Verfahren zur Herstellung von Kunstleder
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunstleder, ausgehend von einem Fa Faservlies, das mit einer hochviskosen bis gelartigen Polymerlösung oder -dispersion imprägniert wird.
In einem solchen Verfahren bildet das Imprägnieren des Faservlieses ein besonderes Problem.
Es ist bekannt, textilartige Flächegebilde mit Polymerlösungen oder -dispersionen unter Anwendung verschiedener Verfahren zu imprägnieren. Die Imprägniermittel können dabei z. B. durch Tauchen, Besprühen oder mittels Walzen und dergleichen aufgebracht werden. Die Auswahl des geeigneten Imprägnierverfahrens richtet sich nicht nur nach dem angestrebten Effekt, sondern ist auch auf die Art des Flächengebildes, die hierin enthaltenen Fasern, die chemische Zusammensetzung und Viskosität des Imprägniermittels usw. abzustimmen.
Für die Imprägnierung von Faservliesen, die zu Kunstleder weiterverarbeitet werden sollen, sind einige der genannten bekannten Verfahren nicht oder nur bedingt geeignet. So ist die völlige Durchdringung solcher Vliese, die eine verhältnismässig hohe Dichte haben müssen, nicht ohne weiteres zu erreichen. Auch die relativ schlechte Benetzbarkeit der synthetischen Fasern, aus denen die Vliese im allgemeinen ganz oder zu einem wesentlichen Teil bestehen, und die Verwendung höher viskoser, meist gelförmiger Imprägniermittel, wirft Probleme auf.
Wenn das Imprägniermittel in bekannter Weise durch Tauchen aufgebracht werden soll, d. h. durch ein Verfahren, bei dem das Faservlies durch eine mit Polymerlösung oder -dispersion gefüllte Badwanne hindurchgeführt wird, so kann eine ausreichende Tränkung des Vlieses nur beim Durchlaufen einer langen Badstrecke erreicht werden. Man leitet die Vliesbahn in diesem Fall zweckmässig unter mehrfacher Umlenkung über eine Vielzahl von frei drehbaren oder auch angetriebenen Walzen durch das Bad. Hierbei lässt es sich nicht vermeiden, dass in Laufrichtung der Bahn ein verhältnismässig starker Zug ausgeübt wird, der zu einer Längung des Vlieses und einer Orientierung der Fasern führt und sich im Endprodukt in einer sehr unerwünschten Differenz verschiedener physikalischer Daten, wie der Festigkeits- und Dehnungswerte, in Längs- und Querrichtung auswirkt.
Dieses bekannte Verfahren hat darüber hinaus noch eine Anzahl weiterer Nachteile. Abgesehen von dem erforderlichen apparativen Aufwand und der grossen Imprägniermittelmenge, die zum Einsatz kommt, ist die Einhaltung konstanter Temperaturen, die insbesondere dann eine Rolle spielt, wenn die Behandlung bei höheren Temperaturen erfolgen muss, ausserordentlich schwierig. Die grosse Oberfläche des Bades begünstigt ausserdem die Verdampfung von Lösungsmittel und die Einwirkung von Luftfeuchtigkeit und -sauerstoff, was je nach Art des Lösungsmittels und/oder der Polymeren zu einer Änderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Imprägniermittels führen kann, so dass ein häufiger Wechsel der Bäder erforderlich wird.
Beim Aufbringen von Polymerlösungen oder -dispersionen mittels Sprühdüsen werden zwar eine Anzahl der oben erwähnten Nachteile vermieden, doch ist es selbstverständlich, dass dieses Verfahren nur in beschränktem Umfang anwendbar ist. Höher viskose Imprägniermittel können nicht eingesetzt werden, doch auch bei verhältnismässig dünnflüssigen Behandlungsmitteln ist eine völlige Durchimprägnierung dichter Vliese nicht zu erreichen.
Von den bekannten Verfahren hat sich das Auftragen von Polymerlösungen oder -dispersionen unter Verwendung von Walzen noch als am günstigsten erwiesen. Man führt dabei das Vlies vorzugsweise senkrecht von oben nach unten zwischen zwei sich in Laufrichtung des Vlieses drehenden Walzen hindurch.
Das Imprägniermittel, das dem von den Walzen gebildeten Spalt zugeführt wird, dringt zunächst nur oberflächlich ein, wird dann aber durch den Druck der Walzen vollständig in das Vlies hineingepresst, so dass eine Durchdringung des gesamten Vliesquerschnitts gewährleistet wird. Auch bei diesem Verfahren treten jedoch Nachteile auf, die sich insbesondere bei der Herstellung von Kunstleder ausserst ungünstig bemerkbar machen. Wie bereits erwähnt, müssen die Walzen einen gewissen Druck auf das Vlies ausüben, der sich vor allem nach der Viskosität des Imprägniermittels und der Kompressibilität des Vlieses zu richten hat.
Unterhalb der Anpressstelle der Walzen dilatiert das Vlies und nimmt dabei Luft auf. Ein auf diese Weise imprägniertes Vlies, das anschliessend zur Koagulation des zur Imprägnierung verwendeten Polymerisats in ein geeignetes Bad geführt wird, zeigt insbesondere an den Oberflächen die Ausbildung verhältnismässig grober Poren, die äusserst unerwünscht sind.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstleder, ausgehend von einem Faservlies, das mit einer hochviskosen bis gelartigen Polymerlösung oder -dispersion imprägniert wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das Vlies senkrecht von oben nach unten durch Polymerlösung oder -dispersion leitet, die dem von zwei in Laufrichtung des Vlieses rotierenden Walzen gebildeten Spalt zugeführt wird, und dass man das Vlies unmittelbar unterhalb der Anpressstelle der Walzen durch Polymerlösung oder -dispersion hindurchführt, und zwar unter einer solchen konstanten Spannung, dass ein glatter Lauf der Vliesbahn in der Badwanne gewährleistet ist, wobei das imprägnierte Vlies dann zu Kunstleder weiterverarbeitet wird, indem das Polymerisat durch Nichtlösungsmittel unter Ausbildung von Mikroporen im Substrat ausgefällt wird.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines Faservlieses in einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.
In der dargestellten Vorrichtung ist eine Badwanne 8 so angeordnet, dass zwei Imprägnierwalzen 4 und 6 bis in die Höhe ihrer Achsen in eine hochviskose bis gelartige Polymerlösung oder -dispersion 7 eintauchen.
Polymerlösung bzw. -dispersion wird auch, wie bei 5 angedeutet, von oben dem von den Walzen 4 und 6 gebildeten Spalt zugeführt. Eine mittels eines Einzugswalzenpaares 1 zugeführte Faservliesbahn 2 wird über eine Umlenkrolle 3 senkrecht von oben nach unten durch die Polymerlösung bzw. -dispersion 5 und durch den Spalt zwischen den Walzen 4 und 6 geleitet, welche in Laufrichtung des Vlieses rotieren. Unmittelbar unter der Anpressstelle der Walzen 4 und 6 gelangt das Faservlies in die Lösung bzw. Dispersion 7 in der Badwanne 8. Durch diese wird es mittels Führungsrollen 9, 10, 11 und eines Abzugswalzenpaares 12 unter einer solchen konstanten Spannung hindurchgeführt, dass ein glatter Lauf der Vliesbahn in der Badwanne gewährleistet ist.
Anschliessend wird dann das imprägnierte Vlies zu Kunstleder weiterverarbeitet, indem das Polymerisat durch Nichtlösungsmittel unter Ausbildung von Mikroporen im Substrat ausgefällt wird.
Das Volumen der Badwanne 8 sollte möglichst gering sein, was zweckmässig dadurch erreicht wird, dass der Boden der Wanne etwa parallel zum Lauf der Vliesbahn 2 verläuft. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Ausführungen der Vorrichtung brauchbar, sofern in ihnen die Einhaltung der angegebenen Bedingungen gewährleistet ist.
Die dargestellte Vorrichtung kann zur Imprägnierung von Faservliesen der verschiedensten Art angewandt werden, die nachher zu Kunstleder weiterverarbeitet werden, doch sind die Vorteile besonders deutlich bei Vliesen mit hoher Dichte, die ganz oder zu einem wesentlichen Teil aus synthetischen Fasern bestehen. Genadelte Krempelvliese können ebenso eingesetzt werden wie Vliese, die auf Papiermaschinen erzeugt und durch eine geeignete Behandlung verdichtet worden sind.
Im Gegensatz zu bekannten Arbeitsweisen, bei denen die Polymerlösungen oder -dispersionen mittels Walzen aufgebracht werden, das Vlies unterhalb der Walzen dann jedoch in Luft dilatiert, ist das beschriebene Verfahren weitgehend von der Kompressibilität des Vlieses unabhängig. Bei diesem bekannten Verfahren muss der Walzendruck derart auf die Zusammendrückbarkeit des Vlieses abgestellt werden, dass das Imprägniermittel zwar vollständig in das Vlies hineingedrückt wird, dabei jedoch keinerlei Abquetschung erfolgt, da andernfalls unterhalb der Anpressstelle Luft in das Vlies eintritt. Bei der hier beschriebenen Imprägnierung ist in dieser Beziehung ein weiter Spielraum gegeben.
Die grösste Gleichmässigkeit der Imprägnierung über den gesamten Vliesquerschnitt erzielt man jedoch, wenn man den Abstand der Walzen 4 und 6 so wählt, dass eine gewisse Abquetschung der Polymerlösung oder -dispersion erfolgt und beim Eintauchen in das Bad die restliche Menge aufgenommen wird.
Bei der Behandlung von Basisvliesen für Kunstleder muss nicht nur die Durchdringung des Vlieses mit dem Imprägniermittel vollständig und sehr gleichmässig sein, es sollen sich auch bei der anschliessenden Behandlung des imprägnierten Vlieses mit einem geeigneten Nichtlösungsmittel zur Ausfällung des verwendeten Polymerisats ausschliesslich Mikroporen ausbilden. Wenn dieser Effekt auch weitgehend durch die Auswahl spezieller Imprägniermittel und die Art der Ausfällung bestimmt wird, so hat das Imprägnierverfahren darüber hinaus ebenfalls einen erheblichen Einfluss. Bei Einhaltung der angegebenen Verfahrensbedingungen werden optimale Ergebnisse erzielt.
Das folgende Beispiel, indem auf die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung Bezug genommen wird, erläutert ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens im einzelnen:
Ein auf einer Papiermaschine erzeugtes Vlies aus einer Mischung von Viskose- und Polyamidfasern im Verhältnis 20: 80 Gew.% wurde durch eine Hitzebehandlung auf eine Dicke von 3 mm und ein Flächengewicht von 350 g/m2 verdichtet. Als Imprä gniermittel wurde eine gelförmig Lösung von Polyurethan in Dimethylformamid verwendet. Die Imprägniermittellösung hatte eine Viskosität von etwa 11 Poise.
Das mittels des Einzugswalzenpaares 1 zugeführte Vlies 2 wird über die Umlenkrolle 3 geleitet und läuft dann senkrecht von oben nach unten zwischen den beiden in Laufrichtung des Vlieses rotierenden Walzen 4 und 6 hindurch. Der Walzenabstand beträgt 2 mm. Dem von den Walzen gebildeten Spalt wird von beiden Seiten des Vlieses das Imprägniermittel 5 durch nicht dargestellte Einrichtungen zugeführt, und zwar in solcher Menge, dass - unter gleichzeitiger Berücksichtigung des aus dem Bad mitgenommenen Imprägniermittels - die Standhöhe konstant gehalten wird.
Das Imprägniermittel dringt zunächst nur oberflächlich in das Vlies ein und wird dann zwischen den Walzen vollständig eingepresst. Umittelbar unterhalb der Anpressstelle der Walzen tritt das Vlies in das Imprägniermittel ein, das bis zur Höhe 7 die Badwanne 8 füllt.
Eine Umlenkrolle 9 sowie weitere Führungsrollen 10/11 sorgen für einen glatten Lauf der Vliesbahn innerhalb der Badwanne, aus der das Vlies schliesslich mittels des Walzenduos 12 abgezogen wird. Das Vlies läuft mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min in den Spalt zwischen den Walzen 4 und 6 ein. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen des Duos 12 und damit die Abzugsgeschwindigkeit des Vlieses beträgt 2,04 m/min.
Die Längung, die das Vlies während der Behandlung erfährt, macht nicht mehr als etwa 2 % aus, während bei einer bekannten Imprägnierung eines gleichen Vlieses durch Tauchen die Längung wenigstens 6 bis 8 % beträgt. Das Vlies wird anschliessend durch ein nicht dargestelltes wässriges Koagulationsbad geführt, in dem in an sich bekannter Weise die Ausfällung des Polyurethans unter Ausbildung von Mikroporen und die Auswaschung des Lösungsmittels erfolgt.
Process for the production of artificial leather
The invention relates to a process for the production of artificial leather, starting from a nonwoven fabric which is impregnated with a highly viscous to gel-like polymer solution or dispersion.
In such a process, the impregnation of the nonwoven fabric poses a particular problem.
It is known to impregnate textile-like sheet-like structures with polymer solutions or dispersions using various methods. The impregnating agents can, for. B. can be applied by dipping, spraying or by means of rollers and the like. The selection of the suitable impregnation process is not only based on the desired effect, but also on the type of fabric, the fibers contained therein, the chemical composition and viscosity of the impregnation agent, etc.
For the impregnation of fiber fleeces which are to be further processed into artificial leather, some of the known processes mentioned are not or only partially suitable. Thus, the complete penetration of such fleeces, which must have a relatively high density, cannot be easily achieved. The relatively poor wettability of the synthetic fibers, of which the nonwovens generally consist entirely or to a substantial extent, and the use of highly viscous, mostly gel-like impregnating agents, also pose problems.
If the impregnating agent is to be applied in a known manner by dipping, d. H. by means of a method in which the fiber fleece is passed through a bath tub filled with polymer solution or dispersion, sufficient impregnation of the fleece can only be achieved by passing through a long bath. In this case, the fleece web is expediently passed through the bath with multiple deflections over a large number of freely rotatable or also driven rollers. It cannot be avoided that a relatively strong tension is exerted in the running direction of the web, which leads to an elongation of the fleece and an orientation of the fibers and results in a very undesirable difference in various physical data such as the strength and elongation values in the end product , affects lengthways and crossways.
This known method also has a number of other disadvantages. Apart from the equipment required and the large amount of impregnating agent that is used, maintaining constant temperatures, which is particularly important when the treatment has to take place at higher temperatures, is extremely difficult. The large surface area of the bath also favors the evaporation of solvents and the effects of atmospheric moisture and oxygen, which, depending on the type of solvent and / or the polymers, can lead to a change in the physical and chemical properties of the impregnating agent, so that frequent changes of the Baths becomes necessary.
When applying polymer solutions or dispersions by means of spray nozzles, a number of the disadvantages mentioned above are avoided, but it goes without saying that this method can only be used to a limited extent. Highly viscous impregnation agents cannot be used, but complete impregnation of dense fleeces cannot be achieved even with relatively thin-bodied treatment agents.
Of the known processes, the application of polymer solutions or dispersions using rollers has proven to be the most favorable. The fleece is preferably passed vertically from top to bottom between two rollers rotating in the direction of travel of the fleece.
The impregnating agent, which is fed to the gap formed by the rollers, initially penetrates only superficially, but is then pressed completely into the fleece by the pressure of the rollers, so that penetration of the entire fleece cross-section is ensured. However, this method also has disadvantages which are particularly unfavorable in the production of artificial leather. As already mentioned, the rollers have to exert a certain pressure on the fleece, which depends primarily on the viscosity of the impregnating agent and the compressibility of the fleece.
Below the contact point of the rollers, the fleece dilates and absorbs air. A fleece impregnated in this way, which is then fed into a suitable bath for coagulation of the polymer used for impregnation, shows, in particular on the surfaces, the formation of relatively coarse pores which are extremely undesirable.
The invention aims to avoid the disadvantages outlined above.
The invention relates to a process for the production of artificial leather, starting from a fiber fleece which is impregnated with a highly viscous to gel-like polymer solution or dispersion, characterized in that the fleece is passed vertically from top to bottom through polymer solution or dispersion which is the is supplied by two rollers rotating in the direction of travel of the fleece, and that the fleece is passed through polymer solution or dispersion directly below the contact point of the rollers, under such constant tension that the fleece web runs smoothly in the bath tub The impregnated fleece is then further processed into artificial leather in that the polymer is precipitated by nonsolvents with the formation of micropores in the substrate.
Exemplary embodiments of the method according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.
The drawing shows schematically a device for impregnating a fiber fleece in one embodiment of the method according to the invention.
In the device shown, a bath tub 8 is arranged in such a way that two impregnation rollers 4 and 6 are immersed in a highly viscous to gel-like polymer solution or dispersion 7 up to the level of their axes.
Polymer solution or dispersion is also, as indicated at 5, fed from above to the gap formed by rollers 4 and 6. A fiber nonwoven web 2 fed by means of a pair of intake rollers 1 is passed over a deflection roller 3 vertically from top to bottom through the polymer solution or dispersion 5 and through the gap between the rollers 4 and 6, which rotate in the direction of the web. Immediately below the contact pressure of the rollers 4 and 6, the fiber fleece enters the solution or dispersion 7 in the bath tub 8.Through this it is guided by means of guide rollers 9, 10, 11 and a pair of take-off rollers 12 under such constant tension that it runs smoothly the fleece web in the bath tub is guaranteed.
The impregnated fleece is then processed further into artificial leather by precipitating the polymerizate using non-solvents with the formation of micropores in the substrate.
The volume of the bath tub 8 should be as small as possible, which is expediently achieved in that the bottom of the tub runs approximately parallel to the run of the nonwoven web 2. Of course, however, other versions of the device can also be used, provided that they ensure compliance with the specified conditions.
The device shown can be used for the impregnation of fiber fleeces of the most varied types, which are then further processed into artificial leather, but the advantages are particularly clear in the case of fleeces with high density which consist entirely or to a substantial extent of synthetic fibers. Needled carded nonwovens can be used as well as nonwovens that have been produced on paper machines and compacted by a suitable treatment.
In contrast to known working methods in which the polymer solutions or dispersions are applied by means of rollers, but the fleece underneath the rollers then dilates in air, the method described is largely independent of the compressibility of the fleece. In this known method, the roller pressure must be adjusted to the compressibility of the fleece in such a way that the impregnating agent is pressed completely into the fleece, but no squeezing takes place, since otherwise air enters the fleece below the pressure point. In the case of the impregnation described here, there is a wide scope in this regard.
However, the greatest uniformity of the impregnation over the entire cross-section of the fleece is achieved if the distance between the rollers 4 and 6 is chosen so that the polymer solution or dispersion is squeezed to a certain extent and the remaining amount is absorbed when it is immersed in the bath.
When treating base nonwovens for artificial leather, not only must the impregnation agent penetrate the nonwoven completely and very evenly, but also when the impregnated nonwoven is treated with a suitable non-solvent to precipitate the polymer used, only micropores should be formed. If this effect is largely determined by the selection of special impregnation agents and the type of precipitation, the impregnation process also has a considerable influence. If the specified process conditions are observed, optimal results are achieved.
The following example, by referring to the device shown in the drawing, explains an embodiment of the method in detail:
A fleece produced on a paper machine from a mixture of viscose and polyamide fibers in a ratio of 20: 80% by weight was compacted by heat treatment to a thickness of 3 mm and a weight per unit area of 350 g / m2. A gel-like solution of polyurethane in dimethylformamide was used as the impregnating agent. The impregnant solution had a viscosity of about 11 poise.
The fleece 2 fed by means of the pair of intake rollers 1 is passed over the deflection roller 3 and then runs vertically from top to bottom between the two rollers 4 and 6 rotating in the direction of travel of the fleece. The roller distance is 2 mm. The impregnating agent 5 is fed to the gap formed by the rollers from both sides of the fleece by devices not shown, in such an amount that - taking into account the impregnating agent carried along from the bath - the standing height is kept constant.
The impregnating agent initially only penetrates the surface of the fleece and is then completely pressed in between the rollers. Immediately below the pressure point of the rollers, the fleece enters the impregnating agent, which fills the bath tub 8 up to level 7.
A deflection roller 9 and further guide rollers 10/11 ensure that the fleece web runs smoothly within the bath tub, from which the fleece is finally drawn off by means of the roller pair 12. The fleece runs into the gap between rollers 4 and 6 at a speed of 2 m / min. The peripheral speed of the rollers of the duo 12 and thus the take-off speed of the fleece is 2.04 m / min.
The elongation that the fleece experiences during the treatment does not amount to more than about 2%, while with a known impregnation of the same fleece by dipping the elongation is at least 6 to 8%. The fleece is then passed through an aqueous coagulation bath (not shown) in which the polyurethane is precipitated in a manner known per se with the formation of micropores and the solvent is washed out.