DE1165400B

DE1165400B - Herstellung von flaechigen Gebilden aus faserigem Material aus synthetischen Polymeren

Info

Publication number: DE1165400B
Application number: DEV21700A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Sommer; Dr Klaus Gerlach; Dr Helmut Werner
Original assignee: Glanzstoff AG
Current assignee: Glanzstoff AG
Priority date: 1961-11-30
Filing date: 1961-11-30
Publication date: 1964-03-12
Also published as: CH396620A; NL285942A; GB991946A; US3223581A; BE623867A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: D 21h

Deutsche Kl.: 55f-16

Nummer: 1165 400

Aktenzeichen: V 21700 VI b / 55 f

Arrmeldetag: 30. November 1961

Auslegetag: 12. März 1964

Zur Herstellung von flächigen Gebilden aus faserigem Material hat man die verschiedensten Ausgangsstoffe verwendet. Je nach Art des Ausgangsmaterials und der Arbeitsbedingungen haben die Endprodukte einen verschiedenartigen Charakter.

Obwohl die verschiedenen faserigen Materialien selbstverständlich unterschiedliche Arbeitsweisen bedingen, ist das Verfahrensprinzip im allgemeinen gleich. Man dispergiert die Fasern in einer Flüssigkeit, möglichst Wasser, und bringt den Brei auf Transportsiebe. Anschließend werden die so gebildeten Vliesbahnen — gegebenenfalls unter Einwirkung von Hitze und/oder Druck und/oder Klebmitteln — verfestigt. Während dieser Prozeß bei der Verwendung von Zellstoff im allgemeinen keinerlei Schwierigkeiten bereitet, gelingt es nicht, Fasern aus synthetischen Polymeren ohne weiteres nach den bei der Papierherstellung bekannten Prozessen zu verarbeiten. Eine aus den bekannten synthetischen Fasern gebildete Vliesbahn läßt sich nicht von dem Entwässerungssieb auf eine weitere Sieb- bzw. Bandvorrichtung überführen, ohne dabei einzureißen bzw. sich auseinanderzuziehen, weil der Zusammenhalt der Fasern zu gering ist. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß die Synthesefaser im Gegensatz zu den natürlichen Cellulosefasern nicht fibrilliert. Auch die geringe Quellneigung und die Hydrophobie der Synthesefaser sind hierfür verantwortlich.

Da jedoch die guten physikalischen Eigenschaften von Fasern aus Polyamiden, Polyestern oder auch Polypropylen usw. deren Einsatz zur Herstellung von Flächengebilden verschiedener Art wünschenswert erscheinen lassen, hat man sich bemüht, Verfahren auszuarbeiten, durch die die oben geschilderten Schwierigkeiten überwunden werden können.

So sind Verfahren bekanntgeworden, nach welchen der Dispersion von Synthesefasern eine gewisse Menge, beispielsweise bis zu 30 °/o, Zellstoff zugesetzt wird. Es ist offensichtlich, daß die Beimischung von Zellstoff die guten Eigenschaften der Synthesefasern nicht voll zur Auswirkung kommen läßt.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Faserdispersionen Stoffe zuzusetzen, die verklebend wirken und die Viskosität der Dispersion erhöhen. Als derartiges Zusatzmittel ist beispielsweise Carboxymethylcellulose bekannt. Im allgemeinen werden Mengen von 1 bis 5 % dieser Mittel, bezogen auf die Dispersionsflüssigkeit, zugesetzt. Dies bedeutet, daß die Faserdispersion auf 1 Teil Fasern etwa 100 Teile oder mehr Zusatzmittel enthält. Da die erwähnten Produkte im allgemeinen wasserlöslich sind, ist es unvermeidlich, daß ein gewisser Teil bereits bei der Herstellung von flächigen Gebilden aus faserigem Material aus synthetischen Polymeren

Anmelder:

Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A. G., Wuppertal-Elberfeld, Glanzstoff-Haus

Als Erfinder benannt:
Dr. Erwin Sommer, Obernburg/M., Dr. Klaus Gerlach, Obernau/M., Dr. Helmut Werner, Elsenfeld/M.

Entwässerung entfernt wird. In diesen Fällen muß man die Dispersionsflüssigkeit im Kreislauf führen.

Die im Vlies verbleibenden Mengen der Zusatzmittel müssen im allgemeinen während der Weiterverarbeitung oder aus dem Fertigprodukt ausgewaschen werden,, da sie die Qualität, d. h. Farbe, Griff usw. des Endproduktes beeinträchtigen.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von flächigen Gebilden aus synthetischen Fasern besteht darin, der Faserdispersion sogenannte »fibrids« zuzusetzen. Dieses sind sehr feinfasrige Produkte, die beispielsweise entstehen, wenn man die Lösung eines Hochpolymeren mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche eines Fällbades ausspritzt. Die Herstellung von »fibrids« und deren Verwendung bei der Verarbeitung von Dispersionen aus synthetischen Fasern zu Papierbahnen od. dgl. ist beispielsweise in dem belgischen Patent 564 2Q6 ausführlich beschrieben. Die Mitverwendung von »fibrids« führt zwar — da diese Produkte ebenfalls aus synthetischen Polymeren bestehen — zu dem gewünschten Ergebnis, doch darf nicht unberücksichtigt bleiben, daß die Verfahren zur Herstellung der »fibrids« umständlich und zumeist kostspielig sind, weil große Mengen Lösungs- und Fällmittel bewegt und aufgearbeitet werden müssen.

Schließlich hat man auch Verfahren zur Herstellung fibrillierender Synthesefasern entwickelt. Diese Fasern können allein, jedoch vorzugsweise ebenfalls mit anderen synthetischen Fasern zusammen zu Flächengebilden verarbeitet werden. Als nachteilig ist es anzusehen, daß die Verfahren zur Herstellung dieser Fasern von üblichen Spinnprozessen abweichen oder daß die Fibrillation nachträglich durch kostspielige Mahlvorgänge bewirkt werden muß.

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Obwohl es entsprechend den oben geschilderten Verfahren bzw. bei Verwendung der erwähnten Spezialfasern gelingt, Faservliese herzustellen, die sich ohne zu zerreißen bzw. sich auseinanderzuziehen von dem in der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Entwässerungssieb auf ein weiteres endloses Band ablegen lassen, stehen der praktischen Durchführung dieser Verfahren die angegebenen Nachteile entgegen.

Es wurde nun gefunden, daß man ohne die obengenannten Schwierigkeiten Flächengebilde aus faserigem Material auf Papiermaschinen, in der bei der Papierherstellung üblichen Weise, herstellen kann, wenn man solche synthetischen Polymer-Stapelfasern verwendet, die Bändchenform oder einen Querschnitt in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks mit spitzem Scheitelwinkel haben, wobei das nasse Faservlies beim Verlassen der Siebpartie jedoch einen Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 70% haben muß. Die Abb. 1 und 2 zeigen vergrößerte Darstellungen der Querschnitte von bändchenförmigen Fasern und solchen mit dreieckigem Querschnitt. Die Abbildungen lassen erkennen, daß bei diesen Querschnittsformen eine optimale Berührung der Faseroberflächen gegeben ist. Die günstigsten Bedingungen liegen immer dann vor, entwässert. Am Ende des Siebbandes kann die faservliesförmige Bahn abgenommen und von nachfolgenden Siebbändern oder anderen geeigneten Einrichtungen weitertransportieit werden, ohne daß hierbei ein Einreißen oder Auseinanderziehen des nassen Vlieses zu befürchten wäre. Anschließend wird die für die Fertigstellung des Endproduktes erforderliche Verfestigung dadurch bewirkt, daß man das Faservlies einer geeigneten Behandlung unterwirft. In bekannter Weise bringt man z. B. durch Besprühen Kunststoffdispersionen, Klebemittel usw. auf das Vlies auf und führt durch Pressen, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung höherer Temperaturen, eine feste Verbindung des Faserverbandes herbei.

Das Verfahren wird an Hand einiger Beispiele im einzelnen erläutert.

1. Polyamid aus Caprolactum wird wie üblich aufgeschmolzen und durch eine 36-Loch-Düse mit einem Querschnitt der Düsenöffnungen von 80 X 600 μ gesponnen. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 100 m/min. Nach einer Verstreckung im Verhältnis von 1: 3 haben die Fäden einen Einzelfadentiter von 2 den und den aus A b b. 1 ersichtlichen Querschnitt. Die Multifilfäden werden durch Waschen mit einer

wenn das Verhältnis des Querschnittsumfanges zum 25 Seifenlösung von der Spinnpräparation befreit und Querschnittsflächeninhalt möglichst groß ist. auf eine Länge von 5 mm geschnitten. Man stellt eine

Fasern mit den erforderlichen Eigenschaften erhält man in einfacher Weise durch Verspinnen von Polymerschmelzen durch geeignete, nicht runde Düsender in A b b. 3 schematisch dargestellten Einrichtung verarbeitet. Aus dem Stoffauslaufkasten 1 gelangt die Dispersion durch eine schlitzförmige öffnung 2 auf

O,O5°/oige wäßrige Faserdispersion her. Als Dispergiermittel setzt man einige Kubikzentimeter einer 10%igen wäßrigen Lösung eines Natriumsalzes einer

öffnungen. Zur Herstellung einer bändchenförmigen 30 höheren aliphatischen Sulfonsäure zu. Die Dispersion Faser kann man beispielsweise eine Düse mit schlitz- wird durch intensives Rühren homogenisiert und auf förmiger Öffnung verwenden. Es ist weiterhin möglich, solche Fasern durch Zerschneiden dünner Folien
zu gewinnen. Bei diesen bändchenförmigen Fasern

sind die Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfah- 35 das sich fortbewegende endlose Siebband 3, auf dem rens am günstigsten, wenn der Querschnitt ein mög- der Faserbrei zu einem Vlies ausgearbeitet wird. Das liehst hohes Verhältnis von größter Länge zu größter Siebband ist mit Saugboxen 4 und Abquetschwalzen 5 Breite hat, vorzugsweise ein Verhältnis von 3:1 und ausgestattet. Mittels dieser Einrichtung wird eine Entmehr. Wässerung durchgeführt, so daß das Vlies bei 6, d. h.

Der Titer der Fasern sollte möglichst niedrig sein 40 beim Verlassen des Siebbandes 3, einen Restfeuch- und vorzugsweise nicht mehr als 3 den betragen. (Der tigkeitsgehalt von 65 % (bezogen auf das Gewicht des

nassen Vlieses) aufweist. Das Vlies wird nun auf ein weiteres Siebband 7 übergeführt. Hierbei tritt weder eine Längung des Vlieses auf, noch reißt dieses ein. Die Weiterverarbeitung erfolgt mittels in Abb. 3 nicht dargestellter Vorrichtungsteile, indem man auf das Vlies eine 10%ige wäßrige Kunstharzdispersion auf Polyvinylchloridbasis aufsprüht und die Bahn ohne Anwendung von Druck bei etwa 110° C trock-

der Art des herzustellenden flächigen Gebildes bzw. 50 net. Man erhält einen weichen Einlagestoff,
den Eigenschaften, die dieses haben soll. Im allge- 2. Entsprechend den Angaben des Beispiels 1 wird

Polyalkylenterephthalat aus der Schmelze versponnen, und zwar ebenfalls unter Verwendung einer 36-Loch-Düse. Der Querschnitt der Düsenöffnungen beträgt 60 X 800 μ. Die Abzugsgeschwindigkeit beträgt 500 m/min. Man verstreckt im Verhältnis 1: 4 und erhält Fäden mit einem Einzelfadentiter von 1,2 den, deren Querschnitt ebenfalls A b b. 1 entspricht. Nach Waschen mit einer Seifenlösung zur Entfernung der Spinnpräparationen werden die Fäden auf eine Länge von 6 mm geschnitten. Unter Zusatz des im Beispiel 1 beschriebenen Dispergiermittels setzt man eine O,O5°/oige wäßrige Faserdispersion an, die entspre-

»Titer« gibt die Feinheit eines Fadenmaterials an, die in »den« [= Denier] ausgedrückt wird, und zwar besagt die Angabe, daß der Titer eines Fadens, einer Faser oder eines Garnes χ den beträgt, daß 9000 m des Fadens χ Gramm wiegen. Im vorliegenden Fall sollen möglichst feine Fasern verwendet werden, vorzugsweise solche, die bei einer Länge von 9000 m nur 3 g wiegen.) Die Schnittlänge ist abhängig von

meinen arbeitet man mit Fasern mit einer Länge von 2 bis 6 mm.

Selbstverständlich kann man auch Mischungen verschiedener Polymerfasern verwenden, sofern diese die oben definierten Eigenschaften aufweisen.

Wenn man beim Spinnprozeß, wie dies allgemein üblich ist, ölige oder hydrophobe Präparationen verwendet, so werden diese zweckmäßig vor der Herstellung der Faserdispersion entfernt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen flächigen Gebilde dispergiert man etwa 0,05 bis 0,1 Teile Fasern in 100 Teilen Wasser, gegebenenfalls unter Zusatz einer geringen Menge eines geeigneten Di-

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60 chend den Angaben des Beispiels 1 weiterverarbeitet

spergiermittels. Der Faserbrei wird sodann auf ein 65 wird. Das das Entwässerungssieb verlassende Faserendloses Siebband gegossen und auf einen Restfeuch- vlies hat einen Restfeuchtigkeitsgehalt von 70% (betigkeitsgehalt von 30 bis 70%, vorzugsweise 50 bis zogen auf das Gewicht des nassen Vlieses). Es wird 70%, bezogen auf das Gewicht des nassen Vlieses, auf ein nachgeschaltetes Siebband abgelegt und im

weiteren Verlauf mit einer 10°/oigen wäßrigen Dispersion von Polymethacrylsäureester besprüht. Man trocknet die Bahn ohne Anwendung von Druck bei Temperaturen von etwa 110° C und erhält ebenfalls einen weichen Einlagestoff.

3. Ein Polyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin wird, wie im Beispiel 2 beschrieben, versponnen und verstreckt. Die Fasern haben ebenfalls einen Einzelfadentiter von 1,2 den und werden auf eine Länge von 6 mm geschnitten. Aus diesen Fasern wird eine 0,05⁰/oige wäßrige Dispersion hergestellt. Man verwendet das im Beispiel 1 angegebene Dispergiermittel. Die Verfestigung des entsprechend den Angaben des Beispiels 1 bearbeiteten Faservlieses erfolgt durch Besprühen mit einer 5%igen methanolischen Copolyamidlösung (Copolyamid, bestehend aus 60 % Hexamethylendiamin und Adipinsäure und 40% Caprolactum). Man trocknet bei etwa 70° C und preßt die Bahn bei etwa 120° C und einem Druck von 5 kg/cm². Das Endprodukt ist ein glattes, papierartiges Flächengebilde.

. 4. Eine Schmelze aus Polypropylen wird durch eine 30-Loch-Düse mit einem Querschnitt der Düsenöffnungen von 60 X 800 μ versponnen und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 500 m/min abgezogen. Man verstreckt in einem Verhältnis von 1: 3 und erhält Fäden mit einem Einzelfadentiter von 1,3 den, die auf eine Länge von 5 mm geschnitten werden. Aus diesen Fasern stellt man eine O,O8°/oige wäßrige Dispersion her unter Verwendung des im Beispiel 1 beschriebenen Dispergiermittels. Die Weiterverarbeitung erfolgt entsprechend Beispiel 1. Das Faservlies wird schließlich mit einer 10°/oigen wäßrigen Dispersion von Polymethacrylsäureester besprüht, bei etwa 110° C getrocknet und anschließend bei 130° C unter Anwendung eines Druckes von 5 kg/cm² gepreßt. Man erhält eine glatte, weiche papierähnliche Bahn.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von synthetischen Polymer-Stapelfasern in Bändchenform oder mit einem Querschnitt in Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks mit spitzem Scheitelwinkel für die Herstellung von Flächengebilden auf der Papiermaschine in bei der Papierherstellung üblichen Weise, wobei jedoch beim Verlassen der Siebpartie ein Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 7O°/o im nassen Vlies eingehalten wird.

2. Verwendung von Polymer-Stapelfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bändchenförmigen Fasern einen Querschnitt haben, bei dem das Verhältnis der größten Länge zur größten Breite wenigstens 3 :1 beträgt.

3. Verwendung von Polymer-Stapelfasern nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Titer der Fasern höchstens 3 den beträgt.

4. Verwendung von Polymer-Stapelfasern nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlänge der Fasern 2 bis 6 mm beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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