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Verfahren zur Herstellung von Flachgebilden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flachgebilden nach dem Nassverfahren, namentlich von Kunstleder, aus natürlichen oder künstlichen faserigen Materialien, die mit Bindemitteln auf Polymer-Basis gebunden werden.
Als Naturfaserrohstoffe werden Zellulose, Baumwolle, Wolle oder Lederfasern verwendet, bzw.
Abfall-Rohstoffe, z. B. Papier, Leder u. ähnL Als Bindemittel werden Natur- oder Kunst-Latex-Stoffe oder deren Kombination verwendet.
Die in der Papier- oder Textil-Industrie verwendeten Latex-Bindemittel bieten, wie bekannt, den Erzeugnissen in bestimmten Fällen gewünschte Eigenschaften, wie z. B. Biegsamkeit, Elastizität, Abnutzungs- und Feuchtigkeits-Beständigkeit. Ausserdem werden die Erzeugnisse widerstandsfähiger gegen Zerreissen, Stösse u. ähnl. Durch Bindung verschiedener Abfallfasern werden gleichzeitig manche Abfall-Rohstoffe ausgenutzt und auf diese Weise neue Erzeugnisse gewonnen, die sich je nach Art der verwendeten Rohstoffe sehr gut als Lederimitation, Unterlage-, Isolier-und Dichtungs-Materialien eignen.
Ein Grossteil der mit Bindemitteln hergestellten Erzeugnisse dient ausserdem auch für Zwecke in der Verpackungstechnik, ein anderer Teil findet Verwendung in der Galanterie-Erzeugung oder in der Herstellung von Schuhwerk-Materialien, Brandsohlen, Kunstleder u. ähnL
Im nachstehenden Ausführungsbeispiel ist ein Latex-Zellulosebindungs-Verfahren angeführt. Das übliche Herstellungsverfahren von Flachgebilden beruht in der Herstellung eines Zellulosefaserstoffes durch Auflockern oder Mahlen einer faserigen Suspension, deren Binden, Entwässern und Formen des Fertigerzeugnisses in Blattform, Platten oder Bänder in Entwässerungsmaschinen, weiters Trocknen und Fertigaufbereitung.
Die Faserbrei-Vorbereitung und auch das Fertigformen und die Aufbereitung kann auf diskontinuierliche und kontinuierliche Weise, je nach gegebenen Möglichkeiten einer geeigneten Einrichtung, durchgeführt werden.
Das Verfahren einer Faserstoffbindung, bei dem das Latex-Bindemittel in einen wässerigen Brei vor dem Blattformen hinzugegeben wird, ist als sogenanntes "Nassverfahren" oder "Bindeverfahren in der Masse" bezeichnet worden. Ausser diesem Verfahren existiert auch das sogenannte "Imprägnierverfahren", bei dem ein nass- oder trocken-geformtes Blatt nachträglich mit einem Bindemittel imprägniert wird. Beim genannten Verfahren, d. h. dem Bindeverfahren in der Masse, kommt es zu sehr ungünstigen Erscheinungen, insbesonders zur Homokoagulation der Einzelteilchen des Bindemittels, wobei die Agglomerate nicht auf der Faser haften, sondern frei im Lösungsmittel vorliegen.
Die angeführten Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt, welches darin besteht, dass eine Latex-Bindemittel-Mischung in feinst verteilter Form auf das im Wasser suspendierte Fasermaterial niedergeschlagen wird, wobei die Konzentration des faserigen Materialgemisches im Wasser höher eingestellt ist als die Konzentration des Materialgemisches in der Suspension beträgt, die dann zum Entwässern auf die Siebeinrichtung aufgebracht wird.
Die Verarbeitung des Fasermaterials im Holländer oder einer andern Vorrichtung zum Erreichen der notwendigen Feinheit erfordert eine bestimmte Konzentration im Wasser, damit das Mahlen und das Einmischen weiterer Komponenten optimal verlaufen. Bei der Verarbeitung reiner, nichtgemahlener
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Zellulose, z. B. im Holländer wählt man eine Ansatz-Konzentration von 4 bis 5%. Diese Konzentration behält man während der Mahlung bei. Um eventuellen Schwierigkeiten beim Einmischen einer
Latex-Bindung vorzubeugen, werden gewöhnlich 4 bis 5% eines Emulgators auf die Trockenmasse des
Latex-Bindemittels zugegeben. Die Latex-Bindung enthält gleichzeitig Komponenten gegen das Altern des Bindemittels, eventuell Zusätze für die Vulkanisation, weiters auch Füllmittel, Farbstoffe, Harz u. ähnl.
Die Reaktion des faserförmigen Gemisches darf gewöhlich nicht sauer sein, im Gegenteil ist es vorteilhaft, wenn der pH-Wert der Fasern sich im leicht alkalischen Bereich bewegt, etwa in den
Grenzen von PH 7 bis 8. Im umgekehrten Fall droht hier die Gefahr einer vorzeitigen Koagulierung des
Latex-Bindemittels. In einer Verdünnung von 1, 5 bis 2% der wässerigen faserigen Suspension wird die eigene regulierte Koagulierung des Bindemittels durch Zugabe einer verdünnten Lösung von
Aluminiumsulfat bis zum geforderten Feinheitsgrad der Ausfällung durchgeführt. Die Koagulierung des
Bindemittels auf die Fasern wird von einem pH-Abfall begleitet. Der endgültige pH-Wert erreicht einen Wert von etwa 4, 5. Durch Wahl der Fasermittel-Konzentration, Emulgatormenge, Temperatur,
Konzentration des Fällmittels u. ähnl.
Bedingungen wird der Arbeitsgang so geführt, dass die Ausfällung des Bindemittels in feiner Form als Mikrokoagulat an der Oberfläche der einzelnen Fasern verläuft.
Die Fasermittelkonzentration hat bei diesem Fällungsvorgang für die Qualität des erzeugten
Flachgebildes eine entscheidende Bedeutung. Bei Konzentrationen des faserigen Gemisches unter 1, 5% kommt es mehr oder weniger zu einer gemeinsamen Koagulierung der Einzelteilchen des Bindemittels, und diese Agglomerate setzen sich nicht auf den einzelnen Fasern an, wie es notwendig ist, sondern sie bleiben frei im Verdünnungswasser. Hiedurch entsteht eine sogenannte Ausfällung des Bindemittels ausserhalb der Faser, was einen ungünstigen Einfluss auf die allgemeine Qualität des Erzeugnisses ausübt, denn die Eigenschaften des Bindemittels bleiben somit für die Struktur des hergestellten Materials nicht ausgenutzt.
Die Abhängigkeit der Konzentration des Faserstoffes bei der Fällung des Bindemittels auf die Fasern vom Ausfällungs-Grad ausserhalb der Faser ist eine solche, dass je niedriger die Konzentration des Faserstoffes ist, eine desto grössere Menge des Bindemittels ausserhalb der Faser ausgefällt wird, also eine Homokoagulation eingeht.
Eine weitere technologische Verarbeitung des ausgefällten faserförmigen Gemisches, das ist Entwässerung, Pressen, Trocknen und Fertigaufbereitung, erfolgt nach dem Prinzip des Papierherstellungsverfahrens, wo der Grundsatz gilt, dass die Konzentration des entwässerten faserförmigen Gemisches in Hinblick auf die Qualität des Endproduktes möglichst niedrig sein soll.
Das Wesen der Erfindung gegenüber den bekannten Verfahren besteht also darin, dass die Vorbereitung des faserförmigen Gemisches, das ist die Fällung des Latex-Bindemittels auf eine Faser, bei höherer Konzentration des faserförmigen Gemisches im Bereich von 1, 5 bis 3, 0% durchgeführt wird.
Für die Qualität des Erzeugnisses ist im Durchschnitt eine Trockenrückstand-Konzentration von 2% optimal. Eine entsprechende Verdünnung oder Zurichtung des faserförmigen Gemisches für die Entwässerung ist in Hinblick auf die Qualität des Erzeugnisses optimal, im Durchschnitt auf 0, 5 bis 1, 3% des Trockenrückstandes, was erst nach der Ausfällung der Bindemittel-Komponente auf die Faser durchgeführt wird.
Der technische Effekt der Erfindung übertrifft die bisherigen Verfahren, wo die Fällung der Latex-Bindung auf die Faser bei derselben Konzentration des faserförmigen Gemisches durchgeführt wird, bei der auch die Entwässerung vorgenommen wird. Wird z. B. die Entwässerung bei höherer Konzentration des faserförmigen Gemisches vorgenommen, die für die eigene Fällung der Latex-Bindung auf die Faser optimal ist, so werden die Vorteile der niedrigen Konzentration beim Entwässern nicht ausgenutzt, oder umgekehrt, wird bei niedriger, für das Entwässern optimaler Konzentration des faserförmigen Gemisches die Fällung vorgenommen, so wird der Vorteil der höheren optimalen, für die Fällung der Latexbindung auf die Faser geeigneten Konzentration nicht ausgenutzt.
Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemässen Verfahrens ist darin zu sehen, dass der wesentliche Teil des technologischen die Verarbeitung des faserigen Breis betreffenden Verfahrens in einem kleinen, praktisch halb so grossen Volumen wie beim üblichen Verfahren durchgeführt wird.
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