<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von flächigen Gebilden aus Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flächigen Gebilden aus Fasern aus synthetischen Polymeren durch Dispergieren von Fasern und Wasser, Ausgiessen der Faserdispersion auf geeignete siebartige Unterlagen, Entwässern und Verfestigen der flächigen Gebilde.
Zur Herstellung von flächigen Gebilden aus faserigem Material hat man die verschiedensten Ausgangsstoffe verwendet. Je nach Art des Ausgangsmaterials und der Arbeitsbedingungen haben die Endprodukte einen verschiedenartigen Charakter.
Obwohl die verschiedenen faserigen Materialien selbstverständlich unterschiedliche Arbeitsweisen bedingen, ist das Verfahrensprinzip im allgemeinen gleich. Man dispergiert die Fasern in einer Flüssigkeit, möglichst Wasser und bringt den Brei auf Transportsiebe. Anschliessend werden die so gebildeten Vliesbahnen - gegebenenfalls unter Einwirkung von Hitze und/oder Druck und/oder Klebemitteln - verfestigt. Während dieser Prozess bei der Verwendung von Zellstoff im allgemeinen keinerlei Schwierigkeiten bereitet, gelingt es nicht, Fasern aus synthetischen Polymeren ohne weiteres nach den bei der Papierherstellung bekannten Prozessen zu verarbeiten. Eine aus den bekannten synthetischen Fasern gebildete Vliesbahn lässt sich nicht von dem Entwässerungssieb auf eine weitere Sieb- bzw.
Bandvorrichtung überführen, ohne dabei einzureissen bzw. sich auseinanderzuziehen, weil der Zusammenhalt der Fasern zu gering ist. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die Synthesefaser im Gegensatz zu den natUrlichen Cellulosefasern nicht fibrilliert. Auch die geringe Quellneigung und die Hydrophobie der Synthesefaser sind hiefür verantwortlich.
Da jedoch die guten physikalischen Eigenschaften von Fasern aus Polyamiden, Polyestern oder auch Polypropylen usw., deren Einsatz zur Herstellung von Flächengebilden verschiedener Art wUnschenswert erscheinen lassen, hat man sich bemüht, Verfahren auszuarbeiten, durch die die oben geschilderten Schwierigkeiten liberwunden werden können.
So sind Verfahren bekannt geworden, nach welchen der Dispersion von Synthesefasern eine gewisse Menge, beispielsweise bis zu 30% Zellstoff zugesetzt werden. Es ist offensichtlich, dass die Beimischung von Zellstoff die guten Eigenschaften der Synthesefasern nicht voll zur Auswirkung kommen lässt.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Faserdispersionen Stoffe zuzusetzen, die verklebend wirken und die Viskosität der Dispersion erhöhen. Als derartiges Zusatzmittel ist beispielsweise Carboxy- methylcellulose bekannt. Im allgemeinen-werden Mengen von 1 bis 50/0 dieser Mittel, bezogen auf die Dispersionsflüssigkeit, zugesetzt. Dies bedeutet, dass die Faserdispersion auf 1 Teil Fasern etwa 100 Teile oder mehr Zusatzmittel enthält. Da die erwähnten Produkte im allgemeinen wasserlöslich sind, ist es unvermeidlich, dass ein gewisser Teil bereits bei der Entwässerung entfernt wird. In diesen Fällen muss man die Dispersionsflüssigkeit im Kreislauf führen.
Die im Vlies verbleibenden Mengen der Zusatzmittel müssen im allgemeinen während der Weiterverarbeitung oder aus dem Fertigprodukt ausgewaschen werden, da sie die Qualität, d. h. Farbe, Griff usw. des Endproduktes beeinträchtigen.
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von flächigen Gebilden aus synthetischen Fasern besteht darin, der Faserdispersion sogenannte"fibrids"zuzusetzen. Dieses sind sehr feinfaserige Produkte, die beispielsweise entstehen, wenn man die Lösung eines Hochpolymers mit hoher Geschwindigkeit auf die Ober-
<Desc/Clms Page number 2>
fläche eines Fällbades ausspritzt. Die Herstellung von"fibrids"und deren Verwendung bei der Verarbeitung von Dispersion aus synthetischen Fasern zu Papierbahnen od. dgl. ist beispielsweise in der belgischen Patentschrift Nr. 564206 ausführlich beschrieben.
Die Mitverwendung von "fibrids" führt zwar. - da diese Produkte ebenfalls aus synthetischen Polymeren bestehen; - zu dem gewünschten Ergebnis, doch darf nicht unberücksichtigt bleiben, dass die Verfahren zur Herstellung der"fibrids"umständlich und zumeist kostspielig sind, weil grosse Mengen Lösungs- und Fällmittel bewegt und aufgearbeitet werden müssen.
Schliesslich hat man auch Verfahren zur Herstellung fibrillierender Synthesefasern entwickelt. Diese Fasern können allein, jedoch vorzugsweise ebenfalls mit andern synthetischen Fasern zusammen zu Flächengebilden verarbeitet werden. Als nachteilig ist es anzusehen, dass die Verfahren zur Herstellung dieser Fasern von üblichen Spinnprozessen abweichen oder dass die Fibrillation nachträglich durch kostspielige Mahlvorgänge bewirkt werden muss.
Obwohl es entsprechend den oben gebildeten Verfahren bzw. bei Verwendung der erwähnten Spezialfasern gelingt, Faservliese herzustellen, die sich ohne zu zerreissen bzw. sich auseinanderzuziehen von dem in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Entwässerungssieb auf ein weiteres endloses Band ablegen lassen, stehen der praktischen Durchführung dieser Verfahren die angegebenen Nachteile entgegen.
Es wurde nun gefunden, dass man ohne die erwähnten Schwierigkeiten Flächengebilde aus faserigem Material aus synthetischen Polymeren herstellen kann, wobei man die Fasern in an sich bekannter Weise in Wasser dispergiert, die Faserdispersion auf geeignete siebartige Unterlagen ausgiesst, entwässert und schliesslich verfestigt, wenn man Fasern mit ebenen Flächen zur Berührung der Fasern untereinander auf die siebartige Unterlage aufbringt, und dass man das aus diesen Fasern erzeugte Vlies vor dem Verlassen der Unterlage auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 30 bis 70%, bezogen auf das Gewicht des nassen Vlieses, entwässert.
Fasern, die den oben erwähnten Bedingungen hinsichtlich der Oberfläche und Form entsprechen, sind aus den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ersichtlich, während Fig. 3 eine Vorrichtung zur Verarbeitung der Dispersion zeigt. Fig. 1 zeigt bändchenförmige Fasern und lässt erkennen, wie sich die Fasern mit den ebenen Flächen aneinanderlegen. Das gleiche gilt für die in Fig. 2 dargestellten Fasern mit angenähert dreieckigem Querschnitt. Selbstverständlich sind auch anders ausgebildete Fasern mit glatter Oberfläche und einer Form, bei der ebene Flächen für die Berührung der Fasern untereinander vorhanden sind, für die Durchführung des Verfahrens geeignet. Die günstigsten Bedingungen liegen immer dann vor, wenn das Verhältnis des Querschnittsumfanges zum Querschnittsflächeninhalt möglichst gross ist.
Fasern mit den erforderlichen Eigenschaften erhält man in einfacher Weise durch Verspinnen von Polymerschmelzen durch geeignete, nichtrunde Düsenöffnungen. Zur Herstellung einer bändchenförmigen Faser kann man beispielsweise eine Düse mit schlitzförmiger Öffnung verwenden. Es ist weiterhin möglich, solche Fasern durch Zerschneiden dünner Folien zu gewinnen. Bei diesen bändchenförmigen Fasern sind die Bedingungen des erfindungsgemässen Verfahrens am günstigsten, wenn der Querschnitt ein möglichst hohes Verhältnis von grösster Länge zu grösster Breite hat, vorzugsweise ein Verhältnis von 3 : 1 und mehr.
Der Titer der Fasern sollte möglichst niedrig sein und vorzugsweise nicht mehr als 3 den betragen.
Die Schnittlänge ist abhängig von der Art des herzustellenden flächigen Gebildes bzw. den Eigenschaften, die dieses haben soll. Im allgemeinen arbeitet man mit Fasern mit einer Länge von 2 bis 6 mm.
Selbstverständlich kann man auch Mischungen verschiedener Polymerfasern verwenden, sofern diese die oben definierten Eigenschaften aufweisen.
Wenn man beim Spinnprozess, wie dies allgemein üblich ist, ölige oder hydrophobe Präparationen verwendet, so werden diese zweckmässig vor der Herstellung der Faserdispersion entfernt.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen flächigen Gebilde dispergiert man etwa 0, 05 - 0, 1 Teile Fasern in 100 Teilen Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz einer geringen Menge eines geeigneten Dispergiermittels. Der Faserbrei wird sodann auf ein endloses Siebband gegossen und auf einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 30 bis 70%, bezogen auf das Gewicht des nassen Vlieses, entwässert. Em Ende des Siebbandes kann die faservliesförmige Bahn abgenommen und von nachfolgenden Siebbändern oder andern geeigneten Einrichtungen weitertransportiert werden, ohne dass hiebei ein Einreissen oder Auseinanderziehen des nassen Vlieses zu befürchten wäre.
Anschliessend wird die für die Fertigstellung des Endproduktes erforderliche Verfestigung dadurch bewirkt, dass man das Faservlies einer geeigneten Behandlung unterwirft. In bekannter Weise bringt man z. B. durch Besprühen Kunststoffdispersionen, Klebemittel usw. auf das Vlies auf und führt durch Pressen gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung höherer Temperaturen eine feste Verbindung des Faserverbandes herbei.
<Desc/Clms Page number 3>
Das Verfahren wird an Hand einiger Beispiele im einzelnen erläutert :
1. Polyamid aus Caprolactam wird wie üblich aufgeschmolzen und durch eine 36-Loch-DUse mit einem Querschnitt der Dusenöffnungen von 80 X 600 p gesponnen. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 1000 m/min. Nach einer Verstreckung im Verhältnis von 1 : 3 haben die Fäden einen Einzelfadentiter von 2 den und den aus Fig. 1 ersichtlichen Querschnitt. Die Multifilfäden werden durch Waschen mit einer Seifenlösung von der Spinnpräparation befreit und auf eine Länge von 5 mm geschnitten. Man stellt eine 0, 05% ige wässerige Faserdispersion her.
Als Dispergiermittel setzt man einige Kubikzentimeter einer lOigen wässerigen Lösung eines Natriumsalzes einer höheren aliphatischen Sulfonsäure zu. Die Dispersion wird durch intensives Rühren homogenisiert und auf der in Fig. 3 schematisch dargestellten Einrichtung verarbeitet. Aus dem Stoffauslaufkasten 1 gelangt die Dispersion durclf eine schlitzförmige Öffnung 2 auf das sich fortbewegende endlose Siebband 3, auf dem derFaserbrei zu einem Vlies ausgearbeitet wird. Das Siebband ist mit Saugboxen 4 und Abquetschwalzen 5 ausgestattet. Mittels dieser Einrichtung wird eine Entwässerung durchgeführt, so dass das Vlies bei 6, d. h. beim Verlassen des Siebbandes 3, einen Restfeuchtigkeitsgehalt von z. B. 65% (bezogen auf das Gewicht des nassen Vlieses) aufweist.
Das Vlies wird nun auf ein weiteres Siebband 7 überführt. Hiebei tritt weder eine Längung des Vlieses auf, noch reisst dieses ein. Die Weiterverarbeitung erfolgt mittels in Fig. 3 nicht dargestellter Vorrichtungsteile, in dem man auf das Vlies eine 10% ige wasserige Kunstharzdispersion auf Polyvinylchloridbasis aufsprüht, und die Bahn ohne Anwendung von Druck bei etwa 11 ? trocknet. Man erhält einen weichen Einlagestoff.
2. Entsprechend den Angaben des Beispieles 1 wird Polyäthylenterephthalat aus der Schmelze versponnen und zwar ebenfalls unter Verwendung einer 36-Loch-Düse. Der Querschnitt der DUsenöffnungen beträgt 60 x 800 bt. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 500 m/min. Man verstreckt im Verhältnis 1 : 4und erhält Fäden mit einem Einzelfadentiter von 1, 2 den, deren Querschnitt ebenfalls Fig. 1 entspricht. Nach Waschen mit einer Seifenlösung zur Entfernung der Spinnpräparationen werden die Fäden auf eine Länge. von 6 mm geschnitten. Unter Zusatz des in Beispiel 1 beschriebenen Dispergiermittels setzt man eine 0, 05% igewässerige Faserdispersion an, die entsprechend den Angaben des Beispiels 1 weiterverarbeitet wird.
Das das Entwässerungssieb verlassende Faservlies hat einen Restfeuchtigkeitsgehalt von z. B. 700/0 (be- zogen auf das Gewicht des nassen Vlieses). Es wird auf ein nachgeschaltetes Siebband abgelegt und im weiteren Verlauf mit einer zuigen wässerigen Dispersion von Polymethacrylsäureester besprüht. Man trocknet die Bahn ohne Anwendung von Druck bei einer Temperatur von etwa 1100 und erhält ebenfalls einen weichen Einlagestoff.
3. Ein Polyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin wird, wie in Beispiel 2 beschrieben, versponnen und verstreckt. Die Fasern haben ebenfalls einen Einzelfadentiter von 1, 2 den und werden auf eine Länge von 6 mm geschnitten. Aus diesen Fasern wird eine 0, 05%ige wässerige Dispersion hergestellt.
Man verwendet das in Beispiel 1 angegebene Dispergiermittel. Die Verfestigung des entsprechend denAngaben des Beispiels 1 bearbeitetenFaservlieses erfolgt durch Besprühen mit einer 5"1oigen methanolischen
EMI3.1
Das Endprodukt ist ein glattes papierartiges Flächengebilde.
4. Eine Schmelze aus Polypropylen wird durch eine 36-Loch-Düse mit einem Querschnitt der Düsen- öffnungen von 60 X 800 p versponnen und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 500 m/min abgezogen.
Man verstreckt in einem Verhältnis von 1 : 3 und erhält Fäden mit einem Einzelfadentiter von 1, 3 den, die auf eine Länge von 5 mm geschnitten werden. Aus diesen Fasern stellt man veine 0, 08%igue wässerige Dispersion her, unter Verwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Dispergiermittels. Die Weiterverarbeitung erfolgt entsprechend Beispiel 1. Das Faservlies wird schliesslich mit einer lO igenwässerigen Dispersion von Polymethacrylsäureester besprüht, bei etwa 1100 getrocknet und anschliessend bei 1300 unter Anwendung eines Druckes von 5 kg/cm2 gepresst. Man erhält eine glatte, weiche, papierähnliche Bahn.