bruch ist mit anderen Worten nicht größer als die vorstehenden Werte. Die Zug-Spannungs-Kurve ist entweder nach oben hin konkav oder durchweg annähernd linear.

Der erfindungsgemäß verwendete Klebstoff ist ein flexibles organisches polymeres, natürliches oder synthetisches Material mit den vorstehend erläuterten Klebereigenschaften. Bevorzugte Klebstoffe haben die vorstehend genannten kohäsiven Eigenschaften. Der Klebstoff kann ein Gemisch aus zwei oder mehr polymeren Stoffen sein. Er kann Weichmacher, Haftmittel, Antioxydantien, Füllstoffe u. dgl. enthalten.

Copolymerisate und Terpolymerisate von Monomeren, wie Vinylacetat, Vinylbutyrat, Vinylpropionat, Maleinanhydrid, Monobutylmaleat, Dibutylmaleat, Vinylchlorid, Vinylbromid, Allylchlorid, Äthylacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, Äthylen, Propylen, Isobutylen, Styrol,oL-Methylstyrol und Acrylnitril,

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können nach. Haß hergestellt werden, um die erfindungsgemäß erforderlichen Klebstoffeigenschaften und auch die bevorzugten kohäsiven Eigenschaften zu gewährleisten. Außerdem sind Homopolymerisate von manchen diesen Monomeren, wie Äfchylacrylat, geeignet. In manchen Fällen kann es notwendig sein, diese polymeren Stoffe mit anderen Polymeren, mit Harzen, wie Kolophoniumestern, und/oder mit Weichmachern zu vermischen, um die bestmöglichen Eigenschaften zu erzielen. Dies liegt ebenfalls im Ermessen des einschlägig bewanderten Fachmannes.

Spezifische Klebstoffe sind Naturkautschuk und Synthesekautschuks, wie Styrol-Butadien-Copolymerisate, Nitrilkautschuk und Neopren, Copolymerisate aus Vinylacetat und Äthylen, Copolymerisate aus Äthylacrylat und Acrylsäure, Copolymerisate aus Äthylacrylat und N-Methylolacrylamid, Terpolymerisate aus Vinylacetat, Dibutylmaleat und Monobutylmaleat, Copolymerisa- " te aus Butylacrylat und Acrylnitril, Biockoopolymerisate aus Styrol und Butadien und Blockcopolymerisate aus Styrol und Isopren.

Der Klebstoff kann als wässrige Dispersion oder als Lösung in einem geeigneten organischen Lösungsmittel vorliegen. Die wässrige Dispersion oder Lösung kann auf beliebige bequeme Weise, wie beispielsweise durch Aufsprühen, aufgebracht werden. Die eingesetzte Menge ist derart, daß der ungewebte Faserstoff etwa 5 $ bis etwa 30 Gew.-^ Klebstoffeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht des ungewebten Faserstoffes, enthält.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt»

Fig. 1 auseinandergezeichnete Teile der Bestandteile des ungewebten Faserstoffes vor dem Verbinden der äußeren Schichten miteinander; und

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Fig. 2 einen Querschnitt durch einen aus den Bestandteilen der Fig. 1 hergestellten ungewebten Faserstoff.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt auseinandergezeichnet, schematisch und übereinander die zu der Anordnung gehörenden Lagen 10, die sich aus dem Gitter 12 und äußeren Lagen 1 4 und lü zusammensetzen. Das Gitter 12 besteht aus zwei Schichten I8 und 20. Die Schichten bestehen aus einer Vielzahl von weitgehend parallelen monofilen Endlosfäden mit geringem Titer. Wenn eine Schicht das Produkt der vollständigen Fibrillierung eines streifigen Films ist, hängen die Fäden nicht zusammen. Wenn, wie vorstehend erläutert, die mechanische Einwirkung vor der vollständigen Fibrillierung des streifigen Films abgebrochen worden ist_s sind zumindest einige der Fäden durch dünne Seibenfibrillen miteinander verbunden, die jedoch die freie Versciiiebbarkeit der Fäden nicht nennenswert beeinträchtigen. Es ist nicht notwendig, daß die Fäden einen einheitlichen Abstand zueinander haben oder daß alle Fäden voneinander entfernt sind. Wenn beispielsweise eine. Schicht durch Fibrillieren eines streifigen Films erhalten worden ist, können einige Fäden der Schicht in flaohen Bündeln von etwa zwei bis etwa fünf Fäden nebeneinanderliegen, ohne daß sich ein nennenswerter Abstand zwischen den Fäden, des Bündels befindet. Die Schicht kann auch aus einigen dieser flachen Bündel bestehen, die voneinander und/oder von einzelnen Fäden entfernt sind»

Der Klebstoff wird entweder aus wässriger Dispersion oder aus organischer Lösung entweder auf die äußeren Ober !'lachen des Gitters 12 oder auf die dem Gitter zugekehrten Oberflächen der äußeren Lagen aufgebracht. Dann wird zur Ausbildung des ungewebten Faserstoffes 30 ein leichter Bindedruck ausgeübt. Der ausgeübte Druck liegt gewöhnlich in der Größenordnung von etwa 0,7 t>i-s 7|0 kg/cm*". Die fertige Anordnung wird dann bei Temperaturen von etwa 82, E bis etwa 1^9 C getrocknet. Der uii-

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gewebte Faserstoff 30 bestellt aus alliieren Lagen 14 und 1ö und dein Gitter- 12, wobei die äußeren Lagen 1^1 und 16 durch die öffnungen des Gitters hindurch mittels des atifgebrachten Klebstoffes miteinander verbunden sind, während die Fäden des Gitters 12 im wesentlichen nicht miteinander oder mit den äußeren Lagen 1 h und 16 verbunden sind.

So werden beispielsweise zwei Lagen aus trockenen Cellulosefasern auf Sieben luftgeschichtet, und die obere Oberflache ,jeder Lage wird mit einer uässrigen Klebstoffdispersion besprüht, c'ie zwar die CellulosefEisern, nicht aber Polypropylen verklebt. Ein Gitter aus Polypropyleiii'äden wird zwischen den beiden feuchtem Lagen angeordnet zur Alisbildung einer Sandwichstx-ulrtur, die zwischen Preßwalzen gegeben und anschließend getrocknet wird, Juxe Trägersiebe werden entfernt, und der ungewebte Feiserstoff der Erfindung wird als Endprodukt erhalten,

!lach einem anderen Verfahren werden dünne, trockene, natürliche verbundene Flächengebilde aus Cellulosepapiorbreifasern als äußere Schichten verwendet. Bei diesem Verfahren kann der Klebstoff direkt auf die äußeren Schichten aufgetragen werden. Alternativ kann der Klebstoff auch auf beide Seiten des Gitters aufgetragen mid die äußeren Lagen auf die klebstoffeuchten Oberflächen des Gitters aufgebracht werden, Bei diesem letzteren Verfahren dient das Gitter lediglich als Träger für den Klebstoff. Die erhaltene Sandwichs true tür wird dann durch Pi*eßwalzen gegeben und anschließend zu einem ungewebten Faserstoff getrocknet.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung im einzelnen. Alle angegebenen Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente, wenn es nicht anders angegeben ist,

Beispiel 1

Ein trockenes Flächengebilde aus gebleichtem weichem Kraft-

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papierbrei wird in 12,7 mm-Quadrate zerschnitten, von denen 25 g in einen Mischer gegeben und 5 Minuten lang durch kräftiges Rühren zerfasert werden. Die erhaltene flockige, faserige Masse wird durch Luftschichtung zu zwei Lagen aus trockenen Fasern in Form von Quadraten mit einer Größe von etwa 22,8 mm Kantenlänge auf 1OO-Maschen-Metallsiebe verarbeitet. Jede Lage wiegt etwa 1,0 g.

Jede Lage wird dann mitsamt ihrem Trägersieb in eine etwa 60 zur Horizontale geneigte Halterung gegeben, wonach Klebstoff in Form einer 20 $ Feststoffe enthaltenden wässrigen Suspension auf jede freiliegende Faseroberfläche aufgesprüht wird. Der verwendete Klebstoff ist ein Terpolymerisat aus Äthylacrylat, N-Methylolacrylamid und Äthylmethacrylat.

Eine der besprühten Lage-Sieb-Kombinationen wird auf eine Platte gelegt und ein Gitter darauf gelegt. Dieses Gitter hat ein Grundgewicht von etwa 16,95 s/^m und besteht aus einem streifigen Zweikomponentenfilm aus k Teilen Propylenhomopolymerisat und 1 Teil Propylen-Äthylen-Copolymerisat mit 2,7 $ Äthylen. Der streifige Film wird verstreckt, fibrilliert und zur Ausbildung einer Fadenschicht seitlich ausgebreitet. Ein Teil dieser Schicht wird bei annähernd rechten Winkeln kreuzweise über einen anderen Schichtteil gelegt, wonach durch Heißpressen mäßig miteinander verbunden wird, um ein Gitter mit ausreichender Handhabbarkeit zu erlangen. Die Fäden lösen sich jedoch leicht voneinander, wenn äußere Beanspruchung ausgeübt wird. Die Fäden der Schichten haben* einen Titer von 23 den und eine Festigkeit von etwa 1,1 g/den.

Die andere besprühte Lage-Sieb-Komblnation wird dann auf die Oberseite des Gittere gelegt, so daß die besprühten Flächen der beiden äußeren Lagen dem Gitter zugekehrt sind. Diese Sandwichstruktur wird durch schwachen Aufdruck von Hand leicht

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verfestigt. Die Struktur wird dann durch, eine Preßwalze gegeben. Auf die Außenseiten der beiden Metallsiebe werden Zellstoff tiicher gelegt, um die Walzen vor dem Zerkratzen zu schützen und jegliche ausgepreßte Flüssigkeit zu absorbieren. Die

Preßwalzen üben einen mäßigen Druck von etwa 0,7 bis 7>0 kg/cm aus. Die gesamte Sandwichstruktur einschließlich der Zellstofftücher wird dann eine Minute lang durch einen mit Dampf von etwa 121 C beheizten Trockner gegeben. Die Zellstofftücher werden entfernt, und die Sandwichstruktur wird-umgedreht und erneut durch die Trockentrommel gegeben. Die Trägersiebe werden abgenommen, und der getrocknete ungewebte Faserstoff wird ■ gewogen.

Physikalische Standard-Testmethoden wurden bei 22,8 C und 50 ⁽fo relativer Feuchte durchgeführt, nachdem das Produkt bei diesen Bedingungen mindestens 2k Stunden konditioniert worden * war. Die Festigkeitswerte (Zug-, Bruch- und Reißfestigkeit) wurden mit Hilfe der linearen Beziehung S = kB auf ein Grundgewicht von 67,8 g/m korrigiert, wobei S die Festigkeitseigens chaft und B das Grundgewicht des Flächengebildes ist Die Zugfestigkeitswerte wurden mit 12,7 mn» oder 25,4 mm breiten Streifen unter Verwendung eines Instron-Festigkeitsprüfgerätes mit einem Einspannklemmenabstand von 7^,2 mm und einer Querkopfbewegung mit einer Geschwindigkeit von 30,5 mm/min gemessen (ASTII D 1117)· Auf Bruch wurde mit einem Mullen-Bruchprüfgerät gemäß ASTM D 774 geprüft. Die Elmendorf-Reißfestigkeit wurde mit einer gebräuchlichen Elmendorf-Reißvorrichtung mit den erforderlichen Pendelgewichtseinsteilungen gemessen (ASTM D 689). Die Cantilever-Steife wurde an 12,7 mm oder 25,4 nun breiten Streifen gemäß ASTM D I388 gemessen.

Ein Test, der manchmal mit ungewebten Faserstoffen durchgeführt wird, ist als Lochdorn-Reißtest bekannt. Bei diesem Test durchbohren zwei 3,17 mm-Messingstifte den Prüfkörper (76,2 jc 76,2 nun) mit 25,4 mm Abstand, 38,1 mm von den Seitenkanteii ent-

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fernt und 25 »4 mm vom oberen und unteren Rand entfernt. Die Stifte werden bei einer Instron-Querkopfgeschwindigkeit von 25i4 mm/min versclioben. Die Belastungen bei verschiedenen Dehnungen wurden vermerkt.

Beispiel 2

Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß kein Gitter verwendet wird und daß das Gewicht jeder abgeschiedenen Faserschicht 1,3 g beträgt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß ein Gitter mit einem Grundgewicht von 10,15 g/ni verwendet wird. Das Gitter besteht aus zwei kreuzweise liegenden, teilweise fibrillierten Schichten aus einem streifigen Zweikomponentenfilm, der aus 1 Teil Propylen-Homopolymerisat und 1 Teil Propylen-Äthylen-Copolymerisat mit 7 $ Äthylen besteht. Die Schichten werden durch Heißpressen (Druck 0,07 bis 0,7 kg/cm bei 165»5 C, drei Minuten) mäßig verbunden. Die Einzelfäden der Schichten haben einen Titer von 21 den und eine Festigkeit von 1 ,1 g/den. Das Gewicht jeder äußeren Lage beträgt bei diesem Beispiel 1,15 &.

Beispiel h

Beispiel 3 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß zur Ausbildung der luftgeschichteten äußeren Lagen anstelle von Holzpapierbreifasern hier Baumwollinters verwendet wird. Das Gewicht jeder äußeren Lage beträgt 1,15 S*

Beispiel 5

Beispiel 3 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß ein unverbundenes kreuzweise verlegtes Gitter aus vollständig fibrilliertem streifigem Poiypropylenfilm verwendet wird. Die Einzel

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fäden liaben einen Titer von 21 den und eine Festigkeit von 5,1 g/den. Da die Fäden der beiden Schichten unverbunden sind, wird das Gitter auf einen Metallrahmen gespannt und unter Zug gehalten. Nach Fertigstellung der Sandwichstruktur, jedoch vor dem Pressen und Trocknen, wird es aus dem Rahmen geschnitten (wobei es mechanisch zurückschnellt). Der getrocknete ungewebte Faserstoff hat eine faltige (puckered) Oberfläche.

Beispiel 6

Beispiel 3 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß das Gitter aus einzelnen Fäden aus schmelzversponnenem Polypropylen mit einem Titer von 14 den hergestellt wird. Die Fäden haben eine Festigkeit von 1,7 g/den. Das Gitter besteht aus zwei kreuzweise verlegten Schichten und wiegt 1,22 g/m . Jede der äußeren Lagen wiegt 1,3g·

In der folgenden Tabelle 1 sind die Eigenschaften der gemäß den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen ungewebten Faserstoffe zusammengestellt. Die Testergebnisse geben den Durchschnitt von zwei Prüfkörpern wieder.

Tabelle 1

Beispiel 1 2

Grundgewicht (g/m²) 67,8 67,8 67,8 57,6 74,$ 67,8

Gew.-56 äußere Lagen 55 79 73 73 70 78,2

Gew.-Jb Gitter 25 - 14 14 13 1,8 !

Gew.-^ Klebstoff 20 21 13 13 17

Instron-Festigkeit (kg/cm) 1,73 0,68* 1,34 1,0 2,44 0,75 f

Bruchdehnung (#) 20 - 7,0 7,0 7,5 7,0

Lochdorn-Reißfestigkeit (kg)

bei Z5 $ Dehnung 0,45 0,23 0,4i 0,23 0,5 0,32

bei 50 i> Dehnung 0,68 0,27 0,6 0,45 0,81 0,36

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0,23	0,72	0,81	1,63	0,41
0,32	-	-	-	0,54
0,36	0,86	1 ,68	2,95	0,72
5,2	5,8	3,7	7,2	*5,5*
	7,2	7,5	8,0	6,7

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Fortsetzung Tabelle 1

Beispiel 1 2 3

Lochdorn-Reißfestigkeit (kg)

bei 100 i* Dehnung 0,86

bei 200 <f> Dehnung 1 ,36

Maximalbelastung 1,4

Cantilever-Steife (^Cm/41,5°) 5,2

Dicke (MIl) 7,6

*) Geschätzt aus den Amthor-Zugprüfungswerten

Beispiel 7

Beispiel 5 wird wiederholt mit den folgenden Ausnahmen* Der Polypropylenfilm wird aus Polypropylen mit relativ dichter Molekulargewi clitsverteilung hergestellt, das Gittergrundgewicht beträgt 4,85 &/πι und die Fäden haben einen Titer von 16·,2 den und eine Festigkeit von 5,1 g/den. Die ausgebildete Sandwichstruktur wird vor dem Walzpressen mit einem statischen Gewicht von 0,007 kg/cm belastet. Jede äußere Lage wiegt 1,25

Beispiel 8

Beispiel 7 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß das verwendete Gitter ein Gr
Lage 1,30 g wiegt.

de te Gitter ein Grundgewicht von 2,27 s/^ia hat und jede äußere

Beispiel 9

Beispiel 8 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß die äußeren Lagen aus regenerierten Cellulosereyoiifasern von etwa 9,5 »»^;ι Länge hergestellt werden und daß jede äußere Lage 1,'l5 g wiegt,

Beispiel 10

Beispiel 9 vii'd wJ oderholt mit der Ausnahme, daß der verwendete Klebstoff ein 1:1-Gemisch aus Nattixkautschuklatex und dem

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Glycerolester von hydriertem Kolophonium in wässriger Suspension ist. Jede: der äußeren Lagen wiegt bei diesem Beispiel 1,3 g.

In der folgenden Tabelle 2 sind die Eigenschaften der nach den Beispielen 7 bis 10 erhaltenen ungewebten Faserstoffe zusammengestellt.

Tabelle	Beispiel	2	7	-	S	-	9	-	10
Grundgewicht (g/m )	67,8	464	67,8	417	71,2	336	71,2
Gew.-$ Fasern der äußeren Lagen	79		82		83		78
Gew.-# Gitter	7	0,5	3	0,36	3	o,4i	3
Gew.-?£ Klebstoff	14	0,91	15	0,54	14	o,54	19
Instron-Festigkeit (kg/cm)	1,5	1,45	1,07	1,0	1,14	0,95	0,73
Bruchdehnung ( 56 )	16	2,4	16	1,77	12	1,1	9
0 Mullen-Bruch (kg/cm )	2,54	1,9	1,18	0,83
Elmendorf-Reißfestigkeit (g)	4,8	4,8	5,6	500
Lochdorn-Reißfestigkeit (kg)	7,6	7,7	9,0
bei 25 56 Dehnung				0,27'
» 50 $> ■	0,45
« 1OO £ »	0,91
» 200 5ε »	1,59
Maximalbelastung	1,63
Cantilever-Steife (^cm/4i,5°)	4,4
Dicke (Mil)	7,4

Die äußeren Lagen können aus natürlichen oder synthetischen Stapelfasern hergestellt werden. Es ist Jedoch wichtig, daß die äußeren Schichten fest miteinander, aber nicht nennenswert mit dem Gitter verklebt sind, so daß die Gitterfäden bei äußerer Beanspruchung frei verschiebbar bleiben.

ORIGINAL iNSPECTED

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Das vorstellend beschriebene Verfahren zur Herstellung der ungewebten Faserstoffe der Erfindung erfordert die Verwendung eines aufzubringenden Klebstoffes. Deshalb besteht der ungewebte Faserstoff im wesentlichen aus einem ungewebten Gitter, wie es vorstehend erläutert ist, und mindestens zwei äußeren ungewebten Lagen aus Stapelfaser, die durch die Öffnungen des Gitters hindurch mit Hilfe des aufgebrachten Klebstoffes fest miteinander verbunden sind.

Andere Methoden der Herstellung von ungewebten Faserstoffen (bei denen die äußeren Lagen nicht nennenswert mit den Gi t— terfäden verbunden sind, so daß die Gitterfäden frei verschiebbar bleiben und ausgeübte Beanspruchung verteilen) bestehen darin, daß zur Gewinnung von verstärkten Papierbahnen von Holzpapierbreifasern ausgegangen wird. Bei diesem Verfahren wi^d ein ungewebtes Gitter, wie es vorstehend beschrieben ist, zwischen mindestens zwei Lagen aus ungetrockneten, wassergeschichteten Holzpapierbreifasern sandwichartig angeordnet, wonach die erhaltene Anordnung einem mäßigen Druck ausgesetzt und getrocknet wird. Während des Pressens geraten Teile der beiden äußeren Lagen, die dem Gitter zugekehrt sind durch die Öffnungen oder Zwischenräume des ungewebten Gitters hindurch in Kontakt miteinander und werden an diesen Kontaktpunkten infolge der natürlichen Bindungs- und Klebeeigenschaften der Holzpapierbreifasern miteinander verbunden» Bei diesem Verfahren wird zum Verbinden der beiden äußeren Lagen aus Holzpapierbreifasern kein Klebstoff zugesetzt.

Die äußeren Lagen aus Holzpapierbreifasern sind nicht nennenswert mit dem Gitter verbunden. Jegliche Bindung, die zwischen dem Gitter und den äußeren Lagen zustande kommen kann, ergibt sich höchstens aus den natürlichen Binde- und Klebeeigenschaften der Holzpapier br eif as ern und ist sehr schwach, während die Bindung zwischen den äußeren Lagen aus Holzpapierbreifasern sehr

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fest ist. So sind die Fasern der Schichten, aus denen das Gitter besteht, entweder gar nicht oder nur schwach miteinander iind mit den äußeren Lagen verbunden, so daß sie bei äußerer Beanspruchung frei verschiebbar bleiben.

Die Lagen aus Ilolzpapierbreifasern werden vor dem Zusammenfügen der Sandwichstruktur durch Wasserschichtung hergestellt. Dann wird das Gitter sandwichartig zwischen mindestens zwei Lagen aus Holzpapierbrexfasern angeordnet, so lange diese noch naß sind. Das heißt, daß die Lagen vor dem Zusammenfügen der Anordnung und vor dem Pressen nicht getrocknet werden.

Dann wird zur Ausbildung von verstärkten Papierbahnen ein mäßiger Druck ausgeübt. Dieser liegt gewöhnlich in der Größen-Ordnung von etwa 0,7 bis 35 kg/cm . Das er*haltene Gebilde wird dann bei Temperaturen von etwa 60° C bis etwa 14°-° C getrocknet.

Das folgende Beispiel erläutert diesen Aspekt der Erfindung im einzelnen.

Beispiel 11

Auf einem 1 OO-IIaschen-Sieb werden zwei wässrige Lagen (22,8 χ 22,8 cm) aus gebleichten weichen Kraftholzpapierbreifasern (auf einen Scliopper-Riegler-Grad von 7^7 ml geholländert) aus- | gebildet. Zwischen diesen beiden Lage-Sieb-Kombinationen wird sandwichartig ein Gitter (etwa 22,8 χ 22,8 cm) eingeschlossen, wobei die beiden wässrigen Lagen dem Gitter zugekehrt sind und wobei eine Anordnung ausgebildet wird, bei der die beiden 100-Hasehen-Siebe die äußeren Schichten bilden. Das Gitter hat ein Grundgewicht von 8,47 g/i» und ist aus einem streifigen PoIypropylenfum hergestellt worden. Der streifige Film wurde zur Bildung ein ex" Fadens cliiclit aus im wesentlichen parallelen mono- ' fileii Endlosfäden verstreckt, fxbrilllert und seitlich ausge-

'SAir Ausbildung, des Gitters breitet. lAii loil diener Schicht wird*bel annähernd rechten

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Winlceln kreuzweise über einen anderen Teil der Scliiclit gelegt. Die nionofilen Fällen haben einen Tit er von etwa 20 den und eine Festigkeit von etwa 5»3 g/den, Die Anordnung wird dann mäßig gepreßt und zur weitgehenden Entfernung des Wassers getrocknet. Die Siebe werden danach entfernt. Das erhaltene verstärkte Papier hat gute Festigkeitseigenschaften.

Das folgende Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel.

Beispiel 12

Beispiel 11 wird wiederholt mit der Ausnahme, daio kein G-ittei* verwendet wird.

In- der folgenden Tabelle 3 sind bestimmte Eigenschaften der geinäi3 den Beispielen 11 und 12 erhaltenen Flächengebilde zusajiimengestellt.

Tabelle 3	1 I₁	i P	k
	6, ö	--	1
	70,4	02,	O
	3,8	h,	4
	2,35	2,	ί'Ί
	••i7ö	*HO,*
(e)	2,59	3 j
	(i P	5,

Beispiel
Gitter (Gew.--i)
Grundgewi ch ϊ (g/in '
Zugfestigkeit (kg/cm)
DelmbarL-ei t(,S)

Elmendorf-MciijferstigkeJ t (g)
I-Iullen-Briich (kg/cm )
Dicke (l-Iil)

Die wässrigen Lagen werden im Wasserschichtungsverfahren aus einer wässrigen Aufschlämmung von Ilolzpapierbreifasern bereitet. G-ewimschtenfalls können versdiiedene bekannte Pai>ieradditive, wie Naßfeetigkeitsharze, Leime, Füllstoffe u. dgl. zu dex' wässrigen Aufschlämmung vor der Ausbildung der wässrigen Lagen ™.:;ese1:?,t werden,

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Claims

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Patentansprüche

Ungewebtes Faserstofflaminat aus zwei äußeren Schichten aus Stapelfaser, die sandwichartig eine innere Verstärkungsgitterschicht einschließen, wobei mindestens zwei der Schichten miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterschicht ungewebt ist und aus mindestens zwei kreuzweise verlegten Schichten aus einer Vielzahl von weitgehend parallelen, monofilen Endlosfäden mit geringem Titer aus synthetischem thermoplastischem, hydrophobem Material besteht und daß die äußeren Stapelfaserschichten durch die Öffnungen des Gitters hindurch miteinander verbunden sind, wobei die Fäden der Gitterschichten zur Aufrechterhaltung ihrer freien Verschiebbarkeit und zur Verteilung von auf den Faserstoff ausgeübter Beanspruchung weder mit den Fäden einer benachbarten Schicht noch mit den äußeren Stapelfaserschichten nennenswert verbunden sind.

2. Faserstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern einer oder beider äußerer Schichten Cellu losefasern sind.

3. Faserstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulosegtapelfasern Baumwoll-, Holzpapierbrei- oder regenerierte Cellulosefasern sind«

h. Faserstoff mich Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern der äußeren Schichten Holzpapierbreifasern sind und daß die Bindung durch die Gitteroffnungen hindurch durch die den Ilolzpapierbreifasei'n eigenen Bindexuicl Klebeeigeiischaf ten bewirkt wird.

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5· Faserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch die Gitteröffnungen hindurch durch einen zugesetzten Klebstoff bewirkt wird,

6. Faserstoff nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff ein flexibler polynierer Stoff mit- einer Zugfestigkeit bei Bruch von mindestens 7»0 kg/cm , einer Dehnbarkeit bei Bruch von mindestens 400 fa, einem Anfangsniodul von weniger als i4,ü kg/cm pro 10Q fc Dehnbarkeit und einem durchschnittlichen Modul von höciistens 5^,0 kg/cm pro 100 $ Dehnbarkeit is L-.

7. Faserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, .dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Gitters dxircli kreuzweise verlegte Fäden gebildet werden, wobei tile Fäden der einen Schicht mit den Fäden der anderen Schicht einen T/inkel zwischen 45 und 9° bilden,

8. Faserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß mindesbene aine der Gitterschichten ein fibrillierter s fci'eifiger Film ist.

9. Faserstoff nach einem dar Ansprüche 1 bis Ii, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitterfadenmaterial ein Propylenpolymerisate ist«

RII /Ba

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