Was ist Vliesstoff? Eigenschaften, Verwendung und Herstellung

Vliestextilien unterscheiden sich von herkömmlichen Stoffen dadurch, dass sie mithilfe mechanischer, thermischer oder chemischer Techniken hergestellt werden, die weder Weben noch Garnherstellung erfordern. Stattdessen werden die Fasern durch ihre inhärente Reibung oder Verflechtung, die aus diesen alternativen Methoden resultiert, miteinander verbunden.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Stoffen werden Vliesstoffe direkt aus einzelnen Fasern hergestellt und nicht gesponnen oder gewebt.

Geschichte der Vliesstoffe

Die Ursprünge von Vliesstoffen lassen sich auf das Recycling von Faserabfällen und minderwertigen Fasern zurückführen, die bei industriellen Prozessen wie der Weberei und der Lederverarbeitung übrig bleiben. Vliesstoffe entstanden auch aufgrund von Rohstoffrestriktionen, insbesondere während und nach dem Zweiten Weltkrieg und in kommunistisch dominierten Ländern Mitteleuropas.

In der Antike wurden Naturfasern wie Schilf, Gräser und Binsen durch Stricken zu Bodenbelägen oder Matten verwoben.

Im 19. Jahrhundert war England ein bedeutendes Textilproduktionsland, und Garnett, ein Textilingenieur, beobachtete, dass erhebliche Mengen an Fasern als Schnittabfälle entsorgt wurden. Um dieses Problem zu lösen, hat Garnett ein Kardiergerät entwickelt, das das Abfallmaterial in faserige Form zerkleinern kann. Diese Fasern wurden dann als Füllmaterial für Kissen verwendet.

Garnetts Maschine trägt, obwohl erheblich modifiziert, immer noch seinen Namen und ist ein wesentlicher Bestandteil der Vliesstoffindustrie. Später verbanden Hersteller in Nordengland diese Fasern mechanisch mit Nadeln oder chemisch mit Leim und schufen so Vliese, die die Vorläufer moderner Vliesstoffe waren.

Heutzutage werden Vliesstoffe mit verschiedenen Methoden hergestellt, darunter Nadelstanzen, Wasserstrahlverfestigung und Elektrospinnen. Die globale Vliesstoffindustrie wächst weiter, wobei Innovationen und Technologien die weitere Entwicklung und Erweiterung von Vliesstoffanwendungen vorantreiben.

Hier sind einige Überstundenentwicklungen:

Die 1840er Jahre: Die ersten Vliesstoffe wurden aus Naturfasern wie Wolle und Baumwolle hergestellt, die zu einem Material verfilzt wurden.

1909: Dr. Harry Dean aus East Walpole, Massachusetts, erhielt das erste Patent für einen Vliesstoff. Er nutzte das Zusammenpressen von Wollfasern, um ein starkes, haltbares Material herzustellen.

Die 1920er Jahre: Die Verwendung von Vliesstoffen breitete sich auch in der Automobilindustrie aus, wo sie zur Isolierung und Schalldämmung eingesetzt wurden.

Die 1930er-1940er Jahre: Es wurden synthetische Fasern wie Nylon und Polyester entwickelt, die zu neuen Vliesstoffen führten. Vliesstoffe wurden in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter in der Automobilindustrie, im Baugewerbe und im Gesundheitswesen.

Die 1950er-1960er Jahre: Es wurden neue Methoden zur Herstellung von Vliesstoffen erfunden, darunter Meltblown- und Spunbond-Verfahren. Durch diese Prozesse entstanden leichtere und haltbarere Vliesstoffe, die für ein breiteres Anwendungsspektrum geeignet sind.

1961: DuPont führte Tyvek ein, ein hochdichtes Polyethylen-Vliesmaterial, das für Hausfolien, Schutzkleidung und andere Anwendungen verwendet wird.

Die 1970er-1980er Jahre: Vliesstoffe erfreuten sich zunehmender Beliebtheit in der Hygieneindustrie, wo sie zur Herstellung von Wegwerfwindeln, Damenhygieneprodukten und Tüchern verwendet wurden. Der Einsatz von Vliesstoffen weitete sich auch auf andere Sektoren aus, beispielsweise im Baugewerbe, in der Automobilindustrie und in der Landwirtschaft.

1990er-heute: Die Vliesstoffindustrie wuchs weiter, wobei Innovationen und Technologien die weitere Entwicklung und Erweiterung von Vliesstoffanwendungen vorantreiben.

Wie wird ein Vliesstoff hergestellt?

Der Produktionsprozess beginnt mit dem chemischen Prozess, bei dem die Fasern mithilfe eines Klebstoffs miteinander verbunden werden, während der mechanische Prozess Nadeln, Flüssigkeitsstrahlverwirrung oder Nähen zum Verbinden oder Ineinandergreifen der Fasern verwendet. Beim thermischen Bindungsprozess wird ein Pulver-, Pasten- oder Polymerschmelzbinder aufgetragen und durch Erhöhen der Temperatur auf der Bahn geschmolzen.

Darüber hinaus können flüssige Faserlösungen aus chemischen Polymeren zu flachen Folien oder Filmen geformt werden, die zur Herstellung von Vliesstoffen aus Kunststoff, Kunstleder und Vinylmaterialien verwendet werden. Diese Blätter können so wie sie sind verwendet oder auf gestrickte oder gewebte Träger geklebt werden.

Eigenschaften von Vliesstoffen

Vliesstoffe haben folgende Eigenschaften:

• Flach und flexibel: Normalerweise flach und flexibel, wodurch sie für verschiedene Anwendungen vielseitig einsetzbar sind.
• Dicke: Kann je nach Anwendung beliebig dick sein.
• Kein Ausfransen oder Ausfransen: An den Schnittkanten fransen oder fransen sie nicht aus, was eine lange Lebensdauer des Produkts gewährleistet.
• Pflegeleicht: Die meisten sind pflegeleicht und können in der Maschine gewaschen und chemisch gereinigt werden.
• Schwindung: Vliesstoffe können je nach verwendeter Faserart beim Waschen schrumpfen.
• Porosität: Die meisten sind porös, was sie ideal für Anwendungen macht, die Atmungsaktivität erfordern.
• Saugfähig und dehnbar: Bahnförmige Vliesstoffe aus Naturfasern sind porös, dehnbar und biologisch abbaubar; eine ziemlich gute Balance für einen Stoff.
• Mangel an Vorhang: Vliesstoffe haben möglicherweise nicht den Faltenwurf von gewebten und gestrickten Stoffen, sind aber dennoch für verschiedene Anwendungen geeignet, bei denen diese Eigenschaft nicht erforderlich ist.

Vorteile von Vliesstoffen

Vliesstoffe bieten mehrere Vorteile, darunter:

• Kosteneffizient: Kostengünstiger in der Herstellung als gewebte oder gestrickte Stoffe, was sie für viele Anwendungen zu einer kostengünstigen Option macht.
• Vielseitigkeit: Kann in verschiedenen Gewichten, Stärken und Zusammensetzungen hergestellt werden, wodurch sie für mehrere Endanwendungen geeignet sind.
• Haltbarkeit: Viele sind auf Robustheit und Langlebigkeit ausgelegt. Sie stellen Stoffe her, die für den Einsatz in Produkten geeignet sind, die starker Beanspruchung standhalten müssen.
• Saugfähigkeit: Produkte aus Naturfasern sind oft sehr saugfähig und eignen sich daher für die Verwendung in Produkten wie Tüchern, Windeln und Damenbinden.
• Anpassbarkeit: Kann auf spezifische Leistungsanforderungen wie Filterung, Flüssigkeitsabweisung und Flammwidrigkeit für den Einsatz in bestimmten Aufgaben zugeschnitten werden.
• Umweltfreundlich: Können aus recycelten Materialien hergestellt werden und sind oft biologisch abbaubar, was sie zu einer umweltfreundlicheren Wahl als einige andere Materialien macht.
• Pflegeleicht: Maschinenwaschbar und chemisch reinigbar, wodurch sie leicht zu pflegen sind.
• Gesundheit und Sicherheit: Können so konstruiert werden, dass sie ein bestimmtes Maß an Schutz vor Gefahren wie Bakterien, Viren und Chemikalien bieten, sodass sie für den Einsatz in medizinischen Geräten und Schutzausrüstungen geeignet sind.

Anwendungen von Vliesstoffen

Zu den häufigsten Anwendungen von Vliesstoffen gehören:

Persönliche Pflege und Hygiene: Babywindeln, Damenhygieneprodukte, Inkontinenzartikel für Erwachsene, Trocken- und Nasseinlagen, Stilleinlagen, Nasenpflaster, Bandagen und Wundauflagen.

Gesundheitspflege: OP-Abdeckungen, Kittel, Rucksäcke, Gesichtsmasken, Verbände, Tupfer, Stomabeuteleinlagen, Isolationskittel, OP-Kittel, OP-Abdecktücher und -Abdeckungen, OP-Bekleidungsanzüge und Hauben.

Kleidung: Einlagen, Isolierungen, Schutzkleidung, Industriearbeitskleidung, Chemikalienschutzanzüge, Schuhkomponenten usw.

Heim: Tücher und Staubtücher, Tee- und Kaffeebeutel, Weichspüler, Lebensmittelverpackungen, Filter, Bett-, Tischwäsche usw.

Automobil: Kofferraumauskleidungen, Regalverkleidungen, Öl, Innenraumluftfilter, geformte Motorhaubenauskleidungen, Hitzeschilde, Airbags, Klebebänder, Dekostoffe usw.

Konstruktion: Dach- und Ziegelunterlage, Wärme- und Schalldämmung, Haushülle, Verlegung, Entwässerung usw.

Geotextilien: Asphaltauflage, Bodenstabilisierung, Entwässerung, Sedimentation, Erosionsschutz usw.

Filtration: HEPA-, ULPA-Filter, Benzin-, Öl-, Luftfilter, Wasser-, Kaffee-, Teebeutel, Flüssigkeitspatronen, Beutelfilter, Vakuumbeutel, Allergenmembranen oder Laminate mit Vliesschichten.

Industriel: Kabelisolierung, Schleifmittel, verstärkte Kunststoffe, Batterieseparatoren, Satellitenschüsseln, Kunstleder, Klimaanlage und Beschichtung.

Landwirtschaft, Heimtextilien, Freizeit und Reisen, Schule und Büro: Bodenstabilisatoren, Fahrbahnunterlage, Fundamentstabilisatoren, Erosionsschutz, Kanalbau, Entwässerungssysteme, Geomembranschutz, Frostschutz, Landwirtschaftsmulch, Wassersperren für Teiche und Kanäle, Sandinfiltrationsbarriere für Entwässerungsfliesen.

Arten von Vliesstoffen

Abhängig von der Methode, mit der sie hergestellt werden, gibt es verschiedene Arten von Vliesstoffen.

Nassgelegte Vliesstoffe

Beim Nasslegen handelt es sich um einen Vliesstoff, der durch ein mechanisches Verfahren namens Nasslegen hergestellt wird, das der Papierherstellung ähnelt, außer dass bestimmte Rohstoffe verwendet werden. Die Fasern werden in eine Aufschlämmung umgewandelt, die zu einem Netzbildungsgerät gefördert wird, um ein nasses Tuch zu erzeugen, das die Form eines Stoffes annimmt. Dieses Verfahren erfolgt in der Regel durch Kleben und wird zur Herstellung von Filz und Filzstoffen eingesetzt.

Spinnvliesstoffe

Spinnvliesstoffe werden hergestellt, indem Fasern oder Polymerscheiben durch Spinndüsen gesponnen werden, um Endlosfilamente zu erzeugen. Diese Filamente werden dann abgekühlt, durch Luft gestreckt und als unregelmäßiges Netz auf einem sich bewegenden Siebband abgelegt. Das Förderband transportiert die Bahn zur Klebezone, wo sie durch einen thermischen, mechanischen oder chemischen Prozess verklebt wird. Ein Beispiel für ein mit dieser Technik hergestelltes Einlagematerial ist Spinnvliesstoff.

Nähvliesstoffe

Stitch Bond ist ein Vliesstoff, der auf einer Webmaschine hergestellt wird, wobei die Bahn durch Kettenstichnähte befestigt und miteinander verbunden wird. Das resultierende Material weist sichtbare Nahtmuster auf einer oder beiden Oberflächen auf. Die Nahtbindung verleiht der Bahn eine glattere und sanftere Textur. Wattegelege ist ein Beispiel für ein nähgeknüpftes Material.

Lösungsmittelgebundene Vliesstoffe

Eine Mischung aus Acryl- und Polyesterfasern wird zu einem Netz geformt und anschließend wird eine präzise Menge Lösungsmittel aufgetragen. Das Lösungsmittel erweicht die Oberfläche der Fasern sanft und führt so zu deren Verklebung.

Thermogebundene Vliesstoffe

Thermogebundene Vliesstoffe bestehen aus thermoplastischen Fasern oder thermoplastischen Pulvern wie Polyester, Polypropylen und Nylon.

Es gibt vier Hauptmethoden der thermischen Verklebung:

• Beim Luftbinden wird der Bahn auf einem Förderband erhitzte Luft zugeführt.
• Beim Impingement-Bonding muss die Bahn in einen Ofen gelegt und aus Düsen mit heißer Luft beaufschlagt werden.
• Beim Kalandrieren wird die Bahn zwischen beheizten Walzen geführt.
• Beim Ultraschallbonden wird ein Gerät eingesetzt, das Ultraschallfrequenzen nutzt, um Vibrationsbewegungen zu erzeugen und so das Bonden durch Energieumwandlung zu erleichtern.

Chemisch gebundene Vliesstoffe

Wird hergestellt, indem die Oberfläche der Bahn mit einem Bindemittel wie Harz oder Latex beschichtet wird. Ein Beispiel für chemisch gebundene Watte ist die harzgebundene Watte.

Es gibt vier chemische Bindungsmethoden: Druckbindung, Sprühbindung, Sättigung und Schaumbindung. Die Druckverklebung erfolgt entweder durch Tiefdruck oder Siebdruck. Beim Sprühbonden wird Latex auf die Bahn gesprüht, die sich auf einem Förderband befindet. Bei der Sättigungsbindung wird die Bahn direkt in einen Latextank getaucht und in einem Trockner getrocknet. Die Schaumbindung verleiht dem Stoff Weichheit und Elastizität.

Hydroverfilzte Vliesstoffe

Hydraulische Vliesstoffe werden hergestellt, indem Hochdruckwasserstrahlen auf die Oberfläche der Bahn gerichtet werden, die sich schnell auf einem Förderband bewegt. Der auf die Bahn ausgeübte Druck bestimmt die Qualität der Verklebung.

Kardierte Vliesstoffe

Diese werden mithilfe einer Kardemaschine hergestellt, um die Fasern zu einem Vlies zu kämmen, das in Maschinenrichtung ausgerichtet ist, wodurch ein äußerst haltbares Vliesmaterial entsteht. Die andere Methode heißt Airlaid. Mit beiden Techniken können Vliesstoffe hergestellt werden.

Vliesstoff-Verbundstoffe

Mehrschichtige Vliesstoffe, auch Mehrfaserverbundvliese genannt, bestehen aus mehreren Lagen unterschiedlicher Faserarten, die unterschiedliche Funktionalitäten bieten. Jede Stoffschicht verleiht dem Stoff spezifische Eigenschaften, wie zum Beispiel wasserabweisende oder feuerhemmende Eigenschaften.