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Publication number: DE2047014A1
Application number: DE19702047014
Authority: DE
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1970-09-24
Publication date: 1972-03-30
Also published as: NL7112972A; AU3260571A; GB1339489A; ES395404A1; FR2107955A1; BE773087A; US3801428A; AT317150B; IT943619B

Description

. 20470U FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKUSENItayerwerk ? 3 SFP 1970 Patent-Abteilunf

Reu/Pt

Verfahren zur Herstellung von gebundenen Faservliesen

Gegenstand der Erfindung ist ein Faservlies, das mit Schmelzklebefasern auf der Basis von verseiften Äthylenvinylacetat- ( copolymerisaten verfestigt ist sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Faservliese.

Es ist bekannt, Stapelfaservliese, die auf üblichen Maschinen, wie Krempeln, Papiermaschinen, Wirrvliesbildnern oder ähnlichen Maschinen auf nassem oder trockenem Weg erzeugt und unter Umständen durch zusätzliche mechanische Verfestigung mit beispielsweise Nadelmaschinen oder nach Nähwirktechniken durch inniges Verschlingen der Fasern weiter verfestigt wurden, einer nachträglichen Behandlung mit Kunststoffen zu unterziehen. Der Kunststoff wird bei dieser Behandlung vorwiegend an den Faserkreuzungsstellen wirksam und verursacht durch Verkleben der Fasern eine Verbesserung der mechanischen Ei- " genschaften, insbesondere eine Erhöhung der Reißfestigkeit. Diese zusätzliche Verfestigung des Vlieses, für welche sich die Bezeichnung "chemische Verfestigung" in der Fachsprache eingeführt hat, verleiht dem Material einen erhöhten Gebrauchswert bei Belastungen, welche z. B. in der chemischen Reinigung von Einlagevliesstoffen in Reißbeanspruchungen gegeben sind. Die oben genannten Kunststoffe können nach verschiedenen Methoden appliziert werden, beispielsweise durch Vollbadimprägnierung oder Besprühen mit Dispersionsbindern. Tn gleicher

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Weise können mit gutem Erfolg auch Lösungen von Kunststoffen durch Tauchen oder Spritzen appliziert werden. Als weitere Möglichkeit ist bekannt, Thermoplaste in Pulver- oder Faserform in das Substrat einzuarbeiten und sie durch Hitzeeinwirkung zum Schmelzen zu bringen, wobei Verklebungen an Faserkreuzungspunkten entstehen, die nach Abkühlung des Gebildes einen dauerhaften, wenn auch nicht hitzebeständigen Verbund des Substrates bewirken.

Die Verfestigung mit thermoplastischen Fasern bietet verschiedene Vorteile, einmal in der vereinfachten Einarbeitung durch Abmischen der thermoplastischen Fasern mit den das eigentliche Vlies bildenden Fasern durch gemeinsames Krempeln zum Faserflor und Kreuzlegung zum voluminösen Vlies. Hierbei ist es besonders einfach, eine gleichmäßige Vermischung der beiden Faserarten herbeizuführen. Gleichfalls ist es sehr einfach, die Dosierung des Bindemittels durch Abwiegen der Faserkomponenten zu bewerkstelligen. Im Gegensatz hierzu ist beispielsweise das Besprühen oder Imprägnieren mit Kunststoffdispersionen in jedem Falle mit Schwierigkeiten verbunden. Diese entstehen durch ungleichmäßigen Auftrag oder Verteilung des Bindemittels insbesondere in vertikaler Richtung. Beim Besprühen mit Kunststoffdispersionen ist es zudem oft nicht möglich, über die Oberfläche hinaus in das Innere des Vlieses einzudringen und dort eine dauerhafte Verbindung der Fasern zu bewerkstelligen. Das hat zur Folge, daß sich das Vlies sehr leicht spalten läßt. Dieser Nachteil wird durch die Einarbeitung von thermoplastischen Fasern weitgehend ausgeschaltet.

Die Verfestigung von Faservliesen mittels thermoplastischer Bindefasern ist an sich bekannt. Zum Einsatz gelangen Bindefasern aus Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisaten mit beispielsweise Äthylen oder/und Vinylacetat. Weiterhin sind Mischpolyamide oder auch Cellu-

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loseacetat oder C lluloseacetobutyrat in versponnener Form üblich. Diese Thermoplaste we-isen jedoch verschiedene .Nachteile auf, die die debrauchetuehtigkeit der verfestigten Artikel negativ beeinflussen. So sind beispielsweise Pasern aus Polyolefinen oder Polyvinylchlorid und seinen Mischpolymerisaten nicht ausreichend beständig gegen chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie sie in der Chemischreinigung verwendet werden, so daß An- bzw. Auilösung oder Verspröden (durch Extraktion des Weichmachers) der Artikel eintritt, Fasern aus z.B. Kischpolyamiden sind nicht ausreichend beständig gegen Vi'aschprozesse, da die Wasserverteilung des zur Bindung verwendeten Kunststoffes eine Verminderung der Haftung am Fasermaterial bewirkt und der Textilverbund sich dadurch in der t Wäsche auflöst.

Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß der Erweichungspunkt des zur Bindung verwendeten Fasermaterials meist recht hoch liegt und damit auch eine hohe Verarbeitungstemperatur erfordert. Dieses bewirkt gleichzeitig eine verminderte Pr cduktionsgeschwindigkeit wenn ein Vlies aus !fasern gebunden werden soll, die einer bestimmten Temperatur nicht ohne Schädigung ausgesetzt werden können. Das wirkt sich besonders negativ aus, wenn z.B. ein Vlies aus natürlichen Fasern, wie Wolle, verfestigt werden soll, da dieses bei erhöhter Temperatur beispielsweise bei 160 C vergilbt. Außerdem wird eine erhebliche Schädigung der Wolle beobachtet. f

Es wurde nun gefunden, daß alle diese Nachteile vermieden werden, wenn man erfindungsgemäß verseifte Äthylenvinylacetatcopolymerisate, die vor der Verseifung Vinylacetat und Äthylen in Kolverhältnissen von 1 : 1 bis 1 : 20 enthielten und die bis zu einem Hydrolysegrad von 50 - 100 ^aß> verseift sind, als Bindefasern verwendet. Diese zu Fasern versponnenen Materialien bieten bei einem Verfahren zur Herstellung von Faservliesen wegen ihrer vergleichsweise niedrigen Schmelzpunkte von 100 - 13O⁰C den Vorteil, daß bei der Verfestigung in der Hitze schon Temperaturen ab

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110-130 G aufwärts ausreichen. Vorzugsweise wird man aber bei Temperaturen im Bereich von 130 - 150⁰ C arbeiten, damit eine genügende Produktionsgeschwindigkeit erreicht wird. Eine Schädigung des den fertigen Vliesstoff bildenden Fasermaterials ist hierbei noch nicht zu beobachten, wohingegen andere Bindefasern mit Schmelzpunkten oberhalb 130⁰ C meist Verarbeitungstemperaturen oberhalb 150⁰ C erfordern, bei denen beispielsweise Wolle schon erheblich angegriffen wird.

Zudem sind die mit den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Fasern gebundenen Vliesstoffe beständig gegen die Chemischreinigung mit Perchloräthylen und Benzin. Insbesondere gegen das erstgenannte Lösungsmittel sind aus Polyolefinen und Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisaten mit Äthylen und/oder Vinylacetat hergestellte Polymere nicht beständig. Das Bindemittel quillt bzw. löst sich und der Faserbund wird zerstört.

Auch die Beständigkeit gegen Wasser ist bei dem erfindungsgemäß zu verwendenden Material ausgezeichnet. So könnaa hiermit verfestigte Vliesstoffe ohne wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften bei 60° C in Waschmaschinen gewaschen werden, wohingegen Polymere auf Basis von Mischpolyamlden bereits derart stark anquellen, daß die Adhäsion stark beeinträchtigt wird und der Faserverbund sich zumindest teilweise auflöst, wenn noch mechanische Belastungen infolge des Umwälzens in der Maschinentrommel wirksam werden.

Für die Anwendung kommen vorzugsweise Stapelfasern in einer Schnittlänge von 40 - 100 mm lnfrage, wenn die Vliesbildung über mechanische Prozesse verläuft. Stapelfasern mit etwa 5 - 20 mm Schnittlänge sind beispielsweise bei hydrodynamischen Prozessen zu bevorzugen. Die Titer sind in weiten Grenzen variabel, vorzugsweise werden Fasern von 3*3 - 22 dtex verwendet. Bevorzugt ist erfindungsgemäß Fasermaterial, dessen

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Grundsubstanz auj einem verseiften A'thylenvinylacetatcopolymereri besteht, das vor der Verseifung Vinylacetat und Äthylen im Mol-Verhältnis 1 : 3 bis 1 : 10 enthielt und dessen Hydrolysegrad 90 - IOC % betr.'.".^t, Der Schmelzpunkt dieses Materials liegt bei 105 - 115° 0 und erlaubt damit die Anwendung von Verarbeitungstemper-».türen von 130° C und ggf. darüber, bei denen mit einer Schädigung des zu verfestigenden Fasermaterials noch nicht zu rechnen ist, aber andererseits durch das vollkommene Schmelzen des Thermoplasten ein inniger Verbund erhalten wird, der die bereits beschriebenen Vorteile aufweist»

Die Herstellung von A'thylenvinylacetatcopolymerisaten, die als Ausgangsprodukte für die hier beanspruchten Bindefasern verwendet werden können, kann nach beliebigen Methoden bei Drükken von 200 - 4000 atü und Temperaturen von 30 - 250° C erfolgen. Das Durchschnittsmolekulargewicht der Polymerisate kann in weiten Grenzen schwanken, bevorzugt werden jedoch Polymerisate mit Durchschnittsmolekulargewichten von 10.000 bis 50.000, da gefunden wurde, daß die technologischen Eigenschaften dieses Bereiches für die Verarbeitung besonders günstig sind. Bei sehr hochmolekularen Produkten ist die Erweichungsgeschwindigkeit zu gering, wohingegen die niedermolekularen Produkte ungünstigere mechanische Eigenschaften, wie z.B. geringere Haftfestigkeit, geringere Festigkeit und höhere Sprödigkeit besitzen. Die Verseifung der A'thylenvinylacetatcopolymerisate kann ebenfalls nach beliebigen bekannten Methoden erfolgen.

Vorteilhafterweise wird aber in wasserfreiem Medium in Gegenwart von alkalischen oder sauren Katalysatoren eine Umesterung mit aliphatischen Alkoholen durchgeführt. Als alkalische Umesterungskatalysatoren werden vorzugsweise Alkalimetallalkoholate, wie z. B. Natriummethylat, Kaliumäthylat u. a., als saure Katalysatoren Halogenwasserstoffe, wie z. B. Chlorwasserstoff, Schwefelsäure oder organische Sulfonsäuren, wie z. B. Toluolsulfonsäure, verwendet. Um eine rasche und weitgehende

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Alkoholyse des Äthylenvinylacetatcopolymerisates zu erzielen, werden als aliphatische Alkohole bevorzugterweise Methyl- oder Äthylalkohol verwendet. Insbesondere im ersten Fall kann das Umesterungsgleichgewicht durch Abdestillieren des gebildeten Methylacetates als de;; !eichtest flüchtigen Anteils zugunsten des verseiften Polymerisates verschoben werden. Die Zusammensetzung der verseiften Äthylenvinylacetatcopolymerisate ist für ihre Eignung als Bindefaser von ausschlaggebender Bedeutung. Wie gefunden wurde, ist für eine gute Lösungsmittelbeständigkeit ein bestimmter Gehalt an Vinylalkohol erforderlich, wogegen der steigende Vinylacetatgehalt bei gleichbleibendem Vinylalkoholgehalt die Löslichkeit des Polymerisates in solchen organischen Lösungsmitteln, die üblicherweise als Texture inigungsmittel verwendet werden,· z. B-. Trichloräthylen, Waschbenzin u. a. fördert. Zu hohe Vinylalkoholge.halte im Polymerisat machen dieses andererseits zu hydrophil, so daß die Beständigkeit gegenüber wässrigen Waschlaugen verschlechtert wird. Außerdem besitzen verseifte Äthylenvinylacetatcopolymerisate mit einem hohen Gehalt an Vinylalkohol hoher Erweichungs- bzw. Schmelzpunkte, die sich ungünstig auf die Versiegelungsgeschwindigkeit bzw. Temperatur auswirken können. Am besten eignen sich als Bindefasern verseifte Äthylenvinylacetatcopolymerisate, die vor der Verseifung Vinylacetat und Äthylen in einem Molverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 20, vorzugsweise 1 : 3 bis 1 : 10, einpolymerisiert enthalten und bis zu einem Hydrolyeegrad von 50 - 100 %, vorzugsweise 90 - 100 % verseift sind. Derartige Äthylenvinylacetatcopolymerisate ententhalten bei einem Hydrolyeegrad von 100 % 7.- 60 Gew.-Prozent an Vinylalkohol.

Die Herstellung der Bindefasern kann nach bekannten Methoden, z. B. nach Schmelz-, Trocken- oder Fällungsspinnverfahren erfolgen. Aus den so erhaltenen Fäden werden nach bekannten Methoden Stapelfasern in einer Schnittlänge von 5 - 100 mm · hergestellt.

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Die zu verfestigenden Vliesstoffe können aus den verschiedensten natürlichen oder synthetischen.Fasern oder aus ihren Gemischen bestehen. Als solche sind zu nennen, z. B, Baumwolle, Regeneratcellulose, Wolle, sowie Fasern aus Acetylcellulose, Polyacrylnitril, Polyestern, Polyamiden und/oder Polyurethanen.

Beispiel 1

Eine Mischung aus Polyathylenterephthalat-Stapelfasern (3*3 dtex, 60 mm Schnitt) und Fasern aus verseiftem Ä'thylen/ Vinylacetat-Copolymer (3,3 dtex, 60 mm Schnitt), welches vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 5*8 : 1 einpolymerisiert enthielt und in dem die Acetylgruppen zu 98 # verseift sind, im Verhältnis 4:1 -

wird auf einer Krempel mit nachfolgendem Kreuzleger zu einem Vlies r'it einer Hb'he von etwa 40 mm und einem Gewicht von 400 g/m geformt und mit einer Laufgeschwindigkeit von 2 m/min, durch einen 5 m langen Ofen geführt, dessen Umluft auf 135° C erhitzt ist. Es entsteht ein voluminöses, sprungelastisches Vlies, das als Füllvlies in Anoraks, Steppdecken etc. eingesetzt werden kann. Das Vlies zeichnet sich aus durch gute Beständigkeit in der Chem,ischreinigung und bei der Maschinenwäsche bei 60° C. Die Neigung zum Spalten ist gering.

Beispiel 2

Eine Mischung aus Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern (6,7 dtex, 40 mm Schnitt) und Fasern aus verseiftem Äthylen/ " Vinylacetat-Copolymer (6,7 dtex, 60 mm Schnitt), welches vor der Verseifung Ä'thylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 1,45 : 1 einpolymerisiert enthielt und in dem die Acetylgruppen zu 99,5 % verseift sind, wird im Verhältnis 3 : 1 wie in Beispiel 1 beschrieben zu einem Vlies gelegt und durch Erhitzen in einem Ofen bei l60° C gebunden.

Der erhaltene Vliesstoff ist sehr voluminös und sprungelastisch, beständig gegen Chemischreinigung in Perchloräthylen und milde

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Wäsche.

Beispiel 3

Eine Mischung aus Schurwolle (etwa 5 dtex, 80 mm Länge) und Fasern aus verseiftem Äthylen/Vinylacetat-Copolymer (6,7 dtex, 60 mm Schnitt),' welches vor der Verseifung Äthylen und Vinylacetat in einem Molverhältnis von 5*8 : 1 einpolymerisiert enthielt und in dem die Acetylgruppen zu 98 % verseift sind, wird im Verhältnis von 7 : 3 auf einer Krempel mit nachfolgendem Kreuzleger zu einem Vlies mit einem Quadratmetergewicht von 28O g geformt, und mit einer Laufgeschwindigkeit von 4 m pro Minute abgezogen. Das Vlies wird durch einen 5 m langen Ofen, dessen Umlufttemperatur auf 145° C eingestellt ist, geführt und anschließend aufgewickelt. Das entstandene Vlies ist sehr sprungelastisch, hat einen voluminösen weichen Griff und kann als Füllvlies für Steppdecken oder Kissen eingesetzt werden.

Polyäthylenenterephthalat-Stapelfasern (3,3 dtex, 60 mm Schnitt) werden auf einer Krempel mit anschließendem Kreuzleger zu einem Vlies mit einem Quadratmetergewicht von etwa 400 g geformt und mit einer Laufgeschwindigkeit von 3 m pro Minute abgezogen. Das Vlies wird anschließend oberflächlich mit einem Dispersionsbinder besprüht, der aus einem Copolymerisat von Acrylsäuremetbylester mit Acrylsaurebutylester und reaktiven Gruppen tragenden Vernetzer besteht und einen Feststoffgehalt von 50 % aufweist. Nach einer ersten Passage durch ein Trockenaggregat wird gewendet und die Rückseite in gleicher Weise mit dem beschriebenen Polymerisatbinder besprüht. Das Vlies passiert den Ofen ein weiteres Mal und wird endlich aufge·* rollt. Der Griff des Vliesstoffs ist weich, die Oberfläche hat jedoch einen kunststoffartigen harten Griff. Das Vlies läßt sich in der Mitte leicht spalten. Es kann eingesetzt

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werden zur Herstellung von Steppdecken, zur Füllung von Anoraks und anderen Artikeln.

Polyäthylenterephthalat-Stapelfasern (3*3 dtex, 60 mm Schnitt) und Fasern aus einem Copolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis 85 : 15 (3*3 dtex, 55 mm Schnitt) werden im Verhältnis 4 : 1 gemischt und auf einer Krempel mit nachfolgendem Kreuzleger zu einem Vlies mit einem Gewicht

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von 400 g/m gelegt. Das Vlies wird anschließend durch einen 5 m langen Ofen geführt, dessen Umluft auf l60° C erhitzt ist. Nach Abkühlung resultiert ein sprungelastischer voluminöser Vliesstoff, der als Füllvlies für die in Beispiel 1 beschriebenen Artikel eingesetzt werden kann. Nach Chemischreinigung ist jedoch der Faserverbund aufgelöst, und damit der ursprüngliche voluminöse Charakter verloren gegangen.

Mit diesem Vliesstoff gefüllte Artikel haben daher nur beschränkte Gebrauchstüchtigkeit.

Eine Mischung aus Schurwolle (etwa 5 dtex, 80 mm Länge) und Fasern, die aus einem Mischpolyamid (Polyamid 6 und Polyamid 6,6 im Verhältnis 2:1) bestehen in 6,7 dtex, 50 mm Schnitt wurde wie in Vergleichsbeispiel B beschrieben, zu einem Vlies geformt und bei l80° C im Ofen hitzeverfestigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß das Vlies um etwa 20 % in Höhe und Breite geschrumpft war und zudem eine merkliche Vergilbung erlitten hatte. Ein voluminöser weicher und sprungelastischer Griff war im Vergleich zu dem in Beispiel 2 hergestellten Vlies nicht feststellbar.

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Claims

Patentansprüche; 20A70H /ο

1. Voluminöser Faservliesstoff aus natürlichen und/oder synthetischen Stapelfasern und Bindefasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies 5'bis 50 Gew.^ Bindefasern auf der Basis von verseiften Äthylenvinylacetatcopolymerisaten enthält, die vor der Verseifung Vinylacetat und Äthylen in einem Molverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 20 in copolymerisierter Form enthielten und bis zu einem Hydrolysegrad von 50 bis 100 % verseift ist.

2. Verfahren zur Herstellung von voluminösen Füllvliesstoffen aus natürlichen und/oder synthetischen Stapelfasern mit Hilfe einer faserförmigen thermoplastischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß man ein lockeres voluminöses Faservlies, welches 5 - 50 % Fasern eines verseiften Äthylenvinylacetatcopolymerisates enthält, das vor der Verseifung Vinylacetat und Äthylen in einem Molverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 20 einpolymerisiert enthielt und bis zu einem Hydrolysegrad von 50 -100 % verseift ist, auf eine Temperatur oberhalb 110° C erhitzt.

3. Verfahren zur Herstellung von voluminösen Faservliesstoffen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Äthylenvinylacetatcopolymerisat Vinylacetat und Äthylen in einem Molverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 10 enthält und bis zu einem Hydrolysegrad von 90 bis 100 % verseift ist.

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