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Vliesstoff
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Ein Vliesstoff ist ein Gebilde aus Fasern begrenzter LĂ€nge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einem Vlies (einer Faserschicht, einem Faserflor) zusammengefĂŒgt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind; davon ausgeschlossen ist das Verkreuzen bzw. Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken, der Spitzenherstellung, dem Flechten und Herstellung von getufteten Erzeugnissen geschieht. Nicht zu den Vliesstoffen gehören Folien und Papiere.cite-ref-1[1]cite-ref-2[2]cite-ref-3[3]
Vliesstoffe sind gröĂtenteils flexible textile FlĂ€chengebilde, d. h. sie sind leicht biegsam, ihre Hauptstrukturelemente sind textile Fasern und sie weisen eine vergleichsweise geringe Dicke gegenĂŒber ihrer LĂ€nge und Breite auf. Allerdings werden auch Vliesstoffe mit einer verhĂ€ltnismĂ€Ăig groĂen Dicke hergestellt, die rĂ€umlichen Gebilden zugeordnet werden mĂŒssen (z. B. Vliesstoffe fĂŒr DĂ€mmstoffe und Polstermaterialien). Ebenso existieren Vliesstoffe, die wegen der verwendeten Fasern (z. B. nicht verspinnbaren Kurzfasern) oder der Verfestigungsverfahren eher Papieren, Folien oder faserverstĂ€rkten Kunststoffen als Textilien Ă€hneln.
Vliesstoffe stellen eine Materialgruppe mit einer groĂen Eigenschaftsvielfalt dar, die durch die Vielzahl von nutzbaren Rohstoffen und Herstellungsvarianten einem breiten Spektrum von Anwendungsanforderungen gezielt angepasst werden kann.
Contents
âą Unterteilung
âą Anwendung
âą Literatur
âą Weblinks
âą Einzelnachweise
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Begriffsbestimmung
Die Definition der Vliesstoffe unterlag immer wieder VerĂ€nderungen, die sich einerseits aus der raschen Entwicklung der Herstellungsverfahren, andererseits aus Anpassungen an internationale Normen und an Definitionen internationaler Organisation der Vliesstoffindustrie, wie der EDANA (gegrĂŒndet 1971 als European Disposables and Nonwovens Association) und der INDA (gegrĂŒndet 1968 als International Nonwoven and Disposable Association), ergaben. Insbesondere die Abgrenzung zu traditionellen Produkten der Textilindustrie (wie Filzen) oder Papieren haben Einfluss auf die Definition.
Das Wort Vlies (frĂŒher auch VlieĂ, von lateinisch vellus âWolleâ, âSchaffellâcite-ref-4[4]) ist im Deutschen erstmals im 16. Jahrhundert in Zusammenhang mit dem Goldenen Vlies belegt. Bezeichnet wird damit im Bereich der Schafzucht allgemein das Haarkleid des Schafs, insbesondere die abgeschorene, zusammenhĂ€ngende Wolldecke.cite-ref-5[5] Seit dem 19. Jahrhundert bezeichnet der Begriff allgemein ein FlĂ€chengebilde, das mehrheitlich aus vereinzelten Fasern besteht, deren Zusammenhalt im Wesentlichen nur durch die ihnen eigene Haftung gegeben ist. AnfĂ€nglich ausschlieĂlich auf Karden oder Krempeln erzeugt worden, die hauptsĂ€chlich im Rahmen der Garnherstellung zur Faseraufbereitung genutzt wurden. Solche Faservliese aus Spinnfasern bildeten und bilden das Vorprodukt fĂŒr Watten, Filze und Vliesstoffe. SpĂ€ter kamen FlĂ€chengebilde aus direkt nach dem aus Polymerschmelzen oder -lösungen abgelegten Filamenten (Endlosfasern), aus Kurzfasern oder aus gesplitteten Folien als Vliese hinzu, die im Englischen ĂŒberwiegend mit dem Begriff âwebâ beschrieben werden.
Als ein Ausgangspunkt fĂŒr die Nutzung des Begriffs âVliesstoffâ kann die Patentschrift Nr. 1062206 der Bundesrepublik Deutschland mit dem Titel: âVerfahren zur Herstellung von Vliesstoffenâ angesehen werden, die 1952 angemeldet wurde. Daraus ist zu entnehmen, dass als Endprodukte, die durch das Aufbringen von filmbildenden Verklebungsmitteln auf Basis wĂ€ssriger Dispersionen auf Faservliese aus Synthese- und Naturfasern und durch anschlieĂendes Trocknen bei erhöhter Temperatur hergestellt werden, Vliesstoffe entstehen. Vorher wurden die mittels Bindemittel verklebten Faservliese als imprĂ€gnierte faserartige Stoffe, kunstlederartige FlĂ€chengebilde oder gummierte faserhaltige FlĂ€chengebilde bezeichnet. Die durch Vernadeln verfestigten Faservliese werden Nadelfilze genannt.
Trotz dieser schon seit Anfang der 1950er Jahre getroffenen Unterscheidung in das Vor- und Zwischenprodukt âVliesâ und das Endprodukt âVliesstoffâ werden oft noch in verkĂŒrzender Weise auch Vliesstoffe als Vliese bezeichnet.
In den 1940er und vor allem ab den 1950er Jahren wurde in den USA fĂŒr ein Produkt auf der Basis eines verfestigten Vlieses der Begriff ânonwovenâ (Nichtgewebtes) und fĂŒr die neue Produktgruppe ânowoven fabricsâ (nichtgewebte Textilien) eingefĂŒhrt, dem eine ausfĂŒhrliche Diskussion des Unterkomitees âNonwovensâ der Amerikan Society for Testing and Materials (ASTM) und der American Association of Textile Chemists and Colorists vorausging, in der kein geeigneterer Begriff gefunden wurde.cite-ref-6[6] Obwohl dieser Begriff sprachlich nur eine Abgrenzung zu den Geweben ausdrĂŒckte, sollte er eine Unterscheidung zu allen konventionell hergestellten textilen FlĂ€chengebilden, also auch Gewirken und Gestricken, darstellen und etablierte sich trotz dieses umstrittenen Darstellungsweise in der internationalen Fachwelt. Er wurde in dieser Art Ausgangspunkt fĂŒr Definitionen im Französischen, Russischen und in anderen Sprachen.cite-ref-7[7]
Der zu dieser Zeit speziell in GroĂbritannien verwendete Ausdruck âbonded fiber fabricsâ (Faserverbundstoffe) fĂŒr Vliesstoffe wurde spĂ€ter in der englischsprachigen Fachliteratur wieder fallengelassen. Dagegen wurde insbesondere in deutschen und österreichischen Forschungs- und Lehreinrichtungen (z. B. durch Kurt Meyer, Peter Böttcher, Helmut Jörder und Hermann Kirchenberger) ab Ende der 1950er bis in die 1970er Jahre aufgrund der insbesondere in den RGW-Staaten neben den Vliesstoffen auch rasch entstehenden neuen FlĂ€chengebilde unter Verwendung von FĂ€den (z. B. Malimo) und Kombinationen von verschiedenen textilen FlĂ€chengebilden eine Neuordnung auf der Basis der verwendeten textilen Strukturelemente dieser neuen textilen FlĂ€chengebilde unter dem Oberbegriff âTextilverbundstoffeâ geschaffen. Dabei ist neben den Begriffen âFadenverbundstoffenâ und âSchichtverbundstoffenâ auch der Begriff âFaserverbundstoffeâ vorgeschlagen worden, der als synonym fĂŒr Vliesstoffe verwendet werden sollte. Diese Auffassung wurde in dieser Zeit insbesondere von Radko KrÄma vertreten und zu einer detaillierten Systematik ausgearbeitet.cite-ref-8[8]cite-ref-9[9]
Letztendlich setzten sich diese Ăberlegungen nicht durch, da mittlerweile in der Industrie und Wirtschaft der Begriff Vliesstoffe genutzt und speziell in zahlreichen Patentschriften genutzt wurde, die den Stand der Technik widerspiegelten. Ab Ende der 1960er Jahre wurde im Rahmen des Deutschen Normenwerkes eine eigene Norm innerhalb der Textilnormen fĂŒr Vliesstoffe geschaffen, nachdem schon in der DIN 60 000:1969, die die Grundbegriffe der Textilien zum Inhalt hat, Vliesstoffe kurz als flexible FlĂ€chengebilde, die durch Verfestigung von Faservliesen hergestellt sind, definiert worden sind. In dieser neuen DIN 61 210:1970 mit dem Titel âFaservliese â Vliesstoffe â Technologische Einteilungâ wurde ausdrĂŒcklich vermerkt, dass damit eine Abgrenzung zu âklassischenâ Textilerzeugnissen und der nach diesen neueren Verfahren Textilerzeugnisse untereinander ermöglicht werden sollte.
Diese Norm DIN 61 210 wurde 1982 durch eine wesentlich erweiterte und ĂŒberarbeitete Ausgabe mit dem Titel Vliese, verfestigte Vliese (Filze, Vliesstoffe, Watten) und Vliesverbundstoffe auf Basis textiler Fasern â Technologische Einteilung ersetzt. Diese Norm wurde zwar 2007 ersatzlos zurĂŒckgezogen, bildet aber das GrundgerĂŒst fĂŒr die Unterteilung von Vliesstoffen nach Herstellungsverfahren im deutschsprachigen Raum. Der Inhalt stimmt im Wesentlichen mit der seit 1993 existierenden ISO-Norm 11 224 mit dem Titel âTextiles â Web formation and bonding in nonwovens âVocabularyâ bzw. deren 2. Ausgabe von 2003 ĂŒberein.
Eine weitere PrĂ€zisierung der Definition des Begriffs âVliesstoffâ und seine Abgrenzung zu anderen FlĂ€chengebilden erfolgte mit der DIN 61 210, Teil 2 im Jahre 1988, wobei hier die Abgrenzung zum Papier im Vordergrund stand. Der Vliesstoff wurde als FlĂ€chengebilde definiert, das ganz oder zu einem wesentlichen Teil aus Fasern besteht, wobei diese sowohl Spinnfasern oder Filamente (Endlosfasern) und/oder Fasern mit einem Schlankheitsgrad (VerhĂ€ltnis von FaserlĂ€nge in mm zu Faserdurchmesser in mm) von mindestens 300 sein können. Als Verbundart der Fasern untereinander im Vliesstoff werden der Formschluss (durch Verschlingung) und/oder die KohĂ€sion und/oder die AdhĂ€sion genannt, wobei die charakterbestimmenden Fasern im Vliesstoff orientiert oder wirr angeordnet sein können.
Als wesentliche Abgrenzung zu Papieren, die ebenfalls hauptsĂ€chlich aus Fasern bestehen, wurde festgelegt, dass bei einem Anteil zwischen 30 % und 50 % der Fasern, die den Vliesstoffcharakter bestimmen, und der ĂŒbrige Faseranteil aus papiermĂ€Ăig aufgeschlossenem Zellstoff besteht, die Rohdichte unter 0,40 g/cmÂł liegen muss, um sie den Vliesstoffen zuzurechnen. BetrĂ€gt der den Vliesstoffcharakter bestimmende Fasernanteil weniger als 30 % wird unabhĂ€ngig von der Rohdichte das Erzeugnis nicht zu den Vliesstoffen gerechnet. Trotz dieser Abgrenzung kommt es immer wieder dazu, dass Produkte, die nach dem Nassvliesstoffverfahren hergestellt werden, was dem Verfahren der Papierherstellung Ă€hnelt, einmal als Vliesstoffe, andermal als Langfaser-Spezialpapiere bezeichnet werden.cite-ref-10[10]
Eine Abgrenzung zu den ebenfalls auf der Basis von Faservliesen beruhenden Watten und Filzen erfolgte ebenfalls in dieser Norm DIN 61 210-2. Die aus Schichten von Vliesen aufgebauten Produkte zĂ€hlen zu den Vliesstoffen und nicht zu den Watten, wenn nicht nur eine oberflĂ€chliche, sondern auch im Inneren eine weitgehende Verfestigung erfolgt oder wenn zwar vorzugsweise nur die oberflĂ€chennahen Schicht, aber dafĂŒr vollstĂ€ndig und gleichmĂ€Ăig verfestigt und geglĂ€ttet ist. FĂŒr die Unterscheidung von Filzen und Vliesstoffen wird auf die DIN 61 205 (2006 ohne Ersatz zurĂŒckgezogen) verwiesen, in der fĂŒr die Unterscheidung zwischen Filz und vernadeltem Filz (Nadelfilz) bzw. vernadeltem Vliesstoff (Nadelvliesstoff) bei ersterem die notwendige Verwendung von filzbaren Fasern genannt wird. Eine Unterscheidung zwischen Nadelfilz und Nadelvliesstoff wird anhand der Dichte vorgenommen. Erzeugnisse mit einer Dichte <0,15 g/cmÂł werden danach zu den Vliesstoffen gerechnet, alle mit gleicher oder höherer Dichte zu den Nadelfilzen.
Diese Unterscheidung in Nadelfilz und Nadelvliesstoff wurde in der Nachfolge-Norm DIN EN 29 092:1992 nicht mehr vorgenommen. Es wurden nur noch durch Nasswalken hergestellte Filze von den Vliesstoffen ausgenommen. Noch weiter geht die neueste fĂŒr die Definition von Vliesstoffe gĂŒltige Norm DIN EN ISO 9092, die im Wesentlichen in der Einleitung dieses Artikels beschrieben ist. Dort werden Filze nicht mehr explizit von den Vliesstoffen abgetrennt. Alle Anmerkungen aus der VorgĂ€ngernorm von 1992 wurden gestrichen. Nur Papier und Folien wurden von den âNonwovensâ neben den klassischen Textilien auf Basis von Garnen ausgenommen. Eine Beschreibung, anhand welcher Merkmale eine Unterscheidung Papier/Vliesstoff vorgenommen werden kann, ist nicht mehr in der Norm enthalten. Im Vorwort wird darauf hingewiesen, dass durch Texte dieses Dokuments Patentrechte berĂŒhrt werden können.
Da die genannten Normen nicht rechtsverbindlich sind, sondern nur empfehlenden Charakter haben, werden auch andere Zuordnungen unter den Begriff Vliesstoffe möglich. Zum Beispiel unterscheiden sich die Definitionen und Klassifikationsgrundregeln der internationalen Gebrauchsnomenklatur, des harmonisierten Systems (HS), von den Hauptkriterien der oben genannten Norm.cite-ref-11[11]
Unterteilung
Eine Unterteilung der Vliesstoffe kann nach sehr unterschiedlichen Kriterien erfolgen und fĂŒhrt deshalb zu einer Vielzahl von Produktbezeichnungen von Vliesen und verfestigten Vliesen, den Vliesstoffen. Oft existieren fĂŒr gleiche Erzeugnisse unterschiedliche Bezeichnungen, die sich im Laufe der Jahre durch neu entstandene Betrachtungsweisen ergeben haben oder durch neu hinzukommende Verfahren oder Rohstoffe bewirkt wurden. Gegebenenfalls wird im Folgenden darauf hingewiesen. Die nachfolgenden AusfĂŒhrungen beruhen auf Standardwerken ĂŒber Vliesstoffe, wie sie in den Einzelnachweisen bzw. dem Literaturnachweis angegeben sind, der frĂŒheren DIN 61 210:1982 und der ISO 11 224:2003.
Unterteilung nach der Faserstoffart
Eine grundlegende Unterscheidung der Faserstoffe erfolgt in
âą Naturfasern (pflanzliche Fasern, tierische Fasern und anorganischen Fasern) und
âą Chemiefasern aus natĂŒrlichen Polymeren, aus synthetischen Polymeren und aus Nichtpolymeren
Dementsprechend unterteilt man in Naturfaser- bzw. Chemiefaservliesstoffe.
Da aus der Angabe der verwendeten Faserstoffart grobe AbschĂ€tzungen fĂŒr die Anwendungseignung der Vliesstoffe hinsichtlich des chemischen, thermischen und textilphysikalischen Verhaltens abgeleitet werden können, wird hĂ€ufig eine detailliertere Unterteilung (Benennung) vorgenommen.
So bei Vliesstoffen aus:
âą pflanzlichen Fasern wie Baumwollvliesstoff, Flachsfaservliesstoff;
âą tierischen Fasern, wie Wollfaservliesstoff (Wollfilze);
âą aus Chemiefasern anorganischen Ursprungs, wie Glasfaservliesstoff, Basaltfaservliesstoff;
âą Chemiefasern aus natĂŒrlichen Polymeren pflanzlichen bzw. cellulosischen Ursprungs, wie Viskosefaservliesstoff;
âą Chemiefasern aus synthetischen Polymeren, wie Polyestervliesstoff, bei Spinnvliesstoffen oft noch unterteilt in PET (Polyethylenterephthalat)- bzw. PBT (Polybutylenterephthalat)-Vliesstoff, PP (Polypropylen)-Vliesstoff, PA(Polyamid)-Vliesstoff, PE (Polyethylen)-Vliesstoff, PLA (Polylactid)-Vliesstoffe, Aramidfaservliesstoff;
âą Chemiefasern aus Nichtpolymeren, wie Edelstahlfaservliesstoff.
Angaben von Fasermischungen sind bei Vliesstoffen gebrÀuchlich (z. B. Viskose-/Polyesterfaser-Vliesstoff).
Unterteilung nach der FaserlÀnge
Eine Unterteilung kann in Spinnfaservliesstoffe, meist nur als Faservliesstoffe bezeichnet, und Endlosfaservliesstoffe (Filamentvliesstoffe) erfolgen. Die gebrĂ€uchliche Bezeichnung fĂŒr den aus Fasern praktisch unbegrenzter LĂ€nge hergestellten Vliesstoff ist Spinnvliesstoff.
Unterteilung nach der Faserfeinheit
Eine exakte Definition fĂŒr die Einteilung von Vliesen bzw. Vliesstoffen aufgrund der Feinheitsbereiche der zur Vliesbildung verwendeten Fasern existiert nicht. Trotzdem werden Benennungen von Vliesstoffen in Verbindung mit Feinheitsbereichsbezeichnungen insbesondere bei Vliesstoffen fĂŒr Filtrations- und Sperrschichtanwendungen vorgenommen, da damit eine gewisse Vorauswahl fĂŒr die Eignung abgeschĂ€tzt werden kann. Je geringer der Faserdurchmesser in Mikrometer (”m) oder Nanometer (nm) oder die lĂ€ngenbezogene Masse in tex bzw. dtex, umso dichter liegen die Fasern im Vliesstoff bei gleicher FlĂ€chenmasse zusammen. Die PorengröĂe des Filtervliesstoffes wird verringert.
Die Bezeichnung Feinfaservliesstoff (auch Feinstfaservliesstoff) oder Mikrofaservliesstoff wird meist fĂŒr einen Vliesstoff verwendet, bei dem die Fasern einen Durchmesser zwischen ein und zehn Mikrometer (”m) bzw. 0,1 und 1 dtex aufweisen. Als Nanofaservliesstoffe werden hĂ€ufig schon Vliesstoffe bezeichnet, bei denen die Fasern einen Durchmesser von unter 1 ”m (1000 nm) aufweisen. Es existieren auch VorschlĂ€ge, erst bei Faserdurchmessern unter 500 nm oder unter 300 nm diese als Nanofaservliesstoffe zu bezeichnen, da in anderen technischen Bereichen zu den Nanostrukturelementen nur solche mit einem Durchmesser unter 100 nm gezĂ€hlt werden. Meistens weisen diese Vliese bzw. Vliesstoffe im Nanobereich keine Fasern mit einem bestimmten Durchmesser, sondern eine Mischung mit unterschiedlichen Durchmessern auf.
Unterteilung nach der Faserorientierung
Nach Orientierung der Fasern im Faservlies, die sich letztendlich in etwa im Vliesstoff wiederfindet, unterscheidet man:
âą Orientierte Vliese bzw. Vliesstoffe, bei denen die Fasern sehr stark in einer Richtung orientiert sind. Bei LĂ€ngsvliesen- bzw. LĂ€ngsvliesstoffen (lĂ€ngsgelegten Vliesen bzw. Vliesstoffen) liegt dann der ĂŒberwiegenden Teil der Fasern in LĂ€ngsrichtung des erzeugten Vliesstoffes (in Maschinenlaufrichtung der Herstellungslinie, im Englischen âmachine directionâ â MD). Bei Quervliesen- bzw. Quervliesstoffen (quergelegten Vliesen bzw. Vliesstoffen) liegt der ĂŒberwiegende Teil der Fasern in Querrichtung (im Englischen âcross directionâ â CD). Dieses MD/CD-VerhĂ€ltnis wird sehr hĂ€ufig zur Charakterisierung von Vliesstoffen angegeben.
âą Kreuzlage-Vliese bzw. -Vliesstoffe, bei denen durch ein Ăbereinanderlegen von einzelnen Faserfloren oder Vliesen mit einer LĂ€ngsorientierung der Fasern zum Gesamtvlies mittels Kreuzlegern die Fasern vorzugsweise in zwei Richtungen orientiert sind.
⹠Wirrlage-Vliese bzw. Wirrlage-Vliesstoffe (hÀufig auch nur als Wirrvliese bzw. Wirrvliesstoffe bezeichnet), bei denen die Spinnfasern bzw. die Filamente jede beliebige Richtung einnehmen können, d. h. relativ gleich verteilt in allen Richtungen des Vliesstoffes vorliegen.
Bei den Wirrlage-Vliesstoffen spricht man auch von isotropen Vliesstoffen, bei den orientierten Vliesstoffen von anisotropen Vliesstoffen. Das spiegelt sich insbesondere in dem isotropen bzw. anisotropen mechanischen Verhalten der Vliesstoffe wider.
Unterteilung nach dem Herstellungsverfahren
Die Unterteilung nach dem Herstellungsverfahren wird am hĂ€ufigsten zur Darstellung des Gebietes der Vliesstoffe angewendet. Dabei erfolgt eine weitere Aufgliederung in die Verfahren der Vliesbildung und die der Vliesverfestigung. Immer hĂ€ufiger werden bei der Vliesstoffherstellung sowohl Kombinationen der Vliesbildung und als auch Kombinationen der Vliesverfestigung angewendet. Eine einheitliche Systematik fĂŒr die Vlies- und Vliesstoffherstellungsverfahren und der daraus abgeleiteten Bezeichnung fĂŒr Vlies und Vliesstoffe hat sich bisher nicht durchgesetzt.
Vliesbildung
Eine Unterteilung der Verfahren der Vliesbildung kann entsprechend der DIN 61 210 wie folgt vorgenommen werden:
âą Als mechanisch gebildete Vliese werden solche bezeichnet, die aus von Karden oder Krempeln abgenommenen Floren, die zu Vliesen ĂŒbereinandergelegt werden, oder direkt von diesen Kardiermaschinen gebildet werden. Es handelt sich dabei generell um Vliese aus Spinnfasern. FĂŒr diese Vliese existieren die Bezeichnungen Krempelvliese oder Trockenvliese, da sie auf trockenem Wege erzeugt werden. Je nach der Ablageart der Vliese entstehen Orientierte Vliese oder Kreuzlagevliese, bei Verwendung von speziellen Krempeln Wirrlagevliese.
⹠Als aerodynamisch gebildete Vliese werden solche bezeichnet, die aus Fasern mittels eines Luftstromes auf einer luftdurchlÀssigen Unterlage gebildet werden.
âą Werden die Vliese aus Spinnfasern oder auch Kurzschnittfasern sowie Flockzellstoff gebildet, werden sie als Trockenvliese bezeichnet. Es entstehen generell Wirrlagevliese und nach entsprechender Verfestigung Trockenvliesstoffe oder Wirrlagevliesstoffe.
âą Werden Vliese aus Fasern, die direkt aus durch DĂŒsen hindurchtretenden Polymerschmelzen ersponnen und mittels heiĂer Luftströme bis zum ZerreiĂen verstreckt werden, durch unmittelbares Ablegen gebildet, entstehen sogenannte Schmelz-Blas-Vliese bzw. Meltblown-Vliese. Sie bestehen meist aus lĂ€ngeren Spinnfaser Ă€hnlichen Endlosfaserabschnitten, aber auch aus einer Mischung mit Endlosfasern oder vollstĂ€ndig aus Endlosfasern. Die darauf aufbauenden verfestigten Vliese werden meist als Meltblown-Vliesstoffe bezeichnet.
âą Werden Vliese aus Fasern, die aus durch DĂŒsen hindurchtretende Polymerschmelzen ersponnen und mittels kalter Luft und/oder mechanisch verstreckt werden, durch unmittelbares Ablegen gebildet, bezeichnet man sie als Spinnvliese bzw. nach der Verfestigung als Spinnvliesstoffe. Die Begriffe Spunlaid-Vliese bzw. fĂŒr die verfestigten Vliese Spunlaid- oder Spunbonded-Vliesstoffe im Gebrauch. Die Vliese bauen sich dabei ausschlieĂlich aus Filamenten bzw. Endlosfasern auf.
âą Wegen der geringen Festigkeit der Einzelfasern werden Meltblown-Vliese hĂ€ufig nur im schichtenweisen Verbund mit Spinnvliesen hergestellt, es entstehen so zum Beispiel Spinnvlies-Meltblownvlies-Spinnvlies (SMS), die die Grundlage fĂŒr die sogenannten SMS-Vliesstoffe bilden.
âą Als hydrodynamisch gebildete Vliese werden solche bezeichnet, bei denen die Fasern in Wasser aufgeschwemmt werden und auf einer wasserdurchlĂ€ssigen Unterlage abgelegt werden. Werden kĂŒrzere Spinnfasern, aber auch Flockzellstoff verwendet, bezeichnet man die Vliese als Nassvliese. Die anschlieĂend verfestigten Vliese als Nassvliesstoffe. Das Verfahren wird auch hĂ€ufig als Nassverfahren bezeichnet. Wenn Endlosfasern, die direkt aus Polymerlösungen ersponnen, gegebenenfalls verstreckt werden, mittels Wasser zu einem Vlies abgelegt werden, erhĂ€lt man Nass-Spinnvliese bzw. in verfestigter Form Nass-Spinnvliesstoffe.
⹠Als elektrostatisch gebildete Vliese werden solche bezeichnet, deren Fasern aus Polymerlösungen oder -schmelzen unter Einwirkung eines elektrischen Feldes gebildet und abgelegt werden. Es entstehen sogenannte Feinstfaservliese oder Nanofaservliese.
Eine andere, sehr hÀufig verwendete Unterteilung der Vliesbildungsverfahren stellt Trockenverfahren, Nassverfahren und Extrusionsverfahren nebeneinander.
Dem Trockenverfahren werden dann nur die oben schon genannten mechanisch und aerodynamisch Vliesbildungsverfahren auf Spinnfaserbasis, dem Nassverfahren das hydrodynamische Vliesbildungsverfahren auf Spinnfaserbasis zugeordnet. Den Extrusionsverfahren zur Vliesbildung wurden dabei anfÀnglich nur solche zugeordnet, die auf Polymerschmelzen beruhten, also die Bildung von den schon oben genannten Schmelz-Blas-(Meltblown)-Vliesen und Spinnvliesen aus Endlosfasern, die Bildung von Feinstvliesen durch Elektrospinnen und von Foliefaservliesen, die durch Fibrillierung von extrudierten Folien erzeugt werden. In neueren Systematiken ordnet man den Extrusionsvliesen auch solche zu, bei denen eine Vliesbildung aus direkt aus Polymerlösungen gebildeten Fasern nach dem Elektrostatikspinnverfahren oder dem sogenannten Flash-Spinning-Verfahren (Entspannungsverdampfungs-Spinnvliesverfahren) erfolgt.
Eine schematische Darstellung der Vliesbildungsverfahren (web formation), wie trockengelegte Vliese (drylaid) sowohl nach dem mechanischen (carded) als auch nach dem aerodynamischen (airlaid) Verfahren, Vliese aus der Polymerschmelze (Spinnvliese, Spunmelt) und nassgelegte Vliese (wetlaid), ist auf der Homepage der internationalen Vliesstofforganisation EDANA zu finden.cite-ref-12[12]
Vliesverfestigung
Die Verfahren der Vliesverfestigung, d. h. die Umwandlung eines Faservlieses in einen Vliesstoff durch das Erzeugen eines festeren Verbundes zwischen den Fasern als er im Vlies vorliegt, werden meist in mechanische, chemische und thermische unterteilt.
âą Bei den mechanischen Verfestigungsverfahren wird der Verbund der Fasern durch Reibschluss oder durch eine Kombination von Reib- und Formschluss hergestellt.
âą Bei der Reibschluss-Bindung wird durch eine Vliesverdichtung der Abstand der benachbarten Fasern gegenĂŒber dem im Vlies verringert. Damit wird die Haftung der Fasern aneinander erhöht und es können höhere KrĂ€fte ĂŒbertragen werden. Der Widerstand des Vlieses gegen Verformung wird höher, es wird fester. Erreicht werden kann die Verdichtung durch Schrumpfen aller Fasern oder eines Anteils, wenn die Fasern schrumpffĂ€hig bei Einwirkung von WĂ€rme und/oder einem Quellmittel sind. Es entstehen Schrumpfvliesstoffe oder Quellvliesstoffe. Ebenso kann das Verdichten durch Pressen (meistens Kalandern) oder durch Walken erfolgen, bei welchem die Fasern des Vlieses filzfĂ€hig sein mĂŒssen und durch gleichzeitige thermische, chemische und mechanische Einwirkungen untereinander verfilzen. Durch das Walken entstehen Filze bzw. Walkvliesstoffe.
âą Bei den durch Kombination von Reib- und Formschlussbindung erzeugten Vliesstoffen werden die Fasern des Vlieses durch mechanische Einwirkungen miteinander verschlungen.
âą Dieses Verschlingen der Fasern und damit das Verdichten und Verfestigen des Vlieses kann durch Vernadeln erfolgen, in dem eine Vielzahl von speziellen, in einem Nadelbrett oder -balken angeordneten Nadeln (Widerhakennadeln, Gabelnadeln) ein- und ausgestochen wird. Es entstehen Nadelvliesstoffe. Diese Art der Verfestigung kann sowohl fĂŒr Vliese aus Spinnfasern oder Endlosfasern erfolgen.
âą Bei der Verwendung von Schiebernadeln zum Durchstechen des Vlieses können FaserbĂŒschel âvermaschtâ werden, d. h. sie nehmen schlingenförmige Anordnungen (âMaschenâ) ein. Dazu werden Querlagevliese aus Spinnfasern verwendet. Durch das Faser-Vlieswirkverfahren entstehen Faservliesstoffe wie Malivlies.
âą Das Verschlingen der Fasern kann aber auch durch ein Verwirbeln erfolgen, indem z. B. fokussierten Hochdruckwasserstrahlen auf ein Vlies einwirken, das ĂŒber eine flĂŒssigkeitsdurchlĂ€ssige Unterlage gefĂŒhrt wird. Es entstehen dadurch sogenannte wasserstrahlverfestigte Vliesstoffe (auch als Wirbelvliesstoffe, Spunlaced-Vliesstoff oder hydroentangled nonwovens bezeichnet). Dabei werden orientierte Vliese oder Wirrfaservliese aus Spinnfasern (auch unter Zugabe von Flock-Zellstoff), aber auch Spinnvliese mit diesem Prinzip verfestigt.
âą Bei den chemischen Verfestigungsverfahren wird der Verbund der Fasern durch Stoffschluss mittels Zusatzstoffen hergestellt. Die Verbindung der Fasern mittels Zusatzstoffen, sogenannten Bindemitteln, wird auch als adhĂ€sive Bindung bezeichnet. Bei der ĂŒberwiegenden Anzahl der chemischen Verfahren wird das Bindemittel in flĂŒssiger Form (z. B. Polymerdispersionen) auf dem Faservlies appliziert und durch eine anschlieĂende WĂ€rmebehandlung (Trocknung, Kondensation, Polymerisation) ausgehĂ€rtet, wodurch das Vlies verfestigt wird. Das Applizieren des flĂŒssigen Bindemittels kann durch ImprĂ€gnieren (z. B. mittels Foulard), durch BesprĂŒhen, Pflatschen bzw. Rakeln oder Bedrucken erfolgen. Durch diese Verfahren können Vliese aller Art verfestigt werden. Sie werden allgemein als adhĂ€siv gebundene Vliesstoffe bzw. binderverfestigte (bindemittelverfestigte)Vliesstoffe oder detaillierter entsprechend der Auftragsart z. B. als SprĂŒhvliesstoffe oder bindmittelbedruckte Vliesstoffe bezeichnet. Der Anteil des Bindemittels bezogen auf die Fasermasse des Vlieses kann zwischen 5 % (leichte OberflĂ€chenverfestigung) und bis zu 150 % (z. B. Schuhversteifungsvliesstoffe) liegen. Mit diesen Verfahren werden alle Arten von Vliesen verfestigt.
⹠Zu den chemischen Verfahren mit Stoffschluss können auch solche gerechnet werden, bei denen die festen Bindemittel bzw. die Hauptfaserkomponente an der OberflÀche zeitweilig durch das Einwirken von Lösungsmitteln aufgelöst bzw. angelöst werden und sich nach dem Verdunsten bzw. Verdampfen des Lösungsmittels mit den Fasern bzw. die Fasern untereinander verbinden. Es entstehen Faservliesstoffe.
⹠Bei den thermischen Verfestigungsverfahren wird der Verbund der Fasern ebenfalls durch Stoffschluss hergestellt, wobei oft noch zwischen adhÀsivem und kohÀsivem Verbund unterschieden wird. Voraussetzungen sind thermoplastische Zusatzkomponenten oder thermoplastische Fasern.
âą Bei der adhĂ€siven Verfestigung werden dem Vlies Bindemittel in fester Form als Faser oder Pulver beigegeben. In Faserform können separate âBindefasernâ schon wĂ€hrend des Vliesbildungsprozesses beigemischt werden, wie niedrigschmelzende Spinnfasern in Faservliesen bzw. Beimischung von ElementarfĂ€den aus einer Variante mit niedriger Schmelztemperatur gegenĂŒber der Hauptfaserkomponente (z. B. bei manchen Polyesterspinnvliesstoffen aus zwei unterschiedlichen Polyestern) oder das Vlies ganz aus Bikomponentenfasern gebildet werden, von denen die niedrigschmelzende Komponente als Bindemittel fungiert. Das thermoplastische Bindemittel wird durch eine thermische Behandlung, z. B. durch HeiĂluftdurchströmung (Thermofusion) oder Thermokalandrieren mittels gravierten und/oder glatten Walzen, bei dem neben der WĂ€rme gleichzeitig Druck einwirkt, in einen klebrig-flĂŒssigen Zustand gebracht, so dass es die Hauptfaserkomponenten verbindend umschlieĂen kann und nach der AbkĂŒhlung eine feste Verbindung schafft. Eingesetzt wird auch das UltraschallschweiĂen, wodurch sehr gut örtlich begrenzte Erweichungen der thermoplastischen Fasern im Vlies und damit lokale Verfestigungspunkte im Vliesstoff geschaffen werden. Verfestigt werden mit diesem thermischen Verfahren sowohl Faservliese (mittels der Thermofusion Vliese bis zu FlĂ€chenmassen von 4000 g/mÂČ) als auch Spinnvlies, wenn sie ĂŒber die entsprechenden adhĂ€siven Komponenten verfĂŒgen. Es können damit auch Faservliese aus Natur- oder nichtthermoplastischen Chemiefasern verfestigt werden, wenn thermoplastische Komponenten beigemischt sind.
âą Bei der kohĂ€siven Verfestigung werden rohstoffgleiche, thermoplastische Fasern ohne ein zusĂ€tzliches Bindemittel miteinander gebunden. Es erfolgt ein VerschweiĂen der Fasern, in dem sie durch zeitweiliges Einwirken einer erhöhten Temperaturen erweichen und sich die benachbarten Fasern an den BerĂŒhrungspunkten verbinden. Sehr hĂ€ufig erfolgt die Verbindung unter gleichzeitiger Druckeinwirkung. Vor allem leichte Faservliese und leichte Spinnvliese werden durch beheizte PrĂ€gekalander, aber auch durch Ultraschall-SchweiĂanlagen auf diese Art und Weise verfestigt.
Eine schematische Darstellung einiger Vliesverfestigungsverfahren (web bonding), wie die chemische Vliesverfestigung mittels flĂŒssiger Bindemittel (chemical bonding), die thermische Vliesverfestigung mit Kalander (thermal bonding, calendering) oder die mechanische Vliesverfestigung durch Vernadeln (mechanical bonding, needlepunching), ist auf der Homepage der internationalen Vliesstofforganisation EDANA zu finden.cite-ref-13[13]
Unterteilung nach der Anordnung der Bindestellen
âą Als durchgehend verfestigte Vliese werden solche bezeichnet, bei denen die Bindestellen gleichmĂ€Ăig ĂŒber die LĂ€nge, Breite und Dicke verteilt sind. Bei vielen Vliesstoffen wird angestrebt, dass sich Bindestellen möglichst an den Kreuzungsstellen der Fasern anordnen (sogenannte Bindersegel bilden), was allerdings bei Zugabe von vor allem flĂŒssigen Bindemitteln nicht immer gelingt. Es bildet sich bei bestimmten Trocknungsbedingungen durch die Migration des Bindemittels eine Art poröser Bindemittelfilm an der OberflĂ€che des Vliesstoffes aus.
⹠Als örtlich verfestigte Vliese werden solche bezeichnet, bei denen die Verbindung der Fasern örtlich begrenzt nach einer Art Muster erfolgt. Dazu können z. B. PrÀgekalander, Ultraschallanlagen oder Verfahren des Bindemitteldrucks eingesetzt werden. Die so hergestellten Vliesstoffe werden PrÀgevliesstoffe oder binderbedruckte Vliesstoffe bezeichnet.
âą Als oberflĂ€chig verfestigte Vliese werden solche bezeichnet, bei denen mit dem Bindemittel gezielt nur die Fasern der oberflĂ€chennahe Schichten verbunden werden. Vliesstoffe dieser Verfestigungsart werden als SprĂŒhvliesstoffe bezeichnet.
Anwendung
Vliesstoffe stellen aufgrund der Vielzahl der verwendbaren Rohstoffe (Fasern, Bindemittel, Zusatzstoffe), der zahlreichen Herstellungsverfahren und deren Kombinationen sowie zusĂ€tzlicher AusrĂŒstungsverfahren und dem damit verbundenen breiten Eigenschaftsspektrum eine Materialgruppe mit vielfĂ€ltigen Anwendungsmöglichkeiten dar. Oft ist ihre Anwendung fĂŒr den Verbraucher und Anwender von Erzeugnissen nicht unmittelbar sichtbar, da sie in komplexe Produktkonstruktionen einbezogen werden. Eine Zuordnung zu bestimmten Anwendungsbereichen (Marktsegmenten) wird nicht immer einheitlich gehandhabt. Im Folgenden werden Beispiele fĂŒr AnwendungsfĂ€lle von Vliesstoffen angefĂŒhrt, wobei z. T. die anwendungstechnische Bezeichnung des Vliesstoffes, z. T. nur das Erzeugnis genannt wird, in dem ein oder mehrere Vliesstoffarten zum Einsatz kommen. Im Folgenden werden einige ausgewĂ€hlte Anwendungsbeispiele genannt. Eine umfangreiche Darstellung mit detaillierter Beschreibung der Vliesstoffarten und der fĂŒr die Anwendung notwendigen Eigenschaften ist in der Literatur zu finden.cite-ref-14[14]
Vliesstoffe fĂŒr Hygieneprodukte
âą Babywindeln
âą Inkontinenzprodukte fĂŒr Erwachsene (Hilfsmittel bei Harn- bzw. Stuhlinkontinenz)
Vliesstoffe fĂŒr Produkte der persönlichen Pflege
Vliesstoffe fĂŒr Medizinprodukte
âą OP-Abdecktuch
âą Einmal-Schutzkittel, Schutzhauben
âą Verbandmittel
âą Pflaster
âą Basismaterial fĂŒr Tissue Engineering
âą Waschbare Auflagen fĂŒr Behandlungsliegen (Waschvlies-/Waschfaserlaken)
Vliesstoffe fĂŒr Reinigungsprodukte im Haushalt- und Objektbereich
âą Mehrweg-ReinigungstĂŒcher fĂŒr die Bodenreinigung
âą Basisvliesstoff fĂŒr Syntheseleder-TĂŒcher
âą Mikrofasertuch
âą Scheuermedien
Vliesstoffe fĂŒr Heimausstattung
âą Abdeck- bzw. FĂŒllvliesstoff bei Polstermöbeln
âą FuĂbodenbelag und TrĂ€germaterial bzw. ZweitrĂŒcken bei Tuftingteppichböden
âą Vliestapete
âą TrĂ€germaterial fĂŒr Furnier
âą TrĂ€germaterial fĂŒr Kunststofftischdecken
Vliesstoffe fĂŒr Bekleidung
âą Einlagevliesstoff fĂŒr die Formgebung und Versteifung in verschiedenen Bekleidungsteilen
âą WĂ€rmeisolationsvliesstoffe in Bekleidung (siehe z. B. Thinsulate)
âą TrĂ€germaterial fĂŒr Kunstleder zur Schuhherstellung
âą Versteifungsmaterialien fĂŒr Schuhkappen
Vliesstoffe fĂŒr technische Anwendungen
Bauwesen
âą Drainschicht
âą Trennschichten (z. B. Planumsschutzschicht im Gleisbau)
âą BegrĂŒnungshilfe an ErddĂ€mmen (Erosionsschutz)
⹠als Durchwurzelungsschutz und zur flÀchigen Druckverteilung als Unterlage beim Bau von Folienteichen
âą Hochbau
âą TrĂ€germaterial fĂŒr FugendichtbĂ€nder
âą RissbrĂŒckenband und Renovierungsvliese
⹠Vliesstoffe zur WÀrmedÀmmung und TrittschalldÀmmung
âą SchutzumhĂŒllung von Isolationsmaterialien
âą Malervlies als Schutzfolie bei Maler-, Verputz- oder Reinigungsarbeiten
Filtration
âą Filtervliesstoffrollen sowie Beutelfilter fĂŒr KĂŒhlschmiermittelfilteranlagen, industrielle Abwasserfiltrationsanlagen und Teichfilteranlagen
⹠Papiermaschinenbespannungen zur EntwÀsserung des Papierbreies
âą PassiertĂŒcher zur Anwendung in Lebensmittelzubereitung oder als Filterscheiben oder FilterschlĂ€uche fĂŒr die Grobreinigung der Milch in KuhstĂ€llen
âą Filtermaterialien fĂŒr Filterkerzen und FilterschlĂ€uche zur Reinigung (Entstaubung) industrieller Abluft
âą Filtermaterialien fĂŒr Filterelemente zur Reinigung der Raum- und Prozessluft (z. B. Taschenfilter, Kassettenfilter, Schwebstofffilter)
âą TrĂ€germaterialien zur Herstellung von Membranen fĂŒr Filterelemente
âą Atemschutzmaske
âą Filtermaterial fĂŒr KĂŒchenabzugshauben
Fahrzeugbau
âą als Dekorstoff und zur Stabilisierung und Abdeckung des Schaumstoffkerns in Dachhimmelkonstruktion
âą Sperrschicht zwischen Dekorstoff und Kunststoff bei Hinterspritzen von Verkleidungsteilen (z. B. fĂŒr ABC-SĂ€ulen)
âą Sitzpolsterkonstruktionen
âą Schall- und WĂ€rmeisolationsteile und Verkleidungsteile im Motor-, Fahrgast- und Kofferraum
âą Filtermaterialien fĂŒr Luft-, Ăl-, Kraftstoff- und Innenraumfilterelemente
âą TrĂ€germaterial fĂŒr KlebebĂ€nder fĂŒr die Umwicklung von KabelbĂ€umen
Kunststoffindustrie
âą Vliesstoffe fĂŒr die OberflĂ€chenvergĂŒtung bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen nach dem Wickelverfahren, der Pultrusion und beim Handlaminieren
âą Vliesstoffe fĂŒr das Vakuuminjektionsverfahren (englisch Breather oder Bleeder)
âą Vliesstoffe in Kombination mit expandierten Partikeln (Microspheres) als Kernmaterialien in Leichtbauteilen
Elektrotechnik
⹠imprÀgnierte flexible Mehrschicht-Isolierstoffe (z. B. Vliesstoff-Folie-Vliesstoff)
âą Prepregs, d. h. mit Elektroisolierharzen vorimprĂ€gnierte Vliesstoffe fĂŒr die Isolierung in elektrischen Maschinen und Transformatoren
⹠Verarbeitungshilfe bei GlimmerbÀndern
âą Kabelvliesstoffe in halbleitender und nichtleitender AusfĂŒhrung in Kombination mit Superabsorbern als Wasserblocker bei beschĂ€digten erdverlegten Kabeln (âQuellvliesstoffeâ)
⹠leitfÀhige Vliesstoffe als Schirmung in Kabeln
âą Thermo-, Trenn-, Fixier- und Nagetierschutzlagen in Kabeln
âą Vliesstoffe aus Carbonfasern in Gasdiffusionslagen von Brennstoffzellen zur Zu- und AbfĂŒhrung der Reaktionsedukte, -produkte und der freien Elektronen
Landwirtschaft und Gartenbau
âą VerfrĂŒhungs- und Schutzvliesstoffe fĂŒr das Temperaturmanagement
⹠Vliesstoffe zur chemikalienlosen UnkrautbekÀmpfung (Pflanzenvlies)
âą lichtabsorbierende oder reflektierende Vliesstoffe zum Lichtmanagement
âą Vliesstoffe als Insektenschutz
⹠BewÀsserungsvliesstoffe auf GewÀchhaustischen
âą Pflanzenaufzuchtpots
Verpackung
âą Nahrungsmittelverpackung (z. B. Aufsaugmaterialien bei Fleischverpackung)
âą Teebeutel
âą Briefumschlag
âą Sack und Tragetasche
⹠Schutzschichten bei Verpackung zum OberflÀchenschutz empfindlicher Produkte
Historische Entwicklung der Vliesstoffherstellung
Von den UrsprĂŒngen bis 1850
Das Vlies als FlĂ€chengebilde bildet schon seit einigen Tausend Jahren das Vorprodukt fĂŒr ausreichend feste und damit gebrauchsfĂ€hige textile FlĂ€chengebilde, die wir seit Mitte des 20. Jahrhunderts unter dem Begriff Vliesstoffe zusammenfassen.
Woll- oder Haarfilze, die ursprĂŒnglich unter Zuhilfenahme solcher âchemischer Hilfsmittelâ wie heiĂem Wasser, Harn und Molke, durch Stampfen mit den FĂŒĂen und durch Klopfen von aus tierischen Haaren bestehenden Faserschichten (Vliesen) erzeugt wurden, zĂ€hlen sicherlich zu den Ă€ltesten, von Menschen gefertigten textilen FlĂ€chengebilden und zu den UrsprĂŒngen der Vliesstoffe.cite-ref-15[15] Funde aus verschiedenen Gegenden der Erde (Zentralasien, Skandinavien, Norddeutschland und Sibirien) von Produkten aus Filz werden auf die Jahre 1500â1000 v. Chr. datiert.cite-ref-16[16]
Ebenso können die handgeschöpften Langfaserpapiere, wie sie in China schon in Zeiten vor dem Jahr 1000 zu KleidungsstĂŒcken (z. B. Kimonos) verarbeitet wurden, wie auch die weniger bekannten Tapas aus Baumrindenbestandteilen in Polynesien und Melanesien, die zur Anfertigung von Bekleidung genutzt wurden, als Vorstufen der Vliesstoffe angesehen werden.cite-ref-j-rder169-17-0[17]cite-ref-18[18] Als eine frĂŒhe Form eines Vliesstoffes aus Filamenten (Spinnvliesstoff) kann ein von den Chinesen ebenfalls schon um das Jahr 1000 genutztes Verfahren angesehen werden, bei dem man den von der Raupe des Seidenspinners erzeugten Faden auf eine flache Unterlage abtropfen und nicht zu einem Kokon verspinnen lieĂ. Das erzeugte FlĂ€chengebilde wurde z. B. zu HandfĂ€chern verarbeitet.cite-ref-19[19]
Geleimte Watten sind zumindest schon Anfang des 19. Jahrhunderts in Frankreich bekannt und wurden als Tafeln oder BlĂ€tter hergestellt und als Unter- oder Zwischenlagen fĂŒr BekleidungsstĂŒcke verwendet und können damit als VorlĂ€ufer von Einlagevliesstoffen angesehen werden. Vliese aus Baumwolle, SeidenfaserabfĂ€llen oder nur Werg, die anfĂ€nglich noch mit Hand unter Nutzung eines Fachbogens, spĂ€ter mittels sogenannter KardĂ€tschmaschinen (Karden), die zur Faseraufbereitung in der Garnherstellung schon lĂ€ngere Zeit benutzt wurden und ein kĂ€mmendes Aufbereiten von vorgereinigter Faserpelzen bewerkstelligten, sind dabei mit Leimen aus z. B. KaninchenhĂ€uten verfestigt worden.cite-ref-20[20]
Von 1850 bis 1945
Die Polsterwatten, die aus ReiĂwolle, d. h. aufbereiteten Alttextilien oder AbfĂ€llen aus den textilen Herstellungsprozessen, erzeugt und teilweise durch Verleimung an der OberflĂ€che verfestigt worden sind, kamen in der zweiten HĂ€lfte des 19. Jahrhunderts auf den Markt und können als VorlĂ€ufer heutiger Polstervliesstoffe angesehen werden.cite-ref-j-rder169-17-1[17]
Ebenfalls aus dem Zeitraum Mitte bis Ende des 19. Jahrhunderts wird ĂŒber die Verfestigung von Faservliesen durch Vernadeln mittels z. B. Widerhakennadeln berichtet. Eine gröĂere Anzahl auf einem sogenannten Nadelbrett oder -balken nebeneinander angeordneter Nadeln durchstechen dabei das Vlies hin- und hergehend. Dadurch werden die Fasern untereinander verschlungen und damit das Vlies zum Vliesstoff oder, wie noch oft bezeichnet, zum Nadelfilz verfestigt. Der Vorteil dieses neuen Verfestigungsverfahrens war, dass dazu keine filzfĂ€higen Fasern, wie sie bei der Herstellung von Walkfilzen notwendig waren, benötigt wurden. Das US-Patent Nr. 123 136 aus dem Jahr 1872 beschreibt eine Maschine, mit der ein Verfestigen von Faservliesen mittels Nadeln möglich wurde. Erste Nadelvliesstoffe aus Jute und Sisal wurden seit den 1890er Jahren in GroĂbritannien und den USA hergestellt. Man verwendete sie vor allem als Teppichunterlagen.cite-ref-21[21]cite-ref-j-rder169-17-2[17] Hersteller von Nadelmaschinen zur Vliesverfestigung waren seit dieser Zeit die Fa. Bywater, GroĂbritannien, und Hunter, USA.cite-ref-b-ttcher8-22-0[22]
Beginnend um 1900, verstĂ€rkt ab Mitte der 1930er Jahre, gab es eine zunehmende Anzahl von Patenten sowohl in Deutschland als auch den USA und GroĂbritannien, die sich mit dem Verfestigen von Faservliesen durch Klebemittel (Bindemittel) befassten. Die Vliesherstellung erfolgte auf den fĂŒr die Garnherstellung genutzten Faseraufbereitungsmaschinen, wobei die Faserflore (Vliese) direkt am Ende der Krempel oder Karde auf ein sich in Maschinelaufrichtung bewegendes Transportband aufgelegt wurden. Es entstanden sogenannte Parallelvliese mit ĂŒberwiegenden in LĂ€ngsrichtung ausgerichteten Fasern, was letztendlich zu einer Anisotropie vor allem der mechanischen Eigenschaften fĂŒhrte. FĂŒr das Einbringen des Bindemittels in das Vlies wurde hĂ€ufig auf aus der Textilveredlung bekannte Maschinen und chemische Mittel zurĂŒckgegriffen, die aus der Veredlung traditioneller textiler FlĂ€chengebilde bekannt waren. Ziel war meistens einen Lederersatz zu schaffen. Inwieweit die Patente kommerziell realisiert wurden, ist allerdings nicht immer bekannt geworden. Auf jeden Fall genutzt wurde das von Adolf Schoeler angemeldete deutsche Patent Nr. 544 324 aus dem Jahre 1928, nach welchem schon ab 1928 durch Klebemittel (z. B. Guttapercha) verfestigte Vliesstoffe von der Firma WEIKA, einem VorgĂ€nger der heutigen KALFF Vliesstoffe GmbH, unter dem Markennamen Capama-Stoffe, die als Zwischenfutter, VerstĂ€rkungs-, Polster- und Deckbrandsohlenstoff fĂŒr die Schuhherstellung verwendet wurden.
Bedeutend fĂŒr die AnfĂ€nge der Vliesstoffherstellung in Deutschland wurden die ab Mitte der 1930er Jahre gefĂŒhrten Entwicklungsarbeiten durch Carl Ludwig Nottebohm bei der Fa. Carl Freudenberg, Weinheim, zur Herstellung von Vliesstoffen. Nottebohm bot im April 1936 seine Entwicklungsarbeiten dem Unternehmen als Möglichkeit zur Kunstlederproduktion an.cite-ref-23[23] Ab 1937 wurde bei Freudenberg ein Kunstleder auf Basis eines Vliesstoffes aus einheimischen Rohstoffen unter Verwendung von cottonisiertem Hanf (d. h. Hanfkurzfasern) und Zellwolle (Viskosefasern) und einer Polyvinylacetatdispersion als Bindemittel hergestellt, was den damaligen Autarkiebestrebungen entgegenkam.cite-ref-j-rder169-17-3[17] Nach dem Zweiten Weltkrieg ging das Interesse an Kunstleder in Deutschland wieder zurĂŒck, da Leder-Importe wieder möglich wurden. Deshalb nutzte man die bei Freudenberg vorhandenen Anlagen zur Herstellung von Einlagevliesstoffen und WischtĂŒchern auf Vliesstoffbasis, die ab 1948 unter den Markennamen Vlieseline und Vileda auf dem Markt kamen.cite-ref-24[24]
Im Gegensatz zu Deutschland, wo die Vliesbildung fĂŒr die Vliesstoffherstellung hauptsĂ€chlich auf Basis der ĂŒblichen textilen Faseraufbereitungstechniken erfolgte, wurde in den USA eher von der Herstellungstechnologie von Papieren fĂŒr die Vliesstoffproduktion ausgegangen. Schon 1933 sind in den USA durch die Firma Dexter erstmals textile Langfasern aus der Faserbanane (Abacafasern) auf Papiermaschinen zu Vliesstoffen verarbeitet worden, die zur Herstellung von Teebeuteln genutzt worden sind.cite-ref-25[25] WĂ€hrend des Zweiten Weltkrieges nutzte man modifizierte Verfahren der Papierherstellung vor allem, um gĂŒnstig den Ăberschuss an minderwertiger Baumwolle (Kurzfasern) zu Vliesstoffen zu verarbeiten. Daraus wurden Hygieneartikel wie TaschentĂŒcher, Servietten, kosmetische TĂŒcher zur einmaligen Verwendung hergestellt.
Seit den 1950er Jahren
Ab 1945, aber insbesondere ab Anfang der 1950er Jahre begannen sich immer mehr Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit der Erzeugung von Vliesstoffen zu beschĂ€ftigen, um Herstellungskosten fĂŒr Textilien zu sparen und AbfĂ€lle oder bisher nicht Verwertbares zu FlĂ€chengebilden verarbeiten zu können. Dazu kam die Erkenntnis, dass konventionell hergestellte Textilien fĂŒr bestimmte AnwendungsfĂ€lle ĂŒberdimensioniert waren. Allerdings waren die euphorischen Erwartungen, alle bisher bekannten Textilien durch Vliesstoffe ersetzen zu können, bald realistischeren gewichen, was auch an der den Vliesstoffen eigenen Ăsthetik lag.cite-ref-26[26] FrĂŒhzeitig konzentrierte man sich daher auf die Nutzung von Vliesstoffen in technischen Anwendungen, wo die Ăsthetik nicht so im Vordergrund stand, sondern die Nutzung der Fasereigenschaften und der in breiten Grenzen regulierbaren Struktur.
Da die Mitte der 1940er Jahre zur VerfĂŒgung stehenden Karden und Krempeln nur Faserflore erzeugten, deren Fasern sehr stark in LĂ€ngsrichtung orientiert waren und damit eine Anisotropie der Festigkeitswerte verursachten, was fĂŒr eine zunehmende Anzahl von Anwendungen ungĂŒnstig war, wurden Entwicklungen von leistungsfĂ€higen Kreuzlegern (QuertĂ€flern) aufgenommen (z. B. beschrieben im US-Patent Nr. 2 565 647 âCross-Laying Machineâ vom 24. Juni 1946), obwohl Ă€hnliche Vorrichtungen schon in frĂŒheren Patenten in einfacher AusfĂŒhrung aus der Filzherstellung (sogenannte Kreuzpelzapparate) bekannt waren.cite-ref-27[27] Der Kreuzleger nimmt dabei das Faserflor von der Krempel ab und legt es durch hin- und hergehende Bewegung auf einem quer zu seiner Bewegungsrichtung verlaufendes Ablage- und Transportband ab. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit dieses Ablagebandes können die FlĂ€chenmasse des entstehenden mehrlagigen Vlieses und der Ablagewinkel der Fasern in diesem Vlies gesteuert werden. Es entstehen Kreuzlagevliese. Ebenso kann durch die Breite des Ablagetisches auch die Vliesbreite gegenĂŒber der von der Krempel abgenommenen Florbreite neu bestimmt werden. Im Laufe der Zeit wurden stĂ€ndig Verbesserungen an den Vlieslegern hinsichtlich der Legegeschwindigkeit vorgenommen, da diese den gewĂŒnschten höheren Vliesstoffherstellungsgeschwindigkeiten in der Gesamtanlage angepasst werden musste. Nur zu Erhöhung der FlĂ€chenmasse des Vlieses bei Beibehaltung der LĂ€ngsorientieren der Krempelflore, deren FlĂ€chenmasse zwischen 6â70 g/mÂČ liegen kann, wurden und werden mehrere Krempeln hintereinander angeordnet, um die Flore auf einem Band schichtweise zu einem Vlies, das der Verfestigungseinheit zugefĂŒhrt wird, abzulegen. Es entstehen sogenannte Parallellagevliese. Die FlĂ€chenmasse der unterschiedlich hergestellten Vliese kann je nach Ablageart und Faserart und den angestrebten Eigenschaften des Vliesstoffes zwischen 20 und 2500 g/mÂČ liegen.cite-ref-28[28]cite-ref-29[29]
Mitte der 1940er begannen die Entwicklungsarbeiten fĂŒr ein Verfahren zur Vliesbildung von Wirrvliesen, d. h. Vliesen, in denen die Fasern in alle Richtungen in der Ebene verteilt waren, was zu einer Isotropie der Eigenschaften fĂŒhrte, die fĂŒr eine Vielzahl von Anwendungen gĂŒnstig war. Wichtig war auch, dass einschichtige Vliese in einem breiten FlĂ€chenmassespektrum erzielt werden konnten und damit eine Delamination, wie sie bei Vliesstoffen aus geschichteten Vliesen bei bestimmten Verfestigungsverfahren und Anwendungen auftreten kann, verhindert wird. Man nutzte dabei Luftströme zum Vereinzeln der Fasern statt Wasser, wie es bei der Nassvliestechnologie abgeleitet von der Papierherstellung verwendet wurde. Die Vliesbildung mittels eines aerodynamischen Verfahrens wurde 1947/1948 von der Curlator Corp./USA als Anlage unter dem Namen Rando Webber erstmals kommerziell angeboten. Von dieser Zeit an breiteten sich Anlagen diese Art, entwickelt von zahlreichen Unternehmen, sehr rasch aus und erlangten eine groĂe Verbreitung in der Vliesstoffherstellung. Interessant dabei ist, dass auf trockenem Wege auch sehr kurze, nicht verspinnbare Fasern zur Vliesbildung genutzt werden konnten. Flock-Zellstoff konnte gemeinsam mit lĂ€ngeren Fasern verarbeitet werden, was vor allem fĂŒr die Herstellung von saugfĂ€higen Vliesstoffen fĂŒr Hygiene-, Medizin- und Reinigungsprodukte enorme Bedeutung erlangte.cite-ref-30[30]cite-ref-31[31]
GroĂen Einfluss auf die weitere Entwicklung der Vliesstoffherstellung nahmen ab den 1950er Jahren die Interessen der Chemieindustrie an diesem sich neu entwickelnden Absatzmarkt, insbesondere die sich in dieser Zeit stĂ€rker ausweitende Chemiefaserherstellung und die Erzeugung von Kunststoffdispersionen als Bindemittel fĂŒr die Vliesstoffindustrie. Diese Zweige der Kunststofftechnik und die Kunststofferzeugung wurden damit neben der Textil- und Papierindustrie zum wichtigen, wenn nicht gar wichtigstem Standbein der Vliesstoffherstellung. Von Bedeutung fĂŒr die Vliesstoffherstellung wurde die Produktion von speziellen Bindefasern, die als sogenannte Klebefasern als Bindemittel bei thermischen Verfestigungsverfahren eingesetzt werden konnten. SpĂ€ter kamen wieder die schon in den 1930er Jahren erfundenen Bikomponentenfasern, d. h. Fasern mit zwei unterschiedlichen Bestandteilen, meist als Kern-Mantel-Fasern mit einem gegenĂŒber der Hauptkomponente, dem Kern, bei niedrigeren Temperaturen schmelzbarem Mantel bei der durch WĂ€rmeeinwirkung zur Verfestigung gebrachten Vliesstoffe zum Einsatz. Dazu kamen Erfindungen von Insel-im Meer-Fasern, bei der feinste Faserfibrillen in einer Matrix eingeschlossen werden, die nach der Vliesbildung aufgelöst werden und ein entsprechendes Vlies aus Feinstfasern, die den Kollagenfasern des Leders in ihrer Feinheit nahe kamen, zurĂŒcklieĂ, das z. B. fĂŒr eine Verklebung mit Polyurethan geeignet war.cite-ref-32[32] Als Ergebnis wurden ab 1973 Vliesstoffe erhalten, die als Lederersatz dienen konnten (z. B. Alcantara). Bedeutung fĂŒr die Vliesstoffherstellung erlangten in spĂ€teren Jahren die Herstellung von Bikomponenten-Folien, die durch Fibrillieren oder Splitten zu Vliesen umgewandelt werden konnten und anschlieĂend ĂŒberwiegend mit mechanischen Verfestigungsverfahren zu Vliesstoffen verfestigt wurden.
Noch wesentlich gröĂere Relevanz erlangten die in den 1950er Jahren insbesondere von den Firmen DuPont/USA und Freudenberg/Deutschland durchgefĂŒhrten Entwicklungsarbeiten zur Herstellung von Vliesstoffen, bei denen direkt aus einer Polymerschmelze Filamente (Endlosfasern, ElementarfĂ€den) durch in einem Spinnbalken nebeneinander angeordnete DĂŒsen extrudiert und verstreckt werden und mit ĂŒblichen Faserdurchmessern von 10 bis 35 ”m auf einem Ablage- und Transportband abgelegt werden. Diese Endlosfaserschichten werden zusĂ€tzlich mittels Kalanderwalzen verfestigt und ergeben sogenannte Spinnvliesstoffe (spunbonded nonwovens, spunlaid nonwovens), eine Variante der durch Extrusionsverfahren hergestellten Vliesstoffe. Typischerweise werden damit Vliesstoffe mit einer FlĂ€chenmasse zwischen 10 und 200 g/mÂČ hergestellt, wobei zur Erhöhung der FlĂ€chenmasse, aber auch zur Verbesserung der GleichmĂ€Ăigkeit aus mehreren hintereinander angeordneten Spinnbalken Vliese ĂŒbereinander abgelegt und anschlieĂend verfestigt werden. Bekannt war so ein Herstellungsverfahren allerdings schon seit der Anmeldung des US-Patents 2336745 im Jahre 1941cite-ref-33[33] 1965 kam es sowohl durch DuPont bzw. Freudenberg zur Produktionsaufnahme von Spinnvliesstoffe auf Polyesterbasis (Reemay bzw. Viledon).cite-ref-b-ttcher8-22-1[22]
Im Laufe der Jahre kamen zahlreiche Verfahrensvarianten zur Erzeugung von Schmelzspinnvliesstoffen vor allem hinsichtlich der verwendeten Polymere hinzu (u. a. Polypropylen, Polyamid, Polyethylen), aber auch Spinnvliesstoffe mit Filamenten auf Kern-Mantel-Basis erlangten Bedeutung. Die zur Herstellung solcher Vliesstoffe verwendeten Anlagen wiesen von Anfang an einen hohen Automatisierungsstand auf und wurden im Laufe der Jahre immer weiter hinsichtlich ihrer Anlagengeschwindigkeit und Anlagenbreite verbessert, um die wachsenden Bedarfsmengen an Vliesstoffen insbesondere im Hygiene- und Medizinbereich abdecken zu können.
Ab Mitte der 1950er Jahre wurde von der Firma DuPont/USA ein spezielles Verfahren, das Flash-Spinning-Verfahren (Entspannungsverdampfungs-Spinnvliesverfahren) entwickelt, bei dem aus einer in einem Autoklaven unter hohem Druck stehenden ĂŒberhitzten Lösung von Polyethylen hoher Dichte (PE-HD), die durch DĂŒsen geleitet wird und es am DĂŒsenaustritt zu einer explosionsartigen Entspannung kommt. Die aus der DĂŒse heraustretenden Filamente werden dabei fibrilliert und als dreidimensionale Feinstfaser-Netzwerke (Faserdurchmesser zwischen 0,5 und 10 ”m) auf einem Ablage- und Transportband abgelegt. AnschlieĂend werden diese Faserschichten mittels Kalandern unter Druck und WĂ€rme verfestigt. Seit 1967 wird diese Art eines Feinstfaservliestoffes unter dem Markennamen Tyvek in verschiedenen Produktvarianten exklusiv von DuPont produziert.cite-ref-34[34]
Eine weitere Verfahrensgruppe zur Bildung von Vliesen direkt aus Polymerschmelzen ist in den frĂŒhen 1970er Jahren im Markt eingefĂŒhrt worden, nachdem es dazu schon 1956 eine erste Veröffentlichung vom Naval Research Laboratory, Washington, gab. Diese durch das Schmelzblasverfahren (meltblowing process) erzeugten und auf einer gleichzeitig als Transportband genutzten AblageflĂ€che abgelegten Fasern (eine Mischung von Endlosfasern und meist kĂŒrzeren Faserfilamentabschnitten, die durch die hohe Belastung beim Verstrecken der Fasern in der HeiĂluft entstehen) wiesen Faserdurchmesser von ĂŒblicherweise zwei bis sieben Mikrometer (”m), so dass eine sehr hohe Dichte des abgelegten Vliese erreicht werden konnte und damit insbesondere fĂŒr die Filtration bzw. als Barrierematerial wegen des hohen Abscheidegrades feinster Partikel interessant wurden. Vom Konzept ging dieses Verfahren auf die schon vor 1840 bekannte Erzeugung von Mineral- und Schlackenwollen zurĂŒck. Der US-Konzern Exxon entwickelte das Schmelzblasverfahren auf der Basis verschiedener schmelzbare Polymere Ende der 1960er/Anfang der 1970er Jahre zur Marktreife, so dass schon Anfang der 1970er Jahre auf solchen Anlagen produziert werden konnte und Glasfaservliesstoffe in den Filtern von Schutzmasken durch diese neue Produktgruppe aus unzerbrechlichen Fasern ersetzt werden konnte. Eine Weiterentwicklungen des Verfahrens durch den Anlagenbauer Hills Inc./USA soll sogar Fasern mit einem Durchmesser von unter 400 Nanometern (nm), die in diesem Anwendungsgebiet meist als Nanofasern bezeichnet werden, zu einem Vlies fĂŒgen können.cite-ref-35[35] Die Festigkeit dieser Faserstrukturen, die nach dem Schmelzblasverfahren erzeugt werden, sind bei niedrigen FlĂ€chenmassen der Produkte aber zu gering, weshalb sie einer beidseitigen Abdeckung bedĂŒrfen und damit zur Entwicklung und Produktion kombinierter Vliesstoffe aus Spinnvliesen (S) und Meltblown-Vliesen(M) fĂŒhrten, die auf einer Anlage durch Hintereinanderschaltung der verschiedenen Fasererzeugungseinheiten hergestellt werden. Diese Vliesstoffe sind unter solchen Bezeichnungen wie SMS- oder SMMS-Vliesstoffe bekannt.cite-ref-36[36]
1980 gab Freudenberg/Deutschland bekannt, dass sie durch ein Elektrostatik-Spinnverfahren Polymerfeinstfasern mit einem Durchmesser bevorzugt zwischen ein bis zehn Mikrometer (”m) herstellen und in einem Produktionsschritt zu gleichmĂ€Ăigen Vliesen ablegen konnten. Die FaserlĂ€ngen erreichten einige Millimeter bis einige Zentimeter. Dieses Vlies bedingte wegen der geringen mechanischen Festigkeit der Fasern eine beidseitige Abdeckung mit anderen Vliesen. Die Anwendung des letztendlich entstandenen Verbundvliesstoffes lag in der Feinstfiltration fĂŒr Luft (z. B. Taschenfilter oder Atemschutzmasken).cite-ref-37[37] Das von Freudenberg beschriebene Verfahren lehnte sich dabei offensichtlich an Entwicklungsarbeiten der Bayer AG/Deutschland an, die in der Offenlegungsschrift 2328013 âVerfahren zur Herstellung von Faserfiltern durch elektrostatisches Spinnenâ vom 1. Juni 1973 niedergelegt sind. Mit diesem elektrostatischen Spinnverfahren, das schon von dem deutschen Anton Formhals in den 1930er Jahren in mehreren Patenten beschrieben wurde (z. B. als erstes im DRP âNr.. 661 204 vom 1. Dezember 1934) und zu denen ab den 1970er Jahren/Anfang der 1980er Jahre eine Vielzahl weitere Patente hinzukamen, werden neben Polymeren aus Schmelzen vor allem solche aus Polymerlösungen zu Feinstfaservliesen umgewandelt, wie Polycarbonatfasern, die einen Elektreteffekt erhalten und somit zur Abscheidung von Staubpartikeln in Feinstfiltern noch wirkungsvoller beitragen. Ziel der neueren Entwicklungsarbeiten ab Ende der 1990er Jahre/Anfang der 2000er Jahre von zahlreichen Instituten war und ist es, gesichert Fasern mit einem Durchmesser im unteren Nanometerbereich herzustellen und zu Faserschichten abzulegen, weil mit solchen Faserdurchmessern noch effektivere Filter- und Sperrschichtvliesstoffe hergestellt werden können. Allerdings gab Anfang der 2000er Jahre die Donaldson Company aus den USA bekannt, dass sie Filtermaterialkomplexe unter Anwendung von Vliesschichten aus polymeren Nanofasern, die im Bereich von 250 nm im Durchmesser liegen, schon mehr als 20 Jahre herstellt und fĂŒr verschiedenste Filterelemente einsetzt.cite-ref-38[38]
Ein vom Produktionsumfang sicherlich nicht zu bedeutendes, aber wegen seiner Einmaligkeit interessantes Verfahren erzeugt Endlosfaservliesstoffen auf Zellulose-Basis. Dieses Verfahren macht sich die Löslichkeit der Zellulose (meist Baumwolllinters) in einer wĂ€ssrigen, kupferoxidhaltigen Ammoniaklösung zu Nutze und beruht auf dem Streckspinnverfahren zur Herstellung sogenannter Kupferseide (Kupferoxidammoniak-Seide) durch das deutsche Unternehmen J. P. Bemberg. Diese âBemberg-Faser-Technologieâ wurde speziell von Asahi Chemical Industry (ACI)/Japan ab der 1960er Jahre weiterentwickelt. Die Entwicklungsarbeiten fĂŒhrten ab 1974 zur Herstellung des Zellulose-Spinnvliesstoffes Bemliese, der hoch saugfĂ€hig ist, hohen Hygienestandards entspricht (keine Bindemittel enthalten) und insbesondere wegen der Endlosfasern fusselfrei ist, was z. B. fĂŒr ReinigungstĂŒcher im Reinraum notwendig ist.cite-ref-39[39]
Auch fĂŒr die Verfestigung von Vliesen auf Basis von textilen Spinnfasern kamen neue Verfahren hinzu. Nachdem schon in den 1950er Jahren insbesondere in den damaligen RGW-Staaten ÄSR und DDR neue Verfahren zur mechanischen Vliesverfestigung entwickelt wurden, bei denen vorzugsweise Vliese mit zur Verarbeitungsrichtung querliegenden Fasern (Querfaservliese) mittels maschenbildender Garne (z. B. VliesnĂ€hwirk-Verfahren Maliwatt â erste Maschine 1954 in Betrieb in der DDR â oder Arachne-Verfahren in der ÄSR) oder durch eine direkte Maschenbildung aus dem vorgelegten Querfaservlies mittels Schiebernadeln (z. B. Faservlies-Wirkverfahren Malivlies) verfestigt werden,cite-ref-40[40]cite-ref-41[41] begann man Ende der 1950er bis Anfang der 1960er Jahre mit der Entwicklung von Verfahren, bei denen die Fasern eines vorgelegten Vlieses mittels fokussierter Wasserstrahlen verwirbelt und verschlungen und damit das Vlies verfestigt wurde.
Den Anfang hierfĂŒr hat die amerikanische Firma Chicopee/USA (integriert in der Polymer Group Inc./USA) gemacht, die mittels einer speziellen Technik Niederdruckwasserstrahlen von Innen aus einer perforierten Trommel heraus gegen das Faservlies., was auf einem offenstrukturierten Siebband auflag, zur Musterung und leichten Verfestigung genutzt hat. Das gemusterte Vlies wurde zusĂ€tzlich aber durch Bindemittel verfestigt. Diese sogenannte Keybak-Technologie ist noch insbesondere fĂŒr die Herstellung von Vliesstoffen fĂŒr ReinigungstĂŒcher im Einsatz. Ab 1969 wurden diese Produkte kommerziell produziert. In den 1960er Jahren liefen Entwicklungsarbeiten von DuPont zur Herstellung von Vliesstoffen unter Nutzung von Wasserstrahlen zur Verwirbelung und damit Verfestigung der vorgelegten Faservliese. Es wurden Hochgeschwindigkeitsströme von Wasserstrahlen genutzt, so dass eine ausreichende Gesamtverfestigung erreicht werden konnte und damit bindemittelfreie Vliesstoffe erzeugt werden konnten. Unter dem Markennamen Sontara wurden diese âspunlacedâ bzw. âhydroentangledâ Produkte auf dem Markt eingefĂŒhrt. Verfestigt wurden Polyesterfasern, Viskosefasern oder Mischungen mit Zellstoff zu Vliesstoffen sowohl mit geschlossener als auch gemusterter (apertured) Struktur. Nach der Freigabe der SchlĂŒsselpatente von DuPont im Jahre 1976 begann eine rasante Entwicklung von Anlagen zur Herstellung von mittels Wasserstrahl verfestigten Vliesstoffen.cite-ref-42[42] Die erste Herstellungslinie Europas wurde 1983 in Wiesenbad/Sachsen in einem VorgĂ€ngerunternehmen der heutigen Norafin Industries/Deutschland in Betrieb genommen. Sie beruhte auf gemeinsamen Entwicklungsarbeiten mit dem Forschungsinstitut fĂŒr Textiltechnologie, einem VorgĂ€nger des heutigen SĂ€chsischen Textilforschungsinstitut (STFI), Chemnitz/Deutschland. Hergestellt wurden Vliesstoffe fĂŒr Kompressen und Basismaterialien fĂŒr die Kunstlederproduktion.cite-ref-43[43]
Ab den 1990er Jahren wurden immer mehr kommerzielle Produktionsanlagen aufgebaut, wobei die Anlagenbreiten und Herstellungsgeschwindigkeiten, aber auch die DrĂŒcke der Wasserstrahlen erhöht wurden. Es konnten dadurch ab Ende der 1990er Jahre mit Wasserstrahlen verfestigte Vliesstoffe mit bis zu 400 g/mÂČ und mehr als auch mit Gewebeeinlagen (APEX-Technologie, PGI/USA) kommerziell produziert werden, die damit in Konkurrenz zu Nadelvliesstoffen im Filtermedien-Bereich gehen konnten und aufgrund der gleichmĂ€Ăigen OberflĂ€che sogar Vorteil erzielten.cite-ref-44[44]cite-ref-45[45] Ein weiterer Schritt war die erste Spinnvlies-Spunlace-Anlage, die 2000 von Freudenberg Deutschland in Betrieb genommen wurde. Dabei werden splittbare Bikomponenten-Filamente (z. B. als Tortenstruktur aus PA/PET-Abschnitten aufgebaut) auf Spinnvliesvorrichtung extrudiert, als Vlies abgelegt und mit Wasserstrahlen beschossen, wodurch es zu einer Splittung der Fasern in Feinstfilamente von ca. 0,15 dtex kommt, die verwirbelt und damit verfestigt werden. Es entstehen dadurch Vliesstoffe mit einem sehr textilen Charakter mit einem breiten Anwendungsbereich. Auf dem Markt befinden sie sich unter dem Markennamen Evolon.cite-ref-46[46]cite-ref-47[47]
Alle die hier in ihrer historischen Entwicklung beschrieben Vliesbildungs- und Vliesverfestigungsverfahren sind in der Anwendung, verschoben haben sich nur ihre Anteile am Gesamtumfang der Vliesstoffherstellung, so war in den 1950er und 1960er Jahren der Anteil von Bindemitteln verfestigten Vliesstoffe noch bedeutend höher. StĂ€ndige Verbesserungen hinsichtlich der Effizienz der Verfahren und der QualitĂ€t der Vliesstoffe durch Nutzung neuester Ăberwachungs- und Steuerungstechnik sind kennzeichnend fĂŒr die Produktion von Vliesstoffen seit ihrer MarkteinfĂŒhrung. Angefangen mit einigen Tausend Tonnen Anfang der 1940er Jahre, wurden 2012 etwa acht Millionen Tonnen Vliesstoffe weltweit produziert.
Literatur
âą Hilmar Fuchs, Wilhelm Albrecht (Hrsg.): Vliesstoffe. Rohstoffe, Herstellung, Anwendung, Eigenschaften, PrĂŒfung. 2. Auflage, WILEY-VCH Verlag, Weinheim 2012, ISBN 978-3-527-31519-2.
Weblinks
âą Literatur von und ĂŒber Vliesstoff im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek
âą European Disposables and Nonwovens Association
âą US Nonwoven Organization
Einzelnachweise
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cite-note-22. â DIN EN ISO 9092:2019-08.
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