Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten textilen Flächengebildes durch Suspendieren von synthetischen oder natürlichen Fasern in Wasser unter Mitverwendung eines die Suspendierung fördernden Hilfs stoffes und nachfolgendes Absetzenlassen der Suspension unter Bildung eines Faservlieses auf dem Sieb einer Papier maschine.
Es ist bekannt, dass die Verarbeitung langer Fasern auf Papiermaschinen zu Flächengebilden mit Schwierigkeiten ver bunden ist, die darin begründet sind, dass die Fasern in zum Teil dichten Bündeln oder lockeren Büscheln auf dem Sieb abgelegt werden, wobei ein ungleichmässiges und wenig textiles Flächengebilde entsteht. So lehrt z. B. die Offen legungsschrift DT <B>1635</B> 689, dass sich bei einer Verarbei tung von Fasermischungen auf einer Papiermaschine die Ver wendung von Fasern verbietet, die länger als 12 mm sind. Andererseits weisen jedoch gerade solche Vliese, welche aus längeren Fasern hergestellt werden, besonders wertvolle Eigenschaften auf.
Der Grund weshalb bislang die Herstellung von Vliesen mit wertvollen textilen Eigenschaften auf der Papiermaschine unter Verwendung längerer Fasern Schwierigkeiten bereitete, ist der, dass die Faserbündel von Oberflächenkräften sowie durch Verklebung der Faserpräparation und der oligomeren Bestandteile der Faser zusammengehalten werden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden (Patentschrift US 3 067 087 und Patentschrift FR 1 449 737) den Fasersuspen dierung fördernde Hilfsstoffe, Emulgatoren, z. B. Polyoxy- äthylenfettsäureester oder Alkoxypolyglykolfettsäureester, zuzusetzen. Diese bisher verwendeten die Suspendierung fördernden Hilfsstoffe sind Stoffe mit Molekulargewichten bis zu 2000, deren Moleküle aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Teil bestehen.
Oberraschenderweise wurde nun gefunden, dass man Fa sersuspensionen ideal dispergieren, d. h. vollständig in Ein zelfasern auflösen kann, wenn die Fasern unter Verwendung von ganz bestimmten Polymeren als Suspendierhilfsmittel suspendiert werden, welche mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente enthalten.
Gegebe nenfalls auftretende Verklebungen oder Verschweissungen der Faserbündel können ohne Schwierigkeit aufgelöst werden, wenn man die mit dem erfindungsgemäss zu verwendenden Hilfsstoff (Suspendierhilfsmittel) behandelten Fasern bei sehr hoher Faserkonzentration (1-5%) mit einem Propeller- Rührer oder in einem Pulper oder in einem Holländer (mit hochgestellten Messern) aufschlägt.
Dabei ist ausserordent- lich überraschend, dass lange und dünne Fasern (etwa 28 mm/3,3 dtex) selbst bei 5%iger Faserkonzentration nicht verfilzen, da es nämlich eine bekannte Tatsache ist, dass derartige Fasern in Wasser schon bei Konzentrationen von 0,5% und insbesondere beim Aufschlagen im Pulper oder Holländer vollständig verspinnen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass man als Hilfsstoff eine organische Verbindung mit Segmentstruktur und einem Molekulargewicht von 2000-100 000 verwendet, die mehrere alternierend an geordnete hydrophobe und hydrophile Segmente aufweist, wobei es sich bei den hydrophilen Segmenten um Polyglykol- äthersegmente handelt und der Anteil der hydrophilen Seg mente in der organischen Verbindung 75-99 Gew.%, der jenige der hydrophoben Segmente 25-1 Gew. % beträgt,
und dass man diesen Hilfsstoff der wässrigen Fasersuspension zu setzt oder vor der Suspendierung auf die Faser aufbringt.
Bei der Durchführung des Verfahrens können dem in der Papiermaschine verwendeten Wasser geringe Mengen eines Alkali- oder Ammoniumsalzes einer polyfunktionellen Säure zugesetzt werden.
Durch die Verwendung dieser Suspendierungsmittel wird es möglich Supsensionen mit höheren Faserkonzentrationen als bisher üblich zu erzeugen. Das beanspruchte Verfahren ist besonders für die Herstellung von Suspensionen von relativ langen und dünnen Fasern geeignet.
Gegenstand der Erfindung sind weiterhin die nach diesem Verfahren hergestellten nichtgewebten textilen Flächen gebilde.
Bevorzugte beim erfindungsgemässen Verfahren als Sus- pendierhilfsmittel einzusetzende Substanzen enthalten 90 bis 98 Gew. % hydrophile Segmente und l0-2 Gew. % hydrophobe Segmente. Das Molekulargewicht bevorzugter beim erfin- dungsgemässen Verfahren einzusetzender Hilfsmittel liegt zwischen 5000 und 50 000.
Unter hydrophilen Polyglykoläthersegmenten sind insbe sondere Polyäthylenäthersegmente zu verstehen. Diese Poly- äthylenglykoläthersegmente können jedoch auch geringe Mengen an schwach hydrophoben Gruppierungen enthalten. Derartige in den hydrophilen Polyglykoläthersegmenten mög liche schwach hydrophobe Gruppierungen sind z.
B. Propylen- oxideinheiten, Butylenoxideinheiten und dergleichen, die bei spielsweise auf dem Wege der Copolymerisation von Äthylen oxid mit höheren Alkylenoxiden eingebaut werden. Der An teil an Äthylenoxid in diesen gemischten Polyglykoläthern muss jedoch mindestens so bemessen sein, dass der Poly äther wasserlöslich ist.
Unter hydrophoben Segmenten sind beliebige die Hydro- phobie der beim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzen den Hilfsstoffe erhöhende Atomgruppierungen zu verstehen, insbesondere Gruppierungen, welche aus mindestens 3, vor zugsweise mindestens 6 Kohlenstoff atomen bestehen. Die hydrophoben Segmente können endständig sowie als Zwi schenglieder in den erfindungsgemäss zu verwendenden Seg- mentmolekülen eingebaut sein. Ausser reinen bzw. substi tuierten Kohlenwasserstoffresten kommen auch Polysiloxan- reste in Betracht.
Typische Beispiele für derartige hydrophobe Gruppie rungen sind: 1. Gegebenenfalls ungesättigte C3-C"-Alkylreste wie n-Propyl- n-Hexyl-, Decyl-, Stearyl- oder Oleylreste.
2. C,-C"-Alkylenreste wie Trimethylen, Hexamethylen-, Decamethylen- oder Okdecamethylenreste und entspre chende isomere Reste wie z. B. 1,2-Propylenreste.
3. C6 C"-Arylreste wie Phenyl-, Phenylalkyl-, Alkyl- phenyl-, Naphthylreste.
4. Entsprechende C6 C,e-Phenylenreste wie Phenylen-, Diphenylenalken- oder Naphthylenreste.
5. Reste, die neben den obengenannten Kohlenwasser stoffsegmenten Estergruppierungen aufweisen, wie z. B. -O-CO-X-CO-O- (X = C6 C,e-Alkylen oder Arylen).
6. Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasser stoffsegmenten Urethangruppierungen aufweisen, wie z. B. -O-CO-NH-X-NH-CO-O- (X = C6 C,8-Alkylen oder Arylen).
7). Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasser stoffsegmenten Heteroatome, insbesondere Aminostickstoff, Schwefel, Silizium oder Äthersauerstoff aufweisen, wie z. B.
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Die unter 1. bis 7. beispielhaft aufgeführten hydrophoben Gruppierungen können selbstverständlich auch indifferente Substituenten wie z. B. Halogenatome, Alkyl- bzw. Arylreste usw.tragen. In den beim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzen den Hilfsstoffen sind beliebige Kombinationen der hydro- phoben Gruppen im gleichen Molekül denkbar.
Für das erfindungsgemässe Verfahren sind Verbindungen die endständig mindestens ein hydrophobes Segment auf weisen, besonders geeignet.
Typische Beispiele für die beim erfindungsgemässen Ver fahren einzusetzenden Hilfsstoffe sind Verfindungen der
EMI0002.0005
1i <B><U>11</U></B> A1 O-[(CH2- CH2- 0),j- O-C-NH-B-NH-C-O-]@-(CH,- CHZ 0)-",-A2 (ü) A3 [c B-c-o(cH2 cH2 o)n]-,nc-B-GA4 (111) 0 o O o A3 tC-NH-B-NH-C-O(CH2CH20)n]-C-NH-B-NH-C-A4 (IV) AS O-(CH,
- CH20),c- (B-0)m (CHz-CH2 0)",-H (V) (A5)3_% N[(-CH2-CH2-O)n- (B-0)m-(CH,-CHZ O)n-H]x (V1) In diesen Formeln können z.
B. stehen: A1 bzw. A2 für Wasserstoff, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste, aliphatische oder aromatische Acyl- reste, Alkylaminocarbonylreste oder Arylaminocarbonylreste; A3 bzw.
A4 für NH2, Hydroxyl (wobei gegebenenfalls Kohlendioxidabspaltung eintreten kann), Reste der Formel R0-, RNH-, R-CO-O-, R2N oder R(OCH,CH2)j- O-, in denen R ein gegebenenfalls substituierter aromatischer oder aliphatischer Rest sein kann; AS für eine Alkyl- oder Arylgruppe; B für eine Alkylen- oder Arylengruppe; n bzw. n' für ganze Zahlen von mindestens 5 vorzugs weise 25 bis 500; m für eine ganze Zahl von 0 bis 10 und x für 1 oder 2.
Es ist für die Eignung der durch die Formeln (1) bis (V1) beispielhaft angeführten Hilfsstoffe für das erfindungs gemässe Verfahren nicht von entscheidender Bedeutung, ob die Reste A, bis A6 und/oder der Rest B den wesentlichen hydrophoben Bestandteil des Moleküls ausmachen, obwohl Verbindungen mit endständigen hydrophoben Gruppen als bevorzugt zu betrachten sind. Wesentlich ist jedoch, dass das Molekül 1-25 Gew.% an hydrophoben Segmenten der oben definierten Art enthält. So können z.
B. die Reste A1 bis A6 niedere, zur Hydrophobie kaum beitragende Alkylreste wie Äthyl- oder Butylreste und der Rest B einen stark hydro- phoben Rest, beispielsweise einen Decamethylenrest dar stellen. Anderseits kann z. B. bei m = 0 der Rest B ganz ent fallen, so dass dann zumindest jeweils einer der Reste A, bis A6 einen stark hydrophoben Rest darstellen muss.
Die Herstellung der beim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzenden Hilfsmittel gelingt nach bekannten Methoden der präparativen organischen Chemie. Die folgenden Herstel lungswege sind z. B. besonders geeignet: Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise 2 end- ständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen bzw.
aromati schen Diisocyanaten und anschliessender Anknüpfung von endständigen Alkyl- oder Arylresten, indem man das Mol- verhältnis von Polyglykoläther zu Diisocyanat so wählt, dass an den Kettenenden NCO-Gruppen vorliegen, die man mit Alkoholen, primären oder sekundären Aminen, Phenolen oder einwertigen Polyätheralkoholen umsetzt, oder indem man das obige Molverhältnis so wählt,
dass endständige Hy- droxylgruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aro- matischen Monoisocyanaten oder anderen monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Re agenzen umsetzen kann.
Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise 2 end- ständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen bzw. aromati schen Dicarbonsäuren oder deren Estern, Chloriden, u. a., wobei vorzugsweise an den Kettenenden dieser Umsetzungs produkte Alkyl- oder Arylreste angeknüpft werden, indem man das Molverhältnis Polyglykoläther zu Dicarbonsäure bzw.
Dicarbonsäurederivate so wählt, dass endständige Hydroxyl- gruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aromati schen Monoisocyanaten oder andere monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Reagen zien umsetzen kann;
oder indem man das obige Molverhältnis so wählt, dass endständig freie Carboxylgruppen vorliegen, die man mit monofunktionellen Alkoholen oder mit Mono- isocyanaten bzw. anderen gegenüber Carboxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden monofunktionellen Reagenzien umsetzen kann bzw. dass z. B. endständige Estergruppen vor liegen, die man mit monofunktionellen Alkoholen umestern kann.
Umsetzung von einseitig verschlossenen Polyglykoläthern der allgemeinen Formel RÖ-(CH,CH20),j- H (n = 5 bis 500), die einen aliphatischen oder aromatischen Rest tragen und die in bekannter Weise aus Alkoholen bzw.
Phenolen oder Aminogruppen aufweisenden Verbindungen unter Addi tion von Äthylenoxid gegebenenfalls im Gemisch mit höhe ren Alkylenoxiden hergestellt werden können, mit aliphati- schen oder aromatischen Diisocyanaten, wobei mit unver- schlossenen Polyglykoläthürn eingesetzt werden können. Vor zugsweise wählt man hierbei die Molverhältnisse so, dass die Endprodukte Alkyl- oder Arylgruppen aufweisen.
An stelle der Diisocyanate können z. B. auch Dicarbonsäuren bzw. Dicarbonsäurederivate eingesetzt werden. Man kann die einseitig verschlossenen Polyglykoläther auch beispielsweise mit Monoisocyanaten umsetzen, wobei im Falle der Verwen dung von Monoisocyanaten umsetzen,
wobei im Falle der Verwendung von Monoisocyanaten mit hydrophoben Resten und Startermolekülen bei der Herstellung der Poly äther mit ebenfalls hydrophoben Resten Moleküle mit zwei hydrophoben und einem hydrophilen Segment entstehen.
Die zur Herstellung der Hilfsstoffe geeigneten Polyglykol- äther, welche in den Hilfsstoffen die hydrophilen Segmente darstellen, sind wie bereits dargelegt, vorzugsweise Poly- äthylenglykole bzw. Copolymerisate aus Mischungen von Äthylenoxid und höheren Alkylenoxiden, die vorzugsweise 2 endständige Hydroxylgruppen aufweisen.
Als Startermole- küle zur Polyglykolätherbildung können beliebige, vorzugs weise 2 gegenüber Alkylenoxiden aktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen, wie z. B. Wasser, Äthylenglykol, Propylenglykol,Amine usw. eingesetzt werden. Als Starter moleküle kommen anderseits auch hydrophobe Verbindun gen in Betracht, wie insbesondere höhere Glykole, wie z. B.
Decamethylenglykole, Polytetrahydrofurandiol usw. Amino- oder Hydroxylgruppen aufweisende Polysiloxane, sowie Phe- nole usw. Es können jedoch auch Polyglykoläther mit 3 ge gebenenfalls auch 4 Hydroxylgruppen eingesetzt werden, de ren Moleküle eine sternförmige Struktur aufweisen, und die z. B. unter Verwendung von 3- bzw. 4wertigen Alkoholen als Startermolekül erhalten werden.
Je nach Art der Starter moleküle können die hydrophilen Polyglykoläther- segmente hydrophobe Gruppen enthalten, welche in ihrer Wirkung den übrigen in den erfindungsgemäss einzusetzen den Hilfsstoffen enthaltenen hydrophoben Segmenten gleich zusetzen sind, d. h. bei der Berechnung des Anteils an hydro- phoben Segmenten in den Hilfsstoffen, welcher erfindungs- gemäss zwischen 1 und<B>25%</B> liegen muss, berücksichtigt wer den müssen.
Bei der Herstellung der beim erfindungsgemässen Ver fahren einzusetzenden Hilfsstoffe können natürlich auch Ge mische von verschiedenen Polyglykoläthern eingesetzt wer den.
Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen ge eignete Monoisocyanate sind z. B. Phenylisocyanat, Tolyl- isocyanat, Dodecylisocyanat, Stearylisocyanat usw.
Zur Verschlüsselung endständiger -NCO-Gruppen ge eignete Verbindungen sind z. B. Stearylamin, N-Methyl- Stearylamin, Cyclohexylamin, Anilin, Methylanilin, Butyl- amin, Dodecylamin, Cyclohexanol, Butanol, Äthanol, Deca- nol, Dodecanol, Stearylalkohol und Nonylphenol usw.
Geeignete Polycarbonsäuren sind insbesondere Dicarbon- säuren wie Phthalsäure, iso-Phthalsäure, Terephthalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure usw. bzw. deren Derivate wie z. B. Ester niedriger Alkohole. Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen ge eignete Monocarbonsäuren sind z. B.
Essigsäure, Buttersäure, Stearinsäure, Benzoesäure, Naphthalinmonocarbonsäure usw. bzw. deren Ester, Halogenide, Anhydride usw.
Die erfindungsgemäss eingesetzten Substanzen können nach den für Umsetzungen von Isocyanaten bzw. Estern oder Carbonsäuren mit Glykolen üblichen Verfahren, z.<B>B.</B> durch Vermischen gegebenenfalls in Lösung bzw. Zusammenschmel zen oder Erhitzen der Reaktionsteilnehmer, z. B. entspre chend der Lehre der Offenlegungsschrift DT <B>1</B>495 749, her gestellt werden.
Nach erfolgter Kettenverlängerung der Polyglykoläther werden gegebenenfalls die Endgruppen eingeführt. Dabei können die monofunktionellen zur Verschlüsselung der End- gruppen dienenden Verbindungen unter Umständen auch bereits dem Ausgangsgemisch in geeigneter Menge zugegeben werden.
Die Anzahl der Polyglykolätherblöcke im Molekül lässt sich durch die Wahl der Molverhältnisse der Reaktionsteil nehmer einstellen. So entstehen z. B. aus einem Mol Diiso- cyanat bzw. einem Mo! Dicarbonsäure-(derivat) und zwei Molen Polyglykoläther überwiegend Moleküle mit 2 Poly- glykoläthersegmenten, aus zwei Molen Diisocyanat bzw.
2 Molen Dicarbonsäure-(derivat) und 3 Molen Polyglyköl- äther entstehen vorwiegend Moleküle mit drei Polyglykol- äthersegmenten usw.
Anstatt mit Diisocyanaten bzw. Dicarbonsäuren und deren Derivaten können auch mit anderen difunktionellen Verbin- dungen, die mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagie ren, hydrophile Segmente verknüpft bzw. hydrophobe Seg mente eingebaut werden, d. h. dass beispielsweise auch difunktionelle Epoxide zur Herstellung der erfindungsgemäss einzusetzenden Substanzen geeignet sind.
Im Sinne der vor liegenden Erfindung sind auch verzweigte bzw. sternförmige Moleküle geeignet, die nicht nur durch verzweigte Polyäther, sondern auch durch Einsatz von Isocyanaten bzw. Polycar- bonsäurederivaten usw. mit 3 oder mehr funktionellen Grup pen erhalten werden können.
Für das erfindungsgemässe Verfahren besonders ge eignete Hilfsstoffe sind wie bereits dargelegt, Segmentmole- küle mit hydrophoben Endgruppen. Die Hilfsstoffe sind im allgemeinen wenigstens teilweise löslich, d. h. dass es zur Herstellung von wässrigen Lösungen oft erforderlich sein kann, die Hilfsstoffe aufzuschmelzen und bei erhöhter Tem peratur mit Wasser zu vermischen bzw. zu dispergieren. Es ist auch möglich, beim erfindungsgemässen Verfahren Lö sungen der Hilfsstoffe in Alkoholen bzw. Alkohol/Wasser- Gemischen bzw. anderen hydrophilen Lösungsmitteln ein zusetzen.
Falls die Hilfsstoffe beim erfindungsgemässen Ver fahren jedoch nicht in Form von Lösungen eingesetzt werden, sondern auf die Faseroberfläche aufgebracht werden, kann selbstverständlich auf die Mitverwendung derartiger Hilfs lösungsmittel verzichtet werden.
Die beispielhaft aufgeführten Methoden zur Herstellung der beim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe können beliebig variiert und abgewandelt werden, da die Art der Verknüpfung der hydrophilen und hydropho- ben Segmente von völlig untergeordneter Bedeutung ist und lediglich das Verhältnis hydrophiler Segmente zu hydropho- ben Segmenten zu beachten ist.
Beim erfindungsgemässen Verfahren können glatte, kräu- selfähige oder gekräuselte Synthesefasern wie z. B. Poly- amidfasern, Polyesterfasern, Polyacrylnitrilfasern, PVC-Fa sern, Äthylen-Vinyl-Acetat-Copolymer-Fasern, Polypro pylenfasern, Polyurethanfasern, Polycarbonatfasern oder Vinyliden-Acrylnitrilfasern eingesetzt werden.
Ferner eignen sich Fasern auf Cellulosebasis wie reine Cellulosefasern, Re generat-Cellulosefasern oder Celluloseacetatfasern.
Für die Herstellung textiler Flächengebilde sind möglichst lange und dünne Fasern erwünscht, da sie dem Vlies hohe Festigkeit und textilen Charakter verleihen. Die Verarbeitung solcher Fasern auf nassem Wege bereitet jedoch umso mehr Schwierigkeiten, d. h. die Homogenisierung der Fasersuspen sion wird immer schwieriger je länger und dünner die Fasern sind. So sind z. B. dünne, auf der Papiermaschine hergestellte Vliese (Flächengewicht etwa 40 g/m2) aus 22 mm langen Fa sern vom Titer 6,7 dtex schon sehr ungleichmässig aufgebaut; längere Fasern des gleichen Titers liefern nach den Methoden des Standes der Technik bei Verarbeitung ihrer Suspensionen auf der Papiermaschine völlig unbrauchbare Flächengebilde.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren ist es nun jedoch möglich, Fasern mit wesentlich höherer Länge auf nassem Wege auf der Papiermaschine zu hochwertigen Vliesen zu verarbeiten. So sind z. B. noch aus Fasern der Länge 45 mm bei einem Titer von 6,7 dtex Suspensionen zugänglich, welche ohne Schwierigkeiten auf der Papiermaschine zu Vliesen mit guten textilen Eigenschaften verarbeitet werden können. Bei abnehmenden Titer sinkt naturgemäss auch die Faserlänge, welche die Herstellung von Vliesen mit guten textilen Eigen schaften durch Verarbeitung der erfindungsgemässen Suspen sion gestattet.
Zum Beispiel können jedoch nach dem erfin- dungsgemässen Verfahren aus Fasern des Titers 3,3 dtex und einer Länge von 35 mm, des Titers 1,6 dtex und einer Länge von 28 mm oder des Titers 1,0 dtex und einer Länge von 20 mm noch zu Suspensionen verarbeitet werden, welche die Herstellung von Vliesen mit guten textilen Eigenschaften auf der Papiermaschine gestatten.
Ebenso können gekräuselte Fasern, z. B. des Titers 6,7 dtex und der Länge 25 mm bzw. des Titers 3,3 dtex und der Länge 15 mm nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu Suspensionen verarbeitet werden, welche die Herstellung von Vliesen mit guten textilen Eigenschaften gestatten.
Die beim erfindungsgemässen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe werden entweder der wässrigen Fasersuspension zugesetzt oder vor dem Suspendieren auf die Faseroberfläche aufgebracht.
Besonders geeignet ist die letztgenannte Verfahrensweise, weil man hierbei mit sehr geringen Hilfsstoffmengen aus kommt und nur geringfügig Verunreinigungen des Maschinen wassers verursacht.
Die Menge des beim erfindungsgemässen Verfahren ein zusetzenden Hilfsstoffes beträgt im allgemeinen 0,01 bis 3, vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew. %, bezogen auf das Fasergewicht.
Die zu suspendierende Faser kann z. B. mit einer etwa 0,5 %igen Lösung des Hilfsstoffes in Wasser getränkt, auf einen Wassergehalt von etwa 30% abpresst werden. Die ge schnittene Faser kann dann in einer Konzentration von bei spielsweise 2 bis 5% in Wasser eingetragen, mit einem Rührer etwa 10-15 Minuten verrührt und dann, nach Verdünnung auf die übliche Faserkonzentration, auf der Papiermaschine verarbeitet werden.
Die erfindungsgemäss verwendeten Hilfsstoffe gestatten die Herstellung von Fasersuspensionen, deren Konzentration in weiten Grenzen schwanken kann. Im allgemeinen liegt die Konzentration der Suspension zwischen 1 bis 10, vorzugs weise 1-5 Gew. %. Vor der Verarbeitung von höherkonzen- trierten Suspensionen ist demzufolge gegebenenfalls eine Verdünnung auf eine Konzentration erforderlich, wie sie für die Verarbeitung auf der Papiermaschine üblich ist.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können jedoch Fasersuspensionen mit einem Vielfachen der üblichen Kon zentration auf der Papiermaschinen verarbeitet werden, wenn man mit weitgehend enthärtetem Wasser arbeitet und dem Maschinenwasser geringe Mengen eines Alkali- bzw. Ammo- niumsalzes polyfuntkioneller Säuren wie z. B. Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Carboxymethylcellulose, Alginsäure, Maleinsäurecopolyerisate, Polyphosphorsäure usw. zusetzt.
Besonders geeignet ist Polyacrylsäure mit einem über 200 000 liegenden Molekulargewicht, welche in Form ihres Alkali- bzw. Ammoniumsalzes schon bei 5-50 ppm ihre volle Wir kung entfaltet.
Beispiel 1 a) Präparation der Faser 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) wer den in 2000 Gewichtsteilen einer 0,5 %aigen Lösung eines höhermolekularen Hilfsstoffs, hergestellt aus 2 Mol Poly- äthylenglykoläther (MG 6000), 1 Mol eines Gemisches aus 65 % 2,4-Toluylendiisocyanatund <B>35%</B> 2,
6-Toluylendiisocyanat und 2 Mol Stearylisocyanat gemäss Offenlegungsschrift DT 1 495 749.4, suspendiert und nach 5 Minuten von der Lö sung abgetrennt, so dass sie noch etwa 25-30% Feuchtigkeit enthält.
b) Suspension und Verarbeitung auf der Papiermaschine 400 Gewichtsteile (Trockengewicht) der präparierten Fa ser werden in 15 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert und mit einem Propeller-Rührer (800 U/min) 15 Minuten ge rührt, anschliessend auf eine Faserkonzentration von 0,1 % verdünnt und auf der Papiermaschine zu einem Vlies ver arbeitet. Das Vlies (Flächengewicht 40 g/m2) ist gleich- mässig, von hoher Nassfestigkeit und enthält keine Faser bündel. Vergleichsversuche A.
Vergleich ohne Präparation 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) wer den in 400 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert (höhere Konzentrationen der unpräparierten Faser führen leicht zur Verspinnung) und auf der Papiermaschine verarbeitet (Flä chengewicht 40 g/mz).
Das gebildete Vlies ist sehr ungleichmässig und besteht zu etwa 80% aus Faserbündeln.
B. Vergleich mit nicht erfindungsgemässem Emulgator 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) wer den zusammen mit 20 Gewichtsteilen eines neutralen Emul- gators (hergestellt aus 1 Mol Stearylalkohol und 15 Mol Äthylenoxid) 15 Minuten mit einem Propeller-Rührer in 4d 000 Gewichtsteilen Wasser verrührt (höhere Konzentra tionen verspinnen), anschliessend auf 0,
1 % verdünnt und auf der Papiermaschine zu einem Vlies verarbeitet (Flächen gewicht 40 g/mZ).
Das gebildete Vlies ist nur geringfügig gleichmässiger als das nach Vergleichsversuch A hergestellte, besteht jedoch noch zu etwa 50-60% aus Faserbündeln.
Beispiel 2 400 Gewichtsteile Polyamidfasern (40 mm/6,7 dtex) wer den wie in Beispiel la präpariert und anschliessend in 20 000 Gewichtsteilen Wasser 15 Minuten mit einem Propeller-Rüh- rer (800 U./min) verrührt.
Nach dem Verdünnen auf 0,1 lo wird die Fasersuspension auf der Papiermaschine verarbeitet. Man erhält ein gleich- mässiges Vlies hoher Nassfestigkeit ohne Faserbündel (Flä chengewicht 40 g/m2). Vergleichsversuch 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (40 mm/6,7 dtex) wer den in 400 000 Gewichtsteilen Wasser (0,1 %) suspendiert und gerührt.
Nach 3-4 Minuten ist das Fasermaterial in der Rühr- bütte zum Teil versponnen, das nur mit Schwierigkeiten auf dem Sieb der Papiermaschine abgelegt werden kann. Statt eines Vlieses erhält man zahlreiche nebeneinanderliegende Faserklumpen. Beispiel 3 400 Gewichtsteile Polyämidfaser (28 mm/ 1,6 dtex) wer den wie in Beispiel I a präpariert und anschliessend in 20 000 Gewichsteilen Wasser 15 Minuten mit einem Propeller-Rüh- rer (8t10 U./min) verrührt.
Man verdünnt auf eine Faser konzentration von 0,1 % und legt das Fasermaterial auf der Papiermaschine zu einem gleichmässigen Vlies hoher Nass- festigkeit ohne Faserbündel ab (Flächengewicht 40 g/m2). Vergleichsversuch 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/1,6 dtex) wer den in 4(1t1 000 Gewichtsteilen Wasser (0,1 %) suspendiert und gerührt. Nach 3-4 Minuten ist der grösste Teil des Faser materials versponnen, und man erhält auf dem Sieb der Pa piermaschine eine inhomogene, klumpige Masse.
Beispiel 4 50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), <B>100</B> Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser (25 mm/3,3 dtex) werden wie in Beispiel la präpariert und in 20 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert. Die Fasersus pension wird anschliessend in einem Voith-Pulper (1300 U./ min) 15 Minuten durchmischt und nach Verdünnen auf 0,1 % auf der Papiermaschine verarbeitet.
Man erhält ein sehr gleichmässiges und voluminöses Vlies hoher Nassreissfestig- keit. Vergleichsversuch 50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), 100 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser (25 mm/3,3 dtex) werden in 400 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert und in der Rührbütte verrührt. Schon nach 1 bis 2 Minuten beginnt das Fasermaterial zu verfilzen.
Beispiel 5 400.Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) wer den wie in Beispiel la präpartiert und in 20 000 Gewichts teilen Wasser, dem 100 ppm eines Copolymeren aus 70% Acrylamid und 30% Acrylsäure zugesetzt sind, 15 Minuten verrührt.
(Die Polycarbonsäure aus Acrylamid und Acryl säure hat ein Molgewicht etwa 2 - 106 und liegt als Na-Salz vor, pH der Lösung ist 7-8.) Anschliessend wird die Fasersuspension mit 10 ppm Copolymer-Na-Salz enthaltendem Wasser (über lonenaus- tauscher enthärtet) auf eine Konzentration von 0,6% ver dünnt und auf einer Steilsieb-Papiermaschine verarbeitet.
Trotz der um den Faktor 6 erhöhten Konzentration erhält man ein vollkommen bündelfreies, gleichmässiges Vlies hoher Nassfestigkeit.
Beispiel 6 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) wer den wie in Beispiel la präpariert und in 20 000 Gewichtstei len Wasser (das 150 ppm des in Beispiel 5 genannten Co- polymeren enthält) 15 Minuten verrührt.
Anschliessend wird die Fasersuspension mit nicht vorbe handeltem Wasser (20 DH), welches 50 ppm des in Bei spiel 5 genannten Copolymeren enthält, auf 0,6% verdünnt und auf einer Steilsieb-Papiermaschine verarbeitet.
Man erhält ein sehr gleichmässiges Vlies ohne Bündel. Beispiel 7 Herstellung der Präparationssubstanz 130 Teile Polyäthylenglykol mit dem durchschnittlichen Molgewicht von 6 500 wurden mit 400 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt, wobei zur Entfernung von Wasser 70 Teile Toluol aus der Lösung abdestilliert wurden. Anschliessend wurden der Lösung unter Rühren 4,2 Teile Hexamethylen- diisocyanat zugefügt und 3 Stunden unter Rückfluss gekocht.
Danach wurden aus der Lösung 250 Teile Toluol abdestil- liert. Der viskose Rückstand wurde im Vakuum bei 60 C von restlichem Lösungsmittel befreit. Das weisse, feste Produkt wurde unter Rühren in heissem Wasser gelöst, wobei die Konzentration der Lösung 10% betrug.
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/ 1,6 dtex) wer den mit einer 0,5%igen Lösung der Substanz gemäss Beispiel la präpariert und in 20 000 Gewichtsteilen Wasser (welches 150 ppm eines Copolymeren aus 60% Acrylamid und 40% Acrylsäure-Na enthält; Molgewicht etwa 6 - 106) 15 Minu ten verrührt.
Nach dem Verdünnen mit Wasser (20 DH), welches 50 ppm des genannten Copolymeren-Na-Salzes enthält, wird die Fasersuspension' bei einer Büttenkonzentration von 0,5%0 auf dem Steilsieb abgelegt.
Das erhaltene Vlies ist sehr gleichmässig und enthält keine Faserbündel.
Beispiel 8 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mmA,6 dtex) wur den mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen (a, b, c) Substanzen gemäss Beispiel la präpariert und wie in Beispiel 5 (unter Zusatz von 120 ppm des in Beispiel 5 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt.
Anschliessend wurden die Fasersuspensionen mit Wasser (20 DH), unter Zusatz von 50 ppm des in Beispiel 5 ge nannten Copolymeren, auf 0,6% verdünnt und auf dem Steil sieb abgelegt. Die dabei erhaltenen Vliese sind bündelfrei und von hoher Gleichmässigkeit.
Herstellung der Präparationssubstanzen a)<B>130</B> Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6 500) wur den mit 450 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt. Zur Entfer nung von Wasserspuren wurden 100 Teile Toluol abdestilliert. Unter Sieden wurden 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat zu gesetzt und weitere 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Anschliessend wurden 5,4 Teile Stearylamin zugefügt und weitere 2 Stunden unter Rückfluss erhitzt.
Durch Abdestillie- ren, zum Schluss im Vakuum, wurde das Toluol beseitigt. Bei 40 C unter Rühren wurde das feste, weisse Produkt in eine 10%ige wässrige, schwach viskose Lösung überführt.
b) Der Versuch a) wurde wiederholt, jedoch wurden nur 2,7 Teile Stearylamin zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen wurden konstantgehalten. Bei 30 C konnte unter Rühren eine 10%ige wässrige, stark viskose Lösung hergestellt wer den.
c) Der Versuch a) wurde wiederholt mit der Abände rung, dass 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat und 0,1 Teile einer 20%igen Lösung des Triisocyanates S=
EMI0005.0083
in Methylenchlorid, die Lösung und das Hexamethylendiiso- cyanat wurden vorher gemischt, dem Polyäthylenglykol/To- luol-Gemisch zugefügt wurden. Die übrigen Reaktionsbedin gungen wurden konstant gehalten. Nach Umsetzung mit 5,4 Teilen Stearylamin und Entfernung des Lösungsmittels wurde eine weisse, feste Substanz erhalten.
Eine 10%ige wässrige Lösung dieses Produktes liess sich bei 30 C unter Rühren herstellen. Die Lösung war schwach viskos. Beispiel 9 300 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) und 100 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/1,6 dtex) wurden mit der nachstehend beschriebenen Substanz (0,5%ige Lö sung)
gemäss Beispiel la präpariert und in 25 000 Gewichts teilen Wasser (nach Zusatz von 100 ppm eines Copolymeren aus 50%o Acrylamid und 50% Acrylsäure-Na; Molgewicht etwa 4,5 - 106) 15 Minuten gerührt.
Anschliessend wurde die Fasersuspension auf 0,4% ver dünnt (Wasser von 20 DH und Zusatz von 60 ppm des oben genannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmässigen und bündelfreien Vlies abgelegt. Herstellung der Präparationssubstanz 195 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6 500, das Pro dukt zeigte in wässriger Lösung einen pH-Wert von 7) wur den geschmolzen und unter Stickstoffatmosphäre auf 180 C erhitzt.
Bei 180 C wurden unter Rühren 3,3 Teile Ortho- ameisensäuretrimethylester zugefügt und die Reaktion 6 Stunden bei dieser Temperatur fortgeführt. Danach wurden 8,1 Teile Stearylamin zugefügt und weitere 2 Stunden bei 180 C gerührt und danach abgekühlt. Das gelbliche, feste Reaktionsprodukt konnte unter Rühren in eine 10%ige wässrige Lösung überführt werden.
Beispiel 10 200 Gewichtsteile Polyamid (20 mm/1,6 dtex) und 200 Gewichtsteile Polyamid (20 mm/3,3 dtex) wurden mit der nachstehend beschriebenen Substanz gemäss Beispiel la prä pariert und in 25 000 Gewichtsteilen Wasser (unter Zusatz von 150 ppm des in Beispiel 5 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt.
Anschliessend wurde die Fasersuspension auf 0,35% ver dünnt (mit Wasser von 20 DH und unter Zusatz von 50 ppm des in Beispiel 5 genannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmässigen Vlies abgelegt. Herstellung der Präparationssubstanz 130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6 000) wurden unter Stickstoff bei 80 C geschmolzen und mit 1 Teil 10%- iger Schwefelsäure, 5,5 Teilen Terephthalsäure sowie 500 Teilen Toluol vermischt.
Unter Rühren wurden 100 Teile Toluol teilweise als Azeotrop mit Wasser abdestilliert. An- schliessend wurden 4,3 Teile Myristylalkohol zugefügt und weiter 100 Teile Toluol abdestilliert. Die Reaktionslösung wurde noch 2 Stunden unter Rückfluss erhitzt, danach wurde das restliche Lösungsmittel abdestilliert (Vakuum). Das erhaltene weisse Produkt konnte bei 25 C unter Rühren in eine 5%ige wässrige Lösung überführt werden.
Beispiel 11 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) wur den mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen (a, b, c) Substanzen gemäss Beispiel la präpariert und in 25 000 Gewichtsteilen Wasser (unter Zusatz von 160 ppm des Na-Salzes der Polyacrylsäure [Molgewicht etwa 0,6 - 10b]) 15 Minuten verrührt.
Anschliessend wurden die Fasersuspensionen mit Wasser (10 DH), unter Zusatz von 50 ppm der oben genannten Polyacrylsäure-Na, auf 0,3 % verdünnt und auf dem Steilsieb in gleichmässigen, bündelfreien Vliesen abgelegt. Herstellung der Präparationssubstanzen a) 130 Teile Polyäthylenglykol (durchschnittliches Mol- gewicht 6 500) wurden unter Überleiten von Stickstoff mit 4,9 Teilen Adipinsäure vermischt und unter Rühren 4 Stun den auf 170 C erhitzt.
Danach wurden 4,3 Teile Myristyl- alkohol untergemischt und weitere 2 Stunden auf 170 C er hitzt. Nach dem Erkalten wurde ein gelbliches, festes Pro dukt erhalten, welches sich in kaltem Wasser löst, wobei schwach viskose Lösungen entstehen.
b) Unter Überleiten von Stickstoff wurden 130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6 500) auf 175 C erhitzt und unter Rühren mit 6,1 Teilen Sebazinsäure gemischt. Es wurde 6 Stunden bei<B>175'</B> C gerührt und nach Zugabe von 4,3 Tei- len Myristylalkohol weiter 2 Stunden bei 180 C. Nach dem Erkalten lag ein festes Reaktionsprodukt vor, welches sich in eine 10%ige wässrige Lösung überführen liess.
c) Der Versuch b) wurde wiederholt, jedoch wurden an stelle der Sebazinsäure 5,2 Teile Korksäure zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen sowie die Menge an Myristylalkohol wurden konstant gehalten. Das gelbliche, feste Reaktionspro dukt lässt sich vollständig in eine 10%ige wässrige Lösung überführen.