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Verfahren zur Herstellung Bindemittel gebundener Vliesstoffe Für
die Herstellung Bindemittel gebundener Vliesstoffe sind viele Verfahren bekannt.
Häufig wird auf trockenem Wege mit Hilfe von Krempel und Querleger oder auch eines
Random-Webbers ein Vlies erzeugt, das dann mit einem flüssigen oder schaumförmigen
Bindemittel imprägniert wird. Die entsprechenden Verfahren sind z.B. in Non Woven
Fabrics, published by Non woven Associates P.O. Box 328, Cambridge, Massachusetts
copyright 1959, Seite 25 bis 31 beschrieben. Außer der Vliesbildung auf dem sogenannten
trockenen Weg ist auch noch der nasse Weg" bekannt.
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Er ist unter " wet-lay Random web " in l.c auf Seite 23 beschrieben.
Hierbei bedient man sich einer Arbeitsweise, die derjenigen der Papierherstellung
ähnelt. Es werden also die Fasern in Wasser aufgeschwämmt und auf einem Sieb abgegossen.
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Dabei verbleibt ein nasses Vlies auf dem Sieb.
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Um nun dem nassen Vlies erforderliche Festigkeit zu verleihen, muß
es irgendwie mit einem Bindemittel verfestigt werden.
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Hier ergeben sich nun Probleme. Bislang verfuhr man meistens wie folgt:
Man schwämmt die Fasern in einem großen Überschuss von Wasser unter Rühren auf.
Dann gab man ein Bindemittel zu und anschließend noch ein Koagulationsmittel. Dann
fällt im Großteil das Bindemittel auf der Oberfläche der Fasern in koaguliertem
Zustand aus. Gießt man dann das Ganze auf einem Sieb ab, so verbleiben die Fasern
mit dem Bindemittel auf dem Sieb.
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Allerdings ist nun die Klebkraft des bereits ausgefällten Bindemittels
nicht so groß wie bei Verwendung eines koagulierten Bindemittels. Im letzteren Fall
bilden sich an den Faserkreuzungspunkten Lamellen, wie aus der Figur 5 der US Patentschrift
2 719 802 ersichtlich.
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An sich könnte man natürlich auf die Zugabe eines Koagulationsmittels
zu der Faser und Bindemittel enthaltenden Flotte verzichten. In diesem Falle läuft
beim Abgießen auf dem Sieb das Bindemittel zum allergrößten Teil zusammen mit dem
Wasser ab.
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Um dies zu vermeiden, gibt man gerade vor dem Abgießen schon ein Koagulationsmittel
zu der Flotte. Da sich dann das Koagulat fast vollständig auf den Fasern niederschlägt,
kann so wenigstens erreicht werden, daß eine gewünschte Menge von Bindemittel ins
Vlies gebracht werden kann. Dabei leidet allerdings - wie erwähnt - die Klebekraft.
Es ist auch nicht möglich auf das auf dem Sieb liegende nasse Vlies einfach flüssiges
Bindemittel zu geben.
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Da das Vlies bereits sehr große Mengen an Wasser enthält, würden bei
Zugabe eines weiteren wässrigen Bindemittels laufend Konzentrationsänderungen eintreten
mit der Folge, daß die Bindemittelverteilung im Vlies ungleichförmig wird. Eine
der wesentlichsten Voraussetzungen für einen guten Vliesstoff ist aber eine gleichförmige
Bindemittelverteilung. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man auf die
noch nasse Vliesbahn einen Bindemittelschaum aufbringt, z.B. mit einer Rakelvorrichtung.
In einem Abstand von wenigen Zentimetern hinter dieser Rakelvorrichtung bringt man
nun einen Schlitzsauger an. Der Schlitz erstreckt sich über die gesamte Breite der
Vliesstoffbahn. Die Breite des Schlitzes beträgt nur einige Millimeter. In dem Augenblick,
in dem die nasse Vliesstoffbahn mit dem daraufliegenden Schaum über den Saugschlitz
hinweggleitet, wird während einer kurzen Zeitspanne eine Saugwirkung auf das Vlies
ausgeübt. Dabei wird nun das Wasser aus der nassen Vliesschicht zunächst praktisch
vollständig herausgesaugt. In dem Maße, in dem reines Wasser herausgesaugt wird,
wird gleichzeitig Schaum eingesaugt.
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Die Stärke der Saugwirkung wird nun so geregelt, daß gerade noch etwas
Schaum-nach dem Heraus saugen des Wassers mitabgesaugt wird. Man wird ferner den
Schaum nur in einer Höhe von wenigen Millimetern auf das Vlies aufbringen. In diesem
Falle wird erreicht, daß der gesamte Schaum in das Vlies hineingesaugt wird.
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Wenn man eine Schaumschicht in Höhe von mehreren Zentimetern auf das
Vlies aufbringt, so ist das Verfahren zwar auch durchzuführen, jedoch würde man
anschließend nicht eingesaugten, Uberschüssigen und überstehenden Schaum von der
Vliesoberfläche wieder abstreifen müssen.
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Auch ist es unwirtschaftlich, zunächst viel Schaum auf die Vliesstoffoberfläche
aufzugeben und dann beim Absaugen so starken Unterdruck anzuwenden, daß wesentliche
Mengen des Schaumes in das Absaugewasser gelangen. Auf diese Weise würde die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens beeinträchtigt werden.
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Es ist überraschend, daß bei der erfindungmäßen Arbeitsweise auch
während des Absaugens eine scharfe und gerade Trennlinie zwischen dem abzusaugenden
Wasser im Vlies und der eindringenden Schaumschicht erhalten bleibt. Dies ist nämlich
die Voraussetzung fur eine gleichförmige Verteilung des Bindemittels im Vlies.
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Es wird also durch Einsaugen eines Bindemittelschaumes in ein nasses
Vlies etwas erreicht, was bei Verwendung von flüssigen Bindemitteln nicht möglich
wäre.
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Auch das Aufsprühen eines Latex auf ein nasses Vlies würde keine gleichförmige
Bindemittelverteilung zur Folge haben. Beim Sprühen entsteht oft nur eine punktförmige
Bindung, die außerdem auf die Oberfläche beschränkt bleibt, da die Eindringtiefe
des Sprühnebels gering ist. Im Gegensatz zu den auf trockenem Wege hergestellten
Faservliesen beträgt die Länge der Fasern hier höchstens 28 mm. Bei Krempelvliesen
beträgt die Länge 1\o-loo mm und mehr.
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Ferner ist zu beachten, daß beim erfindungsgemäßen Aufbringen eines
Polymer-Latex in Schaumform keine Berührung des feuchten Flächengebildes mit den
Auftragsaggregaten erfolgt.
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Als Polymerlatex können alle Latices von natürlichen und synthetischen
Hochpolymeren verwendet werden, wie beispielsweise Latices aus Copolymeren von Butadien
mit Styrol und/oder Acrylnitril, aus Venylverbindungen, Acryl- und Methacrylestern
und insbesondere solche Polymere, die reaktionsfähige Gruppen enthalten und eine
Vernetzung der Polymermoleküle erlauben.
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Das aus Wasser abgelegte Flächengebilde wird dadurch gebildet, daß
beispielsweise kurze Fasern aus Zellulose, Zellwolle und/ oder synthetischen Fasern
aus Polymiden, Polyestern und Polyvenylverbindungen oder deren Gemische in Wasser
dispergiert und auf einer papiermaschineähnlichen Anlage zu einem Flächengebilde
durch Ablegen auf ein Sieb bei gleichzeitiger Absaugung des Wassers gebildet werden.
Dieses Flächengebilde hat nach dem Absaugen des Wassers meist noch eine Restfeuchte,
die etwa dem 2 - 5 fachen des Flächengewichtes entspricht.
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Da besonders die zur Anwendung kommenden Synthesefasern mit Schnitt
längen von 3- 25 mm nur einen geringen Zusammenhalt im feuchten Z ustand aufweisen,
ist es erforderlich, die Imprägnierung mit einem schaumig geschlagenen Polymerlatex
so zu gestalten, daß die Auftragsaggregate das gebildete Flächengebilde nicht berühren
und damit mechanisch nicht zerstören. Als Auftragsaggregate haben sich z.B. handelsübliche
Rakelanlagen bewährt, die ein exaktes Einstellen des Rakelabstandes von der Oberfläche
des Flächengebildes und gleichmäßig über die Warenbahnbreite -erlauben. Auch ein
Auftrag mit Walzen, insbesondere mit gravierter Oberfläche, brachte gute Ergebnisse.
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Der Rakelabstand richtet sich im wesentlichen nach der Dicke bzw.
dem Gewicht des Flächengebildes.
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Die Überführung der Polymerlatices in Schaumform erfolgt mit bekannten
Schaumbildungsgeräten wie z.B. Schlagmaschinen, Oakes-Mixer oder ähnlichen Geräten.
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Es hat sich gezeigt, daß besonders leichte Schäume mit Litergewichten
zwischen 30 und 150 g geeignet sind. Schwere Schäume zwischen 150 und 600 g sind
dann erforderlich, wenn große Bindemittelmengen auf das Flächengebilde aufgebracht
werden müssen. Eine weitere Variationsmöglichkeit der Auftragsmenge besteht in der
Konzentrationsvariation des zur Anwendung kommenden Polymerlatex. Bei niederen Konzentrationen
haben sich Zusätze von schaumstabilisierenden Netz- und/oder Verdickungsmitteln
bewährt. Die Regulierung des Bindemittelauftrages durch Veränderung des Rakelabstandes
hat sich als unzweckmäßig erwiesen. Der Abstand des Rakels wird entsprechend der
Dicke des Flächengebildes vorzugsweise zwischen o,2 und 1o mm Höhe gehalten.
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Da die oben erwähnte Restfeuchte nach dem Absaugen das Eindringen
des aufgebrachten Latexschaumes besonders bei dicken Flächengebilden in das Innere
des Vlieses verhindert, ist es angebracht, den Schaum mit Luftunterdruck in das
Innere ggf auch bis zur entgegengesetzten Seite, zu saugen. Gleichzeitig platzen
bei dieser Saugbehandlung die Blasen des aufgerakelten Schaumes, wodurch eine gute
Bindemittelverteilung zustande kommt.
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Zur Saugbehandlung können z.B. die in der Papierindustrie gebräuchlichen
Saugkästen angewendet werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Saugkästen
unter oder kurz nach der Schaumauftragsvorrichtung zu installieren.
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Der aufgebrachte schaumförmige Latex wird beim Einsaugen durch das
vorhandene Wasser im Flächengebilde verdünnt, wodurch eine Wanderung des Bindemittels
zur Oberfläche des Flächengebildes, besonders bei dicken Vliesstoffen, beobachtet
wird. Diese Wanderung ist für eine gute Abriebfestigkeit von großem Nutzen, jedoch
verarmt das Innere des Vlieses an Bindemittel. Es hat sich deshalb als zweckmäßig
erwiesen, zum Ausgleich einen Teil des Bindemittels in koagulierter Form und/oder
Bindefasern der eingangs erwähnten Art der Fasersuspension zuzusetzen. Hierdurch
wird ein Spalten des Flächengebildes wirksam vermieden. Nach der erfindungsgemäßen
Art hergestellte, textilartige Flächengebilde zeichnen sich durch gute Festigkeit,
Naßfestigkeit, Abriebfestigkeit und Gebrauchstüchtigkeit aus,
Die
Anwendung dieser Produkte kann in Industrie, Haushalt und Bekleidung erfolgen.
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Beispiel 1 In einer normalen Zellstoffpulpe werden 1 kg Zellstoff
ohne nachträgliche Mahlung in ca. 50 1 Wasser dispergiert und in eine Bütte mit
5 m3 Wasser überführt. In diese Bütte werden nunmehr 2 kg Zellwolle 1,7 dtex/6 mm
Länge, 1 kg Zellwolle 3,3 dtex/lo mm Länge und 1 kg Polyamidfasern 5,6 dtex/2o mm
Länge eingetragen.
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Durch intensives Rühren über eine Dauer von 1o Minuten werden die
Fasern in Einzelfasern dispergiert, durch Einspeisen in einen Wasserkreislauf im
Verhältnis 1 : lo verdünnt und auf einer Steilsieb-Papiermaschine durch Absaugen
des Wassers in ein Flächengebilde umgewandelt. Das Trockengewicht beträgt hierbei
50 g/m, der Wassergehalt nach Verlassen der Saugkästen beträgt 350 %.
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Auf dieses Flächengebilde wird mittels einer Rakelvorrichtung eine
2 mm dicke Schaumschicht einer selbstvernetzenden 20 %igen Acrylharzdispersion mit
einem Schaumgewicht von 50 g/l aufgetragen. Durch einen Schlitzsauger in einem Abstand
von lo cm hinter der Rakeleinrichtung wird nunmehr der oben aufliegende Schaum so
in das Flächengebilde eingesaugt, daß keine Acryldispersion an der Unterseite austritt
und damit verlorengeht.
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Nach dem Trocknen erhält man ein weiches und ansprechendes Flächengebilde
mit guten textilartigen Eigenschaften, das 22 % Bindemittel enthält.
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Beispiel 2 Dem Fasergemisch gem. Beispiel 1 werden nach dem Dispergieren
in Wasser 1,o kg einer 50 % igen Butadien-Styrol-Dispersion zugesetzt und durch
Zugabe von 1,5 1 einer 5 % igen Aluminiumsulfatlösung zum Koagulieren gebracht.
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Aus diesem Faser/Bindemittelgemisch wird nunmehr, wie oben beschrieben,
ein Flächengebilde von loo g/m Trockengewicht gebildet. Das Flächengebilde hat nach
Verlassen der Naßpartie eine Restfeuchte von 380 %, auf die nunmehr eine 3 mm dicke
Schaumschicht einer Io %igen Butadien-Acrylnitril-Dispersion mit einem Schaumgewicht
von 70 g/l berührungslos mit einer gerändelten Walze aufgetragen wird. Zur Schaumstabilisierung
wurde dem Latex ein nicht ionogenes Mittel und ein Verdicker auf Acrylsäurebasis
in einer Menge von je o,1 % bezogen auf Trockengewicht des Polymers, zugesetzt.
Unter der Walze befindet sich ein Saugkasten, der den aufgebrachten Schaum, wie
in Beispiel 1,- e-insaugt. Nach dem Trocknen wird ein weicher, spaltungsfreier Vliesstoff
mit einem Gewicht von 115 g/m mit guter Saugkraft erhalten. Das Gebilde ist. z.B.
hervorragend für ein Spültuch geeignet.