DD129924B1 - Verfahren zur impraegnierung von nadelfilz - Google Patents

Description

19 6 18 6 --ι-

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung eines Imprägniermittels für Nadelfilz

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Imprägniermittels für Nadelfilz, vorzugsweise aus Synthesefasern, das zur beispielsweisen Anfertigung von textiler Auslegeware, die zur Klasse der sogenannten "lion-wovens "-Bodenbeläge gehört, angewendet wird· Diese Nadelfilzteppiche sind ökonomischer herstellbar als traditionell gewebte "Ware,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, als Imprägniermittel für die Imprägnierung von Nadelfilz nach der Methode der Vollbadimprägnierung oder durch Aufbringen auf die Rückseite des Nadelfilzes (Anflatschen) carboxylierte Butadiencopolymerisatlatices zu verwenden (ТЬЗС 27 (1), 48-53 (1°68) ). Bei der Vollbadimprägnierung läuft der Nadelfilz durch das verdünnte Bindemittel in einen Foulard, wird anschließend abgequetscht und bei Temperaturen zwischen 110 und 150 ⁰C getrocknet, wobei die Höhe der Trocknungstemperatur von der Art der verwendeten Faser im Filz bestimmt wird· Die Verfestigung der Rückseite des Nadelfilzes durch Anflatsehen des Bindemittels ist etwas unökonomischer, da

-a- 19 6 18 6

mehr Bindemittel für die gleiche Fasertnenge benötigt wird, als bei der Vollbadimprägniez'ung. Vorteilhaft ist hierbei jedoch, daß die Oberfläche des Filzes frei von Bindemittel bleibt und dadurch ihren textilen Charakter beibehält. Die Einhaltung einer gleichmäßigen Eindringungstiefe des Bindemittels in den Filz ist schwierig, da unter anderem die Voraussetzung dafür - eine gleichmäßige Nadelung des Vlieses oft nicht gewährleistet ist.

Obwohl sich carboxylierte Butadiencopolymerlatices tvegen ihrer besseren Haftung auf der Faser als andere Latices oder Dispersionen zur Imprägnierung von Nadelfilz gut eignen, weisen sie jedoch insbesondere den Nachteil auf, daß auch bei ihnen Trocknungstemperaturen von über 120 °C erforderlich sind. Dies wird beim Einsatz von synthetischen Fasern іш Vlies, wie z. B. Polypropylenfasern mit relativ niedrigem Schmelzpunkt, problematisch und führt dazu, daß bei tieferen Temperaturen die Trocknungszeiten verlängert worden müssen.Die Wirtschaftlichkeit dieser Verfahren zur Nadelfilzimprägnierung wird daher gemindert. In der Ub-PS 3 215 647 wird die Herstellung eines Latexschauraes aus einem Copolymeren mit reaktiven Carboxylgruppen zusammen mit einer coreaktiven Substanz beschrieben, die mindestens zwei reaktive Gruppen im Molekül enthält» Nach der Trocknung wird ein Produkt erhalten, das insbesondere für Streichschaum geeignet; ist« Solche Compounds müssen jedoch auch mindestens bei 120 ⁰C getrocknet werden und sind nur verwendbar , wenn vor der Trocknung durch Temperaturerhöhung gezielt koaguliert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei der Imprägnierung von Nadelfilz, insbesondere aus Polypropylenfasern, mit carboxylierten Diencopolymerlatices eine ausreichende Haftung des Bindemittels auf der Faser zu erreichen und dabei die Trocknung des Vlieses bei niedrigen Temperaturen

-з- 19 6 18 6

ohne Verlängerung der Trocknungszeit durchzuführen. Die Maßstabilität des imprägnierten Nadelfilzes soll gewährleistet oder noch verbessert werden,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der iürfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Imprägniermittels für iJadelf ilz_/ insbesondere aus Polypropylenfasern, auf Basis von carboxylierten Diencopolymerlatices zu entwickeln, das den obigen Anforderungen genügt.

Die Aulgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Nadelfilzimprägnierung eine Mischung aus Diencopolyuierlatex mit 1 bis 5 T* carboxylhaltigen Monomeren und einer wäßrigen Lösung oder Dispersion einer mit den Carboxylgruppen reagierenden Substanz verwendet wird« Dabei wird die reaktive Substanz während der Herstellung des Copolymeren bei einem Monomerenumsatz zwischen 85 und 92 <f> zugesetzt, wonach die Polymerisation bis nahezu 100 % Unjsatz weitergeführt wird. Die Menge der reaktiven Substanz beträgt 1 bis I5 $>_t vorzugsweise 3 bis 8 %f des Uesamtfeststoffgehaltes und ist von der Menge der Carboxylgruppen im Latex abhängig. Ein allzu großer Überschuß an coreaktiver Substanz führt zu einer Verscnlechterung der Ergebnisse bis zum vollständigen Versagen der Filzverfestigung.

Erfindungsgemäß geeignete coreaktive Substanzen sind Melamin-, Harnstoff-, Phenol-, Epoxidharze, Äthylendiamin, Dicyandiamide, Polymerlatices mit funktioneilen Gruppen, wie z. B. Diaminäthylmethacrylatcopolymere.

Der Diencopolymerlatex soll neben dem Dien 1 bis 5 Ъ ungesättigter Carbonsäure mindestens 50 $> vorzugsweise 50 bis 65 56, einer vinylaromatischen Verbindung wie Styrol enthalten, wobei ein Teil des Styrole durch Acrylnitril oder andere aliphatische Monomere ersetzt werden kann.

Die Carbonsäuren im Copolymerisat können Mono— oder Polycarbonsäuren, einzeln oder im Gemisch, vorzugsweise mit 2 bis

-^- 19 6 18 6

10 Kohlenstoffatomen ira Molekül sein. Bevorzugte Monocarbonsäuren sind beispielsweise: Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure. Als Polycarbonsäuren кошшеп beispielsweise Maieinsäure, Puraarsäure, Itakonsäure in Frage. Substituierte Mono- oder Polycarbonsäuren sind ebenfalls geeignet. Das konjugierte Dien enthält vorzugsweise 4 bis 10 Kohlenstoff atome. Beispiele sind Butadien, Isopren, 2,3-Di^methylbutadien, bevorzugt wird jedoch Butadien, Zur Erreichung besonderer Eigenschaften können auch substituierte Diene, wie ζ. B. Chlor- oder Cyanbutadien eingesetzt werden. Obwohl als vinylaromatische Verbindung іш Copolymerisat Styrol bevorzugt wird, können auch aliphatische Monomere, wie z. B. Acrylnitril, Methacrylnitril, Ester ungesättigter Mono- oder Polycarbonsäuren mit Alkoholen der Kettenlänge 1 bis 10 Kohlenstoffatome, wie Methylacrylat, Athylaorylat, 2-üthylhexylacrylat eingesetzt werden. Auch Substitutionsprodukte, wie Hydroxyl- oder Halogenverbindungen können verwendet werden«

Als Emulgatoren werden Natrium- oder Kaliumsalze von Alkylarylsulfonsäuren mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen verwendet. Jedoch können alle bekannten anionogenen und nichtionogenen Polyraerisationsetnulgatoren eingesetzt werden. ¥eitere Polymerisationshilfsstoffe, wie Initiatoren, Regler und Elektrolyte können bei der Emulsionspolymerisation in bekannter Weise verwendet werden.

Zur Erreichung optimaler Eigenschaften bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittelmischung zur Imprägnierung von nadelfilz ist es erforderlich, nach Zugabe der coreaktiven Substanz zum Diencopolymerlatex, die Polymerisation möglichst bis zum vollständigen Umsatz der Monomeren, mindestens jedoch bis zu einem Umsatz von 98 /& weiterzuführen. Dabei wird eine praktisch vollständige Vorvernetzung des Polymeren unter Wahrung der chemischen und mechanischen Stabilität der Dispersion erreicht. Die erfindungsgemäße Bindemittelmischung aus Diencopolymerlatex und coreaktiver Substanz ergibt ein hervorragendes Imprägniermittel für

-5- 19 6 18 6

Nadelfilz aus Synthesefasern. Insbesondere zeigt es sehr gute Haftungseigenschaften auf Polypropylenfasern, deren Imprägnierung als Nadelfilz bisher, auch infolge ihres niedrigen Schmelzpunktes, problematisch war. Für den Fachmann ist es überraschend, daß im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, beispielsweise zur Bindemittelmischung nach US-PS 3 215 647 die zum Diencopolymerlatex erfindungsgemäß zugesetzte reaktive Substanz vor Beendigung der Copolymerisation kein Koagulieren bewirkt, dennoch die Festigkeit des Nadelfilzes bei sehr guter Haftung auf Synthesefasern und ausgezeichneter Maßstabilität sowie Florerholung des Fertigproduktes gewährleistet. Eine nachträgliche zusätzliche Vernetzung bei erhöhten Temperaturen erübrigt sich.

Da mit den erfindungsgemäßen Latices eine optimale Verfestigung des Nadelfilzes schon nach der Verdampfung des Wassers ermöglicht wird, kann der Anwender die Trocknungstemperatur seiner Verarbeitungsanlage unter Berücksichtigung des Schmelzpunktes der Fasern optimal einstellen und dadurch eine sehr hohe Durchlaufgeschwindigkeit des Nadelfilzmaterials durch seine Anlage erreichen, was einer relativen Energieeinsparung gleichkommt. Unabhängig von der gewählten Trоcknungstemperatur wird immer die höchstmögliche Festigkeit erreicht.

Ausführunffsbeispiele

Die Eigenschaften der nach den folgenden Beispielen hergestellten Butadxencopolymerlatices sowie der damit, imprägnierten Nadelfilze sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Dabei wurden diese Eigenschaften wie folgt ermittelt:

1І Lagerstabilität des Latex

Eine .Probe von 100 ml wird in einem geschlossenen Gefäß bei 60 ⁰C aufbewahrt und täglich durch Viskositätsmessungen geprüft. Bei einem Viskositätsanstieg von mehr

.6- 19 6 18 6

als 10 $ wird die Prüfung beendet. Eine Prüfungsdauer von 6 Tagen entspricht einer Lagerstabilität von mehr als 6 Monaten unter Normalbedingungen.

Festigkeit des Latexfilias

Etwa 50 g Latex werden mit einem üblichen Verdickungsmittel (z. B, Carboxymethylcellulose oder Natrium-Polyacrylat) angedickt und mit einem 0,5 ш^ш VASAG-Lineal auf einer Glasplatte zu einem Film ausgezogen. Dieser Film wird etwa 24 h bei Raumtemperatur getrocknet, anschließend von der Glasplatte abgezogen und dann mindestens 24 h bei 22 £ 2 ⁰C und 65 + I5 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert.

Aus diesem Film werden Prüfkörper (Normstab 4 nach TGL 1436О) mit folgenden Abmessungen ausgestanzt:

Gesamtlänge	50	ШШ
Breite der Köpfe	8,5	mm
Steglänge	15	mm
Stegbreite	4	mm

Diese Prüfkörper werden in eine Reißmaschine für niedrige Festigkeitsniveaus (vorzugsweise bis 5 N Höchstbelastung) eingespannt und mit einer Geschwindigkeit von 220 mm/min bis zum Bruch gedehnt. Der maximale Festig— keitswert wird abgelesen und auf die Fläche von 1 cm^Ä umgerechnet.

3. Florerholung

Die Florerholung wird nach der TGL/ 16-665 123/01 mit einer Belastungsstufe von 20 N und einer Belastungszeit von 2 h ermittelt.

Abmessung des Prüfkörpers: 10 cm χ 10 cm Prüfung und Erholung erfolgt bei Raumtemperatur.

-7- 19 6 18 6

Nach 2 h und 20 h Erholung wird mit einem Dickenmesser (eingestellt auf 50 mN/cm²) die Dicke des Prüfkörpers gemessen«

Dicke des Prüfkörpers nach der Erholung

Ausgangsdicke des Prüfkörpers ^{X 10}° ~ *^1огѳг-

holung

~. Maßstabilität

Hierzu wird die bleibende Dehnung imprägnierter Nadelfxlzproben gemessen,

5 cm breite Streifen von 10 cm freier Einspannlänge werden in trockenem und nassem Zustand in Nadelrichtung mit 5, 10 und 15 kg belastet. Die Dehnung wird sofort nach Belastung und nach 1 h gemessen«

5, Trocknungsgeschwindigkeit

Das imprägnierte Nadelfilzmaterial wird 25 Minuten bei 120 ⁰C im Heißluftofen getrocknet« An dem so getrockneten Material wird die Tetrapod-Prüfung nach TGL 16665128 durchgeführt.

Das Nadelfilzmaterial nach Beispiel 5 wurde nachträglich noch einer Vernetzungsreaktion von 15 Minuten bei I30 ⁰C unterzogen und die Tetrapod-Prüfung an diesem Material wiederholt«

Beispiel 1

In einem Polymerisationskessel aus rostfreiem Stahl mit Heizung und Rührwerk wird eine Mischung aus 115 Gew.-Teile Wasser

0,15 Gew.-Teile Laurylsulfat (iOOj£ig) 0,5 Gew.-Teile Fumarsäure 0,5 Gew.-Teile Acrylsäure 1,2 Gew.-Teile Ealiumpersulfat

»8-

19 6 18 6

0,8 Gew.-Teile Kaliuiiibikarbonat

0,5 Gew.-Teile Dodecylmercaptan

9,25 Gew.-Teile Styrol

6,2 Gew.-Teile Butadien

30 min. auf 72 bis 74 ⁰C erwärmt und danach innerhalb von 5 bis 6 h noch folgende Mischung zugegeben:

51 Gew.-Teile Styrol

38 Gew.-Teile Butadien

2,05 Gew.-Teile cL-Methylstyrol

2,5 Gewi-Teile Acrylsäure

Nach Beendigung der Zugabe ist ein Umsatz von 85 bis 90 fo~. Jetzt werden 14,8 Gew.-Teile einer 25$igen wäßrigen Harnstoff—Formaldehyd—Harz—Lösung zugesetzt, der Ansatz wird weitere 2 h bei 85 ⁰C nachreagiert. Es wird ein Latex mit 46,2 % Gesamtfeststoffgehalt erhalten, der zur Imprägnierung eines Polypropylenfaser-Nadelfilzes nach dem Verfahren der Vollbadimprägnierung eingesetzt wurde.

Beispiel 2

Herstellung des Copolymerlatex erfolgt wie im Beispiel 1, jedoch werden anstelle des Harnstoffharzes 4,16 Teile einer 50/°ig^en wäßrigen Melaminharz-Lösung als coreaktive Substanz zugegeben

Die Imprägnierung erfolgte ebenfalls wie im Beispiel

Beispiel 3

Herstellung des Copolytaerlatex wie im Beispiel 1, als coreaktive Substanz werden jedoch 14,3 Teile einer 33%ig^en wäßrigen Epoxidharz-Dispersion zugegeben. Die Behandlung eines Polypropylenfaser—Nadelfilzes erfolgte damit ebenfalls durch Vollbadimprägnierung.

-9- 19 6 18 6

Beispiel k

Herstellung des Copolymerlatex wie im Beispiel 1, als coreaktive Substanz werden 65 Teile eines wäßrigen 45$igen Butadien-Diaminäthylraethacrylat-Uopolymerlatex mit etwa 7 $ Copolymerkomponente zugegeben. Mit diesem Bindemittelgeraisch wurde ebenfalls ein Polypropylenfaser—Nadelfilz durch Vollbadimprägnierung behandelt,

Beispiel 5

(zum Vergleich mit dem Stand der Technik)

Herstellung des Copolymerlatex wie im Beispiel 1, jedoch ohne Zusatz einer coreaktiven Substanz während der Herstellung, sondern erst vor der Verarbeitung; Imprägnierung erfolgte analog den anderen Beispielen,

Beispiel 6

(nicht erfindungsgemäß)

Herstellung des Copolymerlatex wie in Beispiel 5» wobei nach Beendigung der Polymerisation ^,16 Teile einer 50%igen wäßrigen Melaminharzlösung zugegeben wurden und abschließend nach 2 h auf 85 ⁰C erwärmt wurde.

-10-

196 18 6

Tabelle	6	1	Imprägniermittel	)	47,6	Lager	Film	Nadelfilz	I-iaß-	Tetrapod-
			Gesamt		stabi	festig	Flor	stabi-	prüfung
Beisp.			fes t-		lität	keit	erho	lität
Nr.		stoff-				lung
	gehalt	Tage	N/сш2		(Я	Note
	(Я	t>	840	<*)	- 0,2	5
	46,2	6	850	96	- 0,8	5
1	47,6	6	940	90	- 0,6	5
2	46,75	6	1240	92	- 0,3	5
3	47,0	6	820	95	- 1,5	3
4	47,6	-	-	88	-	5
5	mm			-
5 (nach-
ver—	Koagu-	680		- 1,0	4
netzt'	Iierung		89
nach
24 h

Claims (1)

1. -"- 19 6 1 8 6

   Erfindunftsanspruch

   Verfahren zur Herstellung eines Imprägniermittels für Nadelfilz, vorzugsweise aus synthetischen Fasern, wie Polypropylenfasern, auf Basis von carboxylierten Diencopolymerlatices mit 1 bis 5 $> carboxylhaltigen Monomeren und einer wäßrigen Lösung oder Dispejsion von 1 bis 15, vorzugsweise 3 bis 8 %, des Gesamtfeststoffgehaltes einer mit den Carboxylgruppen reagierenden ъübstanz, beispielsweise Melamin—, Harnstoff—, Phenol-, Epoxidharz, Äthylendiamin oder Dicyandiamid, gekennzeichnet dadurch, daß die reaktive Substanz während der Herstellung des Copolymeren bei einem Monomerenumsatζ zwischen 85 und 92 % zugemischt und danach die Polymerisation bis nahezu 100 $ Umsatz, mindestens jedoch bis 98 $ Umsatz weitergeführt wird»