DE1951977C3 - Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf der Basis synthetischer Fasern mit hoher Wasserdampfaufnahmefähigkeit - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf der Basis synthetischer Fasern mit hoher WasserdampfaufnahmefähigkeitInfo
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Description
bO
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses
auf Basis synthetischer Fasern, das eine hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit aufweist, insbesondere
ein durch chemische Mittel gebundenes Faservlies aus synthetischen Fasern, das durch hohe
Wasserdampfaufnahmefähigkeit ausgezeichnet ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein kontinuierliches Verfahren der genannten Art.
Es ist ein Verfahren zum Binden von Faservliesen mit Hilfe chemischer Mittel bekannt, nach welchem
dem Vlies eine Kunststoffdispersion oder eine Kunststorflösung einverleibt und das in der Lösung enthaltene
Polymere zur Koagulation gebracht wird. Das Polymere lagert sich dabei, die Vliesfasern verbindend,
im Vliesinnern ab.
Das bekannte Verfahren ermöglicht es, durch das in das Vlies eingeblachte chemische Bindemittel die
mechanische Festigkeit des Vlieses zu erhöhen. Ein in dieser Weise gebundenes Faservlies hat jedoch eine
sehr geringe Wasserdampfaufnahmefähigkeit. Trotz seiner durch die Vliesbindung erzielten hinreichenden
Festigkeit für die Verwendung als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Lederaustauschmaterials ist ein
auf dieser Basis hergestelltes Lederaustauschmaterial; auf Grund seiner gegenüber Naturleder sehr viel geringeren
Wasserdampfaufnahmefähigkeit, diesem in dieser Eigenschaft unterlegen. Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit
des Naturleders ist besonders für das Behaglichkeitsgefühl beim Tragen von Lederschuhen
oder Lederbekleidung sowie auch bei der Benutzung von Ledtrpolsterartikeln von wesentlichem Einfluß.
Die nach den bekannten Verfahren gebundenen Faservliese sind zwar wasserabstoßend, entsprechen jedoch
bezüglich der Wasserdampfaufnahmefähigkeit nicht den Ansprüchen, die man an einen Ausgangsstoff
zur Herstellung von Schuhober-, Bekleidungsoder Polstermaterial stellt.
Leder ist im wesentlichen wasserundurchlässig und wasserdampfaufnahmefähig. Aus diesem Grunde
wird auch von einem Lederaustauschstoff diese Eigenschaftskombination verlangt.
Ein nach dem anderen bekannten Verfahren mittels chemischer Bindemittel hydrophilen Charakters gebundenes
Vlies hat den Nachteil, daß sich das Bindemittel in kompakter Form im Vliesinnern ablagert.
Die erzielbare Wasserdampfaufnahmefähigkeit derart gebundener Vliese ist trotz des hydrophilen Charakters
des chemischen Bindemittels unzureichend, da die Struktur des Binders im Vlies kapillar- bzw. porenfrei
oder kapillar- bzw. porenarm ist.
Nach DE-AS 1240653 ist ein Verfahren bekannt
zur Erhöhung der Atmungsaktivität (Wasserdampfdurchlässigkeit) von Polyurethanfolien bzw. -überzügen.
Dabei werden die Folien bzw. die Überzüge erzeugt durch Mitverwendung von Emulgatoren.
Die Emulgatoren beeinflussen die Oberflächenspannungen des gelösten Polyurethans, damit die
Verteilung in der Lösung und beim Koagulieren eine bessere ist; schließlich beeinflussen sie die Porenstruktur
der Folien, was dann letztlich zu erhöhter Wasserdampfdurchlässigkeit führt.
Mit dem in der DE-AS 1240653 beschriebenen
Verfahren läßt sich jedoch eine Wasserdampfaufnahmefähigkeit der Folien bzw. Überzüge nicht erreichen.
Dieser Veröffentlichung kann auch keine diesbezügliche Lehre entnommen werden.
Nach den Unterlagen des BE-Patents 705 845 ist weiterhin ein Verfahren zur Verfestigung von Faservliesen
bekannt bei dem der Binderflotte ein Entschäumer zugesetzt wird. Dieser Entschäumersoll bewirken,
daß sich bei der Trocknung des Faservlieses im Hochfrequenzfeld eine gleichmäßige Binderver-
teilung ergibt und kerne Binderwanderung mit ihren qualitätsmindernden Merkmalen auftritt. Mit dem in
diesen Unterlagen beschriebenen Verfahren kann die Wasserdampfaufnahmefähigkeit eines Faservlieses
nicht beeinflußt und demnach auch uicht erhöht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch gebundenen
Faservlieses vorzuschlagen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist und es erlaubt,
chemisch gebundene Faservliese auf Basis von synthetischen Fasern herzustellen, welche eine gute Wasserdampfaufnahmefähigkeit
aufweisen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf Basis synthetischer
Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in einem ersten Verfahrensschritt das Faservlies auf
Basis synthetischer Fasern mit einer Binderflüssigkeit, bestehend aus
a) einer flüssigen wäßrigen Dispersion eines Elastomeren, mit freien COOH- und bzw. oder OH-
und bzw. oder NH2- und bzw. oder NH- und bzw. oder SH-Gruppen,
b) einer flüssigen wäßrigen Lösung von Cellulosederivaten oder Polyvinylalkohol als hydrophile
Polymere,
c) einer flüssigen, wäßrigen Emulsion eines langkettigen aliphatischen Mono- und bzw. oder Diisocyanats.
tränkt, im zweiten Verfahrensschritt die zur Erreichung der Koagulationstemperatur des Elastomeren
erforderliche Wärme auf das Faservlies einwirken läßt, im dritten Verfahrensschritt auf das getränkte
Faservlies Wärme einwirken läßt, die es auf eine Temperatur im Bereich oberhalb 100° C und unterhalb
der Erweichungstemperatur der Fasern des Faservlieses erhitzt und im vierten Verfahrensschritt das Faservlies
mit Waschflüssigkeit behandelt und dann im fünften Verfahrensschritt das Faservlies durch Wärmeeinwirkung
trocknet.
Die zur Vliesbindung verwendete Binderflüssigkeit soll nachfolgend als flüssiges Bindemittelsystem bezeichnet
werden.
Als wäßrige Elastomeren-Dispersion eignet sich prinzipiell jede wäßrige Dispersion eines Elastomeren,
insbesondere eine auf Polyacrylat- oder Polyvinyl-Basis.
Es ist jedoch besonderts vorteilhaft, von Elastomeren-Dispersionen auszugehen, deren Elastomere
reaktionsfähige Gruppen, wie beispielsweise COOH, NH, NH2 OH oder SH besitzen, insbesondere
vorteilhaft sind dabei solche Elastomeren-Dispersionen, die freie COOH-Gruppen aufweisen. Elastomere
des vorgenannten Aufbaus sind deshalb besonders bevorzugt, weil sie durch die genannten Gruppen befähigt
sind, mit den anderen Feststoffkomponenten des flüssigen Bindemittelsystems zu reagieren, wodurch
eine räumlich vernetzte Struktur des die Fasern verbindenden Mittels entsteht. Insbesondere vorteilhaft
ist als wäßrige Elaste -Oi^n-Dispersion Synthesekautschuk
auf Basis Butadien-Actylnitril-Methacrylsäure
geeignet.
Der Begriff »Elastomere« soll für Polymere gemäß der Definition in »Textbook of Polymer Chemistry«,
New York 1967, Seite 154, gelten.
Als hydrophile Komponente des flüssigen Bindemittelsystems sind wasserlösliche Polymere, beispielsweise
Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose oder Celluloseäther sowie Stärke, geeignet, insbesondere
vorteilhaft jedoch Polyvinylalkohol.
Bei der hydrophilen Komponente des flüssigen Bindemittelsystems handelt es sich demnach um ein
Polymeres, das eine Vielzahl hydrophil wirkender Gruppen besitzt.
Als wäßrige Isocyanatemulsionen sind solche auf Basis aliphatischer Mono- und bzw. oder Diisocyanate
mit einer Kohlenstoffkette im Bereich von 14 bis 25,
ίο insbesondere im Bereich zwischen 16 und 20 Kohlenstoffatomen
geeignet. Die genannten Isocyanate können verzweigt oder unverzweigt sein, es können auch
Abmischungen von verzweigten mit unverzweigten Isocyanaten verwendet werden. Insbesondere ist es
vorteilhaft, die Isocyanate der genannten Art in verkappter Form zu verwenden. Aliphatische Isocyanate
des genannten Aufbaus zeichnen sich dadurch aus, daß sie auch bei längerem Stehen in wäßriger Emulsion
nur sehr langsam mit dem Dispergens reagieren.
Selbst bei Siedetemperatur des Dispersums wird die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Wasser und Isocyanat
nicht erheblich gesteigert. Dies Verhalten der genannten aliphatischen Isocyanate kann durch deren
hydrophoben Charakter erklärt werden. Das genannte Dispersum der Emulsion bildet das hydrophobe,
fettartige Element im flüssigen Bindemittelsystem. Die genannten aliphatischen Isocyanate sind auf
Grund ihres hydrophoben Charakters integrierender Bestandteil des flüssigen Bindemittelsystems und wesentlich
verantwortlich für die Weichmachung des gebundenen textlien Flächengebildes, seine Hydrophobie,
Geschmeidigkeit und sein Griffverhalten.
Die gut wasserlösliche hydrophile polymere Substanz im flüssigen Bindemittelsystem ist gut verträg-
J5 lieh mit dem dispergierten Elastomeren. Das wasserlösliche
hydrophile Polymere wirkt stabilisierend auf die Elastomerendispersion. Bei Verwendung von Polyvinylalkohol
als wasserlösliches hydrophiles Polymeres wirkt dieser vulkanisationsbeschleunigend bei
der Vulkanisation von Synthesekautschuk, was für den Fall von Bedeutung ist, daß eine solche Vulkanisation
vorgesehen ist.
Das flüssige Bindemittelsystem hat einen sich aus der Menge des Elastomeren, des wasserlöslichen hydrophilen
Polymeren sowie dem aliphatischen Isocyanat zusammensetzenden Feststoffgehalt im Bereich
von 30 bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 40 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des flüssigen Bindemittelsystems.
Der Feststoffanteil des flüssigen Bindemittelsystems besteht dabei im Bereich zwischen 40 und
100Gew.-%, insbesondere im Bereich zwischen 60 und 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffanteil
aus hochpolymerem Material.
Der hochpolymere Anteil des Feststoffanteils des flüssigen Bindemittelsystems weist dabei einen Anteil
im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, insbesondere einen solchen im Bereich von 60 bis 80 Gew.-%, bezogen
auf den Gesamtanteil des hochpolymeren Materials bo an Elastomerem auf, während ein Anteil im Bereich
von 1 bis 40%, insbesondere von 5 bis 25%, aus wasserlöslichem hydrophilen Hochpolymeren besteht.
ber Feststoffanteil des flüssigen Bindemittelsystems weist einen Anteil im Bereich von 1 bis
b5 40 Gew.-%, insbesondere einen solchen von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des
Feststoffanteils eines aliphatischen Mono- und bzw. oder Diisocyanats auf.
Es soll als Koagulationstemperatur diejenige Temperatur gelten, bei deren Überschreitung das dispergierte
Elastomere koaguliert wird. Es ist erfindungsgemäß eine zwingende Bedingung, daß die Koagulationstemperatur
unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der chemische Umsetzungen zwischen den
Komponenten des flüssigen Bindemittelsystems stattfinden.
Als chemische Bindemittel werden solche chemischen Mittel verstanden, die physikalisch-mechanisch
die Vliesfasern miteinander verbinden. Das flüssige Bindemittelsystem ist daher selbst nicht mechanisch
bindefähig. Das nach dem zweiten Verfahrensschritt im Vliesinneren befindliche mechanisch bindefähige
Mitte! soll als Bindemittelkomplex bezeichnet werden. Der Bindemittelkomplex unterscheidet sich dabei
vom flüssigen Bindemittelsystem bzw. dem einzelnen Feststoffkomponenten desselben dadurch, daß,
als Folge der im Verlauf der Verfahrensdurchführung ablaufenden chemischen Reaktionen zwischen den
Bestandteilen des flüssigen Bindemittelsystems der Bindemittelkomplex im wesentlichen unlöslich in
Wasser ist.
Das flüssige Bindemittelsystem wird hergestellt, indem man eine wäßrige Dispersion eines Elastomeren
mit einem Feststoffanteil im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 40 bis
60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion mit einer wäßrigen Lösung mit einem Feststoffgehalt
im Bereich von 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere einen solchen im Bereich von 10 bis
20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, eines hydrophilen Polymeren, welches sich in
einem chemischen Aufbau und seinen physikalischen Eigenschaften von dem Elastomeren unterscheidet
sowie einer wäßrigen Emulsion eines aliphatischen Isocyanats mit einem Isocyanatanteil im Bereich von
10 bis 80 Gew.-%, insbesondere einem solchen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der Emulsion, in einem Verhältnis miteinander mischt, daß die dabei entstehende flüssige
Mischung den vorgenannten Gesamtfeststoffanteil besitzt und die einzelnen Feststoffkomponenten in
den angegebenen Mengen vorliegen.
Im Zusammenhang mit Angaben über den Feststoffgehalt des flüssigen Bindemittelsystems soll auch
das Dispersum der Emulsion als »Feststoff« gelten.
Im Verlaufe des zweiten Verfahrensschrittes reagiert in Folge der Wärmeeinwirkung, die zu einer
oberhalb 100° C, jedoch unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern des Faservlieses liegenden
Temperatur des Bindemittels führt, das Isocyanat mit dem hydrophilen wasserlöslichen Polymeren des flüssigen
Bindemittelsystems zu einem in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslichen Reaktionsprodukt.
Falls das Elastomere Gruppen aufweist, die zur Reaktion mit Isocyanatgnippen befähigt sind, so erfolgt
unter den verfahrensgemäßen Temperaturbedingungen zusätzlich eine Verknüpfung der Isocyanate
und bzw. oder dem aus Isocyanat und hydrophiler Komponente gebildeten Reaktionsprodukt
mit den gegebenenfalls vorhandenen Carboxylgruppen der Polymerenketten des Elastomeren.
Erfolgt die Reaktion einer Isocyanatgruppe mit einer
Carboxylgruppe eines Elastomeren, so wird CO2 freigemacht, wobei das freigesetzte Gas zur Porenbildung
im Bindemittel beiträgt.
Das Schützen der NCO-Gruppen der Isocyanate geschieht dadurch, daß man die Isocyanate mit Äthylenimin,
Phenol, Natriumhydrogensulfit und anderen umsetzt. Unter Wärmeeinfluß wird das Umsetzungsprodukt wieder aufgespalten und die NCO-Gruppe
wieder freigesetzt. Die verkappten Isocyanate werden ebenfalls in Form wäßriger Emulsionen verwendet
und sind mit der wäßrigen Elastomeren-Dispersion gut verträglich.
Faservliese auf Basis von synthetischen Fasern sind
ίο solche Gewebe, Gewirke oder Filze, insbesondere jedoch
Faservliese, bevorzugt Wirrfaservliese, die aus synthetischen Fasern bestehen, ganz besonders bevorzugt
jedoch mit einem Anteil an wärmeschrumpffähigen Synthesefasern.
π Das flüssige Bändemättelsysiern kann vorteilhaft
Vulkanisationsbeschleuniger, wie beispielsweise Zinkoxyd oder als Vulkanisationsbeschleuniger bekannte
Schwefelverbindungen enthalten.
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
Ein Faservlies, insbesondere ein genadeltes Wirrfaservlies,
wird in einer Wanne, die das flüssige Bindemittel enthält, mit diesem getränkt. Das getränkte
Vlies wird dann aus der Wanne genommen und abgequetscht. Anschließend läßt man auf das getränkte
Vlies Wärme einwirken, die hinreicht, daß die Koagulationstemperatur des Elastomeren im flüssigen Bindemittelsystem
erreicht wird, jedoch nicht ausreicht, um chemische Reaktionen zwischen den Feststoffkomponenten
des flüssigen Bindemittelsystems auszulösen oder die Vliesfasern zu erweichen. Die Wärmeeinwirkung
erfolgt zweckmäßig durch Bestrahlen des Vlieses mit einem Infrarotstrahler. Die Koagulationstemperatur
liegt im Bereich zwischen 30 und 80° C, insbesondere im Bereich zwischen 35 und 50° C.
Nach hinreichend vollständiger Koagulation des Elastomeren wird das Vlies in eine mit Heißluft einer
Temperatur im Bereich von 100-180° C beaufschlagte Heizkammer eingeführt. In dieser Kammer
wird das Vlies auf eine Temperatur, die im Bereich oberhalb 100° C und unterhalb der Erweichungstemperatur
der Synthesefasern liegt, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich zwischen 120 und 180° C
während einer Zeitdauer im Bereich zwischen 2 und 30 Minuten, insbesondere im Bereich zwischen 5 und
15 Minuten, erhitzt.
Bei dieser Temperatur und innerhalb des genannten Zeitraumes finden die genannten chemischen Reaktionen
zwischen den reaktionsfähigen Komponenten des im Vliesinneren befindlichen Bindersystems
statt.
Nach Verlassen der Heizkammer wird das Vlies zuerst mit heißem und dann mit kaltem Wasser ausgewaschen
und dann durch Wärmeeinwirkung getrocknet, beispielsweise in einer mit Heißluft einer
Temperatur im Bereich von 120-150° C beschickten Trockenkammer.
Es ist besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man ein durch chemische Mittel gebundenes Faservlies,
das die Vorzüge der nach bekannten Verfahren gebundenen in sich vereinigt, jedoch ihre Nachteile
nicht aufweist Im komplexen Bindersystem zwischen
es den Fasern des Faservlieses liegen nämlich neben den
Polymerenketten höher molekulare Substanzen mit verzweigter Kette, die hydrophob-hydrophilen Charakter
haben und Urethangruppierungen aufweisen,
vor. Diese entstehen durch die genannten chemischen Reaktionen der Feststoffkomponenten des flüssigen
Bindersystems im Verlaufe des dritten Verfahrensschrittes. Das komplexe Bindersystem der vorgenannten
Art zeichnet sich ferner durch seine Struktur aus. Sie ist durch eine große Anzahl von Poren und
Kapillaren charakterisiert. Die Porosität des komplexen Bindersystems kann vorteilhaft noch dadurch gesteigert
werden, daß man eine wäßrige Synthesekautschukdispersion auf Basis eines Butadien-Acrylnitril-Methacrylsäuremischpolymerisats
als wäßrige Elastomerendispersion unter Zusatz von Zinkoxyd vulkanisiert. Durch Zinksalzbildung zwischen Carboxylgruppen
benachbarter Polymerenketten tritt dann Vernetzung der Ketten untereinander ein. Von der
genannten Salzbildung werden jedoch nicht sämtliche Caboxylgruppen des genannten EPastomeren auf
Mischpolymerisatbasis erfaßt. Durch das nebeneinander Vorliegen der wäßrigen Dispersion eines langkettigen,
aliphatischen Isocyanats, vorteilhaft Stearylisocyanat,
neben der wäßrigen Lösung des hydrophilen Polymeren, vorteilhaft Polyvinylalkohol, oder teilverseiftem
Polyvinylacetat im flüssigen Bindemittelsystem entstehen im Verlaufe der dritten Verfahrensstufe durch chemische Reaktion einerseits Umsetzungsprodukte
des Isocynats mit dem Polyvinylalkohol, andererseits reagiert da Isocyanat mit den bei der
Salzbildung während der Vulkanisation des Elastomeren nicht gebundenen Carboxylgruppen des genannten
Synthesekautschuks. Bei dieser Reaktion wird CO2 freigesetzt, wodurch die Porosität des komplexen
Binde: systems im Vlies erhöht und die Klebrigkeit desselben beseitigt wird.
Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit und der Grad der Hydrophobierung des Vlieses lassen sich, außer
durch die eingesetzten absoluten Mengen der das komplexe Bindersystem aufbauenden chemischen
Substanzen, durch das Mengenverhältnis der wasserlöslichen hydrophilen zu den hydrophoben Komponenten
und durch die Reaktionsbedingungen in weiten Grenzen variieren. Beispielsweise steigt bei
gegebener Polyvinylalkoholmenge die Wasserdampfaufnahme
mit abnehmender Menge Stearylisocyanat und mit steigenden Temperaturen während des zweiten
Verfahrensschrittes, wobei gleichzeitig der hydrophobe Charakter des komplexen Bindersystems gemindert
wird. Umgekehrt steigt der Grad der Hydrophobierung des Vlieses durch den Binder bei
gegebener Polyvinylalkoholmenge im Bindersystem mit steigender Stearylisocyanatmenge unter Abnahme
der Wasserdampfaufnahmefähigkeit des komplexen Bindersystems.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte technische Fortschritt besteht in einem einfach
und wirtschaftlich-technologisch nicht aufwendig durchführbaren Verfahren zum Binden eines Faservlieses,
wobei sich das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebundene Faservlies durch seine Wasserdampfaufnahmefähigkeit
bei gleichzeitiger wasserabstoßender Wirkung von nach bekannten Verfahren gebundenen Faservliesen vorteilhaft unterscheidet.
Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebundenen Faservlieses
kann je nach den angewandten Mengen der das flüssige Bindemittelsystem aufbauenden chemischen
Verbindungen und den Reaktionsbedingungen während des zweiten Verfahrensschrittes zwischen 1
und 15% variiert werden.
Die Wasserdampfaufnahme wird wie folgt ermittelt: Eine Vliesprobe der Menge von 10 cm Länge und
einer Breite von 5 cm wird 24 Stunden bei 65 % relativer Luftfeuchtigkeit bei 20° C klimatisiert und danach
gewogen. Nach der Wägung wird der Probestreifen weitere 24 Stunden bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit
und 30° C gelagert und anschließend erneut gewogen. Der sich ergebende Gewichtsunterschied zwischen
den beiden Wägungen wird in Prozent
ίο berechnet und als Wasserdampfaufnahme angegeben.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine positive Veränderung einer Mehrzahl komplex zusammenhängender
Eigenschaften des gebundenen Vlieses möglich.
Ein wesentlicher Vorteil ist, daß man durch das erfindungsgemäße Verfahren in die Lage versetzt wird,
einem zur Weiterverarbeitung zu Lederaustauschmaterial vorgesehenen Faservlies Eigenschaften zu verleihen,
die den Charakter des auf Basis dieses Trägervlieses hergestellten Lederaustauschmaterials in
Richtung zum Leder verschieben. Das verfahrensgemäß hergestellte Vlies ist nicht nur gleichzeitig wasserabstoßend
und im beachtlichen Maße wasserdampfaufnehmend, sondern ist noch in folgender
Beziehung verbessert: Die zugesetzten hochmolekularen hydrophilen Verbindungen liegen beim Koagulationsprozeß
in gequollenem Zustand im Binder vor. Erst bei der nachfolgenden Wärmeeinwirkung im
Verlaufe des zweiten Verfahrensschrittes werden die hydrophilen Verbindungen entquollen, wobei das
Wasser unter Ausbildung einer hohen Porosität im komplexen Bindersystem aus diesem ausgetrieben
wird. Dieser Effekt wird außerdem verstärkt durch die Bildung von verzweigten Molekülen durch die
chemische Reaktion, die den Abstand zwischen den Kettenmolekülen vergrößern. Für eine hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit
des komplexen Bindersystems sind außer hydrophilen Gruppen Poren und Kapillaren im komplexen Bindersystem erforderlich.
Eine dieser Voraussetzungen allein ermöglicht noch keine hohe Wasserdampf auf nähme. Im Zusammenhang
mit der wesentlich gesteigerten Porosität des komplexen Bindersystems steht auch eine hohe Atmungsaktivität
des verfahrensgemäß gebundenen Vlieses. Diese ist für den Tragekomfort von Schuhen
oder Bekleidungsstücken, die aus Lederaustauschmaterial auf Basis der genannten Vliese hergestellt sind,
wie bereits erwähnt, von großer Bedeutung.
Die langkettigen fettartigen Isocyanate im komplexen
Bindemittelsystem machen das gebundene Vlies weich und geschmeidig. Der Grad der Geschmeidigkeit
läßt sich durch die verwendeten Mengen der genannten Substanz einstellen. Das langkettige aliphatische
Isocyanat ist fest im komplexen Bindersystem durch chemische Reaktion eingebaut, d. h. es migriert
unter den normalen Bedingungen nicht aus diesem aus. Das Verfahren führt zu einem komplexen Bindersystem
mit hohem Vernetzungsgrad und räumlich-netzwerkartiger Struktur.
Die Vernetzung wirkt sich jedoch durch die weichmachende Wirkung des Isocyanats im komplexen
Bindersystem nicht nachteilig aus.
Da das verfahrensgemäß gebundene Vlies nicht klebrig ist, läßt es sich ohne Schwierigkeiten schleifen.
Die Oberfläche wird dabei nicht verklebt oder verschmiert.
Durch das Mischen der wäßrigen Elastomeren-Dispersion und der wäßrigen Emulsion des aliphati-
sehen Isocyanats mit der wäßrigen Lösung des hydrophilen
Hochpolymeren und durch die im Verlaufe der Verfahrensdurchführung eintretende Vernetzung
durch chemische Reaktion der Komponenten miteinander in der genannten Art, erhält man ein komplexes
Bindersystem im Vliesinnern, das sowohl in Wasser als auch in organischen Lösungsmitteln nicht mehr
oder im wesentlichen nicht mehr quellbar ist. Mit der Unquellbarkeit des komplexen Bindersystems im
Vlies sind weitere wichtige Effekte beim Aufbringen einer Deckschicht auf das komplexe Bindemittelsystem
enthaltende Vlies verbunden. Üblicherweise werden in Dimethylformamid gelöste Polyurethane
zur Bildung einer Deckschicht auf das Vlies aufgebracht. Da das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gebundene Vlies in Dimethylformamid sowie in einem Gemisch aus Dimethylformamid und Wasser
nicht mehr quellbar ist, wird die im Vlies in inneren Hohlräumen und feinen Kapillaren enthaltende Luft
nicht mehr während des Beschichtungsprozesses aus dem Vlies herausgepreßt. Dadurch läßt sich eine Blasenbildung
in der Deckschicht bei der Aufbringung einer solchen auf das Vlies vermeiden.
Bei nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesen ist auch die Struktur des Rohvlieses
bei beschichteten Vliesen der genannten Art nicht mehr als Oberflächenunruhe in der Deckschicht zu
erkennen. Die Oberflächenunruhe (Nadelstruktur) ist auf eine unterschiedliche Vliesdichte, d. h. auf unterschiedliche
Bindergehalte im Vlies zurückzuführen. Die Zeichnung soll das Verfahren erläutern, es jedoch
nicht auf die gezeigte besondere Ausführungsform desselben einschränken.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung und im Querschnitt den Verfahrensablauf bei kontinuierlicher
Verfahrensführung.
Von einer Vorratsrolle 1 wird eine Vliesbahn 2 abgezogen. Über eine Umlenkrolle 3 wird sie fortlaufend
in einen oben offenen wannenartigen Behälter 4, der mit einer Flüssigkeit 5, bestehend aus dem flüssigen
Bindemittelsystem, gefüllt ist, hineingeführt und in diesem mit dem flüssigen Bindemittelsystem getränkt.
Es bedeutet 6 einen Vorratsbehälter für das flüssige Bindemittelsystem 5. Nach erfolgtem Tränken
des Vlieses wird dieses aus dem Bad herausgeführt und mit Hilfe eines Quetschrollenpaares 7 abgequetscht
und dabei von überschüssigem flüssigen Bindemittel befreit. Die getränkte Vliesbahn wird dann
an einem Wärmestrahler 8, beispielsweise einem Keramik-Infrarotstrahler, in der Weise vorbeigeführt,
daß dessen Strahlung auf die Oberfläche der Bahn 2 einwirkt. Infolge der dabei eintretenden Erwärmung
des Vlieses wird das im Vliesinneren enthaltene flüssige Bindemittelsystem auf Koagulationstemperatur
erwärmt und das Elastomere zur Koagulation gebracht. Über weitere Umlenkrollen wird die Bahn 2
dann in eine Heizkammer 9 eingeführt 10 und 11 bedeutet dabei einen Ein- bzw. Auslaßschlitz in der
Heizkammer. Die Heizkammer wird mit Heißluft beaufschlagt. Die Heißluft tritt durch den Einlaßkanal
12 in die Heizkammer ein und aus dieser durch den Auslaßkanal 13 wieder aus. In der Heizkammer werden
durch die in derselben herrschenden Temperaturen die chemischen Umsetzungen der Feststoffkomponenten
des flüssigen Bindemittelsystems im Vlies ausgelöst. In dieser Phase der Verfahrensführung bildet
sich demnach das bindefähige komplexe Bindersystem im Vliesinnern aus. Nach Austritt der
Vliesbahn aus dem Austrittsschlitzs 11 der Heizkammer wird die Bahn in einen Waschfoulard 14 eingeführt.
Dieser oben offene wannenartige Behälter ist durch mehrere senkrecht zur Bodenfläche derselben
nach oben verlaufenden Trennwände 15 in Teilbehälter 16 unterteilt. Die Teilbehälter sind mit Waschflüssigkeit
17 gefüllt. Die Temperatur der Waschflüssigkeit in den Teilbehältern weisen untereinander einen
Temperaturgradienten derart auf, daß die Waschflüssigkeit in dem Teilbehälter, in dem die Vliesbahn eintritt,
heiß und die Waschflüssigkeit am Bahnaustrittsende des Foulards kalt ist. 18 bedeutet ein
Quetschrollenpaar. Die ausgewaschene Vliesbahn wird dann durch einen Trockenofen 19 geführt, dieser
Ofen wird mit Heißluft beaufschlagt. Die Heißluft tritt durch die Einlaßöffnung 20 ein und durch die Auslaßöffnung
21 aus. 22 bedeutet den Eintrittsschlitz und 23 den Austrittsschlitz im Trockenofen. Das durch das
komplexe Bindersystem gebundene Vlies wird dann auf eine Vorratsrolle 24 aufgerollt.
Das flüssige Bindemittelsystem wird wie folgt hergestellt: Es werden 14,8 g Polyvinylalkohol in 258,0 g
Wasser gelöst.
Diese Lösung wird mit einer wäßrigen Emulsion folgender Zusammensetzung gut gemischt:
29,60 g Wasser
24,90 g Stearylisocyanat
29,60 g Wasser
24,90 g Stearylisocyanat
κι 12,45 g einer 40gew.-%igen Lösung eines elektroneutralen-Fettsäurekondensationsproduktes
Die durch das Mischen erhaltene Flüssigkeit wird unter intensivem Rühren einer Dispersion zugesetzt,
j5 die folgende Zusammensetzung hat:
1. 594 geiner 50 gew.-%igen Dispersion eines Butadien-Acrylnitril-Methacrylsäure-Mischpolymerisats,
2. 29,7 geiner 50 gew.-%igen wäßrigen Dispersion 4» von Zinkoxyd aktiv in einer wäßrigen Lösung eines
Salzes eines Naphthalinsulfosäurekondensationsproduktes,
3. 14,8 geiner20 gew.-%igen wäßrigen Dispersion
eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes,
4. 1,33 g eines Polysiloxans und
5. 13,0 geiner 50 gew.-%igen wäßrigen Dispersion eines schwarzen Farbpigments.
In einem Foulard wird ein Wirrfaservlies aus PoIyäthylenterephthalatfaser
eines Titers von 1,3 den, welches durch Nadelung (400 Stich/cm2) verdichtet ist
und ein Flächengewicht von 250 g/cm: aufweist, mit
dem flüssigen Bindemittelsystem mit der obengenannten Zusammensetzung bis zur Sättigung des
Vlieses getränkt, aus dem Foulard ausgeführt und abgequetscht.
Man führt das getränkte Vlies nun an Infrarotstrahlern vorbei, deren Strahlung auf beide Vliesoberflächen
gerichtet ist und erwärmt dadurch das Vlies auf bo eine Temperatur von 38-40° C. Diese Temperatur
entspricht der Koagulationstemperatur des flüssigen Bindemittelsystems.
Anschließend wird das Vlies einer mit Heißluft von 150° C beschickten Heizkammer zugeführt. In dieser
Kammer wird das Vlies 15 Minuten auf eine Temperatur von 150° C gehalten.
Danach wird das Vlies in einem Wasch-Foulard 5
Minuten mit Wasser einer Temperatur von 850C aus-
gewaschen und anschließend intensiv mit kaltem Wasser ausgespült. Das Vlies wird dann getrocknet,
indem man es mit Warmluft von 150° C behandelt. Das gebundene Vlies hat eine Wasserdampfaufnahme
von 10 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt beträgt 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht.
Das gebundene Vlies ist mit Wasser schwer benetzbar und gegenüber Wasser sehr wenig saugfähig.
Das gebundene Vlies eignet sich als Trägermaterial zur Weiterverarbeitung zu Lederaustauschware.
Es wird ein flüssiges Bindemittelsystem mit der Zusammensetzung, wie in Beispiel 1 angegeben, hergestellt.
Bei sonst gleicher Verfahrensführung wie in Beispiel 1, unterscheidet es sich nur darin von diesem,
daß das Vlies in der Heizkammer 20 Minuten auf einer Temperatur von 160° C gehalten wird.
Die Wasseraufnahme des gebundenen Vlieses beträgt 12,8 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt 62 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtvliesgewicht. Bezüglich der Wasserbenetzbarkeit, der Wassersaugfähigkeit
und der Eignung des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 Gesagte.
In Abänderung von Beispiel 1 weist die zur Herstellung des flüssigen Bindemittelsystems mitverwendete
wäßrige Emulsion folgende Zusammensetzung auf: 12,5g Stearylisocyanat, 6,2 g einer 40 gew.-%igen
wäßrigen Dispersion eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes und 14,8 g Wasser.
In Abänderung der Verfahrensbedingungen des Beispiels 1 wird das Vlies in der mit Heißluft von
180° C betriebenen Heizkammer während einer Zeitdauer von 10 Minuten auf einer Temperatur von
180° C gehalten. Das gebundene Vlies hat eine Wasserdampfauf
nähme von 14,5 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt beträgt 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht.
Bezüglich der Wasserbenetzbarkeit, der Saugfähigkeit und der Eignung des Vlieses
gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.
In Abänderung des Beispiels 3 wird das Vlies in der Heizkammer während einer Zeit von 10 Minuten
auf einer Temperatur von 150° C gehalten.
Die Wasserdampfaufnahme beträgt 6,2 Gew.-%, der Bindergehalt des Vlieses 61 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtvliesgewicht. Das gebundene Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig.
Bezüglich der Verwendbarkeit des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.
Es werden getrennt die Flüssigkeiten a, b und c
hergestellt, die im einzelnen, wie nachfolgend genannt, zusammengesetzt sind:
a) 482,0 g eines Acrylatmischpolymerisates als 40%ige wäßrige Dispersion, 9,4 g eines Polysiloxans, 38,4 g Wasser, 9,4 g eines Harnstofformaldehydvorkondensats, 38,4 g eines Fettsäureerdalkalisalzes, 9,4 g Titandioxyd dispergiert in 10 Gewichtsteilen einer 5%igen wäßrigen Lösung eines Salzes eines Naphthalinsulfonsäurekondensationsproduktes, 38,4 g Ammoniumchlorid, als 10%ige wäßrige Lösung,
b) 16,5 g Polyvinylalkohol, 275,0 g Wasser,
ίο c) 27,0 g Stearylisocyanat, 13,5 g einer 40%igen Lösung eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes, 6,4 g eines Polysiloxans, 54,0 g Wasser.
a) 482,0 g eines Acrylatmischpolymerisates als 40%ige wäßrige Dispersion, 9,4 g eines Polysiloxans, 38,4 g Wasser, 9,4 g eines Harnstofformaldehydvorkondensats, 38,4 g eines Fettsäureerdalkalisalzes, 9,4 g Titandioxyd dispergiert in 10 Gewichtsteilen einer 5%igen wäßrigen Lösung eines Salzes eines Naphthalinsulfonsäurekondensationsproduktes, 38,4 g Ammoniumchlorid, als 10%ige wäßrige Lösung,
b) 16,5 g Polyvinylalkohol, 275,0 g Wasser,
ίο c) 27,0 g Stearylisocyanat, 13,5 g einer 40%igen Lösung eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes, 6,4 g eines Polysiloxans, 54,0 g Wasser.
Die wäßrige Emulsion c wird unter starkem Rühren der wäßrigen Lösung b zugesetzt.
Die erhaltene Flüssigkeit wird dann mit der Dispersion α unter Rührung zum flüssigen Bindemittelsystem
vermischt.
Ein Vlies gemäß den Angaben in Beispiel 1 wird, 2« wie dort beschrieben, mit dem, wie vorstehend angegeben,
flüssigen Bindemittelsystem getränkt, wobei sich die Verfahrensdurchführung gegenüber dem Beispiel
1 darin unterscheidet, daß das getränkte Vlies zur Koagulierung des Elastomeren im flüssigen Bin-
2r> demittelsystem durch Vorbeiführen an den Infrarotheizelementen
auf eine Temperatur von 43° C erwärmt wird. In der mit Heißluft von 160° C
betriebenen Heizkammer wird das Vlies dann während 10 Minuten auf einer Temperatur von 160° C
jo gehalten. Anschließend wird das Vlies 6 Minuten mit Wasser einer Temperatur von 85 ° C gewaschen und
dann mehrfach mit kaltem Wasser gespült und durch Heißlufteinwirkung getrocknet.
Das Vlies weist eine Wasserdampfaufnahme von 8,2 Gew.-% und einen Bindergehalt von 62 Gew.-9r,
bezogen auf das Gesamtvliesgewicht, auf.
Das gebundene Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig. Bezüglich der Eignung
des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 4ii Mitgeteilte.
Das Verfahren wird gegenüber den Angaben von Beispiel 5 in der Weise abgeändert, daß die zur Herstellung
des flüssigen Bindemittelsystems verwendete Flüssigkeit b folgende Zusammensetzung hat: 13,5 g
Stearylisocyanat, 13,5 g eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes,
27,0 g Wasser, 5,0 g eines Polysiloxans.
5« Ferner wird in Abänderung gegenüber Beispiel 5
das Vlies in der mit Heißluft einer Temperatur von 160" C betriebenen Heizkammer während 2ö Minuten
auf einer Temperatur von 160° C gehalten.
Das Vlies hat eine Wasserdampfaufnahme von 11,6 Gew.-% und einen Bindergehalt von 59 Gew.-%,
bezogen auf das gesamte Vliesgewicht.
Das Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig. Bezüglich der Eignung des beschichteten
Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf Basis
synthetischer Fasern, bei dem man einem Faservlies hochpolymeres Material in Form einer Lösung
oder Dispersion incorporiert und das Polymere koaguliert, dadurch gekennzeichnet,
daß man in einem ersten Verfahrensschritt das Faservlies auf Basis synthetischer Fasern mit einer
Binderflüssigkeit, bestehend aus:
a) einer flüssigen wäßrigen Dispersion eines Elastomeren, mit freien COOH- und bzw.
oder OH- und bzw. oder NH2- und bzw. oder NH- und bzw. oder SH-Gruppen,
b) einer flüssigen wäßrigen Lösung von Cellulosederivaten oder Polyvinylalkohol als hydrophile
Polymere,
. c) einer flüssigen wäßrigen Emulsion eines langkettigen aliphatischen Mono- und bzw.
oder Diisocyanates,
tränkt, im zweiten Verfahrensschritt die zur Erreichung der Koagulationstemperatur des Elastomeren
erforderliche Wärme auf das Faservlies einwirken läßt, im dritten Verfahrensschritt auf das
getränkte Faservlies Wärme einwirken läßt, die es auf eine Temperatur im Bereich oberhalb 100° C
und unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern des Faservlieses erhitzt und im vierten
Verfahrensschritt das Faservlies mit Waschflüssigkeit behandelt und dann im fünften Verfahrensschritt
das Faservlies durch Wärmeeinwirkung trocknet.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- j5
kennzeichnet, daß die Binderflüssigkeit einen Anteil im Bereich zwischen 50 und 98 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Binderflüssigkeit einer wäßrigen Elastomeren-Dispersion,
enthält.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderflüssigkeit aus einer
wäßrigen Dispersion eines Butadienacrylnitril-Methacrylsäuremischpolymerisates,
einer wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol und einer wäßrigen Emulsion von Stearylisocyanat besteht.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Wirrfaservlies, bestehend
aus Polyäthylenterephathalatfasern, verwendet, ^o
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man verkappte Isocyanate verwendet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man im zweiten Verfahrensschritt
das Faservlies während einer Zeitdauer im Bereich von 2 bis 30 Minuten einer Temperatur
im Bereich von 120 bis 180° C aussetzt.
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