DE2121593A1 - - Google Patents

Description

Bindemittel für die Herstellung von Flächengebilden aus Faserstoffen

Seitdem zum ersten Male vor annähernd 2000 Jahren in China aus einem durch Zerstampfen von Maulbeerbäst, Hanf und Lumpen hergestellten wäßrigen Faserbrei Papier hergestellt wurde, hat der Prozeß, aus der wäßrigen Suspension von Fasern auf Sieben ein Flächengebilde herzustellen und dieses durch Pressen und Trocknen zu verfestigen, in mannigfaltigen Abwandlungen eine große Bedeutung erlangt. Die steilste Entwicklung hat dabei in der Neuzeit die Papierherstellung selbst durchgemacht, bei der heute Produktionsgeschwindigkeiten von mehr als 1000 m/Min., bei Bahnbreiten von mehreren Metern, keine Seltenheit mehr sind. Das grundsätzlich gleiche Verfahren wird auch zur Herstellung anderer Flächengebilde,, von denen die Faservliesstoffe an erster Stelle genannt werden müssen, benutzt, jedoch müssen bei der Vliesherstellung längere Fasern verarbeitet werden, um dem fertigen Gebilde einen textlien Griff zu verleihen. Nach einem Vorschlag des deutschen Normenausschusses werden Vliesstoffe - gleich- ™

lautend mit der amerikanischen Norm für "non-woven-products" folgendermaßen definiert: "Vliesstoffe sind flexible, poröse Fl-üchengebilde aus Textilfasern, die gegebenenfalls nach Vorverfestigung auf mechanischem Wege (z.B. durch Nadeln ohne Zuhilfenahme anderer textiler Erzeugnisse) durch Verkleben mit Hilfe eines Bindemittels, durch Anlösen, durch Verschweißen oder durch eine Kombination dieser Verfahren untereinander verbunden sind."

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Von den verschiedenen Herstellungsverfahren für Vliesstoffe, nämlich dem mechanischen, dem pneumatischen, dem Spinnvlies- und dem Naßverfahren, sei der zuletzt genannte Prozeß im Hinblick auf die im nachstehenden beschriebene Erfindung skizziert:

A'hnlich wie bei der Papierherstellung werden Fasern in V/asser suspendiert, wobei das häufig als "Stoff" bezeichnete Gemisch aus V/asser und Faserstoffen in einer im Vergleich zum Papierbrei außerordentlich hohen Verdünnung vorliegen muß, um die Gefahr des Verspinnens, die bei längeren Fasern besteht, zu vermeiden. - Der Stoff wird dem Vliesbildungsteil, z.B. einem Schrägsieb, zugeleitet. Die Vliesbildung erfolgt durch Ablegen der Fasern auf das Sieb, wobei das V/asser abgesaugt und das Vlies anschließend verfestigt wird. Wahrend bei der Papierherstellung die äußerst fein gemahlenen Cellulosefasern einen innigen Verbund eingehen und dabei unter Ausbildung von Wasserstoffbrücken eine gute initiale Naßfestigkeit erreichi?wird, müssen die längeren Fasern der Vliesstoffe zusätzlich durch ein Bindersystem gebunden werden. Dabei wird der Binder entweder der wäßrigen Fasersuspension zugesetzt oder nach der Blattbildung auf das Vlies in einem zusätzlichen Arbeitsgang aufgebracht.

Als Rohstoffe von Faservliesen werden bevorzugt Chemiefasern, zum Teil auch in Mischung mit Zellstoff, eingesetzt, deren Stapellänge etwa 5 bis ^O mm beträgt. Fasern aus mineralischen bzw. anorganischen Stoffen, wie Steinwolle oder Glas, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso als glatte technische Äquivalente zu Cellulose- bzw. Textilfasern anzusehen, wie z.B. aus Lederabfällen gewonnene Fasern.

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Bei der Herstellung von Vliesstoffen nach dem Naßverfahren bedient man sich bisher vornehmlich folgender Verfestigungsmethoden: des Zusatzes schmelzbarer Bindefasern, des Zusatzes wasserquellbarer Bindefasern, des Zusatzes von Kunststoffdispersionen, die in der Fasersuspension ausgefällt werden, und schließlich des Zusatzes bereits gefällter Kunststoffdispersionen.

Die Verfestigung von Vliesstoffen mit Hilfe von Bindemitteln der erfindungsgemäßen Art ähnelt einerseits in gewisser Hinsicht den beiden zuletzt genannten Methoden, unterscheidet sich andererseits jedoch von diesen in ™

einem so erheblichen Maße, daß in den infrage stehenden Produkten eine neue Klasse von Bindemitteln für die Herstellung von Flächengebilden aus Fasern gesehen werden muß, mit deren Verwendung eine Reihe markanter Vorteile verbunden ist. - Um diese Vorteile deutlich zu machen, sei zu der Ausfällung von Kunststoffdispersionen auf die Fasern in der Suspension und zu dem Zusatz von vorgefällten Bindemitteldispersionen auf folgendes hingewiesen: Die Latexteilchen lassen sich nicht rasch und vollständig ausflocken. Dies führt zu erheblichen Binderverlusten und auch zum Auftreten des sogenannten "vagabundierenden

Binders" - einer Zusammenballung der nicht an den Fasern ä

haftenden Dispersionsteilchen zu größeren Klumpen. Es liegt auf der Hand, daß die nicht fixierten Binderanteile zu Abwasserproblemen führen. - Es muß weiterhin darauf hingewiesen werden, daß die Ausflockung des Latex hinsichtlich einer einheitlichen Größe der geflockten Teilchen nur in weiten Grenzen gesteuert werden kann. Die unvermeidbaren Anteile an kleinen Agglomeraten führen nicht zu Klebstellen, belasten vielmehr die Faser nur mit Binder und verschlechtern so den textlien Griff des Materials.

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Bei der Vorkoagulation der Dispersion sind besondere apparative Maßnahmen erforderlich, ohne daß bei dieser Arbeitsweise ein vollständiges Ausflocken aller Latexteilchen erreicht wird, so daß auch hier Binderverluste und Abwasserprobleme auftreten. Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß als Binder wirkende Polymerisate auch aus organischen Lösungen ausgefällt werden können, jedoch ist diese Arbeitsweise mit erheblichen Nachteilen belastet.

Der mit der Verwendung von Dispersionen als Bindemittel bei der Herstellung von Vliesstoffen verbundene Vorteil, daß nämlich durch Wahl der Monomeren bzw. Monomerengemische Produkte hergestellt werden können, die je nach Wunsch "hart" oder "weich" sind und dementspreohende Vliesstoffe entstehen lassen, ist, wie noch auszuführen sein wird, auch den erfindungsgemäßen Suspensionspolymerisaten eigen.

Bindemittel der infrage stehenden Art unterscheiden sich von den bisher gebräuchlichen Kunststoffdispersionen dadurch, daß sie wäßrige Suspensionen von nach dem Suspensionspolymerisationsverfahren hergestellten Homo- oder Copolymerisaten darstellen, wobei solche Kunststoffe zur Anwendung kommen, die "weiche Perlen" bilden. Als Maß für die Weichheit bzw. Härte der erfindungsgemäßen Suspensionspolymerisate können dabei entweder die "Glasübergangstemperatur" T (glass transition temperature) oder die mit Hilfe des Torsionssehwingungsversuchs (DIN 53445) ermittelten Meßwerte benutzt werden.

Die Glasübergangs temperatur wird bekanntlich dilatometrisch bestimmt. Diese Meßmethode hat den Nachteil der erheblichen Ungenauigkeit bei Produkten mit sehr niedrigen Glasübergangstemperaturen. Da die erfindungsgemäß zu verwendenden

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Suspensionspolymerisate jedoch durch einen Maximalwert der Glasübergangstemperatur gekennzeichnet sind, d.h. da alle Suspensionspolymerisate, deren Glasübergangstemperatur unterhalb des genannten Grenzwertes liegt, unter den nachgesuchten Schutz fallen, ist die eben genannte Unzulänglichkeit der Bestimmungsmethode für T

im vorliegenden Falle ohne praktische Bedeutung. Pur die Kennzeichnung der infrage stehenden Polymerisate durch
die Glasübergangstemperatur war in erster Linie entscheidend, daß diese für zahlreiche makromolekulare Verbindungen aus Tabellenwerken abgelesen werden kann.
Beispielsweise werden im "Polymer Handbook" von Brandrup und E.H. Immergut, Interscience Publishers a division of John Wiley & Sons, New York · London · Sydney, 1966, in
dem Kapitel III - Solid State Properties, Seiten 6\ bis 85, die Glastemperatüren einer sehr großen Anzahl von Homo-
und Copolymerisaten aufgeführt, sowie Wesen und Bestimmungsmethoden dieser Kenngröße erläutert.

Homo- und Copolymerisate der erfindungsgemäß zu verwendenden Art sind einmal dadurch gekennzeichnet, daß sie, wie bereits ausgeführt, als Suspensionspolymerisate hergestellt werden, in Form ihrer wäßrigen Suspension zur Anwendung kommen und zum andern einen T -Wert < 55°C (< 3SO8°K) aufweisen.

Die bereits erwähnten Daten aus dem Torsionsschwingungsversuch werden in neuerer Zeit in steigendem Umfange zur Charakterisierung von Kunststoffen herangezogen. Da auch die erfindungsgemäß zu verwendenden Suspensionspolymerisate durch diese Meßwerte gekennzeichnet werden können, sei auf deren Bestimmungsmethode kurz eingegangen:

Beim Torsionsschwingungsversuch wird die Temperaturabhängigkeit des dynamischen Schubmoduls G (T) und der Torsionsschwingungsdämpfung Λ (T) mittels freier

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Torsionsschwingungen gemessen.

Der Schubmodul ist der Quotient aus Schubspannung und Scherdeformation. Er stellt damit ein Maß für die Steifigkeit eines Polymerisatfilmes dar.

Zur Charakterisierung des Erweichungsbereiches bedient man sich einer weiteren, aus dem Torsionsschwingungsversuch bestimmbaren Größe, dem ^T\_max~^Wert* ^Man versteht darunter die Temperatur, bei der das logarithmische Dekrement der Torsionsschwingungsdampfung ein Maximum durchläuft. Das Dämpfungsdekrement ist ein Maß für die innere Reibung des Materials und wird aus der Amplitudenabnahme einer freien gedämpften Torsionsschwingung bestimmt.

Der T, _X-Wert, der der kennzeichnenden Glasübergangstemperatur T von J55°C entspricht, beträgt rund 60°C. -

Es sei jedoch wiederholt, daß in Zweifelsfällen die Glasübergangstemperatur als entscheidendes Merkmal für die infrage stehenden Suspensionspolymerisate gelten soll.

Die Suspension- oder Perlpolymerisation polymerisierbarer monomerer Verbindungen kann bekanntlich als eine gut gekühlte Blockpolymerisation aufgefaßt werden, bei der wasserunlösliche Monomere in Gegenwart sogenannter Suspensionsstabilisatoren oder Verteilungsmittel, z.B. Gelatine, Pektin, wasserlösliche Stärke und synthetische Hochmolekulare, oder auch in V/asser suspendierte Stoffe, wie Talkum, Magnesiumcarbonat oder Aluminiumhydroxyd, unter Rühren in V/asser wft& in Form feiner Tröpfchen verteilt und unter der Einwirkung von im Monomeren löslichen Beschleunigern polymerisiert werden. Bei der Polymerisation werden die zunächst flüssigen Tröpfchen gummiartig und schließlich fest. Ziel der Suspensionspolymerisation ist

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bisher in aller Regel die Herstellung von Pestprodukten, die sich in einfacher Weise, z.B. durch Filtration, von der wäßrigen Phase abtrennen lassen und die als "harte", d.h. nicht zusammenklebende, perlförmige Teilchen entstehen. Die Herstellung von Suspensionspolymerisaten aus "weichen Kunststoffen", d.h. die Herstellung solcher Produkte, die bei Abtrennung der wäßrigen Phase zusammenkleben, erschien bisher im Hinblick auf das genannte Ziel der 3uspensionspolymerisation, nämlich das Polymerisat in einfacher Weise abtrennen und trocknen zu können, widersinnig. Die Verwendung eben solcher Perlpolymerisate als Bindemittel für aus Pasern entstandene Flächengebilde μ

ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Auf die Technik der Suspensionspolymerisation im einzelnen braucht zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung nicht näher eingegangen zu werden. Es genüge der Hinweis, daß der Fachmann durch Wahl der Polymerisationsbedingungen, insbesondere durch die Intensität des Rührens und durch Art und Menge des Suspensionsstabilisators, die Größe der entstehenden Perlen beeinflussen kann und es mit diesen Maßnahmen in der Hand hat, Perlen mit einem Durchmesser von z.B. l/l00 bis einigen Millimetern herzustellen. - Während es für die Ausbildung definierter MonomerentrÖpfchen und zur Verhinderung des Verklebens \

der entstehenden kugelförmigen Polymerisatteilchen während des Polymerisationsvorgangs unerläßlich ist, dem System die bereits erwähnten Suspensionsstabilisatoren oder Verteilungsmittel zuzusetzen, kann es zweckmäßig sein, die fertige Perlsuspension in dem Sinne zusätzlich zu stabilisieren, daß ein Absitzen der Peststoffteilchen - dann nämlich, wenn deren Dichte größer als die der wäßrigen Phase ist - bzw. ein Aufschwimmen der Feststoffteilchen - bei einem geringeren spezifischen Gewicht der Perlen als der des Wassers - und damit ein bei langer Lagerzeit nicht auszuschließendes Verkleben

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-O- 214871

verhindert wird. Eine solche Stabilisierung erreicht man,bei Perlen, deren Dichte größer als 1 ist, z.B. derart, daß man der Suspension wasserlösliche Salze, z.B. Kochsalz, oder andere, die Dichte der wäßrigen Phase beeinflussende Stoffe, zusetzt. - Eine andere Möglichkeit der Stabilisierung besteht darin, die wäßrige Phase zu verdicken. Hierfür eignen sich makromolekulare Naturprodukte (Stärke, Alginate, Pektine), deren abgewandelten Formen (Methylcellulose, Carboxymethylcellulose usw.) und synthetisierte makromolekulare Produkte. Beispiele für die zuletzt genannte Stoffklasse sind carboxylgruppenhaltige Copolymerisate oder deren Alkaljslze, etwa Copolymerisate der Acryl- oder Methacrylsäure, sowie Polyvinylpyrrolidon.

Voncen im Sinne der vorliegenden Erfindungverwendbaren Monomeren, die nach dem Suspensionspolymerisationsverfahren in Perlpolymerisate übergeführt werden können, seien in erster Linie Acrylester mit 1 bis 18 C-Atomen im Alkoholrest, Methacrylester mit 4 bis 18 C-Atomen im Alkohölrest, Butadien, Vinylidenchlorid und Vinylacetat genannt. Diese Monomeren können im Gemisch miteinander oder auch zusammen mit solchen Monomeren, die als Homopolymerisate harte Produkte ergeben, polymerisiert werden. In dem zuletzt genannten Falle ist der Mengenanteil, in denen harte Homopolymerisate ergebende Monomere, z.B. Methacrylsäuremethylester oder -äthylester, (Meth-)Acrylnitril, Acryl- oder Methacrylamid oder Styrol, mitverwendet werden können, durch die Forderung begrenzt, daß die Glasübergangstemperatur des entstandenen Polymerisats den die Erfindung kennzeichnenden Grenzwert nicht übersehreiten darf. - Es sei darauf hingewiesen, daß eine die erfindungsgemäß zu verwendenden Suspensionspolymerisate kennzeichnende Glasübergangstemperatur T durch die Mit-

g verwendung sogenannter "äußerer Weichmacher", z.B. Phthal-

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säureester, auch in jenen Fällen eingestellt werden kann, in denen das zu polymerisierende Monomere bzw. Monomerengemisch ohne Zusatz solcher Weichmacher zu Polymerisaten mit höheren Glasubergangstemperatüren führen würde.

Am Aufbau der erfindungsgemäß zu verwendenden Suspensionspolymerisate können vernetzend wirkende Monomere beteiligt sein, jedoch mit der Maßgabe, daß eine Vernetzung des suspendierten Teilchens nur in einem solchen Maße vorliegen darf, daß die thermoplastische Verschweißung des gelegten Vlieses nicht verhindert wird. Ein Beispiel für solche Vernetzungsmechanismen ist die ^

Mitverwendung von Methylol- bzw. Methylolatherverbindungen von Acryl- und Methacrylsäureamid oder von Monomeren mit mindestens 2 C-C-Doppelbindungen im Molekül als Comonomere. Auch durch Pfropfreaktionen kann eine Vernetzung makromolekularer Verbindungen erzielt werden.

In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, Binder der erfindungsgemäßen Art mit Kunststoffdispersionen der bekannten Art zu kombinieren, um beispielsweise das Filmbildungsvermögen des Kunststoffes zu erhöhen. Auch die Verwendung von Mischungen verschiedener Kunststoffsuspensionen, die sich hinsichtlich Zusammensetzung, Teilchengröße und Molekulargewicht unterscheiden, kann q

vorteilhaft sein.

Kunststoffsuspensionen der erfindungsgemäßen Art können mit Vorteil mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 70 Gew.-$ hergestellt und - ggf. unter Durchführung der erwähnten Staoilisierun^smaßnahmen - in dieser Form gelagert und verschickt werden. Die Mengen der der vliesbildenden B'asersuspension zuzusetzenden Suspensionspolymerisate können je nach der Natur des herzustellenden Faservlieses in weiten Grenzen schwanken.

209848/1121 -ίο-

214871

Die nachstehenden Beispiele erläutern den Erfindungsgegenstand, ohne den nachgesuchten Schutz auf eben die beschriebenen AusfUhrungsformen zu beschränken. Die dem Fachmann sich anbietenden Maßnahmen, wie Mitverwendung von Farbstoffen, Pigmenten u.dgl., die Auswahl von hier nicht genannten synthetischen, natürlichen oder anorganischen Fasern und die Verwendung von nicht aufgeführten Homo- oder Copolymerisaten, soweit diese als Suspensionspolymerisate vorliegen und eine unterhalb des kennzeichnenden Grenzwertes liegende Glastemperatur aufweisen, erweitern die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Bindemittel, ohne aus dem Bereich des Schutzrechts herauszuführen. Insbesondere sei darauf hingewiesen, daß sich für einen jeweiligen Verwendungszweck durch die stoffliche Zusammensetzung des Suspensionspolymerisats und seine mittlere Teilchengröße quasi maßgeschneiderte Produkte herstellen lassen. Allen diesen Produkten ist gemeinsam, daß sie, gegebenen falls durch Anwendung zusätzlicher Stabilisierungsmaßnahmen, lange Zeit gelagert werden können, sich auch aus außerordentlich geringen Konzentrationen (auf die Wasserphase bezogen) auf den Fasern ablagern und dort

•s·* te,
beim zu einer gleichmäßigen, punktförmigen Verklebung führen. Bei der Verwendung der beschriebenen Kunststoffsuspensionen tritt der von der Verwendung von Dispersionen her bekannte Nachteil der vagabundierenden Binderanteile nicht auf, wodurch Binderverluste ebenso vermieden werden wie Abwasserprobleme .

hk/h? s /nrozess 7 1

- 11 -2 0 9 8 4 8/1121

I. Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Kunststoffsuspensionen

Die in Tabelle 1 aufgeführten Perlpolymerisate werden in einem 2 1 -Glasrundkolben mit Dreieckrührer bzw. in einem 100 1 -V 4A-Kessel mit Impellerrührer und Wellenbrecher hergestellt. Die Beheizung erfolgt im ersten Pail durch ein Wasserbad, im zweiten Fall durch einen Heizmantel mit Wasserumlauf. Beide Apparaturen sind mit Temperaturfühlern, Rückflußkühler und Einrichtungen für die Spülung mit Inertgas ausgerüstet, die Rührgeschwindigkeit läßt sich über Getriebe variieren. Bei der Polymerisation von Monomeren, die bei der Polymerisationstemperatur gas- .λ förmig vorliegen (z.B.Vinylidenchlorid) wird der 100 1 Kessel druckdicht verschlossen.

Die Polymerisation wird in folgender Weise durchgeführt:

Der Verteiler (Suspensionsstabilisator) wird in der vorgelegten Gesamtmenge an entionisiertem V/asser unter Rühren, Durchleiten von Inertgas (N2 bzw. COp) und Aufheizen auf Polymerisationstemperatur (65 - 80°C) gelöst bzw. suspendiert. Als wasserlösliche Verteiler werden, wie aus der Tabelle 1 zu ersehen ist, teilweise verseiftes Polyvinylacetat (Handelsname: Mowiol N 70 - 88) oder das Natriumsalz eines aus Methacrylsäure und einem ihrer φ höheren Alkylester (> 4 C im Alkoholrest) aufgebauten Mischpolymerisats - in der Tabelle 1 als PMAS-Copol. bezeichnet - verwendet. Zur Erzeugung eines wasserunlöslichen Verteilers wird aus Aluminiumsulfat mittels Sodalösung Aluminiumhydroxyd ausgefällt. Zur Verbesserung der Verteilerwirkung werden 5 )Ό, berechnet auf Al(OH)-) eines C l4 bis 16-Alkylsulfonats in Form des Natriumsalzes (Handelsname: Statexan Kl) zugesetzt.

- 12 -

209848/1121

In diese Verteilerlösung bzw. -suspension wird die Monomerenphase, die den Initiator und ggf. Molekulargewichtsregler und sonstige Zusätze, wie Weichmacher, Farbstoffe usw. in gelöster Form enthält, eingebracht und durch die Scherwirkung des Rührers in Form feiner Tröpfchen dispergiert.

Form und Drehzahl des Rührers sind in weiten Grenzen variierbar. Voraussetzung ist, daß durch das Rührsystem neben der Dispergierung des Monomeren zu Tröpfchen gewünschter Größe eine so starke Vertikalumwälzung des Kesselinhalts erfolgt, daß das durch Dichteunterschiede zwischen Wassa?- und Monomerphase bedingte Aufrahmen bzw. Absinken der Monomertröpfchen verhindert wird. Als für die Perlpolymerisation geeignete Monomere kommen vor allem in V/asser schwer- bzw. unlösliche Verbindungen in Betracht, doch können auch wasserlösliche Monomere, wie Acryl- oder Methacrylsäure und deren (ggf. substituierte) Amide in untergeordneter Menge mitverwendet werden. Entscheidend für das Gelingen einer Perlpolymerisation ist hierbei, daß das Verteilungsgleichgewicht dieser Monomeren zwischen Wasser- und Monomerenphase die Polymerisation im Monomerentropfchen ermöglicht. Das Mengenverhältnis zwischen Wasser- und Monomerenphase wird zwischen 4 : und 1,5 J 1 variiert. Bei dem in der Regel verwendeten Verhältnis von J : 1 ergeben sich folgende Ansatzgrößen:

2 1 - Rundkolben : 900 g Wasser, 300 g Monomeres 100 1 - Kessel : 45 kg Wasser, 15kg Monomeres

Bei der Wahl der Polymerisationshilfsmittel (Initiator, Regler) unterliegt man für die Herstellung der weichen Perlen nur den für die Perlpolymerisation allgemein gültigen Beschränkungen, z.B. hinsichtlich des Löseverhaltens dieser Zusätze gegenüber Wasser und Monomeren.

2 0 9 8 A 8 / 1 1 2 1 ' _v

- ¹J - 211871

Die Zusammensetzungen der hergestellten Perlpolymerisate sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Während der Polymerisation wird die Außentemperatur (Wasserbad bzw. Umlaufheizung) konstant gehalten. Die Innentemperatur steigt aufgrund der frei werdenden Polymerisationswärme an und erreicht nach etwa 50 - 120 Min. ein Ma:
liegt.

ein Maximum, das etwa 10 - 20°C über der Anfangstemperatur

Die erreichte Temperatur wird durch Regelung der Heizung'

etwa 2 Stunden konstant gehalten, danach wird der Ansatz auf

etwa 25°C abgekühlt und in einen Vorratsbehälter μ

abgelassen.

Durch nachfolgende Abtrennung eines Teiles der Wasserphase wird der Peststoffgehalt der Perlsuspensionen auf 50 /3 eingestellt.

Da in der Regel Diehteunterschiede zwischen Perlpolymerisat und Wasserphase bestehen, setzt sich das Polymerisat entweder ab oder schwimmt auf. Die Wirkung des vor der Polymerisation zugesetzten Verteilers reicht jedoch in der Regel aus, um ein Verkleben der Perlen unter diesen Bedingungen auch bei längerer Lagerung zu verhindern.

Die mittlere Teilchengröße der Polymerisatperlen wird, soweit angegeben, mikroskopisch bestimmt. '

Zur Kennzeichnung der Molekülgröße ist in Tabelle 1 der bei 20 G in Chloroform gemessene r_sp/c-Wert (Makromolekulare Chemie 7, 3. 294, 1952) angegeben.

- 14 209 848/1 121

label 1 e 1

uspen- ion

ISJ O

Appa- Verteiler ' ratur

Al(OH)3

Zusammensetzung d.Polymerisationsansätze+) Monomere Initiator Regler Zusätze

0,5 Lauroyl- Peroxyd

It

0,2 Dodecyl- mercaptan

Pol. temp. 0C

Rührg. U/min

Perl- größe mm

05

i/g

Tg 0C

ro

,-ι

CD 3 OO

KesselO,4

ti

SO Butylacrylat/ 20 Acrylnitril

It

tt

tt tt _

75

170

0,

10

0,080

-25

—k

3

co H

tt

tt

It tt

tt

ti

11 tt _

υ

110

0,

15

0,078

-25

C

*-> I

It

tt

tt It

tt

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tt

90

0,

20

0,079

-25

593

D

tt

Il

It It

It

It

tt tt _

tt

75

0,

25

0,077

-25

L

tt

ti

tt tt

I!

It

0,5 Äthyl- hexylthiö- glykolat

ti

65

0,

0,080

-25

7>Γ

tt

ti

It It

tt

AIBN++

0,1 Dodecyl- mercaptan

75

110

0,050

-25

1.

It

Al(OH)3

tt Il

0,2

tt

0,2 " 0,1 Makro lex· blau R+1""*

75

110

10

0,15

-25

KolbenO,4

It

bO Butylacrylat/ 20 Methylmethacry- lat

It

ti

tt tt ti

75 ■)

710

0,

15

0,085

-25

Il

It

tt It

It

tt

It tt tt

ti

610

0,

20

0,086

-25

tt

it

1t »t

tt

It

tt Il tt

ti

470

0,

25

0,087

-25

Il

It

It It

tt

It

tt tt _

It

590

0,

0,084

-25

it

It

60 Butylacrylat/ 40 Methylmeth- acrylat

tt

tt tt _

75

610

0,085

• 8

it

45 Butylacrylat/ 55 Methylmeth- acrylat

75

610

0,088

■35

Suspen- Appa- Vertdler sion ratur

- 15 Fortsetzung T a b e 1 1 e

⁺ ' Zusammensetzung der Polymerisationsansaize⁴' ' Pol. Monomere Initiate* Regler Zusätze temp,

⁰C

Rührg U/min _1/g

Tg

O_n

Kolben 0,1 PMAS- 75 Butylacrylat/ 0,5 Lauroyl- 0,4 Äthyl-

Cop. 20 Acrylnitril/ Peroxyd hexylthio-

5 Methacrylamid glykolat

" 0,4 Al(OH)₃ 95 Äthylacrylat/3 0,2 " 0,2 Dodecyl-

^ Methylolmethacryl- mercaptan amid/2Me thacrylamid

Druck- 0,4 Al(OH)* 65 Vinylidenchlorid/Q,3 " kessel ^J 35 Athylacrylat

Kolben 1,0 Mowiol 75 iithylacrylat/15 0,3 AIBN⁺⁴") 0,2 Thio-

Methylmethacrylat/ glykol 10 Methacrylsäure

" 0,4 Al(OH), 80 Butylacrylat/ 0,5 Lauroyl· 0,2 Dodecyl-

20 Vinylacetat Peroxyd mercaptan

" " 100 C₁₂__l8-Alkyl- 0,5 " 0,2 "

methacrylat

' ^!t " 100 C₁₂__lb-Alkyl- 0,5 " 0,2 "

acrylat

" 100 2-A"thylhexyl- 0,5 acrylat

0,1 PMAS- 70 Methylmeth-Cop. acrylat

" 50 Methylmeth- 0,2 acrylat

0,2

0,2 t-Butyl- 0,1 perpivalat

0,1 Dibutylphthalat

"

75 75

80 75

75 75

75

75 65

610 610 110

610

610 610

610 610

610

0,10

nicht meßbar

0,078

nicht meßbar

0,13 0,031

0,048

0,062 0,075

-15

-20

+15 isJ

+20

< -30

610 0,053

+30 -13

II. Herstellung der Flächengebilde aus faserförmigen Stoffen mit Kunststoffsuspensionen gemäß I. als Binder

Es wird vorwiegend nach folgenden Verfahren gearbeitet: Zu einer 0,1 $igen ⁺) wäßrigen Fasersuspension wird der Binder in Form einer wäßrigen 50 $igen Suspension periförmiger Kunststoffteilchen zugegeben. Die angewandte Menge richtet sich nach der gewünschten Binderauflage. Nach guter Durchmischung wird die Suspension auf einem V4A-Schrägsieb (Siebgewebe Nr. 0,l6j DIN 4188) in Vliesform abgelegt und entwässert, wobei durch die Geschwindigkeit der Blattbildung das Flächengewicht des Vlieses bestimmt wird. In allen untersuchten Fällen wird ein klares Ablaufwasser erhalten.

Das gebildete Vlies wird dann einer Wärmebehandlung, z.B. auf beheizten Zylindern, unterworfen, um das restliche Wasser zu verdampfen und die Kunststoffteilchen mit den Fasern zu verkleben. Hierbei sind die Temperaturen auf die Härte bzw. die Weichheit des als Binder eingesetzten Kunststoffes abzustimmen.

Beispiel 1

Unter Verwendung von Zellwollfasern (1,7 dtexj Lan ^e: umm) und den Bindern A bis G werden Vliese mit einem Gewicht von 50 g/m'¹" und einer Binderauflage von 50 \j hergestellt und getrocknet, einschließend werden sie mit einem Druck von 1 t/cm bei 20⁰C kalandert und auf einer Bügelpresse während 1 min bei I70 C und unter einem Druck von I5 p/cm'¹ behandelt. Alle Vliesstoffe zeigen einen angenehmen weichen

+) Falls andere Stoffkonzentrationen gewählt wurden, ist dies in den Beispielen an;jC-:ooGn.

209848/1 121

- 17 -

und textlien Griff. Nach DIN 53Ö57 wird die Reißfestigkeit an 5 cm breiten Proben bestimmt. Die erhaltenen Vierte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Suspension mittlere Teilchengröße der Kunststoffteilchen (mm)

(l/g)

Reißlast (Mittelwert) )

A	0,05
B	0,10
C	0,15
D	0,20
E	0,25
P	0,10
3	0,10
G	0,10
Beispiel 2

ca.0,08

1,0

1,1 2,1

i,4 0,7

0,05
o,o8

1,0

1,1

1,3

Beispiel 1 wird mit Binder C wiederholt jedoch mit dem Unterschied, daß unterschiedliche Binderauflagen gewählt werden. Auch hierbei werden die Pestigkeitswerte gemäß DIN 5ZJo57 bestimmt.

Binderauflage

20

25
30
35
40

Reißlast (kp)

Reißdehnung

1,2

2,1

2,8 3,3

20

25
30
45

55

Beispiel ~'j

Beispiel 1 wird wiederholt mit den Unterschieden, daß

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- 18 -

214871

unter Verwendung von Binder C aus Zellwollfasern oder aus Mischungen von Zellwollfasern mit Polyamid- bzw. Polyesterfasern Vliesstoffe (Flächengewicht: 100 g/m ) mit einer Binderauflage von 80 'p hergestellt werden. Die Stoffdichte der Fasersuspension beträgt in diesem Falle 0,3 ^C,L Die nach DIN 53857 gemessenen Festigkeitswerte sind in folgender Tabelle zusammengestellt:

Faser bzw. Fasermis chung	Mischungsverhältnis Reißlast (Gewichtsteile) (kp)	13,5	Reiß dehnung (>j)
ZW (1,7 dtex; Länge 6 mm)	100	19,7	65
ZV/ (1,7 dt ex j Länge.6 mm)/PA (6 dtex; Länge 3 mm)	70/30		60
ZVi (1,7 dtex; Länge 6 mm)/PES (1,7 dtex; Länge 6 mm)	70/30	68
Beispiel 4

Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß die gefärbten Binder H bis L eingesetzt werden. Im fertigen Vlies lassen die farbigen Kunststoffteilchen deutlich die gleichmäßige Verteilung der punktförmigen Klebestellen erkennen.

Suspension mittlere Teilchen- Reißlast

größe der Kunst- (kp) Stoffteilchen
(mm)

H 0,10 0,2

I 0,15 0,7

K 0,20 0,2

L 0,25 0,3

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Beispiel 5

Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß Vliese mit den Bindemitteln I,M und N hergestellt werden. An den fertigen Vliesstoffen ist manuell deutlich zu erkennen, daß ein steigender Anteil an Methylmethacrylat einen härteren Griffausfall bewirkt.

Beispiel 6

Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß als Bindemittel die Binder C, 0 und P eingesetzt werden. Das Vliesgewicht beträgt 50 g/m², der Binderanteil 50 ^cß). Die fertigen Vliesstoffe werden einer Peinwäsche nach DIN 54Ol4 (50 min bei 40°C mit 5 g Seife /l Flotte im ABK-Lavatest) und einer chemischen Reinigung nach *

DIN 54024 (50 min bei JO⁰C in Perchloräthylen unter Zusatz von 3 g Reinigungsverstärker /1 Flotte im ABK-Lavatest) unterworfen. Nach der Feinwäsche ist bei allen Vliesstoffen der Vliesverband noch erhalten.

Das unter Verwendung von Bindemittel C hergestellte Vlies wird bei chemischer Reinigung vollständig zerstört, das Vlies mit Bindemittel 0 zeigt noch einen gev/issen Zusammenhalt des Vliesverbandes. Der Vliesstoff mit dem ein selbstvernetzendes Acrylharz darstellenden Bindemittel P ist jedoch beständig gegenüber den Beanspruchungen der chemischen Reinigung nach ä

DIN 54024.

Beispiel 7

"..'ie in Beispiel 1 angegeben, werden Vliesstoffe mit Bindemittel Q, bei stellender 3inderauflage verfestigt. Bei einer Binder auflage ab J>0 ,■> wird eine flammhemmende ■Jirkung beobachtet (DIN-Norm: Bestimmung des Brenn- und Glimniverhaltens brennbarer Textilien (Bogentester) j zur Zeit im Entwurf).

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Beispiel 8

Unter Verwendung von Binder R wird, wie in Beispiel 1 angegeben, ein Vliesstoff hergestellt. Der fertige Artikel wird auf seine Wasserbeständigkeit nach H. JÖRDER (Textil-Industrie 71., S. 302, I969) geprüft. Es zeigt sich, daß bei Verwendung dieses carboxylgruppenhaltigen Copolymerisats als Binder bis zur Zerstörung des Vlieses nur eine Zeit von 60 see erforderlich ist. Eine solche begrenzte Wasserbeständigkeit ist von Bedeutung für viele Hygienen-Artikel.

Beispiel 9

Beispiel 1 wird wiederholt unter Verwendung der Bindemittel S bis V. Die gelegten Vliese (Binderauflage 50 #) werden bei 80 - 100⁰C vorsichtig getrocknet. Sie zeigen einen klebrigen Griff und können am Kalander unter Druck miteinander verklebt werden.

Beispiel 10

Unter Verwendung der Binder V/ und X v/erden, wie in Beispiel 9 angegeben, Vliesstoffe hergestellt. Die Binderauflage beträgt 50 %. Beide Vliesstoffe sind heißsiegelfähig, d.h. sie lassen sich unter Druck bei Temperaturen von 14O°C mit BW-Gewebe verkleben. Es ist deutlich zu beobachten, daß mit dem Binder X eine bessere Verklebung zu erreichen ist als mit Binder W.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Anspruch 1

   Nach dem Suspensionspolymerisationsverfahren hergestellte perlförmige Homo- und Copolymerisate, deren Glastemperatur T (glass transition temperature) < 55⁰C ist, in Form einer wäßrigen Suspension als Bindemittel für die Herstellung von Flächengebilden aus in Wasser suspendierten faserförmigen Ausgangsstoffen.

   Anspruch 2

   Bindemittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatzstoff, der die Dichte der wäßrigen Phase der Dichte des als Perlpolymerisat vorliegenden Kunststoffes angleicht.

   Anspruch 3

   Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der wäßrigen Phase durch Zusatz eines Verdickungsmittels in einem solchen Maße erhöht wird, daß die Kunststoffteilchen auch bei längerer Lagerung weder absinken noch aufschwimmen.

   Anspruch 4

   Bindemittel gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Perlpolymerisat vorliegende Kunststoff zum überwiegenden Teil aus einem Ester der Acrylsäure mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen im Alkoholrest aufgebaut ist.

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   Anspruch 5

   Verfahren zur Herstellung von Plachengebxlden aus in Wasser suspendierten faserförmigen Ausgangsstoffen unter Verwendung von Bindemitteln nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Suspension der perlförraigen Kunststoffteilchen unter guter Durchmischung zu der wäßrigen Fasersuspension gegeben, die Paser danach als Vlies auf einem Sieb abgelegt, das gebildete Vlies entwässert und anschließend getrocknet und gegebenenfalls thermisch nachbehandelt wird.

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