DE1191784B

DE1191784B - Process for the production of elastic bonded nonwovens

Info

Publication number: DE1191784B
Application number: DER29167A
Authority: DE
Inventors: Ernst Heil; Dr Fritz Kollinsky; Dr Helmut Moroff
Original assignee: Roehm and Haas GmbH
Current assignee: Roehm and Haas GmbH
Priority date: 1960-11-25
Filing date: 1960-11-25
Publication date: 1965-04-29

Description

Verfahren zur Herstellung sprungelastischer gebundener Faservliese Es ist bekannt, Vliese aus natürlichen oder synthetischen Fasern mit Hilfe filmbildender, meist als wäßrige Dispersionen zur Anwendung kommender Kunststoffe in textile Gebilde von verhältnismäßig hoher mechanischer Festigkeit überzuführen. Als Bindemittel der genannten Art sind natürlicher oder synthetischer Kautschuk, Polyvinylacetat, Polyvinyl-Chlorid, Polyaerylsäure- und Polymethacrylsäureester und Mischpolymerisate der entsprechenden monomeren Verbindungen bekannt. Von den bisher verwendeten Mischpolymerisaten verdienen solche, die zum überwiegenden Teil aus ungesättigten, polymerisierbaren Verbindungen, vornehmlich aus Acryl- oder Methacrylsäureestern, und zum restlichen Anteil aus den Methylolverbindungen des Acryl- oder Methacrylsäureamids aufgebaut sind, besondere Erwähnung. Mit diesen Kunststoffen verfestigte Faservliese zeichnen sich durch Waschfestigkeit und Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel aus. Weiße Faservliese dieser Art zeigen darüber hinaus eine sehr viel geringere Vergilbung als mit anderen Kunststoffen gebundene Faservliese.Process for the production of resilient, bonded nonwovens It is known that nonwovens made of natural or synthetic fibers with the help of film-forming, mostly as aqueous dispersions of plastics used in textile structures of relatively high mechanical strength. As a binder of the type mentioned are natural or synthetic rubber, polyvinyl acetate, Polyvinyl chloride, polyaerylic acid and polymethacrylic acid esters and copolymers the corresponding monomeric compounds known. Of the copolymers used so far deserve those, which for the most part consist of unsaturated, polymerizable Compounds, primarily from acrylic or methacrylic acid esters, and to the rest Part made up of the methylol compounds of acrylic or methacrylic acid amide are, special mention. Draw nonwovens solidified with these plastics is characterized by its wash resistance and resistance to organic solvents. White nonwovens of this type also show much less yellowing than nonwovens bonded with other plastics.

Die zu einem stabilen Gebilde zu verfestigenden Fasern können bekanntlich geordnet, z. B. vorzugsweise parallel oder gekreuzt übereinanderliegen, oder können als in Wirrlage angeordnet zur Anwendung kommen.As is known, the fibers to be consolidated into a stable structure can ordered, e.g. B. are preferably parallel or crossed one above the other, or can than are arranged in a random position.

Es wurde gefunden, daß gebundene Faservliese von einer mit den bisher bekannten Bindemitteln nicht erreichbaren Sprungelastizität hergestellt werden können, wenn die Verfestigung des Ausgangsvlieses mit Hilfe eines Mischpolymerisats erfolgt, das zum überwiegenden Teil aus einem Acryl- und Methacry1säureester und in Mengen von 1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Monomerengemisch, aus einem Äther der Methylolverbindung des Acryl- oder Methacrylsäureamids, gegebenenfalls in Mengen von 1 bis 20 Gewichtsprozent aus anderen, mit den bereits genannten Monomeren mischpolymerisierenden Verbindungen aufgebaut ist. Die weiteren Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten gebundenen Faservliese, vor allem mechanische Festigkeit, Beständigkeit gegen Waschlaugen und gegen organische Lösungsmittel, Vermeidung der Vergilbung und der sogenannten »Chlorretention« sowie die Alterungsbeständigkeit bei der Behandlung der veredelten Textilien mit chlorhaltigen Mitteln sind wenigstens gleich gut wie jene, die mit den bisher bekannten Bindemitteln hergestellte Faservliese aufweisen.It has been found that bonded nonwovens of one with the hitherto known binders can produce elastic resilience that cannot be achieved, if the consolidation of the initial fleece takes place with the aid of a copolymer, that for the most part from an acrylic and methacrylic acid ester and in quantities from 1 to 30 percent by weight, based on the total monomer mixture, from one Ethers of the methylol compound of acrylic or methacrylic acid amide, if appropriate in amounts of 1 to 20 percent by weight of other monomers with the aforementioned monomers copolymerizing compounds is built up. The other properties of the bonded nonwovens produced according to the invention, especially mechanical strength, Resistance to detergents and organic solvents, avoidance of Yellowing and the so-called "chlorine retention" as well as resistance to aging when treating the finished textiles with chlorine-containing agents are at least just as good as those made with the previously known binders exhibit.

Die genannten Methylolätherverbindungen weisen im Ätheralkylrest 1 bis 6 Kohlenstoffatome auf. Die weiterhin am Aufbau der erfindungsgemäß zu verwendenden Mischpolymerisate beteiligten ungesättigten Ester können entweder Acrylsäureester, die im Alkoholrest 1 bis 8 C-Atome, mit besonderem Vorteil 1 bis 4 C-Atome aufweisen, oder Methacrylsäureester, deren C-Zahl im Alkoholrest 1 bis 20, mit Vorteil 4 bis 12 beträgt, sein. Außer den genannten Estern, die einzeln oder im Gemisch miteinander zur Anwendung kommen, können Vinylester, z. B. Vinylacetat, Vinyläther, Styrol oder Acryl- bzw. Methacrylsäure, deren Nitrile, Amide und die Methylolverbindungen dieser Amide in den bereits genannten Mengenanteilen mitverwendet werden.The methylol ether compounds mentioned have 1 in the ether alkyl radical to 6 carbon atoms. The further on the structure to be used according to the invention Copolymers involved unsaturated esters can either acrylic acid esters, which have 1 to 8 carbon atoms in the alcohol residue, with particular advantage 1 to 4 carbon atoms, or methacrylic acid esters whose carbon number in the alcohol radical is 1 to 20, advantageously 4 to 12 is. Except for the esters mentioned, individually or as a mixture with one another come to use, vinyl esters such. B. vinyl acetate, vinyl ether, styrene or Acrylic or methacrylic acid, their nitriles, amides and the methylol compounds of these Amides are used in the proportions already mentioned.

Bindemittel, wie sie gemäß Patentanmeldung R21179 IV c/8 k (deutsche Auslegeschrift 1 124 465) zur Anwendung gelangen, bleiben vom nachgesuchten Schutz ausgeschlossen.Binders as described in patent application R21179 IV c / 8 k (German Auslegeschrift 1 124 465) come into use, do not benefit from the protection sought locked out.

Die Zusammensetzung der jeweils zur Anwendung kommenden Mischpolymerisate kann innerhalb der gegebenen Begrenzung nach Maßgabe der dem Faservlies zu verleihenden Eigenschaften verschieden sein. Die für den einzelnen Verwendungszweck günstigste Zusammensetzung des als Bindemittel zu verwendenden Mischpolymerisats, vornehmlich die Auswahl des mindestens 50 °/o des Gesamtmonomerengemisches ausmachenden Acrylsäureesters, kann vom Fachmann innerhalb enger Bereiche vorausgesagt und darüber hinaus mit einfachen Vergleichsversuchen ermittelt werden. Mischpolymerisate, die zum überwiegenden Anteil aus einem niederen Methacrylsäureester bestehen, ergeben erwartungsgemäß ein härteres Bindemittel als solche, die z. B. zum gleichen Anteil aus einem niederen Acrylsäureester aufgebaut sind. Während das neue Verfahren einerseits die Anpassung des Bindemittels an die von dem Faservlies jeweils zu erfüllenden Erfordernisse erlaubt, verleiht andererseits die Methylolätherkomponente allen nach dem neuen Verfahren hergestellten Faservliesen eine Sprungelastizität, die jener mit Bindemitteln auf Basis natürlichen oder synthetischen Kautschuks erreichten Sprungelastizität nahekommt; daß die zuletzt genannten Bindemittel mit anderen Nachteilen, z. B. mangelnder Lösungsmittel- und Alterungsbeständigkeit, behaftet sind, ist dem Fachmann geläufig.The composition of the copolymers used in each case can within the given limitation according to the amount to be given to the nonwoven fabric Properties be different. The cheapest for the individual purpose Composition of the copolymer to be used as a binder, primarily the selection of the acrylic acid ester making up at least 50% of the total monomer mixture, can be predicted by those skilled in the art within narrow ranges and beyond with simple Comparative tests are determined. Copolymers, the predominant part consist of a lower methacrylic acid ester, as expected, result in a harder one Binders as those which, for. B. the same proportion of a lower acrylic acid ester are constructed. While the new process on the one hand, the adaptation of the binder to the requirements to be met by the fiber fleece on the other hand the methylol ether component all according to the new process nonwovens produced have a resilience that is similar to that of binders Based on natural or synthetic rubber comes close to resilience; that the last-mentioned binders have other disadvantages, e.g. B. Insufficient solvent and aging resistance, are known to the person skilled in the art.

Wenn die beschriebenen Mischpolymerisate auch in organischen Lösungsmitteln gelöst oder mit Hilfe geheizter Walzen auf das zu verfestigende Faservlies aufgebracht werden können, erfolgt ihre Verarbeitung vorzugsweise durch Besprühen oder Tränken der Vliese mit der wäßrigen Dispersion dieser Bindemittel. Ein Überschuß des Bindemittels kann zwischen Walzen abgequetscht werden. Durch anschließende Erwärmung auf eine Temperatur von über 80°C, z. B. für die Dauer von 3 bis 10 Minuten auf 120 bis 160°C, tritt eine Härtung des Bindemittels durch Vernetzung ein. Diese kann durch die Zugabe von Säuren, wie Borsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, oder Säuren abspaltende Verbindungen, wie Zinkchlorid, Magnesiumchlorid oder Ammoniumnitrat, beschleunigt werden.If the copolymers described are also in organic solvents dissolved or applied to the nonwoven to be consolidated with the help of heated rollers can be, their processing is preferably carried out by spraying or soaking the fleece with the aqueous dispersion of these binders. An excess of the binder can be squeezed between rollers. Subsequent heating to a Temperature of over 80 ° C, e.g. B. for a period of 3 to 10 minutes at 120 to 160 ° C, hardening of the binder occurs through crosslinking. This can be done by adding of acids, such as boric acid, phosphoric acid, acetic acid, or compounds that split off acids, such as zinc chloride, magnesium chloride or ammonium nitrate.

In besonderen Fällen kann es zweckmäßig sein, den erfindungsgemäß zu verwendenden Bindemitteln Farbstoffe, Pigmente oder bzw. und Füllstoffe, Verdickungsmittel, optische Aufheller oder andere von der Herstellung der Faservliese her bekannte Stoffe zuzusetzen. Außer Vliesen aus natürlichen Fasern, wie z. B. Wolle oder Baumwolle, können auch solche aus synthetischen Fasern, wie Polyamid- oder Polyesterfasern, mit Hilfe des neuen Verfahrens gebunden werden. Die Verwendung der so hergestellten Vliese ist vielseitig; sie dienen als Einlagestoffe und zur Herstellung von Verpackungsmaterial, Filtertüchern, Polstermaterial u. dgl.In special cases it can be expedient to use the method according to the invention binders to be used dyes, pigments or / and fillers, thickeners, optical brighteners or others known from the manufacture of the nonwovens Add substances. Except for nonwovens made of natural fibers, such as. B. wool or cotton, can also be made of synthetic fibers, such as polyamide or polyester fibers, be bound using the new procedure. The use of the so produced Fleece is versatile; they serve as interlining materials and for the production of packaging material, Filter cloths, cushioning material, etc.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik zeigen folgende Vergleichsversuche den mit der vorliegenden Erfindung erzielten technischen Effekt. Die Bestimmung der Sprungelastizität erfolgt dabei durch Messungen des Knittererholungswinkels in Anlehnung an DIN 53890.Compared to the known prior art, the following comparative tests show the technical effect achieved by the present invention. The determination the elasticity of the elasticity is done by measurements of the crease recovery angle based on DIN 53890.

Wirrfaservliese aus Polyesterfasern werden jeweils mit einer Copolymerisatdispersion (400/, Trockengehalt) der der Tabelle zu entnehmenden Zusammensetzung in der Weise getränkt, daß auf 1 Teil Faser etwa 1 Teil Bindemittel, berechnet als Festsubstanz, kommt. Nach Verdunsten des Wassers werden die Vliese 5 Minuten bei 140°C zwecks Kondensation des Bindemittels erhitzt. Von den so behandelten Vliesen werden Streifen von je 5 cm Länge und 1 cm Breite geschnitten. Ein Schenkel von 1 cm Länge wird umgeklappt und 1 Stunde mit 1 kg belastet. Nach der Entlastung und weiteren 5 Minuten Erholungszeit wird der Winkel zwischen dem belasteten Schenkel und der Horizontalen gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt: Zusammensetzung Copolymerisat des Copolymerisats erholungs- in Gewichtsprozent winkel 1 Acrylsäureäthylester-Methylolmethacrylsäureamid-Isobutyl- äther des Methylolmethacrylsäureamids . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97: 1,5: 1,5 180° 2 Acrylsäureäthylester-Isobutyläther des Methylolmethacryl- säureamids .......................................... 97:3 180° 3 Acrylsäureäthylester-Methylolmethacrylsäureamid ......... 98,5: 1,5 160° 4 Acrylsäureäthylester-Methylolmethacrylsäureamid ......... 97:3 160° 5 Butadien-Acrylnitril ................................... 67:33 180° Die erfindungsgemäß behandelten Faservliese (Versuche 1 und 2) zeigen gegenüber den Versuchen 3 und 4 eine verbesserte Sprungelastizität. Bei den mit einem handelsüblichen Produkt gemäß Versuch 5 behandelten Vliesen ist zwar der Wert für den Knitterholungswinkel derselbe, jedoch sind solche Bindemittel weit weniger alterungsbeständig als die erfindungsgemäßen, d. h., die Vliese neigen beim Belichten zum Vergilben, und die Elastizität wird herabgesetzt.Random nonwovens made of polyester fibers are each impregnated with a copolymer dispersion (400% dry content) of the composition shown in the table in such a way that there is about 1 part of binder, calculated as solids, for 1 part of fiber. After the water has evaporated, the fleeces are heated for 5 minutes at 140 ° C. for the purpose of condensation of the binder. Strips each 5 cm long and 1 cm wide are cut from the nonwovens treated in this way. A leg 1 cm long is folded over and loaded with 1 kg for 1 hour. After the relief and a further 5 minutes of recovery time, the angle between the loaded leg and the horizontal is measured. The results are compiled in the following table: composition Copolymer of the copolymer recovery in percent by weight angle 1 ethyl acrylate methylol methacrylamide isobutyl ether of methylol methacrylic acid amide. . . . . . . . . . . . . . . . . . 97: 1.5: 1.5 180 ° 2 ethyl acrylate isobutyl ether of methylol methacrylic acid amides .......................................... 97: 3 180 ° 3 ethyl acrylate methylol methacrylic acid amide ......... 98.5: 1.5 160 ° 4 ethyl acrylate methylol methacrylic acid amide ......... 97: 3 160 ° 5 butadiene-acrylonitrile ................................... 67:33 180 ° The fiber webs treated according to the invention (tests 1 and 2) show an improved elasticity compared to tests 3 and 4. In the case of the nonwovens treated with a commercial product according to Experiment 5, the value for the crease recovery angle is the same, but such binders are far less resistant to aging than those according to the invention, i.e. the nonwovens tend to yellow when exposed to light and the elasticity is reduced.

Claims

Claims: 1. Process for the production of elastic, bonded Nonwovens with high resistance to washing and solvents made from natural nonwovens or synthetic fibers with the help of film-forming, acrylic or methacrylic esters and from unsaturated carboxamides substituted on the nitrogen by methylol groups built-up copolymers with subsequent crosslinking by brief Heating to temperatures above 80 ° C, characterized in that as a binder Copolymers are used, which are 70 to 99 percent by weight of an acrylic acid ester, which has 1 to 8 carbon atoms in the alcohol residue, or or and from a methacrylic acid ester, which has 1 to 20 carbon atoms in the alcohol radical, and in amounts of 30 to 1 percent by weight from a methylol ether of acrylic or methacrylic acid amide, its ether-alkyl radical Contains 1 to 6 carbon atoms, or is composed of a mixture of such methylol ethers, except for copolymers according to patent application R 21179 IVc / 8 k (German Auslegeschrift 1 124 465).

2. The method according to claim 1, characterized in that acrylic acid ester with 1 to 4 carbon atoms or or and methacrylic acid esters with 4 to 12 carbon atoms in Residual alcohol are used.

3. The method according to the claims 1 and 2, characterized in that the structure of the copolymers according to the invention in amounts of 1 to 20 percent by weight others with the acrylic or methacrylic acid esters mentioned copolymerizing compounds are involved.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the binder is applied in the form of an aqueous dispersion to the nonwoven to be consolidated. Publications considered: German Auslegeschriften No. 1086 208, 1 124 465.