DE2016792A1 - Bindemittel und seine Verwendung zur Herstellung von Vliesstoffen - Google Patents

Bindemittel und seine Verwendung zur Herstellung von Vliesstoffen

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DE2016792A1 DE19702016792 DE2016792A DE2016792A1 DE 2016792 A1 DE2016792 A1 DE 2016792A1 DE 19702016792 DE19702016792 DE 19702016792 DE 2016792 A DE2016792 A DE 2016792A DE 2016792 A1 DE2016792 A1 DE 2016792A1
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Werner Alfred Bussum Wilhelmi (Niederlande)
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Nederlandsche Bewoia Maatschappij N,V., Apeldoorn (Niederlande)
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Description

NEDERLANDSCHE BEWOID MAATSCHAPPIJ N.V.,
Apeldoorn, Niederlande
n Bindemittel und seine Verwendung zur Herstellung von Vliesstoffen "
Priorität: 8. April 1969, V.St.A., Nr. 814 456
Vliesstoffe sind Flächenerzeugnisse aus lose zusammenhängenden natürlichen und/oder synthetischen Fasern, die durch ein Bindemittel miteinander verbunden sind. In der Praxis unterscheidet man zwei Verfahren zur Vliesstoffherstellung: Beim "Trockenverfahren" wird ein Faservlies, das durch Kardieren oder Auflösen von Spinn- oder Garnanfällen hergestellt wurde, mit einem Bindemittel imprägniert und hierauf getrocknet; beim "Nassverfahren1· wird eine wässrige Suspension der Fasern hergestellt, mit einem Bindemittel versetzt und das Bindemittel auf den Fasern niedergeschlagen»
Die so behandelten Fasern werden nach Art der Papierfabrikation Mittels fe liter Steng- oder Rundsiebmaschine zu einer Katte geformt. fttr vielt ?*rt»«ttittift«ft*we&ke «ix* das Nassverfahren bevorzugt, da *§ ifctriUlkt· Alt MiMtHUt ^iamii%&% liefert und höhere Produktions--
BAD ORIGINAL
nal wirr orientiert sind, weisen die Produkte gleiche Festigkeit in allen Richtungen auf, während die nach dem Trockenverfahren hergestellten Produkte im allgemeinen parallel zur Maschine orientierte Pasern aufweisen. Darüberhinaus -sind die nach dem Nassverfahren hergestellten Vliesstoffe durchgehend fester und gleichmässiger, da das Bindemittel auf die Pasern in der wässrigen Suspension gleichmässig aufgebracht wird.
Es sind eine Reihe von Polymeren zur Verwendung als Bindemittel für Vliesstoffe bekannt, z.B. Acrylpolymerisate, Styrol-Buta- W dien-Mischpolyinerisate, Polyurethane, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, chloriertes Polypropylen oder synthetische oder natürliche Kautschuke. Keines dieser Bindemittel ist bei der Herstellung von Vliesstoffen nach dem Nassverfahren zufriedenstellend, da die Affinität der Polymerisate gegenüber den Pasern nicht ausreichend ist und die derart hergestellten Produkte nicht die gewünschten Eigenschaften, insbesondere gute Nass- und Trockenfestigkeit, aufweisen.
Es wurde festgestellt, dass man Vliesstoffe mit sehr guter Zer-™ reissfestigkeit, Weichheit und Geschmeidigkeit erhält, wenn man in dem vorstehend beschriebenen Nassverfahren ein Bindemittel aus einem Polymerisatlatex und einem Gemisch aus Alkalimetallsalzen von disproportioniertem und verstärktem Kolophonium verwendet.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Bindemittel, bestehend aus
BAD ORlGJMAL
A) einem Polymerisatlatex mit einem Gehalt von etwa 10 bis
70 Gew.-$ eines Polymers, vorzugsweise eines Acrylpolymerisats, Styrol-Butadien-Mischpolymerisats, Polyurethans, Polyesters, Polyamids, chlorierten Polypropylens, Polyvinylacetats oder deren Gemisch,und
B) 3 biß 50 i»t bezogen auf das Gewicht des Polymerisats im Latex, eines Gemisches aus etwa 50 bis 90 Gew.-^ eines Alkalimetallsalzes von disproportioniertem Kolophonium und etwa 10 bis 50 Gew.-ji eines Alkalimetallsalzes von verstärktem Kolophonium.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Bindemittel zur Herstellung von Vliesstoffen.
Die Eigenschaften der unter Verwendung der Bindemittel der Erfindung hergestellten Vliesstoffe sind in vieler Hinsicht, insbesondere in Bezug auf die Zerreissfestigkeit, denen von herkömmlichen Vliesstoffen überlegen, die mit Bindemitteln hergestellt wurden, die kein Gemisch modifizierter Kolophoniumsalze enthalten.
Die Vliesstoffe werden hergestellt, indem man eine verdünnte, wässrige Suspension von Fasern mit dem Bindemittel versetzt und dieses auf die Fasern aufbringt. Hierauf werden die Fasern zu einem Flächenerzeugnis geformt und getrocknet.
Beispiele für zur Herstellung von Vliesstoffen verwendbare natürliche und synthetische Fasern sind solche aus Baumwolle, Hanf, Reyon, regenerierter Cellulose, Celluloseacetat, Wolle, Jute, Polyamiden, Polyestern, Acrylpolymerisaten, Polyolefinen, Polyvinylchlorid und Polyurethanen und deren Gemische. Vorzugs-
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weise haben die mit dem Bindemittel behandelten Pasern eine Länge von etwa 5 bis 30 mm.
Das erfindungsgemässe Bindemittel besteht vorzugsweise aus einem anionischen Polymerisatlatex und etwa 3 bis 50 fi, vorzugsweise 5 bis 20 #, bezogen auf das Gewicht des Polymerisats im Latex, eines Gemische aus Alkalimetallsalzen von disproportioniertem und von verstärktem Kolophonium.
Beispiele für die in den erfindungsgemässen Bindemitteln anwesen- ^ den Latices sind Lösungen, Emulsionen oder Dispersionen von Polymeren, wie AcrylpolymerisateRjStyrol-Butadien-Mischpolymerisaten, Polyurethanen, Polyestern, Polyamiden, chloriertem Polypropylen, Polyvinylacetat und deren Gemischen. Besonders gute Ergebnisse erhält man bei Verwendung eines Bindemittels, bei dem der anionische Polyraerisatlatex eine Emulsion eines Acrylpolymerisates ist. Die hier verwendete Bezeichnung "Acrylpolymerisat" umfasst Polymerisate, die durch Polymerisation von monomeren Acrylverbindungen erhalten wurden, z.B. von Acrylsäure, Methacrylsäure, A'thylacrylat, Butylacrylat, Cyclohexylacrylat, W Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylolacrylamid, N-Methylolmethacrylamid und deren Gemischen, gegebenenfalls zusammen mit Comonomeren, wie Styrol, Äthylen, Propylen, Butadien, Isopren, Chloropren oder Itaconsäure. Erfindungsgemäss besonders bevorzugte Acrylpolymerisate sind: Polyäthylacrylat, Polymethylmethacrylat, Poly-2-äthylhexylacrylat , Polyacrylnitril und Mischpolymerisate aus Ä'thylaerylat und Methacrylsäure, Butylacrylat und Acrylsäure, Acrylnitril, Butadien und Styrol, Acrylnitril, Acrylsäure und Butadien, Bu-
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tylacrylat, Butylmethacrylat und Acrylsäure, Methylacrylat, »
Acrylsäure und Äthylen, Butylacrylat, N-Methylolmethacrylamid und Vinylacrylat, Äthylacrylat, Styrol, N-Methylolacrylamid und Divinylbenzol, Acrylnitril und Butadien, 2-Äthylhexylacrylat, Acrylnitril und Itaconsäure und Acrylnitril, Methacrylsäure und Butadien.
Die anionischen Polymerisatlatices können in bekannter Weise hergestellt werden, z.B. indem man ein Polymerisationsgemisch herstellt, das Wasser, die Monomeren, einen freie Radikale liefernden Polymerisationsinitiator und einen anionischen Emulgator enthält, und das Gemisch auf Temperaturen von etwa 30 bis 90 C bis zur Beendigung der Polymerisation erhitzt. Beispiele für verwendbare anionische Emulgatoren sind Glycerinmonostearat, Natriumoleat, Kaliumoleat, Triäthanolaminoleat, Natriumlaurylsulfat oder Alkylarylsulfonate. Der anionische Polymerisatlatex enthält im allgemeinen etwa 10 bis 70 Gew.-# Polymerisat. Vorzugsweise werden Latices mit einem Feststoffgehalt von etwa 35 bis 50 fd verwendet.
Neben den vorstehend genannten Komponenten kann der anionische Polymerisatlatex noch Antischaummittel, oberflächenaktive Mittel, Farbstoffe oder Füllmittel in üblichen Mengen enthalten.
Das Kolophoniumsalzgemisch im Bindemittel der Erfindung besteht aus etwa 50 bis 90 Gew.-^ eines Alkalimetallsalzes von disproportioniertem Kolophonium und etwa 10 bia 50 Gew.-ji eines Alkalimefcallsalzes von verstärktem Kolophonium. Bindemittel, die sehr gut von den Fasern angenommen werden und die zufriedenstellendsten Produkte ergeben, enthalten ein Gemisch aus 70 bis 80 Gew.-ji
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Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumsalzen von disproportioniertem Kolophonium und 20 bis 30 Gew.-^ Natrium-, Kalium- und/oder Lithiufnsalzen von verstärktem Kolophonium. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das Gemisch etwa 75 GeWi-$ des Kaliumaalzes von disproportioniertem Kolophonium und etwa 25 Gew.-^ de3 Kaliumsalzes von verstärktem Kolophonium enthält.
Das Gemisch der modifizierten Kolophoniumsalze wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass man die geeigneten Mengen der betreffenden Salze jr.iteinan^er vermischt. Man kann auch ein Gemisch aus disproportioniertem und verstärktem Kolophonium durch Erhitzen mit einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, -oxids, oder -carbonats, vorzugsweise mit einer wässrigen Lösung von Kaliuinhydrjxid, verseifen. Gegebenenfalls kann das Alkalimetallsalz von disproportioniertem Kolophonium und das Alkaliraetallsalz von verstärktem Kolophonium auch jeweils getrennt zum Polymerisatlatex gegeben werden, um das erfindungsgemässe Bindemittel herzustellen. Das Gemisch der modifizierten Kolophoniumsalze bzw. die einseinen Salze werden vorzugsweise in Form einer verdünnten wässrigen Dispersion oder Lösung zu den anderen Komponenten gegeben.
Das disproportionierte Kolophonium kann auf herkömmliche Weise z.B. aus Wuraelhars, Balsamkolophonium oder Tallharz hergestellt werden. !Das-Kolophonium wird beispielsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur you .150 bis 3OC0C in Gegenwart eines Katalysators, wie Palladium, Platin, Nickel, Jod» Schwefel odei* Schwefeldioxid, disproportioniert. Ein geeignetes Verfahren zur Disproportionierung von Kolophonium ist in der USA»-latentaehrift 2 138 185 beach*is* üea. -
Das erfindungsgemäes verwendete, verstärkte Kolophonium wird hergestellt, indem man Kolophonium mit etwa 5 bis 7,5 Gew.-j6, bezogen auf das Kolophonium, Formaldehyd oder einer Formaldehyd liefernden Verbindung, wie Paraformaldehyd oder Trioxan, auf etwa 125 bis 2000C in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Schwefelsäure oder p-Toluolsulfonsäure, erhitzt. Das erhaltene formaldehydmodifizierte Kolophonium wird hierauf mit etwa 4 bis 12 Gew.-#, vorzugsweise 5 bis 7 Gew.-56, einer (χ,β-ungesättigten Carbonsäure, wie Malein-, Fumar-, Croton-, Acryl-, Methacryl-, Itacon-, Citracon- oder Aconitsäure oder deren Anhydriden oder Estern, oder Gemischen davon, auf Temperaturen von 160 bis 2200C, vorzugsweise 175 bis 195°C, erhitzt. Man kann das verstärkte Kolophonium auch herstellen, indem man Kolophonium ohne vorherige Behandlung mit Formaldehyd mit einer geeigneten Menge einer Λ,ß-ungesättigten Carbonsäure auf Temperaturen von I60 bis 2200C erhitzt, bis ein Produkt mit der gewünschten Säurezahl erhalten wird.
Die unter Verwendung der Bindemittel der Erfindung herstellbaren Vliesstoffe können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Im allgemeinen wird das Verfahren mit einer Papier- oder Fasermattenmaschine durchgeführt, die eine Mäschinenbütte, einen Entwässerungskasten, einen Saugkasten und ein Sieb umfasst, auf dem der Vliesstoff geformt wird. Die Maschinenbütte ist mit einem Rührer versehen, der die Fasern in Suspension hält und zu einer gleichmässigen Verteilung des Bindemittels und des Fixiermittels in der Suspension beiträgt. *
Geaäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Fasern in das Wasser in der Maschinenbütte gegeben, so dass
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man eine wässrige Suspension mit einem Pasergehalt von etwa 0,005 bis 0,10 Gew.-^ erhält. Die Suspension wird mit einer verdünnten, wässrigen Lösung eines kationischen "Fixiermittels" versetzt. Beispiele für erfindungsgemäss verwendete Fixiermittel sind Harnstoff- Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-, Dicyandiamid-Formaldehyd- oder Guanidin-Formaldehyd-Kondensate, Polyäthylenimine, Polyamide oder Poly&midoamine. Die verwendete Menge des Fixiermittels ist nicht kritisch, vorausgesetzt sie ist ausreichend, um praktisch die Gesamtmenge des anschliessend \ zugesetzten Bindemittels auszufällen. Die erhaltene Suspension wird langsam mit einer verdünnten, wässrigen Lösung des Bindemittels der Erfindung bzw. gewünschtenfalls mit verdünnten Lösungen des anionischen Polymerisats und der modifizierten Kolophoniumsalze versetzt. Im allgemeinen werden etwa 50 bis 200 Gew.-Teile, vorzugsweise etwa 60 bis 110 Gew.-Teile, Bindemittel auf 100 Gew.-Teile der trockenen Fasern zugegeben. Einige Minuten nach der Zugabe des Bindemittels wird das Filtrat klar, was darauf hindeutet, dass praktisch die Gesamtmenge des Bindemittels an die Fasern fixiert ist. Die Menge des zusammen mit dem Bindemittel zugesetzten Wassers wird so bemessen, dass die Suspension etwa 0,05 bis 1,0 g der behandelten Fasern pro Liter enthält. Die behandelten Fasern werden hierauf zu einer Bahn geformt und getrocknet. Die erhaltenen Vliesstoffe sind weich und geschmeidig und besitzen eine hohe Zerreissfestigkeit.
Gemäse einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die verdünnte, wässrige Bindemittellösung vor der Zugabe des kationischen Fixiermittels zu der wässrigen Fasersuspension gegeben.
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Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile und Prozentangaben
beziehen sich auf das Gewicht»
Beispiel 1
Ein Gemisch aus modifizierten Kolophoniumsalzen wird folgendermassen hergestellt:
A. Durch 90-minütiges Erhitzen eines Gemischs aus 90 Teilen Kolophonium, 9 Teilen Maleinsäureanhydrid und 1,7 Teilen Paraformaldehyd auf 175 bis 1800C erhält man ein verstärktes Kolophonium.
B. Durch 5-stündiges Erhitzen von Kolophonium auf 250 bis 3100C in Gegenwart eines 5 #-igen Palladium-auf-Aktivkohle-Katalysators erhält man disproportioniertes Kolophonium.
C. Ein Gemisch aus 345 Teilen disproportioniertem Kolophonium und 115 Teilen verstärktem Kolophonium wird mit 70 Teilen Kaliumhydroxid versetzt» Das erhaltene Gemisch enthält 75 Gew.-^ des Kaliumsalzes von disproportioniertem Kolophonium und 25 Gew.-^ des Kaliumsalzes von verstärktem Kolophonium.
Beispiel 2
A. Man stellt eine Suspension von 100 Teilen, bezogen auf das Trockengewicht, Polyesterfasern in etwa 500 000 Teilen Wasser her. Die Suspension wird kräftig gerührt und mit einer verdünnten, wässrigen Lösung versetzt, die (a) 60 Teile eines anionischen Polymerisatlatex in Form einer anionischen Emulsion mit einem Gehalt von 50 $> Polyäthylacrylat und (b) 3 Teile des Produkts von Beispiel 1 enthält. Etwa 10 Min. nach Zugabe der Dispersion ist das Filtrat klar. Die behandelten Fasern werden zu
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einer Bahn geformt und getrocknet. Der erhaltene Vliesstoff ist weich und geschmeidig und weist eine Zerreissfestigkeit von 210 kg/cm2 auf.
B« Zum Vergleich wird das vorstehende Verfahren wiederholt, jedoch ohne Zugabe des Produkts von Beispiel 1 zur Polyäthylaerylat enthaltenden Dispersion. Der erhaltene Vliesstoff be-
2 sitzt eine Zerreissfestigkeit von 40 kg/cm .
^ C. In einem weiteren Vergleichsversuch wird das Kaliumsalz von disproportioniertem Kolophonium anstelle des Produkts von Beispiel 1 verwendet. Die Zerreissfestigkeit des erhaltenen Vliesstoffes beträgt 120 kg/cm2.
Beispiel 3
Eine verdünnte, wässrige Suspension mit einem Gehalt von 100 Teilen (bezogen auf das Trockengewicht) Polyamidfasern wird mit einer verdünnten, wässrigen Lösung versetzt, die 4,8 Teile eines kationischen Harnstoff-Formaldehyd-Kondensats enthält. Die er- ^ haltene Suspension wird langsam mit einer verdünnten, wässrigen Dispersion versetzt, die (a) 100 Teile eines anionischen Polymerisatlatex mit einem Gehalt von 50 $ eines Polymerisats aua 94 i> n-Butylacrylat, 5 $> N-Methylolaerylamid und 1 $ Vinylacrylat und (b) 5 Teile des Produkts von Beispiel 1 enthält. Etwa 10 Min. nach Zugabe der Dispersion ist das Piltrat klar. Die behandelten Pasern werden zu einer Bahn geformt und getrocknet. Der erhaltene Vliesstoff ist weich und besitzt eine vorzügliche Nass- und Troekenreissfestigkeit.
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- li -
Beispiel 4
Eine verdünnte, wässrige Suspension mit einem Gehalt von 100 Teilen (bezogen auf das Trockengewicht) Polyurethanfasern wird mit einer verdünnten, wässrigen Dispersion versetzt, die (a) 80 Teile eines anionischen Polymerisatlatex mit einem Gehalt von 35 $> Polypropylacrylat und (b) 2 Teile des Produkts von Beispiel 1 enthält. Die erhaltene Aufschlämmung wird mit einer verdünnten, wässrigen Lösung versetzt, die 5 Teile eines kationischen Polyamidoamin-Harzes enthält. Die behandelten Fasern werden zu einer Bahn geformt und getrocknet. Der erhaltene Vliesstoff ist weich und geschmeidig und besitzt hervorragende Nass- und Trockenfestigkeit.
BAD ORIGINAL 009846/1760

Claims (8)

  1. t„ -
    1» Bindemittel, bestehend aus
    A) einem Polymerisatlatex mit einem **efealt von etwa 10 bis
    70 Gew.-^t eines Polders, vorzugsweise eines Aerylpolylneii*· sats, Slyrol-BütadieM-MisGhpolyinerisats, Polyurethans, Polyesters* Polyamids* chlorierten Polypropylens^ Polyvinyl* acetats ouer deren Gemisch und
    B) '*> bis 50 #» bezögen auf das Gewicht des Polymerisats im La* t-ex» eines Geiniscnes aus etwa 5C bis 90 Gew»-^ eines Alkali* metallsalzes von dispropartioniertein Kolophonium und etwa 10 bis 50 Gew.-Jc eines Alkalimetallsalzes von verstärktem Kolophonium.
  2. 2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■«- ζ e i c h η et, dass der Latex ein anionischer Polymerisatlatex ist·
  3. 3. Bindemittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn ζ e i c h η e t» dass das Polymerisat im Latex ein Acrylpolymerisat ist.
  4. 4. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e η η as e i c h" η e t, dass es 5 bis 20 5», bezogen auf das Gewicht des Polymerisats im Bindemittel, des Kolophoniumsalzgemisches enthält.
  5. 5. Bindemittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolophoniumsalzgemisch aus 70' bis 80 Gew.—Jc eines Alkalimetallsalzes von disproportioniertem Kolophonium und 20 Ms 30. 6ew,-$6 eines Alkalimetallsalzes von
    09S8 46/I76 0
    verstärktem Kolophonium besteht.
  6. 6. Bindemittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolophoniumsalzgemisch aus etwa' Tz>
    Gew.-# des Kaliumsalzes von disproportioniertem Kolophonium ur.:j etwa 25 Gew.-cß> des Kaliunisalzes von verstärktem Kolophonium coqteht.
  7. 7. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t.f dass der Polymerisatlatex eine anionische
    Emulsion mit einem behalt von 35 fcis 50 Gew.-^ eines Acrylpolymerisates ist. .
  8. 8. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch g e k en η — zeichnet, dass der Polymerisatlatex eine anionische
    Emulsion mit einem Gehalt von 50 Gew„-$£ Polyäthylacrylat ist.
    9β Verwendung des Bindemittels nach Anspruch 1 bis 7 zur Herstellung von Vliesstoffen.
    ORIGINAL INSPECTED
    0098A6/1760
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