Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Lederfaserwerkstoffen aus Fasern von mineralisch und/oder pflanzlich gegerbten Lederabfällen und andersartigen Fasern, bei welchem aus dem Gemisch durch Zusatz von Wasser eine Suspension hergestellt und durch Entwässern ein Vlies gebildet wird, das Vlies anschliessend getrocknet, das so erhaltene Produkt fertiggestellt und gegebenenfalls zugerichtet wird, wobei die erhaltenen Lederfaserwerkstoffe beispielsweise als Schuhfuttermaterial Verwendung finden können.
Es ist bekannt, Lederfaserwerkstoffe aus Fasern aus Gemischen von Lederabfällen und andersartigen Stoffen herzustellen. Die in der Regel im Nassverfahren zerfaserten Lederabfälle aus mineralisch, pflanzlich oder synthetisch gegerbtem Leder werden dabei beispielsweise mit Textil- oder Zellstoffasern vermischt, in der wässrigen Bütte mit Bindemittel imprägniert, auf dem Sieb angeformt, getrocknet und abschliessend fertiggestellt und gegebenenfalls zugerichtet.
In dieser Weise hergestellte Werkstoffe erweisen sich in der Praxis für bestimmte Zwecke als ungeeignet, da sie im Endzustand ein hartes, steifes, kartonähnliches, nicht gewebe- oder vliesartiges Material darstellen, das für eine Verwendung nicht in Betracht gezogen werden kann, bei welcher erhebliche bleibende Verformungen und Aufnahmefähigkeit für Wasserdampf von besonderer Bedeutung sind. Derartige Verfahren erfordern insbesondere für die Nassvermahlung der Abfälle grosse Energiemengen und sind deshalb nicht wirtschaftlich.
Darüberhinaus bilden die beträchtlichen Abwassermengen mancherlei Probleme.
Aus den Firmenschriften 1890 und 1974 der Firma J. M. Voith GmbH, Heidenheim, sind Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen auf nassem Wege bekannt. Sie besitzen eine sogenannte initiale Nassfestigkeit, die jedoch bei Trocknung, d.h. bei Verlust des dünnen Wasserfilms auf den Faseroberflächen, verlorengeht, so dass ein loses Faserhaufenwerk ohne eigene Festigkeit übrigbleibt. Aus diesem Grunde erfolgt bei den bekannten Verfahren immer eine Abbindung der Fasern im Vliesstoff durch Bindemittel, und zwar entweder durch Zusetzen in der Flotte oder durch Aufbringung auf das bereits gebildete, auf einem Steigsieb befindliche Vlies vor der Trocknung. Nur das Verfahren, bei welchem das Bindemittel bereits dem Fasermaterial zugesetzt wird, bevor das Vlies gebildet ist, ermöglicht es, das Bindemittel gleichmässig über die Dicke im Vlies zu verteilen.
Bei dem Verfahren der Verfestigung von Vliesen nach ihrer Bildung, aber vor der Trocknung, bleibt der gelöste, in der Regel hochmolekulare Bindemittel-Festkörper auf der Oberfläche des Vlieses liegen, und das Lösungsmittel des Festkörpers wandert in die Tiefe des Vlieses hinein. Bei der Vliesbindung nach dem Spritzverfahren führt dieser Effekt zu einer lediglich oberflächlichen Bindung des Vlieses bzw. zu einer Filmbildung auf dem Vlies. Nach der Trocknung des Vlieses ist dann nur die obere Vliesschicht gebunden, nicht aber, oder zumindest unzureichend, sind es die darunterliegenden Vliesschichten. Bei einer Biegebeanspruchung löst sich infolgedessen die obere gebundene Vliesschicht von dem darunterliegenden Faserhaufenwerk ab. Ein solches Vlies ist technisch nicht brauchbar. Die Firmenschriften enthalten keinen Hinweis auf Verfahren zur Herstellung von Lederfasenverkstoffen.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftlicheres als die zurzeit bekannten Verfahren zur Herstellung von Lederfaserwerkstoffen, die sich gegenüber den bekannten Lederfaserwerkstoffen durch Elastizität, Dehnbarkeit und hohe hydrophile Eigenschaften auszeichnen, zu schaffen.
Dies wird durch das erfindungsgemässe Verfahren erreicht, bei welchem Lederfasern mit Nichtlederfasern einer Länge von 3 bis 40 mm gemischt werden, die Suspension auf eine Stoffdichte von 0,1 bis 0,5 g/l gebracht wird und dem durch Entwässern erhaltenen eigenfesten Vlies nach der Trocknung ein Bindemittel zugegeben wird.
Die Zerfaserung der Lederabfälle kann in bekannter Weise entweder nass, z.B. mittels Stiftmühle, oder trocken, z.B.
mittels Pralltellermühle, erfolgen, wobei die Trockenvermahlung bevorzugt wird.
Bislang wurden mineralisch und pflanzlich gegerbte Lederabfälle getrennt zerfasert und anschliessend im gewünschten Verhältnis gemischt. Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird trockenes, lohgares Bodenleder mit feuchtem Chromledersplit gemeinsam und ohne Wasserzusatz vermahlen. Man mischt die verschiedenen Lederarten im Verhältnis von 100 Gewichtsteilen lohgarem Leder zu 30-100, vorzugsweise 80 Gewichtsteilen Chromledersplit und bringt sie in einer Zerkleinerungsvorrichtung auf die gewünschte Faserlänge. Bei dieser besonderen Art der Trokkenvermahlung werden die Komponenten vollkommen miteinander vermischt, und Brandgefahr ist durch die Zumischung feuchter Splitabfälle ausgeschlossen. Chromledersplit ergibt bei der gemeinsamen Vermahlung gröbere Einzelfasern, die sich ähnlich wie Asbest an den Enden auffibrillieren.
Dadurch wird die Entwässerung erleichtert, da der Durchlasswiderstand für das abzusaugende Wasser verringert wird. Die Vermahlung kann kontinuierlich erfolgen und die vermahlenen Fasern lassen sich einfacher lagern.
Die Lederfasern werden bei der Zerfaserung vorzugsweise auf eine Länge von 1-3 mm eingestellt. Es ist zweckmässig, die Lederabfälle vor der Zerfaserung in einer Messermühle zu zerkleinern.
Zur Erhöhung der Eigenfestigkeit und Dehnbarkeit des entwässerten Blattes werden den Lederfasern Fasern aus andersartigen Stoffen, wie Kunststoffen, Textilabfällen, Asbest, Glas und dergleichen, beigemischt.
Die beigemischten Fasern besitzen eine Länge von 340 mm. Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens weisen 10-80 Gew. % der beigemischten Fasern, bezogen auf deren Gesamtgewicht, eine Länge von 20-40 mm auf. Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik hat sich aber auch der Zusatz kurzer, d.h. 3-8 mm langer Fasern als vorteilhaft erwiesen, da sie die Weichheit des Endproduktes verbessern und die Entwässerung des Fasergutes erleichtern.
Ihr Anteil in der Beimischung soll beispielsweise 1080 Gew. %, bezogen auf die Gesamtmenge an andersartigen Fasern, betragen.
Werden synthetische Fasern beigemischt, besitzen solche aus schrumpffreien Polyamiden, Polyestern, Polypropylen und Polyacrylnitril den Vorzug. Sie verleihen dem Endprodukt eine besonders hohe Reiss- und Weiterreissfestigkeit.
Ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass das Fasergut nicht schon in der wässrigen Suspension, sondern zur Hauptsache erst bei der Entwässerung verfilzt wird. Zu diesem Zweck stellt man aus dem Gemisch von Leder- und Nichtlederfasern durch Zusatz von Wasser eine Suspension her, welche die extrem niedrige Stoffdichte von 0,1-0,5 g Fasern pro Liter Wasser aufweist. Diese ausserordentlich hohe Verdünnung erlaubt eine sehr gute Durchmischung der Fasern und verhindert gleichzeitig ihre Verfilzung schon in diesem Stadium, die bei Suspensionen mit weit höherer und üblicher Stoffdichte nicht mit gleich guter Homogenität erreicht werden kann.
Die Qualität des Wassers spielt bei der Suspendierung der Fasern keine entscheidende Rolle. Es kann jede technisch einwandfreie Qualität venvendet werden, z.B. Kondenswasser oder vorzugsweise Brunnenwasser. Einen besonderen Vorteil bietet die Einstellung des Suspendierungswassers auf einen pH-Wert von etwa 4-7. Man erhält diesen Wert in bekannter Weise durch Zusatz entsprechender Mengen von Stoffen, wie beispielsweise Mineralsäuren oder Aluminiumsulfat.
Im Unterschied zu bekannten Verfahren erhält die Suspension im erfindungsgemässen Verfahren keinen Bindemittelzusatz. Die Praxis hat gezeigt, dass das Bindemittel schon bei geringen Zusätzen die Suspension verdickt und schleimig macht und damit die Entwässerung erschwert. Da das Suspensionswasser auch keine weiteren Zusatzstoffe erhält, kann es über eine lange Betriebszeit im Kreislauf verwendet werden, so dass keine besonderen Abwasserprobleme auftreten.
In der nachstehenden Tabelle 1 sind beispielsweise einige zulässige Verdünnungen für verschiedene Faserlängen und -titer angeführt.
Tabelle 1
Faserlänge Fasertiter Faserkonzentration mm tex g/l
6 1,7 0,3
10 1,7 0,25
12 1,7 0,2
12 3,3 0,25
15 5,5 0,2
20 5,5 0,1 Als geeignet hat sich beispielsweise folgendes Gemisch erwiesen: 65 Gew. % Lederfasern (Bodenleder: Chromledersplit = 1:8
Gew.-Teile) 20 Gew. % Viskosefasern, 1,7 tex, 6 mm lang 10 Gew.% Viskosefasern, 1,7 tex, 10 mm lang
5 Gew.% Viskosefasern, 5,6 tex, 20 mm lang.
Die Verfilzung der Fasern in dreidimensionaler Richtung wird im erfindungsgemässen Verfahren beispielsweise durch eine besondere Siebtechnik erreicht, die von der in der Praxis üblichen Technik abweicht.
Bei den üblicherweise zur Entwässerung verwendeten bekannten Langsiebmaschinen ist im Stoffzulaufkasten eine Laminarströmung vorhanden. Die Suspension läuft aus dem Zulaufkasten auf das Sieb mit Siebgeschwindigkeit heraus, d.h.
die Relativgeschwindigkeit Suspension zu Sieb ist gleich Null.
Damit legen sich die Fasern bei der Entwässerung Schicht für Schicht aufeinander. Es entsteht eine Schichtenbildung, die die Spaltfestigkeit des getrockneten Blattes gegenüber der Festigkeit in der Warenbahnebene verringert.
Diese Schichtenbildung ist bei der im erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise benutzten Steigsiebmaschine nicht vorhanden. Hier wird die Suspension auf ein leicht ansteigendes Sieb geführt, wobei Sieb und Suspension die gleiche Bewegungsrichtung, aber verschiedene Geschwindigkeiten haben können. Infolge der Durchwirbelung im Stoffzulaufkasten, der die Fasern durch die gegenüber der Langsiebmaschine etwa 1 0fach grösseren Verdünnung folgen können, ohne sich gegenseitig zu behindern, und der Anformung bereits im Stoffzulaufkasten und nicht dahinter, wie bei der Langsiebmaschine, ergibt sich eine regellose Anlagerung der Fasern auf dem Sieb.
Unterhalb des Siebes sind Entwässerungskästen angebracht, in die das Wasser senkrecht zur Einströmrichtung der Suspension auf das Sieb abläuft, wodurch die Fasern in ihrer Wirrlage fixiert werden. Der Differenzdruck am Sieb wird von Entwässerungskasten zu Entwässerungskasten laufend so stark gesteigert, dass die Umlenkung der Ströme während der gesamten Blattbildung beibehalten wird.
Die Arbeitsweise einer solchen Steigsiebmaschine zur Blattbildung ist beispielsweise schematisch in Fig. 1 dargestellt:
Ein Siebgewebe aus üblichem Material 1 läuft über mehrere Rollen 2, 3, 3' und gleitet unter dem Zulaufkasten für die Suspension A in geneigter Richtung vorbei. Das Fasergut legt sich in Form eines Faservlieses auf dem Siebgewebe ab und wird am Siebende abgenommen. Das Wasser dringt unter dem Einfluss von Vakuum in die Entwässerungskästen 4, 4', 4" und wird von dort abgeführt. Das Vakuum wird von Kästen 4 zu Kästen 4" laufend gesteigert.
Die Entwässerung auf einem Steigsieb in der hier beschriebenen Art bietet gegenüber den in der Praxis verwendeten Rund- oder Langsieben entscheidende Vorteile. Auf einem Rundsieb wird die Suspension unbeeinflussbar eingedickt, bevor es zur Blattbildung kommt. Eindicken in der Suspension bewirkt aber sehr rasch ein Verspinnen der Fasern. Das daraus gebildete Vlies ist dann unbrauchbar. Bei den konventionellen Langsieben wird die Suspension vor dem Auftreffen auf das Sieb auf die Siebgeschwindigkeit beschleunigt. Unabhängig von der absoluten Siebgeschwindigkeit kann auf einem solchen Sieb nur die Stoffmenge entwässert werden, die in einem gleichmässigen Strahl auf das Sieb geführt werden kann. Die Suspension kann aber kaum mehr als in einer Höhe von 50 mm gleichmässig auf das Sieb gebracht werden.
Bei einer Konzentration von 0,2 g/l Fasern, einer Verdünnung, die dem erfindungsgemässen Verfahren entspricht, würden mit einer solchen Maschine bestenfalls Faservliese von 10 g/m2 erhalten werden. Der Fehler der Eindickung vor der Blattbildung wird durch teilbeaufschlagte Rundsiebe vermieden. Die geometrische Form des Rundsiebes erlaubt es allerdings nicht, Suspension und Siebgeschwindigkeit so aneinander anzupassen, dass die Längsorientierung vermieden werden kann (eindimensionales Faservlies). Da nur ein Sektor des Rundsiebes zur Blattbildung herangezogen werden kann, ist ausserdem die Leistung des Siebes begrenzt und der Durchmesser des Siebes kann nicht beliebig vergrössert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das auf dem Steigsieb gebildete Faservlies durch den mittigen Einbau eines anderen Vlieses oder Gewebes mit hoher Durchlässigkeit weiterentwickelt. Die entsprechende Arbeitsweise ist in Fig. 2 schematisch dargestellt:
Das Siebgewebe 1 wird über die Rollen 2, 3, 3' unter dem Zulaufkasten für die Suspension A vorbeigeführt. In einigem Abstand in Längsrichtung vom Zulaufkasten für die Suspension A ist ein weiterer Zulaufkasten für die Suspension B und zwischen den beiden Kästen eine Abrollung für ein Gewebe G angeordnet. Die Suspensionen A und B können gleich oder voneinander verschieden sein.
Eine Abwandlung dieser Ausführungsform erläutert Fig. 3:
Anstelle von zwei Zulaufkästen ist nur ein Zulaufkasten vorhanden. Das mittig einzubauende Gewebe wird wie nach Fig. 2 von einer Rolle abgezogen und dann über ein Leitblech in der Suspension geführt.
Bei der dreidimensionalen Verfilzung im erfindungsgemässen Verfahren erhält das auf dem Steigsieb anfallende Faserblatt eine beträchtliche Eigenfestigkeit. Sie beträgt beispielsweise 15-25 kg/cm2 bei einer Bruchdehnung von 2-4%. Der Wassergehalt des entwässerten Faservlieses nach Abnahme vom Sieb beträgt beispielsweise 15-35% Atro (Atro: auf Trockenfaser bezogen). Dieser hohe Atro-Gehalt wird dadurch erreicht, dass zwischen dem Stoffzulaufkasten und der Abnahme des Faservlieses eine Reihe von Kästen angebracht sind, in die das Wasser aus dem Faservlies mittels Vakuum abgesaugt wird.
Das entwässerte Blatt wird anschliessend mit einem heissen, gasförmigen Medium, wie Heissluft oder überhitzter Dampf, getrocknet. Die maximale Temperatur des Mediums soll dabei 2000C nicht überschreiten. Ebenso kann mit Hilfe von Vakuum bei entsprechend niedrigeren Temperaturen getrocknet werden. Das getrocknete Blatt verlässt die Anlage mit einer Restfeuchte von beispielsweise 5-10%. Das Blattgewicht liegt dann beispielsweise bei 50-400 g/m2. Die Blattdicke beträgt vorzugsweise 0,5-5 mm. Bereits in diesem Zustand, d.h. vor der Behandlung mit dem Bindemittel, ist das getrocknete Blatt ein eigenfestes, selbsttragendes Faservlies.
Erfindungsgemäss wird dem Blatt nach der Trocknung ein Bindemittel zugegeben. Als Bindemittel werden vorzugsweise Elastomere, d.h. Stoffe, die bei niedrigerer Temperatur hartelastisch und bei höherer Temperatur gummielastisch sind, wie Natur- und Synthesekautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Butylkautschuk, Nitrilkautschuk, Neopren, Fluor-Elastomere, Polyacrylate, Siliconkautschuk, Polysulfidkautschuk, verwendet. Unter den elastomeren Bindemitteln geniessen hydrophile Polymere, wie hydrophile Polyacrylate, besonderen Vorzug.
Die Imprägnierung kann in den üblichen Vorrichtungen vorgenommen werden, z.B. im Foulard. Die Bindemittel werden vorzugsweise in einer Menge von 10-150 Gew. %, insbesondere 20-50 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht des Faservlieses, aufgebracht.
Im Nachstehenden sind beispielsweise verschiedene Bindemittel und Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens angeführt, wobei sich die angegebenen Teile (T) auf das Gewicht beziehen.
1. Butadien/Acrylnitril-Copolymer (selbstvernetzender Gummilatex).
100 T Latex, 1 T Koagulant.
Arbeitsgang: Imprägnieren im Foulard, Koagulieren 1 Min.
bei 140-1800C auf der Siebtrommel, Auswaschen auf der
Saugtrommel, Trocknen auf dem Siebtrommeltrockner.
2. Selbstvernetzender Polyacrylsäureester.
67 T Polyacrylsäureester, 15-20 T Zirkonsalzlösung in
Wasser (10%ig), 13 T Wasser
Arbeitsgang: Imprägnieren im Foulard, Trocknen auf dem
Siebtrommeltrockner.
3. Butadien/Acrylnitril-Copolymer.
60 T Copolymerlatex (a)
2,7 T Suspendierungsmittel (b) 18 T Wasser (b)
8,5 T Russpaste als Farbzusatz (+ ZnO + S) (b)
1,7 T Suspendierungsmittel (c)
0,57 T Koagulierungsmittel (c) 15 T Wasser (c)
Silikon-Entschäumer (portionenweise Zugabe) (d) Reihen folge beim Mischen: zuerst b in a, dann c in (a+b), dann d.
Temperatur der fertigen Mischung: etwa 200C.
Koagulationstemperatur: 37'C.
Arbeitsgang: Einstellen auf 30 Gew. % Festkörpergehalt,
Imprägnieren im Foulard, Koagulieren im IR-Feld oder auf der Siebtrommel, Auswaschen auf der Saugtrommel, Trock nen auf der Siebtrommel.
Die unter 1. bis 3. aufgeführten Bindemittel werden in der
Wärme, d.h. bei 20-100oC, koaguliert.
4. Hitzeaktiver Vinylchlorid-Latex.
5. Hitzereaktiver und weichgemachter Vinylchlorid-Latex.
Nach der Bindung beträgt die Reissfestigkeit des Blattes 90-200 kp/m2 bei einer Bruchdehnung von 2040%.
Das imprägnierte und getrocknete Blatt wird auf Dicke und Oberfläche geschliffen. Beim Schleifen wird das Schleifband gekühlt, um ein Verschmieren des Blattes zu vermeiden. Nach dem Schleifen wird das Blatt mit Kunststoff, z.B. Polyvinylchlorid, beschichtet. Nach der Beschichtung kann das Blatt noch mit einem Haftstrich versehen werden.
Infolge seiner Lederbeimischung ist der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Werkstoff ein Produkt, dessen besonderer Vorzug in seiner Flexibilität, Verformbarkeit und hydrophilen Eigenschaft besteht. Er kann insbesondere als Schuhfuttermaterial oder als Trägermaterial für Polsterungen, nachdem er mit wasserdampfdurchlässigen Beschichtungen versehen wurde, Verwendung finden. Aufgrund seiner hervorragenden Dehnungseigenschaften ist er den in der Masse gebundenen Werkstoffen bei Anwendungen, bei denen es auf Flexibilität und Verformbarkeit ankommt, wie z.B. beim Schuhfutter, wofür die letztgenannten Werkstoffe nicht verwendbar sind, überlegen. Der erfindungsgemäss hergestellte Werkstoff stellt mit seinen Eigenschaften ein völlig neues Material für die genannte Verwendung dar.
The present invention relates to a method for the production of leather fiber materials from fibers of mineral and / or vegetable tanned leather waste and other types of fibers, in which a suspension is made from the mixture by adding water and a fleece is formed by dewatering, the fleece is then dried , the product thus obtained is finished and optionally trimmed, it being possible for the leather fiber materials obtained to be used, for example, as shoe lining material.
It is known to produce leather fiber materials from fibers from mixtures of leather waste and other types of materials. The leather waste from mineral, vegetable or synthetic tanned leather, which is usually shredded using the wet process, is mixed with textile or cellulose fibers, impregnated with binding agent in the aqueous vat, molded on the sieve, dried and finally finished and, if necessary, trimmed.
Materials produced in this way turn out to be unsuitable in practice for certain purposes, since in the final state they represent a hard, stiff, cardboard-like, non-woven or fleece-like material, which cannot be considered for a use in which considerable permanent Deformations and absorption capacity for water vapor are of particular importance. Such processes require large amounts of energy, especially for wet grinding the waste, and are therefore not economical.
In addition, the considerable amounts of waste water present various problems.
Processes for the production of nonwovens by wet means are known from company publications 1890 and 1974 from J. M. Voith GmbH, Heidenheim. They have what is known as an initial wet strength, which, however, when drying, i.e. when the thin film of water on the fiber surface is lost, so that a loose pile of fibers remains without its own strength. For this reason, in the known methods, the fibers in the nonwoven are always bound by binding agents, either by adding them to the liquor or by applying them to the already formed nonwoven on a rising screen prior to drying. Only the method in which the binder is added to the fiber material before the fleece is formed makes it possible to distribute the binder evenly over the thickness of the fleece.
In the process of consolidating nonwovens after their formation, but before drying, the dissolved, usually high molecular weight, binder solid remains on the surface of the nonwoven and the solvent in the solid migrates into the depth of the nonwoven. In the case of fleece bonding using the spraying method, this effect leads to merely superficial bonding of the fleece or to a film formation on the fleece. After the fleece has dried, only the upper fleece layer is bonded, but not, or at least insufficiently, the fleece layers underneath. In the event of a bending load, the upper bonded nonwoven layer becomes detached from the pile of fibers below. Such a fleece cannot be used technically. The company publications do not contain any reference to processes for the production of leather fiber materials.
The aim of the present invention is to create a more economical than the currently known method for producing leather fiber materials which are distinguished from the known leather fiber materials by elasticity, extensibility and high hydrophilic properties.
This is achieved by the method according to the invention, in which leather fibers are mixed with non-leather fibers with a length of 3 to 40 mm, the suspension is brought to a consistency of 0.1 to 0.5 g / l and the inherently strong fleece obtained by dewatering after the Drying a binder is added.
The defibration of the leather waste can be carried out in a known manner either wet, e.g. by means of a pin mill, or dry, e.g.
by means of an impact plate mill, dry grinding being preferred.
Up to now, mineral and vegetable tanned leather waste has been shredded separately and then mixed in the desired ratio. According to one embodiment of the method according to the invention, dry, tanned floor leather is ground together with moist chrome leather split and without the addition of water. The different types of leather are mixed in a ratio of 100 parts by weight of brown leather to 30-100, preferably 80 parts by weight of chrome leather split and brought to the desired fiber length in a comminuting device. With this special type of dry grinding, the components are completely mixed with one another and there is no risk of fire due to the addition of moist split waste. When milled together, chrome leather split results in coarser individual fibers which, like asbestos, fibrillate at the ends.
This makes drainage easier because the resistance to the water to be sucked off is reduced. The grinding can take place continuously and the ground fibers can be stored more easily.
The leather fibers are preferably adjusted to a length of 1-3 mm during defibering. It is advisable to shred the leather waste in a knife mill before defibering.
To increase the inherent strength and elasticity of the dehydrated sheet, fibers from other types of material, such as plastics, textile waste, asbestos, glass and the like, are added to the leather fibers.
The added fibers have a length of 340 mm. According to one embodiment of the process according to the invention, 10-80% by weight of the added fibers, based on their total weight, have a length of 20-40 mm. In contrast to the known prior art, however, the addition of short, i.e. 3-8 mm long fibers proved to be advantageous, as they improve the softness of the end product and facilitate the drainage of the fiber material.
Their proportion in the admixture should be, for example, 1080% by weight, based on the total amount of fibers of a different type.
If synthetic fibers are added, those made from shrink-free polyamides, polyesters, polypropylene and polyacrylonitrile are preferred. They give the end product a particularly high tear and tear strength.
An important feature of the method according to the invention is that the fiber material is not felted already in the aqueous suspension, but mainly only during dewatering. For this purpose, a suspension is produced from the mixture of leather and non-leather fibers by adding water, which has the extremely low consistency of 0.1-0.5 g fibers per liter of water. This extraordinarily high degree of dilution allows the fibers to be thoroughly mixed and at the same time prevents them from becoming tangled even at this stage, which cannot be achieved with the same level of homogeneity in suspensions with a much higher and conventional consistency.
The quality of the water does not play a decisive role in the suspension of the fibers. Any technically perfect quality can be used, e.g. Condensation water or preferably well water. Setting the suspension water to a pH value of around 4-7 is a particular advantage. This value is obtained in a known manner by adding appropriate amounts of substances such as mineral acids or aluminum sulfate.
In contrast to known processes, the suspension in the process according to the invention does not receive any binding agent. Practice has shown that the binding agent thickens the suspension and makes it slimy even with small additions and thus makes drainage difficult. Since the suspension water does not contain any further additives, it can be used in the circuit for a long period of operation, so that no particular waste water problems arise.
In Table 1 below, for example, some permissible dilutions for various fiber lengths and titers are listed.
Table 1
Fiber length fiber titer fiber concentration mm tex g / l
6 1.7 0.3
10 1.7 0.25
12 1.7 0.2
12 3.3 0.25
15 5.5 0.2
20 5.5 0.1 The following mixture, for example, has proven to be suitable: 65% by weight of leather fibers (floor leather: chrome leather split = 1: 8
Parts by weight) 20% by weight viscose fibers, 1.7 tex, 6 mm long 10% by weight viscose fibers, 1.7 tex, 10 mm long
5% by weight viscose fibers, 5.6 tex, 20 mm long.
The felting of the fibers in three-dimensional direction is achieved in the process according to the invention, for example, by a special sieving technique which differs from the technique customary in practice.
In the known Fourdrinier machines commonly used for dewatering, a laminar flow is present in the stock feed box. The suspension runs out of the feed box onto the sieve at sieving speed, i.e.
the relative speed of the suspension to the sieve is zero.
This means that the fibers lay on top of one another layer by layer during dewatering. The result is a layer formation which reduces the splitting strength of the dried sheet compared to the strength in the plane of the web.
This layer formation is not present in the ascending sieve machine preferably used in the process according to the invention. Here the suspension is guided onto a slightly rising sieve, whereby the sieve and suspension can have the same direction of movement but different speeds. As a result of the turbulence in the stock feed box, which the fibers can follow due to the thinning that is about 10 times greater than that of the Fourdrinier machine, without interfering with each other, and the formation already in the stock feed box and not behind it, as with the Fourdrinier machine, the fibers are randomly deposited on the sieve.
Below the screen there are drainage boxes, into which the water runs perpendicular to the inflow direction of the suspension onto the screen, whereby the fibers are fixed in their random position. The differential pressure on the wire is continuously increased from drainage box to drainage box to such an extent that the deflection of the flows is maintained during the entire sheet formation.
The mode of operation of such a rising screen machine for sheet formation is shown schematically in Fig. 1, for example:
A sieve mesh made of conventional material 1 runs over several rollers 2, 3, 3 'and slides under the feed box for the suspension A in an inclined direction. The fiber material is deposited on the screen fabric in the form of a fiber fleece and is removed at the end of the screen. Under the influence of a vacuum, the water penetrates into the drainage boxes 4, 4 ', 4 "and is discharged from there. The vacuum is continuously increased from box 4 to box 4".
The dewatering on an ascending sieve of the type described here offers decisive advantages over the round or fourdrinier sieves used in practice. The suspension is thickened on a cylinder sieve, beyond any influence, before the leaves form. Thickening in the suspension, however, causes the fibers to spin very quickly. The fleece formed therefrom is then unusable. With conventional Fourdrinier sieves, the suspension is accelerated to the sieve speed before it hits the sieve. Regardless of the absolute sieving speed, only the amount of substance that can be fed onto the sieve in a uniform jet can be dewatered on such a sieve. However, the suspension can hardly be evenly applied to the sieve at a height of more than 50 mm.
With a concentration of 0.2 g / l fibers, a dilution which corresponds to the method according to the invention, fiber webs of 10 g / m 2 would at best be obtained with such a machine. The mistake of thickening before sheet formation is avoided by partially loaded round sieves. However, the geometric shape of the cylinder mold does not allow the suspension and the sieving speed to be matched to one another in such a way that the longitudinal orientation can be avoided (one-dimensional fiber fleece). Since only one sector of the cylinder mold can be used for sheet formation, the performance of the sieve is also limited and the diameter of the sieve cannot be increased at will.
According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the nonwoven fabric formed on the ascending sieve is further developed by installing another nonwoven or woven fabric with high permeability in the center. The corresponding mode of operation is shown schematically in Fig. 2:
The sieve fabric 1 is passed under the feed box for the suspension A over the rollers 2, 3, 3 '. At some distance in the longitudinal direction from the feed box for the suspension A, another feed box for the suspension B and a roll-off for a fabric G are arranged between the two boxes. The suspensions A and B can be identical to or different from one another.
A modification of this embodiment is illustrated in FIG. 3:
Instead of two inlet boxes, there is only one inlet box. The fabric to be installed in the middle is pulled off a roll as shown in FIG. 2 and then guided over a guide plate in the suspension.
With the three-dimensional felting in the method according to the invention, the fiber sheet that accumulates on the ascending screen acquires considerable inherent strength. It is, for example, 15-25 kg / cm2 with an elongation at break of 2-4%. The water content of the dewatered fiber fleece after removal from the sieve is, for example, 15-35% Atro (Atro: based on dry fiber). This high atro content is achieved in that a number of boxes are attached between the material feed box and the removal of the fiber fleece, into which the water is sucked out of the fiber fleece by means of a vacuum.
The dehydrated leaf is then dried with a hot, gaseous medium such as hot air or superheated steam. The maximum temperature of the medium should not exceed 2000C. A vacuum can also be used to dry at correspondingly lower temperatures. The dried leaf leaves the system with a residual moisture of, for example, 5-10%. The sheet weight is then, for example, 50-400 g / m2. The sheet thickness is preferably 0.5-5 mm. Already in this state, i.e. Before the treatment with the binding agent, the dried sheet is an inherently strong, self-supporting fiber fleece.
According to the invention, a binder is added to the sheet after drying. As binders, elastomers, i.e. Substances that are hard-elastic at lower temperatures and rubber-elastic at higher temperatures, such as natural and synthetic rubber, styrene-butadiene rubber, butyl rubber, nitrile rubber, neoprene, fluoroelastomers, polyacrylates, silicone rubber, polysulphide rubber, are used. Among the elastomeric binders, hydrophilic polymers such as hydrophilic polyacrylates enjoy particular preference.
The impregnation can be carried out in the usual devices, e.g. in the foulard. The binders are preferably applied in an amount of 10-150% by weight, in particular 20-50% by weight, based on the dry weight of the fiber fleece.
In the following, for example, various binders and embodiments of the process according to the invention are listed, the specified parts (T) being based on weight.
1. Butadiene / acrylonitrile copolymer (self-crosslinking rubber latex).
100 T latex, 1 T coagulant.
Operation: impregnation in a padder, coagulation 1 min.
at 140-1800C on the sieve drum, washing out on the
Suction drum, drying on the sieve drum dryer.
2. Self-crosslinking polyacrylic acid ester.
67 T polyacrylic acid ester, 15-20 T zirconium salt solution in
Water (10%), 13 T water
Operation: impregnation in a padder, drying on the
Sieve drum dryer.
3. Butadiene / acrylonitrile copolymer.
60 T copolymer latex (a)
2.7 T suspending agent (b) 18 T water (b)
8.5 T carbon black paste as color additive (+ ZnO + S) (b)
1.7 T suspending agent (c)
0.57 T coagulant (c) 15 T water (c)
Silicone defoamer (addition in portions) (d) Order when mixing: first b in a, then c in (a + b), then d.
Temperature of the finished mixture: about 200C.
Coagulation temperature: 37'C.
Operation: Adjust to 30% by weight solids content,
Impregnation in a padder, coagulation in the IR field or on the sieve drum, washing out on the suction drum, drying on the sieve drum.
The binders listed under 1. to 3. are in the
Heat, i.e. at 20-100oC, coagulated.
4. Heat active vinyl chloride latex.
5. Heat reactive and plasticized vinyl chloride latex.
After binding, the tear strength of the sheet is 90-200 kp / m2 with an elongation at break of 2040%.
The impregnated and dried sheet is sanded for thickness and surface. When sanding, the sanding belt is cooled to prevent the sheet from smearing. After sanding the sheet is covered with plastic, e.g. Polyvinyl chloride coated. After the coating, the sheet can be provided with an adhesive coat.
As a result of its admixture of leather, the material produced by the process according to the invention is a product whose particular advantage is its flexibility, deformability and hydrophilic properties. It can be used, in particular, as a shoe lining material or as a carrier material for upholstery after it has been provided with coatings that are permeable to water vapor. Due to its excellent elongation properties, it is one of the materials bound in the mass in applications where flexibility and deformability are important, such as in the case of shoe linings, for which the latter materials cannot be used. The properties of the material produced according to the invention represent a completely new material for the use mentioned.