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Verfahren zur Herstellung von Polyurethanvliesstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen. Unter Vliesstoffen versteht man aus Fasern bestehende Flächengebilde, bei denen die Fasern an den Kreuzungspunkten irgendwie miteinander verbunden sind. Zu diesem Zweck imprägniert man die Fasern, wie z. B. in der deutschen Patentschrift Nr. 920211 beschrieben, mit einem Bindemittel.
Es ist jedoch auch eine Methode bekannt, bei der die Verbindung der Fasern untereinander ohne Bindemittel erfolgt. Zu diesem Zweck schickt man thermoplastische Fasern durch ein heisses Walzwerk. Bei dem Durchgang des Vlieses durch den heissen Walzenspalt erweichen die thermoplastischen Fasern oberflächlich und verkleben sich so gegenseitig an ihren Berührungspunkten.
Wieder ein anderes Verfahren geht von wasserlöslichen Fasern-insbesondere PVA-Fasern-aus. Die Fasern werden mit Wasser imprägniert und dabei klebrig. Bei einer anschliessenden Druckeinwirkung verkleben auch hier die Fasern miteinander an den Berührungspunkten (deutsche Auslegeschrift 1088 016).
Bei den mit Bindemitteln hergestellten Vliesstoffen hängen die Eigenschaften erwartungsgemäss weitgehend vom verwendeten Klebstoff ab. Imprägniert man mit Latex, dann erhält man sehr sprungelastische Flächengebilde, die als formhaltende Einlagen bei Kleidungsstücken Verwendung finden. Imprägniert man dagegen mit Melaminformaldehydharz oder auch mit gewissen Acrylatharzen, dann erhält man mehr papierartige Flächengebilde, die nicht mehr den Sprung der Latex-gebundenen Typen zeigen.
Es wäre natürlich verlockend, einen hochelastischen Vliesstoff, der nur aus Gummifasern besteht, herzustellen. Der Verwirklichung dieses Vorschlages stehen jedoch unüberwindliche Schwierigkeiten entgegen. Einmal bereitet die Herstellung von Gummifasern mit einem Durchmesser, der dem der Textilfasern ähnlich ist, grosse Schwierigkeiten ; weiterhin können die Gummifasern miteinander nicht verschweisst werden. Natürlich könnte man daran denken, das aus Gummifasern bestehende Vlies wieder mit Latex zu tränken, um auf diese Weise eine Verbindung der Fasern untereinander zu bewirken. Tut man dies, dann erhält man aber keinen Vliesstoff, sondern nur ein einem Gummischwamm ähnliches Gebilde.
Es wurde nun gefunden, dass man entgegen den Erwartungen doch Vliesstoffe herstellen kann, deren Fasern hochelastische Eigenschaften haben und die miteinander ohne Verwendung eines Bindemittels verklebt sind. Zu diesem Zweck setzt man zunächst ein Glykol mit einem Diisocyanat um. Mit andern Worten : Man stellt eine Vorstufe eines Urethanelastomeren her. Dabei sollen die Mengen verhältnismässig so gewählt werden, dass die Kette Verzweigungen aufweist. Eine derartige Vorstufe lässt sich noch ohne besondere Schwierigkeiten durch eine Düse verspinnen. Um den aus der Düse austretenden Strahl in ein Vlies zu verwandeln, arbeitet man nach den an sich bekannten elektrischen Verspinnungsmethoden, wie sie z. B. in den deutschen Patentschriften Nr. 896402 oder Nr. 746708 beschrieben werden.
Durch das Aufspreiseln des Polymer-Strahles im elektrischen Feld entsteht ein Wirrfaservlies. Gleichzeitig verkleben die Fasern dieses Vlieses an ihren Berührungspunkten miteinander. Setzt man dieses Vlies der Einwirkung von Wasser oder Wasserdampf aus, dann vernetzen auch noch die Seitenketten miteinander, wobei die elastomeren Eigenschaften der Fäden erst richtig zur Geltung kommen ; gleichzeitig wird die Festigkeit eines derartigen Vlieses erhöht. Man hat im Endeffekt ein Polyurethanvlies, bei dem die Fasern miteinander ohne Bindemittel verbunden sind. Das Polyurethanvlies kann nur in der eben geschilderten Weise hergestellt werden. Es ist z. B. nicht möglich, das fertige Polyurethan zu verspinnen und so eine Verbin-
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dung der Fasern miteinander zu erzwingen.
Derartige Vliese delaminieren nicht, während die mit dem Kreuzleger hergestellten Vliesstoffe durch Übereinanderlegen mehrerer Flore und anschliessende Bindemittelimprägnierung leicht durch Aufziehen von einer Kante her wieder getrennt werden.
Beispiel : Man erhitzt 100 g eines käuflichen, etwa 10/0 Wasser enthaltenden linearen Äthylenglykol-Adipinsäure-Polyesters (mittleres Molekulargewicht 2000 ; Hydroxylzahl 50-60) mit endständigen OH-Gruppen in einem Autoklaven während einer Dauer von 2 h bei einem Druck von 20 mm Hg auf 1400C. Dabei findet eine vollständige Entwässerung statt. Diese Entwässerung ist Voraussetzung für die folgende einwandfreie Umsetzung mit Naphthylen-l, 5-diisocyanat. Von dieser Substanz (im Handel als Desmodur 15 erhältlich) werden 10, 5 Gew.-Teile in die noch heisse Schmelze des Polyesters mit end- ständigen OH-Gruppen (Handelsname Desmophen 2000) eingestreut. Man lässt das Ganze dann 10 min stehen. Dabei sinkt die Temperatur auf etwa 1300 C ab.
Während des genannten Zeitraumes reagieren die NCO-Gruppen des Diisocyanats mit den endständigen OH-Gruppen des Polyesters zu Urethan-Gruppen.
25 g der noch heissen Schmelze löst man anschliessend in 115 g Methylenchlorid.
Die entstehende Lösung spinnt man nun durch eine 0, 1 - 0, 3 mm starke Düse aus. In einem Abstand von 40 bis 60 cm unterhalb der Düse bringt man einen oder mehrere Drähte an, die auf +60 000 V aufgeladen werden. Zur Erhöhung der Spinngeschwindigkeit kann man auch aus zwei Düsen ausspinnen. Sie müssen unter den gegebenen Bedingungen etwa einen Abstand von 18 mm aufweisen, wenn Störungen der Vliesstoffbildungen verhindert werden sollen. Bereits 10 - 20 mm unterhalb der Düsenöffnung wird die Lösung, die als glatter Strahl austritt, in viele feine Fasern aufgespalten und bildet ein Vlies. Dieses sinkt auf ein etwa 1 m unterhalb des Drahtes angeordnetes, geerdetes Transportband, das das so gesponnene Vlies sammelt. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Ablagerung der herunterfallenden Fäden erreicht.
Um die Gleichmässigkeit noch zu erhöhen, empfiehlt es sich sehr, auf das Gummiband ein Drahtnetz zu legen und dieses Drahtnetz zu erden. Wenn man das nicht macht, dann laden sich die auf das hin-und heroszillierende Isolierband auffallenden Fasern derart stark auf, dass sie nun die ankommenden Fasern, die ja den gleichen Ladungssinn tragen, abzuschliessen versuchen und so im ganzen Raum ein richtiges Flockentreiben verursachen. Nachdem man das Vlies gesponnen hat, genügt schon die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit, um die angestrebte Vernetzung zu erreichen. Man kann natürlich auch Wasserdampf aufsprühen oder das Vlies direkt in Wasser einspinnen.