AT394400B

AT394400B - Non-woven-faserprodukt

Info

Publication number: AT394400B
Application number: AT0903887A
Authority: AT
Inventors: Olli Turunen; Kerstin Meinander; Johan-Fredrik Selin; Jan Fors; Vidar Eklund; Leo Mandell
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1986-12-31
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1992-03-25
Also published as: ATA903887A; IT1224440B; BE1001196A5; WO1988005090A1; GB2207447B; FI81842C; GB2207447A; FI865364A0; US4906521A; FI81842B; FI865364A; GB8819037D0; JPH01501804A; BR8707621A; NL8720728A; IT8723293A0; IN168120B; FR2612951B1; SU1697593A3; SE8802969L

Description

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Die Erfindung betrifft ein non-woven-Faserprodukt, das ganz oder teilweise aus Fasern mit Bindefähigkeiten zusammengesetzt ist.

Non-woven-Faserprodukte sind häufig poröse, textilartige Materialien, üblicherweise in Bahn- oder Blattform, und nach einem Verfahren helgestellt, das sich vom Weben, Stricken und Flechten, die üblicherweise verwendet werden, unterscheidet. Die zur Herstellung von non-woven-Faserpiodukten hergestellten Fasern können natürliche oder synthetische Fasern sein, bzw. Mischungen von diesen. Der Zusammenhalt der Faserbahnen kann auf Interfaserbindeeigenschaften basieren oder ein Zusammenhalt kann mit verschiedenen Bindemitteln erreicht werden und zusätzlich können viele andere Verfahren bei der Herstellung derartiger Produkte angewendet werden, z. B. die Bindung der Fasern mit Hilfe von Wärme oder durch Verschmelzen.

Die vorliegende Erfindung betrifft non-woven-Faserbahnen, bei denen die Bindung unter Verwendung von Fasern erreicht wird, die spezielle Bindeeigenschaften besitzen, wobei diese Fasern in die Faseibahn, die gebunden werden soll, gemischt werden, oder diese Fasern stellen das Faserrohmaterial des Faserproduktes dar. Üblicherweise sind die für einen derartigen Zweck verwendeten Bindefasem synthetischen Ursprunges, z. B. Polymer-fasem, die erweicht oder teilweise geschmolzen worden sind, und zwar mit Hilfe einer chemischen Behandlung oder einer Wärmebehandlung, um diese Bindeeigenschaften zu erreichen.

Die Verwendbarkeit der Bindemitteleigenschaften besitzenden Fasern hängt von den zu bindenden Fasern im allgemeinen, von der gewünschten Verwendung des Produktes und den mechanischen Festigkeitseigenschaften des Produktes ab, das mit den Bindemittelfasern hergestellt wird. Fasern von zelluloseartiger Herkunft, die Bindeeigenschaften besitzen, sind z. B. Grundzellulosefasem, Zellulosederivatfasem, wie z. B. Carboximethyl-und Carboxiethylzellulosefasem, und Viskosefasern, die nach speziellen Verfahren hergestellt werden. Die meisten Bindemittelfasem haben eine derartige Natur, daß sie von den textilähnlichen Eigenschaften des Produktes abweichen. Es besteht daher eine beträchtliche Notwendigkeit auf dem Markt für Fasern, mit deren Hilfe Faserbahnen natürlicher oder künstlicher Fasern gebunden werden können, ohne verschlechterte Textileigenschaften der Produkte zu erreichen.

In der US-PS 4 583 984 wird ein Verfahren zur Behandlung von Zellulosederivatfasem, insbesondere Zellulosecaibamatfasem, mit Alkali oder organischen Basen beschrieben, das die Naßfestigkeitseigenschaften der Fasern verbessert.

Viskosefasern sind seit langer Zeit wichtige Fasern auf Zellulosebasis, die in weitem Ausmaß als Faserrohmaterial für textilartige Produkte verwendet worden sind. Aus den Nachteilen der Viskosefasern sei die unzureichende Naß- und Trockenfestigkeit der Faserbahnen genannt, die daraus hergestellt werden, wenn kein getrenntes Bindungsmittel oder keine Bindemittelfasem verwendet werden. Die Verwendung von Viskosefasern nimmt unter anderem aufgrund der erwähnten Gründe und außerdem aus dem Grund ab, daß die zur Herstellung von Viskosefasern verwendeten Verfahren Schritte enthalten, bei denen hochumweltschädliche Substanzen verwendet werden. Aus diesem Grund besteht auf dem Markt für Fasern ein beträchtliches Verlangen, mit denen Eigenschaften erreicht werden können, wie Porosität, Festigkeit, Wasserabsorptionsfähigkeit usw. Insbesondere besteht ein Verlangen nach Fasern, die Faserprodukten, die unter Verwendung naßer Verfahren hergestellt worden sind, Textileigenschaften geben.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Faserprodukt, das Bindemitteleigenschaften aufweisende Fasern enthält. Bindemitteleigenschafien bedeuten hier, daß die Fasern Bindemitteleigenschaften hinsichtlich einer anderen Faser besitzten oder daß sie Bindemitteleigenschaften mit Bezug zueinander haben, wobei in diesem Fall das Faserprodukt sogar ausschließlich aus Bindemittelfasem zusammengesetzt sein kann. Im Standardfall wird die Wirkung der Erfindung in jedem Fall besonders augenscheinlich, in dem die zu bindenden Fasern keine eigenen Bindefähigkeiten haben. Es ist auch möglich, bei der Herstellung des Produktes mechanische Verfahren zu verwenden, die z. B. die Naßfestigkeit oder Trockenfestigkeit der Faserbahn verbessern, oder ihr einige andere vorteilhafte Eigenschaften geben.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein non-woven-Faserprodukt, das ganz oder teilweise aus Fasern besteht, die mit natürlichen oder künstlichen Fasern der gleichen oder einer verschiedenen Art Bindungen bilden können. Ein Gegenstand der Erfindung ist ein non-woven-Faserprodukt, das natürliche oder künstliche Fasern ohne Bindefähigkeiten und Fasern mit Bindefähigkeit besitzt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, zu erreichen, daß bei einem non-woven-Faserprodukt, die üblicherweise verwendeten und früher bekannten natürlichen oder künstlichen Fasern, die Nachteile ergeben, vollständig oder teilweise durch Fasern ersetzt sind, die keine entsprechenden Nachteile besitzen und die mit natürlichen oder künstlichen Fasern Bindungen eingehen können und von denen Bahnen auf einer Papiermaschine hergestellt werden können.

Das non-woven-Faserprodukt der Erfindung, bei dem das Fasermaterial ganz oder teilweise aus Fasern besteht, die mit natürlichen oder künstlichen Fasern des gleichen oder eines anderen Typs Bindungen bilden können, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bindungen bildenden Fasern an sich bekannte Zellulosecarbamatfasem sind.

Die vorliegende Erfindung hat eine Reihe von wesendichen Vorteilen. Erstens können künstliche Fasern auf Zellulosebasis, die üblicherweise bei der Herstellung von non-woven-Faserprodukten verwendet werden, z. B. Viskoserayonfasem, ganz oder teilweise durch Zellulosecarbamatfasem ersetzt werden. Durch den Ersatz von Viskosefasern, teilweise oder ganz, können ausreichend starke Produkte ohne getrennte Verwendung von Bindemitteln gebildet werden. Die Möglichkeit, Viskosefasern zu ersetzen, ist jedoch in sich selbst ein Vorteil, da das Herstellungsverfahren von Viskosefasern äußerst umweltbelastend ist und es daher ein Bedürfnis gibt, die -2-

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Fasern zu ersetzen. Die Polypropylenfaser ist eine andere, häufig verwendete Faserqualität, die keine Festigkeitseigenschaften in Abwesenheit einer Bindung erreicht, die durch Bindemittel oder Schmelzen gegeben wird.

Wie die Erfindung lehrt, ist es möglich, in vorteilhafter Weise einen Teil der Fasern in den non-woven-Faserbahnen, z. B. 1 bis 90 %, durch ZeUulosecarbamatfasem zu ersetzen, die Bindungen mit anderen Fasern des Faserproduktes bilden können. Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Alternative, gemäß der das Fasermaterial des Faserproduktes gänzlich durch Zellulosecarbamat ersetzt wird. Bei der Herstellung der Faserbahn kann jeder typische Vorgang für die Herstellung von non-woven-Bahnen eingesetzt werden, wie z. B. Naßverfahren, Wasserstrickverfahren usw. Bahnen können auch durch Krempeln oder andere Trockenverfahren gebildet werden und die Fasern können durch Befeuchtung gebunden werden. Falls notwendig, können andere Hilfsstoffe der Bahn zugesetzt werden, wie z. B. naßfeste Harze, Füllstoffe usw.

In den nun folgenden Beispielen können die folgenden Fasern bei der Herstellung der non-woven-Faserbahnen verwendet werden. Zellulosefasem: Kiefersulphatzellulosefasem, die in einem Laboratoriumsholländer auf eine Feinheit von 20e SR gemahlen worden sind. Die Fasern wurden in naßem Zustand zwischen Mahlen und Faserblattformung gelagert

Viskosefasern: 1,7 dtex, Länge 6 mm (hergestellt von der Firma Säteri Oy) mit den folgenden Eigenschaften:

Festigkeit im air-conditioned-Zustand im näßen Zustand min. 1,8 min. 0,9 Verlängerung im air-conditioned-Zustand im näßen Zustand max. 25 % max. 32 % Wasserhemmung 18-20 gH20/g Warenbeständigkeit 100-110% Die in den Beispielen verwendeten Carbamatfasem wurden im Labor aus Zellulosecarbamat gesponnen, das aus gebleichter ZeUulose hergestellt worden war und mit einer Elektronenstrahlbehandlung bestrahlt worden war, damit die ZeUulose einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von DP = 470 erhält Die ZeUulose wurde mit einer Imprägnierlösung imprägniert, die Ammoniak mit 58 Gew.%, Wasser mit 26 Gew.% und Harnstoff mit 16 Gew.% enthielt Nach dem Imprägnieren wurde der Ammoniak durch Verdampfen entfernt und die harnstoff-imprägnierten Fasern wurden bei 140 °C drei Stunden lang wärmebehandelt Die so erhaltenen ZeUulose-caibamatfasem hatten die folgenden Eigenschaften: Stickstoffgehalt 2,6-2,9 % N DP 280-290 Verstopfungszahl (-5 °Q 220-345 Kugelviskosität (20 °C) 3,6-4,4 Pas Aus den Carbamatfasem wurde eine Spinnlösung hergestellt, die 73 Gew.% des, wie beschrieben, herge-stellten ZeUulosecarbamates, 8 Gew.% Natriumhydroxid und 0,5 Gew.% Zinkoxid enthielt Die Fasern wurden aus dieser Lösung in eine Schwefelsäure-Natriumsulphadösung mit Natriumsulphat 79-80 g/1 und Zink 10,8 g/1 gesponnen. Die so gesponnenen Fasern hatten die folgenden Eigenschaften nach Neutralisierung und Waschen: Stickstoffgehalt 2,18 % N dtex 1,5 Festigkeit 2,25 cN/dtex Dehnung 8,6% Beispi&lJ. Es wurde ein Vergleich durchgeführt von non-woven-Faserprodukten mit Zellulosefasem und Viskosefasern bzw. ZeUulosecarbamatfasem, die in einem Blattformer hergestellt waren. Das Gewicht pro Quadratmeter der so -3-

AT 394 400 B erhaltenen Blätter war im Mittel 60 g/m^. Die Festigkeitseigenschaften der so erhaltenen Faserprodukte sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1 CELL % VISC % CARB % Trockenzug- festigkeit MPa Dehnung % Naßdehnungs festigkeit MPa Naß dehnung % 75 25 20,1 3,1 0,95 2,5 75 25 - 16,7 3,6 0,57 3,2 67 - 33 18,9 3,3 0,94 2,9 67 33 - 13,0 3,3 0,46 3,5 50 - 50 12,5 2,7 0,72 2,6 50 50 - 5,6 2,5 0,30 3,7 33 - 67 18,9 3,3 0,94 2,9 33 67 - 10,8 2,4 0,62 2,4 CELL - Zellulose VISC = Viskose CARB = Zellulosecarbamat

Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, daß durch Verwendung von Zellulosecarbamatfasem im wesentlichen bessere Festigkeitswerte als bei der Verwendung von Viskosefasern erreicht werden; daher sind Viskosefasern in vorteilhafter Weise mit Zellulosecarbamatfasem ersetzt und es werden bessere Festigkeitseigenschaften zusätzlich erhalten.

Beispiel 2

Derartige non-woven-Faserprodukte in Blattform wurden mit Fasermischungen aus Viskosefasern und Λ

Zellulosecarbamatfasem verglichen. Das mittlere Gewicht pro Quadratmeter der Blätter war 29,6 g/m . Die Festigkeitseigenschaften der so erhaltenen Faserprodukte sind in Tabelle 2 dargestellt

Tabelle 2 CELL % VISC % CARB % Trockenzug festigkeit MPa Dehnung % 100 12,8 1,4 - 50 50 2,38 0,6 - 80 20 0,37 0,5 CELL = Zellulose VISC = Viskose CARB = Zellulosecarbamat

Tabelle 2 zeigt, daß je höher der Anteil der gemäß der Erfindung mit Zellulosecarbamatfasem ersetzten Viskosefasern ist, desto bessere Festigkeitseigenschaften können erreicht werden.

Beispiel 3

Es wurde der Einfluß auf die Festigkeitseigenschaften von non-woven-Blättem aus Zellulosecarbamatfasem, die mit naßfestem Harz versehen waren, studiert. Die Blätter hatten ein mittleres Gewicht pro Quadratmeter von -4-

Claims

AT 394 400 B 33 g/m^. Naßfestes Harz von "Kymmene 558" wurde den Zellulosefasern mit 1 Gew.% zugesetzt, gefolgt von einer Erwärmung für 1 Stunde. Die Festigkeitseigenschaften der so erhaltenen Produkte sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Temperatur Naßzugfestigkeit MPa Naßdehnung % Trockenzug festigkeit MPa Trockendehnung % 20 0,40 1,8 8,7 0,9 105 1,07 3,4 9,9 1,1 130 1,33 4,1 11,9 1,5 140 1,95 53 12,1 1,6 Die Ergebnisse zeigen, daß üblicherweise verwendete Zusätze, die die Naßfestigkeit vergrößern, ebenfalls verwendbar sind, wenn Bindemittelfasem gemäß der Erfindung eingesetzt worden sind. PATENTANSPRÜCHE 1. Non-woven-Faserprodukt, bei dem das Fasermaterial ganz oder teilweise aus Fasern besteht, die mit natürlichen oder künstlichen Fasern des gleichen oder eines anderen Typs Bindungen bilden können, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bindungen büdenden Fasern an sich bekannte Zellulosecarbamatfasem sind.
2. Non-woven-Faserprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern aus der Gruppe Zellulose, Hanf, Wolle, Baumwolle ausgewählt sind.
3. Non-woven-Faserprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstfasern aus der Gruppe Viskose, Zelluloseacetat, Polypropylen, Polyester, Polyamid ausgewählt sind.
4. Non-woven-Faserprodukt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich naßfeste Harze enthält -5-