Polyurethanvliesstoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung von Vliesstoffen. Unter Vliesstoffen versteht man aus Fasern bestehende Flächengebilde, bei denen die Fasern an den Kreuzungspunkten irgendwie mit einander verbunden sind. Zu diesem Zweck im prägniert man die Fasern, wie z. B. im deutschen Patent Nr. 920 211 beschrieben, mit einem Binde mittel.
Es ist jedoch auch eine Methode bekannt, bei der ;die Verbindung der Fasern untereinander ohne Binde mittelerfolgt. Zu diesem Zweck schickt man thermo plastische Fasern durch ein heisses Walzwerk. Bei dem Durchgang des Vlieses. durch Iden heissen Wal zenspalt erweichen die thermoplastischen Fasern oberflächlich und verkleben sich so gegenseitig an ihren Berührungspunkten.
Wiederum ein anderes Verfahren geht von was serlöslichen Fasern - insbesondere PVA-Fasern aus. Die Fasern werden mit Wasser imprägniert und dabei klebrig. Bei einer anschliessenden Druck einwirkung verkleben auch hier :die Fasern miteinan der an den Berührungspunkten (DAS Nr. 1088 016). Bei den mit Bindemitteln hergestellten Vliesstoffen hängen die Eigenschaften erwartungsgemäss weitge hend vom verwendeten Klebstoff ab.
Imprägniert man mit Latex, dann erhält man sehr sprungela- stische Flächengebilde, die als formhaltende Einlagen bei Kleidungsstücken Verwendung finden. Imprä- gniertman dagegen mitMelaminformaldehydharz 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 hochelasti schen Vliesstoff, der nur aus Gummifasern besteht, herzustellen. Der Verwirklichung dieses Vorschlages stehen jedoch unüberwindliche Schwierigkeiten ent- gegen. Einmal bereitet die Herstellung von Gummi fasern mit einem Durchmesser, der idem oder Textil fasern ähnlich ist, grosse Schwierigkeiten;
weiterhin können die Gummifasern miteinander nicht ver schweisst werden. Natürlich könnte man daran den ken, .das aus Gummifasern bestehende Vlies wie derum mit Latex zu tränken, um auf diese Weise eine Verbindung der Fasern untereinander zu be wirken. Tut man dies, idann erhält man aber keinen Vliesstoff, sondern nur ein Gummischwamm ähn liches 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 beispiels weise zunächst ein Glykol mit einem Diisocyanat um.
Mit anderen Worten: Man lässt das Glykol oder vorteilhaft auch ein Polyester mit endständigen OH-Gruppen mit einem Diisocyanat derart reagieren, dass die NCO-Gruppen sich mit den endständigen OH-Gnippen der anderen Komponente zunächst zu Urethan-Gruppen umsetzen. Ein derartiges Zwi schenkondensat 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, die z. B. in den deutschen Patenten Nrn. 896 402 oder 746 708 beschrieben werden. Durch das Aufspreiseln des Polymerstrahles im elektrischen Feld entsteht ein Wirrfaservlies. Gleichzeitig verkleben die Fasern die ses 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 seines der artigen Vlieses erhöht. Man hat im Endeffekt ein Polyurethanvlies, bei dem ;die Fasern miteinander ohne Bindemittel verbunden sind.
Die Erfindung betrifft also einen Polyunethan- Vliesstoff, welcher dadurch gekennzeichnet äst, ,dass ,die Polyurethanfasern bindemittelfrei miteinander verklebt sind.
Das entsprechende Verfahren zur Her stellung eines derartigen Polyurethan-Vliesstoffes ist dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst eine Ver- bindung mit endständigen OH-Gruppen und ein Diisocyanat in Abwesenheit von Wasser miteinander reagieren lässt, dieses Vorkondensat dann. im,
elek trischen Feld verspinnt und das resultierende Vlies der Einwirkung von Wasser aussetzt.
Das Polyurethanvlies kann nur in der eben ge- schilderten Weise hergestellt werden. Es ist z. B. nicht möglich, das fertige Polyurethan zu verspinnen und so eine Verbindung der Fasern miteinander zu erzwingen. Derartige Vliese delamini.eren nicht,
wäh rend die mit idem Kreuzleger hergestellten Vliesstoffe durch übereinanderlegen mehrerer Flore und an schliessender Bindemittel-Imprägnierung leicht idurch Aufziehen von einer Kante her wieder getrennt wer den.
<I>Beispiel</I> Man erhitzt 100 g eines käuflichen, etwa 1 Wasser enthaltenden linearen Äthylen4ykol-Adipin- säure-Polyesters (mittleres Molekulargewicht 2000; Hydroxylzahl 50-60) mit endständigen OH-Gruppen in einem Autoklaven während einer Dauer von 2 Stunden bei einem Druck von 20 mm Hg auf l40 C. Dabei findet eine vollständige Entwässerung statt.
Diese Entwässerung ist Voraussetzung für die fol gende einwandfreie Umsetzung mit Naphthylen-1,5- Düsocyanat. Von dieser Substanz (im Handel als Desmodur 15 erhältlich) werden 10,5 Gewichtsteile in die noch heisse Schmelze ides Polyesters mit end- ständigen OH-Gruppen (Handelsname Desmophen 2000)
eingestreut. Man lässt das Ganze dann 10 Minuten stehen. Dabei sinkt die Temperatur auf etwa 130 C ab. Während des genannten Zeitraumes reagieren die NCO-Gruppen des Däisocyanats mit den endständigen OH-Gruppen des Polyesters zu Urethan-Gruppen. 25 g ider noch heissen Schmelze löst man anschliessend in 115g Methylenchlorid. Die entstehende Lösung spinnt man nun idurch eine 0,1-0,3 mm starke Düse aus.
In einem Abstand von 40-60 cm unterhalb der Düse bringt man einen oder mehrere Drähte an, die auf + 60000 V auf geladen werden. Zur Erhöhung der Spinngeschwin- digkeit kann man auch aus zwei Düsen ausspinnen.
Sie müssen unter den gegebenen Bedingungen etwa einen Abstand von 18 mm aufweisen, wenn Störun gen der Vliesstoffbildungen verhindert werden sollen. Bereits 10-20 mm unterhalb ider 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 ange ordnetes, geerdetes Transportband,
Idas das so ge sponnene Vlies sammelt. Auf idiese Weise wird eine gleichmässige Ablagerung der herunterfallenden Fä- iden erreicht. Um die Gleichmässigkeit noch zu @er- höhen, 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 her .oszillierende Isolier- band auffallenden Fasern iderart stark auf, dass sie nun die ankommenden Fasern, die ja den gleichen Ladungssinn tragen, abzuschliessen versuchen und so im ganzen Raum ein richtiges Flockentreiben ver ursachen.
Nachdem man das Vlies gesponnen hat, genügt schon idie Einwirkung der Luftfeuchtigkeit, um die angestrebte Vernetzung zu erreichen. Man kann natürlich auch Wasserdampf aufsprühen oder das Vlies direkt in Wasser einspinnen.
Polyurethane nonwoven The invention relates to a method for producing nonwovens. Nonwovens are fabrics consisting of fibers in which the fibers are somehow connected to each other at the crossing points. For this purpose, the fibers are impregnated, such as B. in German Patent No. 920 211 described, with a binding agent.
However, a method is also known in which the fibers are connected to one another without a binding agent. For this purpose, thermoplastic fibers are sent through a hot rolling mill. At the passage of the fleece. Due to the hot roll gap, the thermoplastic fibers soften on the surface and stick to each other at their points of contact.
Another method is based on what soluble fibers - especially PVA fibers. The fibers are impregnated with water and become sticky. When pressure is then applied, the fibers stick together at the points of contact (DAS No. 1088 016). As expected, the properties of the nonwovens produced with binders largely depend on the adhesive used.
If you impregnate with latex, you get very resilient flat structures that are used as shape-retaining inserts in items of clothing. On the other hand, if you impregnate with melamine-formaldehyde resin or with certain acrylate resins, you get more paper-like flat structures that no longer show the cracks of the latex-bound types.
It would, of course, be tempting to produce a highly elastic nonwoven fabric that consists only of rubber fibers. The implementation of this proposal, however, faces insurmountable difficulties. On the one hand, the production of rubber fibers with a diameter that is similar to idem or textile fibers creates great difficulties;
Furthermore, the rubber fibers cannot be welded together. Of course, you could think of soaking the rubber fiber fleece again with latex in order to create a bond between the fibers. If you do this, you don't get a non-woven fabric, but just a structure similar to a rubber sponge.
It has now been found that, contrary to expectations, it is still possible to produce nonwovens whose fibers have highly elastic properties and which are glued to one another without the use of a binder. For this purpose, for example, a glycol is first implemented with a diisocyanate.
In other words: the glycol or advantageously also a polyester with terminal OH groups is allowed to react with a diisocyanate in such a way that the NCO groups initially react with the terminal OH groups of the other component to form urethane groups. Such an intermediate condensate can be spun through a nozzle without any particular difficulty.
In order to convert the jet emerging from the nozzle into a fleece, one works according to the known electrical spinning methods, the z. Described in German Patent Nos. 896,402 or 746,708. A tangled fiber fleece is created by increasing the polymer beam in the electric field. At the same time, the fibers of this fleece stick together at their points of contact.
If this fleece is exposed to the action of water or water vapor, the side chains also cross-link with one another, whereby the elastomeric properties of the threads only really come into their own; at the same time, the strength of its non-woven fabric is increased. In the end, you have a polyurethane fleece in which the fibers are connected to one another without a binder.
The invention thus relates to a polyunethane nonwoven fabric which is characterized in that the polyurethane fibers are glued to one another without a binder.
The corresponding process for the manufacture of such a polyurethane nonwoven fabric is characterized in that first a compound with terminal OH groups and a diisocyanate are allowed to react with one another in the absence of water, and this precondensate is then allowed to react. in the,
electric field and the resulting fleece exposed to the action of water.
The polyurethane fleece can only be produced in the manner just described. It is Z. B. not possible to spin the finished polyurethane and so force a connection of the fibers with each other. Such fleeces do not delaminate,
while the nonwovens produced with the crosslapper are easily separated again by laying several piles on top of each other and then impregnating the binding agent.
<I> Example </I> 100 g of a commercially available linear ethylene-glycol-adipic acid polyester (average molecular weight 2000; hydroxyl number 50-60) with terminal OH groups and containing about 1 water are heated in an autoclave for a period of 2 Hours at a pressure of 20 mm Hg at 140 ° C. There is complete drainage.
This dewatering is a prerequisite for the following flawless reaction with naphthylene-1,5-diisocyanate. 10.5 parts by weight of this substance (commercially available as Desmodur 15) are added to the still hot melt of the polyester with terminal OH groups (trade name Desmophen 2000)
interspersed. The whole thing is then left to stand for 10 minutes. The temperature drops to about 130 C. During the period mentioned, the NCO groups of the diisocyanate react with the terminal OH groups of the polyester to form urethane groups. 25 g of the still hot melt are then dissolved in 115 g of methylene chloride. The resulting solution is then spun out through a 0.1-0.3 mm thick nozzle.
At a distance of 40-60 cm below the nozzle, one or more wires are attached, which are charged to + 60,000 V. To increase the spinning speed, it is also possible to spin out from two nozzles.
Under the given conditions, they must have a distance of about 18 mm if disruptions to the formation of nonwovens are to be prevented. Already 10-20 mm below the nozzle opening, the solution, which emerges as a smooth jet, is split into many fine fibers and forms a fleece. This sinks to a grounded conveyor belt about 1 m below the wire,
Idas collects the spun fleece. In this way, a uniform deposit of the falling filaments is achieved. In order to @ increase the evenness even more, it is recommended that you lay a wire net on the elastic band and earth this wire net.
If you don't do that, the fibers falling on the insulating tape, which oscillates back and forth, become so strongly charged that they try to close off the incoming fibers, which carry the same sense of charge, and thus drive real flocs throughout the room cause.
After the fleece has been spun, the action of atmospheric moisture is sufficient to achieve the desired crosslinking. You can of course also spray water vapor or spin the fleece directly into water.