DE2122142A1 - Verfahren zum Verfestigen von nicht gewebten, textlien Faserflächengebilden - Google Patents

Verfahren zum Verfestigen von nicht gewebten, textlien Faserflächengebilden

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DE2122142A1
DE2122142A1 DE19712122142 DE2122142A DE2122142A1 DE 2122142 A1 DE2122142 A1 DE 2122142A1 DE 19712122142 DE19712122142 DE 19712122142 DE 2122142 A DE2122142 A DE 2122142A DE 2122142 A1 DE2122142 A1 DE 2122142A1
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Ehrenfried 6202 Wiesbaden-Biebrich; Klenk Ludwig 6229 Hallgarten; Hammer Klaus-Dieter Dipl.-Chem. Dr. 6501 Finthen Gruber
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Description

KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Unser· Zeichen Tag Blatt
K 2o28 FP-Dr.Wa-pa 29. April 1971
Beschreibung
zur Anmeldung von
KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Wiesbaden-Biebrich
für ein Patent auf
Verfahren zum Verfestigen von nicht gewebten, textilen Faserflächengebilden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung textiler, nicht gewebter Faserflächengebilde, sowie deren Verwendung.
Für die Verfestigung von Faservliesen sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die sich in folgende Gruppen einordnen lassen:
Faserbindung durch Verschweißen der Fasern an ihren Kreuzungspunkten.
Lösungsmittel-Bindung.
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KALLE AKTIENGESELLSCHAFT Unser» Zndim Tag Blatt
K 2o28 £ FP-Dr.Wa-pa 29.4.71 #
Bindung der Vliesfasern durch Inkorporieren von synthetischen Polymeren in das Vlies.
Bindung durch Nadelung des Vlieses,
sowie Kombinationen der genannten Verfahren.
Speziell bei den Vlies-Bindeverfahren, bei welchen die Vliese durch Inkorporieren von chemischen Bindemitteln in das Vlies gebunden werden, stellt die Art der Koagulation des Polymeren aus der Polymerenlösung oder -Dispersion ein besonderes Problem dar.
Es ist bekannt, die Koagulation durch Einwirkung von Heißluft auf das binderfeuchte Vlies zu bewirken, oder die Koagulation dadurch hervorzurufen, daß man das mit der Binderflüssigkeit getränkte Vlies über beheizte Trommeln leitet. Ferner ist es bekannt, das polymere Bindemittel dadurch zu koagulieren, daß man das mit der Binderflüssigkeit getränkte Vlies über Sieb- * trommeln leitet und gleichzeitig heiße Luft durch das Sieb saugt. Auch ist die Koagulation durch Infrarot-Bestrahlung oder Einwirkung eines elektrischen Hochfrequenzfeldes auf das mit Binderflüssigkeit getränkte Vlies bekannt, sowie auch Kombinationen der genannten Koagulationstechniken.
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Die bekannten Verfahren haben jedoch in der Praxis den Nachteil, daß mit ihnen in der Regel nur relativ geringe Koagulationsgeschwindigkeiten zu erreichen sind oder, im Falle der Hochfrequenzeinwirkung, die Koagulationsgeschwindigkeit zwar hoch, die dabei durch die spontane Verdampfung des flüssigen Anteils der Binderflüssigkeit aufgetretenen Nachteile aber erheblich sind. Die Dampfblasen, die aus dem Inneren an die Oberfläche des Vliesstoffes drängen, reißen das koagulierte Polymere mit sich, wodurch sich harte Binderfilme an der Oberfläche ausbilden können.
Eine unkontrollierte Binderanhäufung, bei der sich die Bindermasse bevorzugt an der Vliesaußenfläche, meist in Form einer Binderkruste, ansammelt, während das Vliesinnere an Binder verarmt, wirkt sich nachteilig auf die Eigenschaften des gebundenen Vlieses aus. Derartige Vliese sind ungleichmäßig verfestigt, sind hart im Griff und zeigen ein pappkartonartiges Verhalten bei Knick- und Rollbeanspruchung und besitzen insbesondere nicht die gewünschte Drapierbarkeit. Außerdem ist die Oberfläche derartiger Vliese oft fleckig und unansehnlich.
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Für bestimmte Anwendungszwecke der gebundenen Vliese ist eine über den Vliesquerschnitt gleichmäßige Binderverteilung nachteilig. Zur Verwendung von gebundenen Vliesen als futterloses Obermaterial für Bekleidungszwecke ist eine flauschige Vliesrückseite nämlich wünschenswert. Für die Weiterverarbeitung von gebundenen Vliesen zu Austauschmaterial für Lederbekleidung ist es ebenfalls erwünscht, daß die der Sichtseite abgewandte Oberfläche des Austauschmaterials velourähnlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Binden von Vliesen vorzuschlagen, das es ermöglicht, Vliese herzustellen, die die Nachteile der nach bekannten Verfahren gebundenen Vliese nicht aufweisen und mit Hilfe desses es möglich ist, ein Vlies durch chemische Mittel in der Weise zu binden, daß die Konzentration des chemischen Bindemittels im Vlies einen stetigen Gradienten in Richtung von der einen ) Vliesseite zur anderen hin aufweist. Durch diese Bindemittelverteilung über den Querschnitt besitzt das Vlies insbesondere gute Roll- und Knickeigenschaften und eine gute Drapierfähigkeit. Ein Mass für die Drapierfähigkeit ist die nach DIN 53362 ermittelte Biegesteifigkeit des gebundenen Vlieses.
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Unsere Zeichen Tag Blatt
K 2o28 $ FP-Dr.Wa-pa 2 9.4.71 *
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Binden eines nicht gewebten, textlien Flächengebildes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in das Vlies eine ein zur Faserbindung im Vlies befähigtes elastisches Polymeres enthaltende wäßrige thermosensibilisierte Flüssigkeit inkorporiert, auf das Faserflächengebilde von einer Seite her eine wärmetragende Flüssigkeit zur Einwirkung bringt, deren Temperatur hinreicht, die Koagulation des elastischen Polymeren zu bewirken, während man gleichzeitig die andere Seite des Flächengebildes auf eine Temperatur kühlt, die niedriger ist als die Koagulationstemperatur der das elastische Polymere enthaltenden Flüssigkeit.
Das nach diesem Verfahren hergestellt, durch chemisches Bindemittel gebundene Vlies ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel-Konzentration im Vlies einen stetigen Gradienten in Richtung von der einen Vliesoberfläche zur ihr gegenüberliegenden aufweist, wobei die Bindemittel-Konzentration im Bereich der Vliesseite, auf welche die wärmetragende Flüssigkeit zur Einwirkung gelangt, größer ist als im Bereich der anderen Seite des Vlieses.
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Jf Unsere Zeichen Tag Blatt
K 2o28 FP-Dr.Wa-pa 29.^.71 -&
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die an sich bekannten, nicht gewebten Faserflächenirebilde geeignet, die aus Natur- oder Synthesefasern, bzw. aus Mischungen der genannten Fasern bestehen.
Nach der Art ihrer Herstellung kann es sich bei diesen Vliesen zB. um Krempelvliese, um nach aerodynamischem Prinzip hergestellte Vliese, um Spinnfaservliese oder auch nach dem Naßverfahren hergestellte Vliese handeln. Insbesondere sind Vliese auf Basis von Polyester- und/oder Polyamidfasern oder -fäden geeignet.
Als chemische Bindemittel geeignet sind im Rahmen der Erfindung aus wäßriger Dispersion unter Wärmeeinfluß koagulierbare, elastische, synthetische oder natürliche Polymere. Insbesondere geeignet sind Poly-(Meth)-Acrylsäureester, natürliche/oder synthetische Kautschuke, sowie Polyurethane.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Binderflüssigkeit enthält einen Polymeren-Feststoffanteil von Io bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Binderflüssigkeit.
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Die Bindemittelflüssigkeit besteht aus einer wäßrigen Dispersion .des bezeichneten, zur Faserbindung befähigten Polymeren.
Erfindungswesentlich ist, daß die Bindemittelflüssigkeit zusätzlich chemische Mittel enthält, die die Wärmekoagulierbarkeit des Polymeren sensibilisieren, sodaß durch Einwirkung der wärmetragenden Flüssigkeit auf die in das Vlies inkorporierte Bindemittelflüssigkeit das in dieser enthaltene Polymere zur Koagulation gebracht wird.
Die Koagulationstemperatur der thermosensibilisierten Binderflüssigkeit liegt im Bereich zwischen 2o und 9o C, bevorzugt im Bereich zwischen 3o und 5o C.
Die Koagulationstemperatur der Binderflüssigkeit hängt von dem Polymeren, der Polymerenkonzentration, sowie der Art des zur Thermosensibilisierung der Flüssigkeit verwendeten chemischen Mittels, sowie seiner Konzentration, ab.
Für den Einzelfall wird die optimale Koagulationstemperatur durch einfache Vorversuche ermittelt, und entsprechend eingestellt.
Als Thermosensibilisatoren eignen sich die für diese Zwecke bekannten chemischen Mittel, beispielsweise solche auf Basis von Polysiloxanen (zB. Coagulant WS der Farbenfabriken Bayer).
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A Unsere Zeichen Tag Blatt
K 2o28 . FP-Dr.Wa-pa 2 9.4.71 «·
Bevorzugte thermosensibilisierte Bindemittelflüssigkeiten sind wäßrige Dispersionen von Polyacrylaten oder Polymethacrylaten bzw. Abmischungen der genannten Polymeren, sowie wäßrige Dispersionen von synthetischem Kautschuk auf Basis von Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisaten.
* Bevorzugte Vliese können durch Nadelung mechanisch vorverfestigt sein, sie weisen beispielsweise eine Stichdichte von ca. 4oo
2
Stich/cm auf.
Das Verfahren kann vorteilhaft kontinuierlich durchgeführt werden, in diesem Falle geht man von bahnförmigen Vliesen aus.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß man die zu bindende Vliesbahn mit der Binderflüssip\keit tränkt, beispielsweise in einem Foulard, der mit dieser Flüssigkeit gefüllt ist.
Die Bindemittelf lüss igke'it hat eine Temperatur im Bereich von 18 bis 25°C.
Nach Entnahme des getränkten Vlieses aus dem Foulard wird dieses von überschüssiger Flüssigkeit befreit, .beispielsweise
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i. t ^c. \
- Unsere Zeichen Tag Blatt
K 2o28 «J FP-Dr.Wa-pa 29.4.71 Ji
durch Abquetschen im Spalt eines Walzenpaares.
Auf eine Seite des mit Binderflüssigkeit getränkten Vlieses bringt man dann eine wärmetragende Flüssigkeit zur Einwirkung, deren Temperatur hinreicht, die Koagulation des polymeren Bindemittels im Vlies zu bewirken.
Geeignete Flüssigkeiten sind dabei solche, die die Fasern des Vlieses sowie das chemische Bindemittel weder anlösen noch anquellen. Bevorzugt sind dabei solche Flüssigkeiten, die mit Wasser mischbar sind, insbesondere geeignet sind höhere Alkohole und Polyalkohole, wie beispielsweise Polyglykole. Wasser ist als wärmetragende Flüssigkeit nicht heranzuziehen, da die Gefahr besteht, daß das im Vlies inkorporierte Polymere durch Behandlung des Vlieses mit Wasser von höherer Temperatur ausgewaschen wird.
Die wärmetragende Flüssigkeit hat eine Temperatur im Bereich zwischen 35 und 14o C, insbesondere bevorzugt eine solche im Bereich zwischen 7o und loo C.
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l\ Al 144
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Durch die Einwirkung der wärmetragenden Flüssigkeit auf die eine Seite des Vlieses wird die wärmebeaufschlafte Vliesseite auf eine Temperatur im Bereich von 35 bis loo°C, bevorzugt im Bereich von 6o bis 9o C, gebracht.
Während man auf die eine Seite des mit der Bindemittelflüssigkeit getränkten Faserflächengebildes die wärmetragende Flüssigkeit einwirken läßt, kühlt man die andere Seite, bzw. bringt man sie auf eine Temperatur unterhalb der Koagulationstemperatur der Binderflüssigkeit.
Die der Kühlung ausgesetzte Vliesseite soll durch Kühlwirkuntr eine Tempa?atur im Bereich zwischen 5 und 4o C aufweisen.
Die Kühlung der Vliesseite kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß man sie in Kontakt mit einer gekühlten Fläche, beispielsweise der gekühlten Oberfläche einer Walze, bringt. Es ist essentiell für die Erfindung, daß diejenige Vliesseite, die der durch die Flüsslgkeiissinwirkung wärmebeaufschlagten gegenüberliegt, eine Temperatur unterhalb der Koapulationstemperatur der Bindemittelflüssigkeit aufweist.
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K 2o28 ma FP-Dr.Wa-pa 29.U.71 ü
Die Temperatur der wärmetragenden Flüssigkeit wie die Temperatur der Kühlwalze können je nach Fahrgeschwindigkeit, sowie in Abhängigkeit von der Vliesart und der eingesetzten Bindemittelflüssigkeit, unterschiedlich gewählt v/erden. Nach der Koagulation des Polymeren im Vlies wird dieses ausgewaschen, beispielsweise mit Wasser, und anschließend getrocknet. Die Trocknung kann beispielsweise in einem mit Warmluft von loo bis 18o°C beaufschlagten Trockenschrank oder in einem Trockenkanal erfolgen, in dem die genannte Temperatur herrscht.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, sie jedoch nicht auf die besondere Ausführungsform einschränken.
Beispiel 1
Ausgangsmaterial ist ein mit Hoo Stich/cm genadeltes bandförmiges Wirrfaservlies, das hälftig aus PolvMthylenterephthalatfasern einer Länge von 32 mm und einem Titer von 1,3 dtex und Polyamidfasern einer Länge von 4o mm und einem Titer von 1,7 dtex besteht.
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2 Das Vlies hat ein Flächengewicht von 2 5o g/cm und ein Raumge-
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wicht von o,15o g/cm . Die Bindemittelflüssigkeit wird durch Zusatz eines Thermosensibilisators auf Basis von Polvsiloxan (beispielsweise Coagulant SW der Farbenfabriken Rayer) auf eine Koagulationstemperatur von ca. 36°C eingestellt. Das Vlies wird in einem Foulard mit Binderflüssigkeit getränkt. Die Binderflüssigkeit besteht aus einer Ho%ipen wäßrigen Dispersion eines Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisates. Das Vlies wird nach dem Tränken zur Entfernung überschüssiger Binderflüssipkeit in einem Walzenspalt zwischen einer Stahl- und einer Gummiwalze bei einem Liniendruck Pl = o,5 kp/cm abgeauetscht. Das Vlies enthält danach Bindemittelflüssigkeit im Rereich von bis 7o%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses.
Das Vliesband wird dann kontinuierlich bei einer Geschwindigkeit von 1,5 mm/min über eine Umlenkwalze um die Oberfl eiche einer gekühlten Walze, deren Achsebene in der Horizontalen liegt, geführt. Die Temperatur der Kühlwalze beträgt 3 2 C. Die Walze taucht über die ganze Länpre mit einem Viertel des Hrnfanfs in eine mit Polyglykol M-oo einer Temperatur von ca. 9o C gefüllte Wanne ein. Nachdem das Vlies die Koamilationsvorri chtung verlassen hat, wird es in eine weitere Wanne eingeführt, in der das Vlies mit Wasser ausgewaschen wird. Das pewaschene Vlies
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wird dann durch einen Trockenkanal geführt und dann bei 15o°C getrocknet.
Der auf das Gesamtgewicht bezogene Anteil an Binder im Vlies beträgt dabei 5o%.
Das Vlies wird dann in der Ebene parallel zur Vliesoberfläche in zwei etwa gleich dicke Schichten gespalten. Das Spaltstück mit der der Kühlung ausgesetzt gewesenen Oberfläche hat einen Bindergehalt von 38 Gewichtsprozent, während das andere Spaltstück einen solchen von 62 Gewichtsprozent aufweist. Die prozentuale! Angaben in diesem und den folgenden Beispielen beziehen sich auf eine ungebundene Vliesschicht, die der Dicke des Spaltstücks entspricht.
Beispiel 2
In Abänderung gegenüber Beispiel 1 wird ein Mischfaservlies aus 5o Teilen Polyäthylenterephthalatfasern und 5o Teilen Polyamidfasern der genannten Kenndaten verwendet, das jedoch ein Flächen-
2 3
gewicht von 47o g/cm und ein Raumgewicht von o,2oo j??/cm aufweist. Die sonstigen Verfahrensbedingungen entsprechen den in Beispiel 1 angegebenen. Nach dem Spalten des gebundenen Vlieses in
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zwei gleich dicke Schichten wie in Beispiel 1 weist das Spaltstück, dem die der Einwirkung der wärmetragenden Flüssigkeit ausgesetzt gewesene Oberfläche zugehört, einen Bindergehalt von 6 5 Gewichtsprozent auf, während das andere Spaltstück einen Bindergehalt von 3 5 Gewichtsprozent aufweist.
k Beispiel 3
In Abänderung gegenüber Beispiel 2 wird ein Vlies eines Flächen-
2
gei^ichtes von 2 5o g/m eingesetzts dis Kühlwalzentemperatur wird auf +15 C reduziert» Die Binderwanderung wird durch diese Maßnahme intensiviert. Nach Aufspalten des Vlieses gemäß Beispiel 1 wird der Bindergehalt in jeder Spalthälfte ermittelt. Dasjenige Spaltstück, das die Oberfläche aufweist, die der Einwirkung der wärmetragenden Flüssigkeit ausgesetzt war, hat einen Bindergehalt von 8o Gewichtsprozent, während die andere Spalthälfte einen Bindergehalt von 2o Gewichtsprozent aufweist.
Beispiel H
In Abänderung des Beispiels 2 wird ein Vlies mit einem Flächengewicht von 47o g/m verwendet, die Kühlwalzentemperatur wird
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KALLE AKTIENGESELLSCHAF
_ Unsere Zeichen Tag Blatt
FP-Dr. Wa-pa 29.H. 71 **
wie in Beispiel 3 auf 15°C reduziert, um dadurch eine Intensivierung der Binderwanderung zu erzielen.
Nach Spaltung des Vlieses gemäß Beispiel 1 enthält das Spaltstück, das die Oberfläche aufweist, die der Einwirkung der
wärmetragenden Flüssigkeit ausgesetzt war, einen Bindemittelanteil von 76 Gewichtsprozent, und das andere Spaltstück einen solchen von 24 Gewichtsprozent.
Beispiel 5
Beispiel 2 wird in der Weise abgeändert, daß man eine Bindemittelflotte mit einem Feststoffgehalt von 3o Gewichtsprozent und ein Vlies der genannten Art mit einem Flächengewicht von 47ο g/ m einsetzt.
Die Maschinenbedingungen sind wie in Beispiel 1 ansegeben.
Das gebun-dene Vlies enthält einen Bindemittelgehalt von 4o Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses. Nach
Spaltung des Vlieses gemäß den Angaben in Beispiel 1 enthält
dasjenige Spaltstück, das die Oberfläche aufweist, die der Einwirkung der wärmetragenden Flüssigkeit ausgesetzt war, einen Bindemitelanteil von 75 Gewichtsprozent, während das andere Spaltstück 25 Gewichtsprozent Bindemittel enthält.
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Claims (4)

KALLE AKTIENGESELLSCHAFIi122142 Unsere Zeichen Tag Blatt K 2o28 4£ FP-Dr.Wa-pa 29.4.71 Jj6 Patentansprüche
1. Verfahren zum Binden eines nicht gewebten, textlien Flächengebildes, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Vlies eine ein zur Faserbindung im Vlies befähigtes elastisches Polymeres enthaltende wäßrige thermosensibilisierte Flüssigkeit
P inkorporiert, auf das Faserflächengebilde von einer Seite
her eine wärmetragende Flüssigkeit zur Einwirkung bringt, deren Temperatur hinreicht, die Koagulation des elastischen Polymeren zu bewirken, während man gleichzeitig die andere Seite des F-lächengebildes auf eine Temperatur kühlt, die niedriger ist als die Koagulationstemperatur der das elastische Polymere enthaltenden Flüssigkeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
wärmetragende Flüssigkeit eine Temperatur im Bereich von Ίο bis loo C aufweist und man die eine Vliesoberfläche auf eine Temperatur kühlt, die unterhalb der im Bereich von 3o bis 5o C liegenden Koagulationstemperatur der das polymere Mittel enthaltenden Flüssigkeit liegt.
INSPECTED 209 848/1127 WED
KALLE AKTIENGESELLSCHAFJ122U2
Unsere Zeichen Tag Blatt
K 2o28 ή φ FP-Dr.Wa-pa 29. if. 71 1»
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die mit der wärmetragenden Flüssigkeit beaufschlagte Seite gegenüberliegende kühlt, indem man sie in Kontakt mit der Oberfläche einer gekühlten Walze-bringt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als wärmetragende Flüssigkeit Polyäthylenglykql verwendet, , A
209848/1127
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