DE2242776A1 - Faserdispersionen und daraus stammende nicht-gewebte erzeugnisse - Google Patents

Faserdispersionen und daraus stammende nicht-gewebte erzeugnisse

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DE2242776A1 DE19722242776 DE2242776A DE2242776A1 DE 2242776 A1 DE2242776 A1 DE 2242776A1 DE 19722242776 DE19722242776 DE 19722242776 DE 2242776 A DE2242776 A DE 2242776A DE 2242776 A1 DE2242776 A1 DE 2242776A1
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  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
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  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

β W O η e h · π 2, Brfiuhau.»traß* 4/1«
SO 3965
RHONE-POULEITa S.A., Paris / Prankreich
Faserdispersionen und daraus stammende nieht-gewebte Erzeugnisse
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige Dispersionen auf der Basis von natürlichen, künstlichen und/oder synthetischen Fasern. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung dieser Dispersionen zur Herstellung von nicht-gewebten Erzeugnissen.
Die erfindungsgemässen Dispersionen enthalten für zumindest 1000 Teile Wasser:
100 !Peile natürliche, künstliche und/oder synthetische Fasern,
0,5 bis 50 Teile eines Polyurethanharzes in Form eines Pulvers mit einer Teilchengrösse zwischen 20 und 300 yu, wobei der Erweichungspunkt dieses Harzes unter demjenigen der verwendeten Faser liegt,
gegebenenfalls bis zu 25 $, bezogen auf das Gewicht des Harzes, eines Dispergiermittels.
309811/1023
Der Titer (ausgedrückt in Denier) der Pasern beträgt im allgemeinen zwischen 0,3 und 20. Die durchschnittliche Länge der künstlichen und/oder synthetischen Pasern liegt im allgemeinen zwischen 2 und 50 mm. Die durchschnittliche Länge der natürlichen Pasern beträgt im allgemeinen zwischen 0,2 und 50 mm·
Als Beispiele für natürliche Pasern kann man insbesondere nichtgebleichten, halbgebleiohten oder gebleichten Kraftzellstoff, nicht-gebleichten, halbgebleichten oder gebleichten Sulfitzellstoff, nicht-gebleichten, halbgebleichten oder gebleichten Halbzellstoff, gebleichten Natronzellstoff, gekochten und ateht-g«blßichten, halbgebleichten oder gebleichten MumvrolDaaaernzellstoff bzw. BaumwoE-limpenbrel,gekochte Bagasse--lasern,Zellstoff aus mit Säure oder Base gekochten Baumwollabfällen verschiedener Arten und Qualitäten, aus koniferen Hölzern oder Laubbäumen stammenden mechanisch erzeugten Zellstoff, gekochten oder halbgekochten Hanf, Sisalfasem, Ramiefasern, Jutefasern, Caroafasem und andere Bastfasern, wie beispielsweise Bambusfasern und Palmfasern, Altpapierzellstoff aus beliebigen Pasern oder in der Papierindustrie verwendeten Fasergemischen, gekochte Strohfasern, gekochte Leinfasern und allgemein alle fasrigen Materialien auf Cellulosebasis, die sich zur Bildung von Vliesen aus aus Wasser aufgebrachten Celluloseblättern eignen, nennen. Man kann auch Baumwolle oder Wolle verwenden.
Als Beispiele für künstliche Pasern kann man diejenigen nennen, die. aus Viskose sowie aus Celluloseestern, wie beispielsweise Celluloseacetat oder -triacetat, stammen.
Als Beispiele für synthetische Pasern kann man die proteinischen Fasern, wie beispielsweise die aus Casein hergestellten, die Pasern aus Polyamiden, wie beispielsweise den aus der Kondensation von Adipinsäure und Hexamethylendiamin oder aus der Seibetkondensation von Caprolactam stammenden, die Fasern aus Polyestern, wie beispielsweise Polyäthylenglykolterephthalat, .die Acrylfasern, die zumindest etwa 85 # Acrylnitril, gegebenenfalls mit Vinylchlorid, Vinyacetat, Vinylpyridin, Meth-
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acrylnitril oder einem analogen Material copolymerisiert, enthalten, und die Modacrylfasem genannten Fasern, die geringere Mengen an Acrylnitril enthalten, die Pasern aus Copolymeren von Vinylchlorid mit Vinylacetat oder Vinylidenchlorid, die aus Pormaldehydderivaten oder Polyvinylalkohol erhaltenen Pasern und die Olefinfasern, wie beispielsweise Polyäthylen- und Polypropylenfasern und analoge Pasern, nennen.
Pasern anorganischer Art, wie "beispielsweise Asbestfasern oder Glasfasern, können ebenfalls verwendet werden.
Erfindungsgemäss kann man jedes Polyurethanharz verwenden, das sich zu einem Pulver zerkleinern lässt, und vorzugsweise ein Harz, dessen Schmelzpunkt unter 1500G beträgt.
Im spezielleren werden die verwendeten Polyurethanharze durch Umsetzung eines aliphatischen oder aromatischen Polyisocyanate mit einem iX, U1 -dihydroxylierten Polyester, dessen Molekulargewicht im allgemeinen zwischen 1500 und 3500 beträgt, erhalten.
Als Beispiele für Polyisocyanate kann man Diisocyanatoäthan, -propan, -butan, -hexan und -decan, m- und p-Diisocyanatobenzol, 4-,4'-Diisocyanatodiphenyl, Diisocyanatotoluol, Bis-(4-
isocyanatophenyl)-methan, 2,2-Bis-(4-isocyanatophenyl)-propan und die Triisocyanatobenzole, -toluole und -äthylbenzole nennen. Vorzugsweise verwendet man als Polyisocyanat ein aromatisches Diisocyanat und insbesondere 2,4- und/oder 2,6-Diisocyanatotoluol.
Die dihydroxylierten Polyester; die durch direkte Veresterung oder Umesterung nach den üblichen Techniken hergestellt werden können, können aus gesättigten oder ungesättigten aliphatischen und/oder aromatischen Polycarbonsäuren und Polyolen erhalten werden.
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Als Beispiele für Polysäuren kann man insbesondere Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Sebacinsäure, Undecandisäure, Brassylsäure, o-Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, Endomethylen-tetrahydrophthalsäure und Hexachlortetrahydroendomethylenphthalsäure nennen.
Als Beispiele für Polyole, die gesättigt oder ungesättigt sein können, kann man Äthylenglykol, Propandiol-(1,2), Butandiol-(1,5) und -(1,4), Buten-(2)-diol, Hexandiol-(1,6), Diäthylenglykol, die Polyalkylenglykoläther, die Reaktionsprodukte von Äthylenoxyd mit aromatischen polyhydroxylierten Verbindungen, die Xylylenglykole, Trimethyloläthan und Trimethylolpropan nennen.
Vorzugsweise verwendet man bei der Erfindung einen Polyester, der durch Umsetzung von Adipinsäure mit Butandiol-(1,4) oder Hexandiol-(1,6) erhalten ist.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäss verwendeten Polyurethanharze sind die Mengen an Polyisocyanat und dihydroxyliertem Polyester derart, dass das Verhältnis

weise liegt dieses Verhältnis zwischen 0,95 und 1,05.
Nach Herstellung des Polyurethanharzes zerkleinert man dieses zu einem Pulver, dessen Korngrösse vorzugsweise zwischen 40 und 160 M beträgt.
Es ist bei der Herstellung der erfindungsgemässen Dispersionen vorteilhaft, ein oberflächenaktives Mittel zu verwenden. Man verwendet bekannte oberflächenaktive Mittel vom anionischen oder vorzugsweise kationischen oder nicht-ionischen Typ. Diese "oberflächenaktiven Mittel werden auch Dispergiermittel genannt.
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Die Menge an Dispergiermittel beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5 i° des Gewichts des Polyurethanpulvers.
Die Herstellung der erfindungsgemässen Dispersionen kann auf mehrere Weisen vorgenommen werden: Es ist möglich, die Fasern, das Harzpulver und gegebenenfalls das Dispergiermittel gleichzeitig in Wasser zu mischen.
Man kann auch einerseits das Harzpulver in Wasser, gegebenenfalls in Anwesenheit des oberflächenaktiven Mittels, dispergieren und andererseits die Pasern in Wasser suspendieren und dann die Dispersion und die Suspension mischen.
Die erfindungsgemässen Dispersionen eignen sich insbesondere für die Herstellung von nicht-gewebten Erzeugnissen nach der Papierherstellungstechnik. Hach dieser Technik bringt man die stark verdünnte wässrige Dispersion, die die Fasern und das Pulver enthält, und unter schwacher Bewegung gehalten wird, auf eine poröse Bahn, durch die das Wasser abgesaugt wird, was ein das Pulver enthaltendes Faservlies ergibt. Dieses Vlies wird anschliessend nach verschiedenen Methoden getrocknet, beispielsweise durch Führen in einen belüfteten Ofen, durch Führen über Heizwalzen oder durch Führen unter eine Yorrichtung mit Infrarotstrahlung.
Die Trocknungstemperatur des Vlieses sollte ausreichend sein, um ein Schmelzen des Polyurethanpulvers zu bewirken«, Unter Berücksichtigung des Typs des verwendeten Harzes kann die Trocknungstemperatur zwischen 60 und 15O0C variieren«,
Es ist vorteilhaft, ein Trocknen von einigen Minuten bei einer verhältnismässig niedrigen Temperatur (60 bis 1000C) unter partiellem Vakuum und dann ein kurzes Trocknen (einige Sekunden bis 2 oder 3 Minuten) bei höherer Temperatur (120 bis 1800C) und unter niedrigem Druck (0,3 bis 1 bar) vorzunehmen*
30981 1/10 2 3
Die aus den erfindungsgemässen Dispersionen erhaltenen nichtgewebten Erzeugnisse zeichnen sich durch eine gute Trockenreissfestigkeit, durch ausgezeichnetes Verhalten in nassem Zustand und durch gute Biegsamkeit aus.
Die nach der oben beschriebenen Technik erhaltenen nichtgewebten Erzeugnisse können bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, beispielsweise für Erzeugnisse zur einmaligen Verwendung, Taschentücher, Bettücher, Wasch- und Putzlappen und Krankenhausbekleidung. Diese Erzeugnisse können auch bei industriellen Anwendungen auf Grund ihrer guten mechanischen Eigenschaften verwendet werden.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
In diesen Beispielen ist das verwendete Polyurethanharz das Reaktionsprodukt eines dihydroxylierten Polyhexandiol-(1,6)-adipats mit einem Gemisch (80:20 Gewichtsteile) von 2,4-Diisocyanatotoluol und 2,6-Diisocyanatotoluol, wobei das Verhältnis NCO 0,95:1 beträgt. Der Ausgangspolyester besitzt
OH
ein Molekulargewicht von 2400.
Beispiel 1
Man dispergiert unter manuellem Rühren 0,450 g des oben beschriebenen Polyurethanharzes in Pulverform (Durchmesser der Teilchen zwischen 100 und 160 μ) in 50 cm Wasser, das 1,8 mg N-(Dimethyldodecyl)-phenylammoniumchlorid enthält.
Ausserdem dispergiert man unter manuellem Rühren 1,7 g eines Fasergemisches, das
0,750 g Zellwollfasern mit einem Titer von 1,5 den
und einer durchschnittlichen Länge von 10 mm,
0 9 8 1 1 / 1 0 2 3
0,250 g Polyamidfasern mit einem Titer von 6 den und einer durchscnittlichen Länge von 32 mm und
0,700 g nicht-raffinierten Buchenzellstoff enthält, in 500 cm Wasser.
Die beiden Suspensionen werden anschliessend gemischt und dann in eine Papiermaschine (Formette Frank) eingebracht, wobei das in Bewegung gehaltene Gemisch durch Zusatz von Wasser auf etwa 6 1 gebracht ist. Man entfernt das Wasser durch Anwendung eines Vakuums (100 mm Hg). Das erhaltene Vlies wird bei 930C 9 Minuten getrocknet und dann 1 Minute bei 1600C unter 2 bar Druck gepresst.
Nach 24--stündigem Belassen bei 200C und 65 i° relativer Feuchtigkeit stellt man die folgenden Eigenschaften des Vlieses fest:
Gewicht: 65,8 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm AFNOR Q O3OO4-):
3,9 kg für eine Breite von 5 cm, trocken 1,14 kg für eine Breite von 5 cm, nass
Bruchdehnung (Norm AFNOR Q 03004):
9,5 i° trocken
25 $> nass
Berstfestigkeit (Norm AFNOR Q 03014): 2,72 bar (Mullen-Index 41,2)
EinreiBsfestigkeit (Norm AFNOR Q 03011):
4,26 Newton
Trockenreisslänge: 1185 m
309811/1023
Beispiel 2
Man wiederholt den Versuch von Beispiel 1, wobei man ein Polyurethanpulver der gleichen Art, dessen Teilchendurchmesser jedoch zwischen 40 und 100 /u beträgt, verwendet.
Das erhaltene Vlies weist die folgenden Eigenschaften auf:
Gewicht: 66,2 g/m2
Zerreissfestigkeit (Norm APNOR Q 03004):
4,3 kg für eine Breite von 5 cm, trocken 1,34 kg für eine Breite von 5 cm, nass
Bruchdehnung:
8,5 $> trocken
19 $ nass
Berstfestigkeit: 2,74 bar (Mullen-Index 41,2) Einreissfestigkeit (Norm APNOR Q 03011): 3,98 Newton Trockenreisslänge: 1305 m
Man bestimmt mit dem gleichen Vlies die Biegefestigkeit nach dem einfachen Cantilever-Test (Norm ASTM D 1388.64), wobei die Länge der Biegung für die Vorderseite 1 und für die Rückseite 1 des Vlieses gemessen wird.
Die Biegefestigkeit wird mittels der folgenden Formel berechnet:
3/2
wobei ρ das Gewicht in g/m , lr und ly die Biegelängen der Vorderseite und der Rückseite in cm bedeuten und G dann in mg χ cm ausgedrückt ist.
3098 11/107 3
Man findet für den unter den oben angegebenen Bedingungen hergestellten Stoff eine Steifheit von 335 mg.cm.
Beispiel 3
Man wiederholt den Versuch von Beispiel 1, wobei man,als Easer nur die Zellwollfasern (1,5 den, 10 mm Länge) verwendet.
Das so hergestellte Vlies weist die folgenden Eigenschaften auf: Gewicht: 67,6 g/m2
Zerreissfestigkeit (Norm AENOR Q 03004):
5.34 kg für 5 cm Breite, trocken
2.35 kg für 5 cm Breite, nass
Bruchdehnung:
9 i° trocken 22 <fo nass
Berstfestigkeit: 3,32 bar (Mullen-Index 49) Einreissfestigkeit (Norm AENOR Q 03011); 3,22 Newton Trockenreisslänge: 1576 m
Beispiel 4
Man arbeitet wie in Beispiel 3, jedoch mit einem Polyurethanpulver geringerer Korngrösse (40 bis 100 /a)a
Das erhaltene Vlies weist die folgenden Eigenschaften auf:
Gewicht: 64,3 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm AENOR Q 03004)2
6,17 kg file eine Breite von 5 cm, trocken
1|94 kg für eine Breite von 5 cm, nass
Bruchdehnung: 8 $ trocken 20 <fo nass
Berstfestigkeit: 3,56 bar (Mullen-Index 55f3) Einreissfestigkeit (Norm AMOR Q 03011): 3,80 Newton
Trockenreisslänge: 1916 m Steifheit: 360 mg.cm
Beispiel 5
Man arbeitet wie in Beispiel 1, jedoch unter Verwendung eines Gemisches der folgenden Fasern:
1,190 g Zellwollfasern (1,5 den, Länge: 10 mm) 0,510 g nicht raffinierte Buchenzellstoffasern
Das erhaltene Vlies weist die folgenden Eigenschaften auf:
Gewicht: 66,3 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm APNOR Q 03004):
4,2 kg für eine Breite von 5 cm, trocken 1,64 kg für eine Breite von 5 cm, nass
Bruchdehnung: 8 °/o trocken 23 i» nass
Berstfestigkeit: 2,55 bar (Mullen-Index 38,5) Einreissfestigkeit (Norm AFNOR Q 03011): 2,42 Newton Trockenreisslänge: 1265 m
3 0 9 8 1 ! / 1 Π
Beispiel 6
Die Bedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 5, jedoch verwendet man ein Polyurethanpulver mit einer Teilchengrösse zwischen 40 und 100/1.
Die Eigenschaften des Vlieses sind die folgenden:
Gewicht: 65,2 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm AMOR Q 03004):
4,90 kg für 5 cm Breite, trocken 1,52 kg für 5 cm Breite, nass
Bruchdehnung: 7 i° trocken 22 i» nass
Berstfestigkeit: 2,62 bar (Mullen-Index 40,3) Einreissfestigkeit (Norm AMOR Q 03011): 2,46 Newton Trockenreisslänge: 1500 m Steifheit: 408 mg.cm
Beispiel 7
Man arbeitet nach der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise, wobei man ein Polyurethanpulver mit einer Teilchengrösse zwischen 40 und 200 μ und ein Gemisch der folgenden Fasern verwendet:
1,125 g Zellwollfasern (1,5 den, Länge: 10 mm) 0,675 g nicht raffinierten Buchenzellstoff
Das Vlies weist die folgenden Eigenschaften auf: Gewicht: 64,2 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm AFNOR Q 03004):
4,54 kg für 5 cm Breite, trocken 2,04 kg für 5 cm Breite, nass
30 9811/1023
Bruchdehnung: 9»5 i° trocken
21,5 # nass
Trockenreisslänge: 1415 m
Beispiel 8
Man wiederholt den in Beispiel 7 beschriebenen Versuch, wobei man jedoch ein Polyurethanpulver mit geringerer Korngrösse, nämlich 80 bis 125 /u, verwendet.
Man erhält:
Gewicht: 65,8 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm APNOR Q 03004):
5,70 kg für 5 cm Breite, trocken 2,48 kg für 5 cm Breite, nass
Bruchdehnung: 9 % trocken 20 $> nass
Trockenreisslänge: 1735 m Beispiel 9
Man dispergiert unter Rühren 24 g Polyurethanpulver mit einer Teilchengrösse zwischen 40 und i60yu in 1 Liter Wasser, das 0,25 g eines aus einem mit Epichlorhydrin modifizierten Polyamid bestehenden Dispergiermittels enthält.
Die Dispersion wird in einen Behälter mit einem Passungsvermögen von 350 1 eingebracht, der eine Suspension von 96 g Zellwollfasern (1,5 den, 10 mm Länge) in 300 1 Wasser enthält.
"Man stellt anschliessend ein Vlies auf einer Papiermaschine durch Absaugen des Wassers unter Vakuum her.
309811/1023
Das Vlies wird auf einer chromierten Trommel bei 1250C 1 Minute getrocknet. Es weist die folgenden Eigenschaften auf:
Gewicht: 80 g/m
Zerreissfestigkeit (Norm APNOR Q 03004):
8 kg für 5 cm Breite, trocken 3 kg für 5 cm Breite, nass
Bruchdehnung: 11,5 $ trocken 24 fo nass
Trockenreisslänge: 2000 m Nassreisslänge: 900 m Steifheit: 1100 mg.cm
S · ι i , i

Claims (9)

Patentansprüche
1. Zur Herstellung von nicht-gewebten Erzeugnissen verwendbare wässrige Dispersion, dadurch gekennzeichnet, dass sie für zumindest 1000 Teile Wasser
100 Teile natürliche, künstliche und/oder synthetische Pasern,
0,5 bis 50 Teile eines Polyurethanharzes in Pulverform mit einer Korngrösse zwischen 20 und 300/u, wobei der Erweichungspunkt des Harzes unter demjenigen der verwendeten Paser liegt,
gegebenenfalls bis zu 25 $, bezogen auf das Gewicht des Harzes, eines Dispergiermittels
enthält.
2. Dispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasern einen Titer zwischen 0,3 und 20 den aufweisen.
3. Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Länge der natürlichen Pasern zwischen 0,2 und 50 mm beträgt.
4. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Länge der künstlichen und/oder synthetischen Pasern zwischen 2 und 50 mm beträgt.
5. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Durchmesser der Polyurethanharzteilchen zwischen 40 und 200 μ beträgt.
hi J M I I ' 1D ■ '
6. Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethanharz das Reaktionsprodukt eines Polyisocyanate mit einem (X ,w/'-dihydroxylierten Polyester mit einem Molekulargewicht zwischen 1500 und 3500 ist.
7. Dispersion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangspolyester das Polykondensationsprodukt von Adipinsäure mit Hexandiol-(1,6) ist und das Polyisocyanat aus einem Gemisch der 2,4- und 2,6-Isomeren von Diisocyanatotoluol besteht.
<8,\ Verfahren zur Herstellung von nicht-gewebten Erzeugnissen, dadurch gekennzeichnet, dass man eine wässrige Faserdispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 8 herstellt, diese Dispersion auf eine poröse Unterlage aufbringt, das Wasser entfernt und bei einer ausreichenden Temperatur, um das Schmelzen des Polyurethanpulvers zu bewirken, trocknet.
9. Nicht-gewebte Erzeugnisse, erhalten nach dem Verfahren nach Anspruch 8.
3Ü9811/1Q?3
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