DE2244729C3

DE2244729C3 - Verfahren zur Herstellung eines Faservliesstoffes durch Dispergieren von synthetischen Fasern

Info

Publication number: DE2244729C3
Application number: DE2244729A
Authority: DE
Inventors: Kurt A. Camas Wash Nowotny
Original assignee: Crown Zellerbach International Inc
Current assignee: Crown Zellerbach International Inc
Priority date: 1971-09-13
Filing date: 1972-09-12
Publication date: 1981-06-19
Also published as: IE36691L; ATA778772A; IE36691B1; US3787256A; BE788672A; AT325941B; IT967349B; FR2153941A5; JPS4856962A; SE378629B; CA979608A; NL7212325A; DE2244729A1; DE2244729B2; GB1406458A

Description

15

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Die bekannten Naßverfahren zur Herstellung von Vliesen zur Papiergewinnung bestehen darin, eine Dispersion von Fasern in Wasser herzustellen und aus dieser Dispersion eine Bahn zu erzeugen, aus welcher das freie Wasser entfernt wird. Diese Naßverfahren sind besonders zweckmäßig bei Einsatz von hydrophilen Fasern. Versuche, diese Naßverfahren, die beispielsweise in der DE-OS 19 50 612, der FR-PS 14 09 032 oder der US-PS 30 67 087 beschrieben werden, unter Einsatz von Polyolefinfasern durchzuführen, sind bisher infolge der extremen Schwierigkeit fehlgeschlagen, eine gleichmäßige Dispersion der Polyolefinfasern herzustellen und aufrechtzuerhalten. Werden derartige Fasern allein zur Durchführung des Naßverfahrens eingesetzt, dann ist es außerdem unmöglich, eine gleichmäßige Matte herzustellen, und zwar auch dann, wenn die Polyolefinfasern mit anderen Fasern, wie beispielsweise Holzfa- sem vermischt werden. Jede auf diese Weise erzeugte Matte ist geschichtet und besitzt einen ungleichmäßigen Charakter. Die Neigung der Fasern, eingeschlossene Luft festzuhalten, sowie ihre relativ niedrige Dichte von ungefähr 03 erschweren dieses Problem, da die Fasern dazu neigen, an der Oberfläche unter dein Einfluß der Schwerkraft aneinander anzukleben oder sich unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften zu agglomerieren.

In denjenigen Fällen, in denen ein Vlies aus Polyolefinfasern hergestellt worden ist, besitzt die Matte im allgemeinen eine relativ geringe Festigkeit Die Faser neigt dazu, aneinander unter sehr geringer Zwischenfaserreibung vorbeizugleilen. Ähnliche Schwierigkeiten treten bei der Herstellung von Produkten auf, die ein Harzbindemittel enthalten, da das so Harzfesthaltevermögen relativ niedrig ist

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Naßverfahren zur Herstellung von Faservliesstoffen aus Pölyolfeftofasern zu schaffen, dem nicht mehr die vorstehend geschilderten Nachteile anhaften.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren nach dem Patentanspruch gelöst

Aus der DE-AS 11 39466 sind zwar halogenmodifizierte Olefinfasern bekannt, jedoch ist es weder bekannt noch nahegelegt, daß die erfindungsgemflS eingesetzten μ halogenmodifiziertcn Olefine besonders günstig bezug· lieh Dispergierbarkeit und Vliesbildung nach dem NaOverfahren sind.

Bevorzugte in die Polyolefinfasern eingeführte Säuregruppen sind Sulfonsäuregruppen (- SOjH) sowie Carboxylgruppen (- COOH). Die Säuregruppen enthalten Wasserstoffionen. Sind die Säuregruppen mit dem Polyolefinmolekül zusammen mit den Halogenatomen verknüpft, dann sind die Wasserstoffionen der Säuregruppen leicht dissoziierbar. Die Halogenatome sowie die Säuregruppen sollten gleichzeitig in das Polyolefinmolekül eingeführt werden, um auf diese Weise eine Halogensulfonierung oder Halogencarboxylierung durchzuführen.

Werden die Fasern auf diese Weise modifiziert, dann werden sie in überraschender Weise in einen Zustand überführt, der ihre schnelle Dispergierung in Wasser ermöglicht, wobei ferner die erhaltene Dispersion zur Herstellung eines Vlieses aus diesen Fasern unverändert bleibt Ferner werden merklich verbesserte Festigkeitseigenschaften des Vlieses sowie andere Vorteile erzielt, beispielsweise ein erhöhtes Festhaltevermögen für ein Harzbindemittel, das zugemengt werden kann, wobei sich die Wirkung des Bindemittels in ausgezeichneter Weise entfalten kann. Das Verfahren beeinflußt nicht in ungünstiger Weise andere Eigenschaften der fasern, wie beispielsweise ihre Fähigkeit, untereinander mechanische Bindungen einzugehen, ihre Fähigkeit, Wärmebindungen zu bilden, ihre Verträglichkeit mit anderen Additiven etc.

Die Modifizierung, die eine chemische Modifizierung der Makromoleküle ist, weiche die Fasern bilden, ist permanent Daher gehen die durch die Modifizierung erzielten Vorteile nicht wieder verloren, so wie dies dann der Fall ist, wenn eine verbesserte Verarbeitbarkeit durch die Zugabe eines Additivs erzielt wird, das auf der Faseroberfläche absorbiert wird. Die Absorption ist eine physikalische Erscheinung, bei der nur Van der Waal'sche Kräfte aktiv werden. Dies bedeutet daß die Additive sowie die durch sie erzielten Eigenschaften leicht wieder verloren gehen. Wenn auch derartige Additive für Dispergierungszwecke geeignet sein können, so beeinflussen sie dennoch in nachteiliger Weise andere Eigenschaften der Fasern, wie ihre Fähigkeit, mechanische Bindungen zu !bilden, sowie die Leichtigkeit, mit welcher sie Wärmebindungen eingehen können, wobei außerdem ihre Verträglichkeit mit anderen Additiven etc ungünstig beeinflußt wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Vliesstrukturen unter Anwendung eines Naßverfahrens aus Polyolefinfasern allein oder aus einer Mischung aus Polyolefinfasern mit anderen (zellulosehaltigen) Fasern, wie beispielsweise Holzfasern, hergestellt werden. Dies ermöglicht die Herstellung einer Vielzahl von speziellen Strukturen, die auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemäß geeigneten Pfr'tyolefinfasern können übliche Stapelfasern mit begrenzter Länge sein, wöbe} die Länge gewöhnlich weniger als ungefähr 50 mm beträgt und gewöhnlich zwischen 2 und 25 mm schwankt Sie können aus Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen und Polybutylen, bestehen. Alle derartigen Fasern neigen beim Vermischen mit Wasser in der Ausgangsstufe des Naßverfahrens zu einem Agglomerieren und zu einem Schwimmen auf der Oberfläche des Wassers, so daß es schwierig, wenn nicht sogar unmöglich ist, diese Fasern nach einem derartigen Verfahren in eine Matte umzuformen. Ferner sind nicht-behandelte Fasern mit einer Länge von mehr als ungefähr 25 mm schwierig zu Bahnen infolge ihrer Länge zu verformen.

Zusätzlich zu üblichen Polyolefinfasern, die als Stapelfasern bezeichnet werden können, werden erfindungsgemäß vorzugsweise solche Fasern eingesetzt, die nach solchen Methoden hergestellt worden sind, die den

Fasern eine große Oberfläche verleihen (oberhalb t mVg), Verfahren zur Herstellung derartiger Polyolefinfasern mit großer Oberfläche sind in den DE-OS 19 51 576 und 21 17 370 beschrieben. Die Polyolefinfasern, welche in diesen Anmeldungen beschrieben werden, besitzen eine Länge von ungefähr 0,2 bis 3,0 mm oder darüber und weisen eine beträchtlich größere Oberfläche als die üblichen Stapelfasern auf. Beispielsweise besitzen Polyäthylen- und Polypropylen-Fasern, die nach den in den vorstehend angegebenen ι ο Veröffentlichungen beschriebenen Methoden hergestellt werden, eine Oberfläche von mehr als 1 mVg und im allgemeinen von mehr als 25 m²/g, während die gewöhnlichen Polyolefin-Stapelfasern eine Oberfläche von weniger als ungefähr 1 m²/g aufweisen (es wird Bezug auf die Oberfläche genommen, die durch Gasadsorption bestimmt wird, beispielsweise unter Anwendung der bekannten B. E. T.-N-Methode). Die Fasern mit großen Oberflächen lassen sich am besten aus Polyolefinen mit einem extrem hohen, anhand der Viskosität ermitteltes durchschnittlichen Molekulargewicht, das im Falle von linearem Polyäthylen und Polypropylen zwischen ungefähr 500 000 und 20 000 000 oder darüber beträgt, herstellen. Molekulargewichte von nur ungefähr 40 000 sind jedoch ebenfalls geeignet

Um die Fasern zu modifizieren, werden sie vorzugsweise halogensulfoniert, und zwar durch Einwirkenlassen einer ionisierenden Strahlung in einer Atmosphäre, die Halogengas und Schwefeldioxyd enthält Es ist auch eine Halogencarboxylierung möglich, und zwar durch Jo Einwirkenlassen einer ionisierenden Strahlung in einer Atmosphäre, die Halogtngas und Kohlenmonoxyd oder -dioxyd enthält Eine geeignete ionisierende Strahlung ist UV-Licht

Das geeignetste Halogen zur Durchführung des >> Verfahrens der Einführung von Säuregruppen, deren Wasserstoffionen dissoziierbar sind, wenn die Säuregruppe mit dem Polyolefinmolekül verknüpft wird, ist Chlor. Daher besteht die bevorzugte Methode zur Modifizierung der Fasern in einer Chlorsulfonierung oder Chlorcarboxylierung.

Das Chlorsulfonierungsverfahren kann ein Gasphasenverfahren sein, bei dessen Durchführung die Faser in einen Reaktor gegeben wird, worauf der Reaktor mit einer Mischung aus Chlor und Schwefeldioxyd in Gasform gefüllt wird Das Chlor sowie das Schwefeldioxyd gehen beim Ablauf der Verfahrensreaktion eine Reaktion unter Gewinnung von Sulfonylchlorid ein. Die Reaktion läßt sich am zweckmäßigsten durch UV-Licht katalysieren. Wird die Sulfonylchlorid-Bildung in Ge- so genwart einer Polyolefinfaser durchgeführt, dann reagiert das erzeugte Sulfonylchlorid mit der Faser, wobei Wasserstoff in den Fasermolekülen durch Chlorsulfonylgruppen ersetzt wird, und wobei als Nebenprodukt Chlorwasserstoff gebildet wird. Je nach « den Bedingungen, unter welchen die Chlorsulfonierung ausgeführt wird, erfolgt gewöhnlich in geringem Ausmaße eine direkte Chlorierung und Sulfonierung des Polyolefins mit dem Chlor' und Schwefeldioxydgas. Das Ausmaß dieser Nebenreaktionen laßt sich in der Weise steuern, daß die Mengenverhältnisse an zur Durchführung der Chlorsulfonierung eingesetztem Chlor und Schwefeldioxyd geregelt werden. Bei der Durchführung der Erfindung in der Praxis schwankt gewöhnlich der Prozentsatz an Schwefcidioxyd, der in der Gasmischung *» vorliegt, welche zur Chlorsulfonierung eingesetzt wird, zwischen ungefähr 15 und 85 Mol-%.

Nach der Chlorsulfonierung der Fasern werden diese

gewaschen, wobei die Sulfonylchloridgruppen in der modifizierten Faser hydrolysiert werden und Sulfonsäuregruppen erzeugt werden.

Die erFindungsgemäßen chlorsulfonierten Fasern enthalten vorzugsweise zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 10 Gewichts-% Chlor und zwischen ungefähr 0,9 und 5 Gewichts-% Sulfonsäure (SO₃H).

Zur Durchführung der Chlorcarboxylierung kann man in ähnlicher Weise verfahren, wobei jedoch Kohlendioxyd anstelle von Schwefeldioxyd eingesetzt wird (vorzugsweise äquimolare Mengen an Kohlendioxyd und Chlor). Man kann ferner Kohlenmonoxyd und Chlor zur Durchführung der Chlorcarboxylierung einsetzen.

Wird Kohienmonoxyd eingesetzt, dann wird Phosgen als Zwischenprodukt erzeugt Diese Verbindung beeinflußt dann die Chlorcarboxylierung in einer Weise, welche der Bildung von Sulfonylchlorid als Zwischenprodukt entspricht wenn eine Chlorsulfonierung ausgeführt wird. Phosgen selbst kann anfänglich als Reaktant anstelle einer Mischung aus Kohlenmonoxyd und Chlor eingesetzt werden. Die chlorcarboxylierten Fasern können zwischen ungefähr 4 und 7% Chlor und zwischen 03 und 2% Carboxylgruppen, bezogen auf das Gewicht der Fasern, enthalten. Zur Verarbeitung der Polyolefin-Stapelfasern kann es zweckmäßig sein, sie anfänglich zu waschen, beispielsweise mit einer Seifenoder Detergenslösung, um Paraffinöl oder ähnliche Bestandteile zu entfernen, die manchmal während der Herstellung der Fasern aufgebracht werden.

Um die Dispergierung in Wasser zu begünstigen, können die modifizierten Fasern mit Vorteil voneinander durch einen Strom aus einem komprimierten Gas getrennt werden.

Nachdem die modifizierten Fasern zu einer Matte verformt worden sind, und zwar unabhängig davon, ob sie mit zellulosehaltigen Papierherstellungsfasern vermischt worden sind, kann die Matte zur Erweichung der Fasern erhitzt und dann abgekühlt werden. Dies bewirkt ein gegenseitiges Anhaften der Poiyolefinfesern. Das Erhitzen sollte dazu ausreichen, daß eine Schmelzbindung der Fasern erfolgt, es darf jedoch nicht so weit gehen (beispielsweise nicht so lange dauern), daß eine Integration der Fasern erfolgt Ein übermäßiges Erhitzen, das ein vollständiges Schmelzen der Fasern zur Folge hat läßt sich durch einen Verlust der Opazität erkennen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung und die Verwendung von modifizierten Polyolefinfasern, die zur Herstellung von Faservliesstoffen geeignet sind.

Beispiel 1

Polypropylen-Stapelfasern mit einer Länge von 6 mm und einem Titer von 6,6 dtex werden zuerst mit einer schwachen Detergenslösung gewaschen und dann an der Luft getrocknet Daran schließt sich eine Fasertrennungsstufe an, und zwar durch Einblasen eines Stromes aus komprimierter Luft in die Fasermasse. Eine Masse aus derartigen Fasern wird dann in ein Reaktionsgefäß gegeben, das mit einem Gaseinlaß und -auslaß mit einem Manometer und einem Thermometer in Verbindung steht. Das Gefäß wird dann auf ungefähr 15 mm Hg evakuiert, worauf es bis auf Atmosphärendruck mit einer I : !-Mischung (Molbasis) aus Schwefeldioxyd und Chlor gefüllt wird. Der Inhalt des Gefäßes, das Glaswände besitzt, wird dann während einer Zeitspanne von 10 Minuten mit einer 250 A-UV-Lampe bestrahlt, die von außerhalb des Gefäßes mit Energie versorgt

wird. Das Gefäß wird langsam gedreht ('/« Umdrehung pro Minute), um einen Wärmestau aufgrund der Bestrahlung mit der Lampe zu verhindern.

Nach 1 Stunde, nachdem sich der Druck und die Temperatur stabilisiert haben (der Druck fällt auf s Unteratmosphärendruck, während die Temperatur auf ungefähr -9"C ansteigt), werden weiteres Chlor und · Schwefeldioxyd in einem 1 : !-Verhältnis eingeführt, um den Druck erneut auf Atmosphärendruck zu bringen. Die Fasern werden der Einwirkung der Mischung aus Schwefeldioxyd und Chlor während weiterer 2 Stunden ausgesetzt Während dieser Zeit wird die UV-Lampe zweimal während Zeitspannen von jeweils 10 Minuten in Gang gesetzt Nach der 2stündigen Periode werden die Fasern aus dem Gefäß entfernt, in Wasser gekocht, ι ί mit Wasser gespült und abschließend getrocknet

Die auf diese Weise erzeugten modifizierten Fasern werden analysiert, um zu bestimmen, inwieweit sie mit Chlor- und Schwefelsäuregruppen substituiert sind. Die Substitution, ausgedrückt als Gewichts-% Chlor und 2n Gewichts-% Sulfonsäure, wird zu 7,5% Chlor bzw. 4,03% Sulfonsäure ermittelt

Beispiel 2

Zur Durchführung einer anderen Chlorsulfonierung werden Polypropylen-Stapelfasern nach der in Beispiel 1 geschilderten Methode verarbeitet, wobei sie jedoch der Einwirkung von Tageslicht und nicht der Einwirkung von UV-Licht ausgesetzt werden. In diesem Falle enthält die modifizierte Faser 3,7% Chlor und 4,48% Sulfonsäuregruppen.

Beispiel 3

Eine Chlorcarboxylierung wird durchgeführt Es wird die Methode angewendet die zur Durchführung der Chlorsulfonierung eingehalten worden ist mit der Ausnahme, daß eine Mischung aus Kohlendioxyd und Chlor (Molverhältnis 1:1) anstelle einer Mischung aus Chlor und Schwefeldioxyd verwendet wird. Die Faser wird mit UV-Licht bestrahlt Eine Analyse der erzeugten modifizierten Faser ergibt eine Chlorsubstitution, ausgedrückt als Gewichts-% Chlor in der Faser, von 6,19% sowie eine Carbonylsubstitution, ausgedrückt als (iewichts-% Carboxylgruppen, von 0,79%.

Beispiel 4

Es wird i-ine Anzahl von ähnlichen Behandlungen unter Verwendung von Polyäthykin- und Polypropylen-Stapelfasern durchgeführt Die Reaktionsbedingungen für jede Ausführung sind in der Tabelle I zusammengefaßt. Ferner sind die Ergebnisse bezüglich des Chlorgehaltes und des -SO₃H- oder -COOH-Gehaltes angegeben. Zu Vergleichszwecken sind die Bedingungen und Ergebnisse der Beispiele 1,2 und 3 ebenfalls in der Tabelle I aufgeführt.

Tabelle I	Fasergröße	Behandlung	4 SOj-CIj	w/oUV	POLYÄTHYLEN	IO entsprechen	w UV	% Chlor	% SO₁II	% CO₂H	UV-Bestrahlung	erste	(Minuten)
Versuch	*(Denier)**		4 SOj-CIj	w UV	1:4 SOj-CIj	W UV
Nr.	Länge		4 SO₂-Cl₂	bei	1:4 SO₂-GIi	w UV				zu		zweite
	in mm)			Tageslicht	4: I SOj-CIj	w UV				Beginn
			4 SOj-CIj	w UV	1 : 1 COj-CIj	w UV					10
	3,12		1 SO₂-Cl₂	bei	1 : I CO-CI₂		0,3	1,38
1	3, 12			Tageslicht		den Beispielen				10		10
2	6, 6		1 SO₂-Cl₂	w UV	unci		2+				6
3			1 SO₂-CI₂	w UV
	6, 6	POLYPROPYLEN	1 SOj-CIj	be)	8,31	2,92		3		16
4	6, 6	1		Tageslicht	3,70	4,48			10
5)**		1	1 SOj-CIj	w UV					10
	6, 6	1	1 COj-CIj	w UV	7,5	4,03		10		22
6**)	6, 6		1 COj-CJj	w UV	4,53	3,65		10		10
7	3, 12	1	1 CO-CIj	w UV	0,85	1,68			6
8		1	1 CO-CI₂	w UV					19
	6, 6		2,05	2,41		3	10	27
9	6, 6	1	6,19		0,79	4	10	25
10**)	6, 6	1	6,02		0,59	10	10	10
11	6, 6	4	4,5!		0,35	10		10
12	6, 6		4,92		0,62	10	9,5	10
13		4					20
	3, 6	1	2,86	2,07		1,5	IO
14	3, 12	1	5,11	2_;08		10	20
15	3, 6	1	0,78	0,96		iO	15	IO
16	3, 6	1	6,88		1.34	10		20
17	3, 6	4,13		0.37	15		15
18	= 1,1 dlex.
) I den*	**) Die Versuche S. 6	2. I und .V

ft c i s ρ i c I 5

l*«»l\iiilivloiifastTti mn einer Oberfläche von ιικΊιι als l.(lm'/f (21.4 m-'ip sowie einem iinhiind der Viskosität ermittelten durchschnittlichen Molekulargewicht von 2.4 χ K)') werden nach einer Methode chlorsulfoniert, die <ln in Heispiel I beschriebenen ähnlich ist. Ils handelt sich hei den cingcset/len I ascrn um Nichl-.Stapelfiisi.-i n. die HiH¹Ii dem Ticflenipcratiin erfahren hergestellt werden, das in der DFi-OS 21 17 370 beschrieben wird Nachdem die Fasern in ein Reaklionsgefäß gegeben worden sind, wird dieses Gefäß auf einen Druck von 24.0 mm Hg evakuiert. Das Gefall wird erneut mit .Schwefeldioxyd gefüllt, und zwar so weit, daß der Druck in dem Gefäß auf 173 mm Hg eingestellt wird. Dann erfolgt eine Füllung mit Chlor, um ilen Druck in dem Gefäß clwa auf Atmosphärendruck /ti bringen.

Nach einer Zeilspanne von ungefähr I Stunde hat sich die Temperatur in dem Gefäß stabilisiert. Die Gasmischung innerhalb des Gefäßes wird durch F.vakuicrcn enifcrnt. wobei der Druck des Gefäßes auf 20 mm Hg abgesenkt wird. Das Gefäß wird dann geöffnet, worauf die Fasern mit Wasser gewaschen werden.

Nach der Entfernung des Wassers und der I \<ikuie rung des Gefäßes werden weiteres .Schwefeldioxyd und Chlor 7iigelührt. und /war in der Weise, wie diese Materialien in der ersten Stufe zugeleitet worden sind. Die lasern in dem Gefäß werden dann während einer Zeitspanne von einer weiteren Stunde chlorsulfoniert. Das Gefäß wird anschließend evakuiert, worauf weiteres Schwefeldioxyd und Chlor eingeführt werden. Die Chlorsulfonierung wird während einer weiteren Stunde durchgeführt.

Die in der vorstehend geschilderten Weise verarbeiteten Fasern lassen sich in einfacher Weise in Wasser dispergieren und bleiben in Wasser gut dispergiert. wobei nur ein Rühren in geringem Ausmaße notwendig ist. Fasern, die nicht behandeil worden sind, schwimmen auf dem Wasser und lassen sich nicht in dispergiertem Zustand halten. Matten, die aus nicht-bchandelten Fasern hergestellt worden sind, können infolge fehlen-

j— \i; 1:, :—ι 1._:. _:„u. :_ _: _i_:_l

verteilte Matte überführt werden. Die Fasern, die chlorsulfoniert worden sind, können bei einer Aufbringung auf ein Handsieb zu einer Matte verformt werden, die eine gleichmäßige Textur und eine gute Faserverteilung aufweist.

Beispiel 6

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Bögen aus einer Mischung ajs Polyolefinfasern und Holzfasern, wobei sowohl modifizierte als auch nicht-modifizierte Fasern als Polyolefinfasern verwendet werden.

Polypropylen-Stapelfasern werden in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise chlorsulfoniert, wobei als Behandlungsgas eine Mischung aus Schwefeldioxyd und Chlor (Molverhältnis 1 :3) verwendet wird. Man erhält modifizierte Fasern mit Chlor- und Sulfonsäuregruppen (auseedrücki als Gewichts-%) von ungefähr OJ bzw. 138%.

Eine Wasserdispersion wird aus einer Mischung aus modifizierten Polyolefinfasern und Birkekraftfasern (50% Polyolefinfasern in der Mischung) hergestellt. Ein Handbogen wird aus der Mischung hergestellt, wobei eine Handbogenform verwendet wird, bei welcher ein grobes Nylonsieb über den Formdraht gelegt ist. Die Fasern werden auf das Sieb in der Weise aufgebracht.

daß die Dispersion übet das Sieb und den Formdrahl gegossen wird Der llandbogen wird aus der Form unter I ntfernung des Nylonsiebes entnommen und /wischen Saugpapicren verpreßt und anschließend getrocknet, wobei eine mit Dampf beheizte Filzwal/e verwendet wird.

Zu Vergleichs/wecken wird eine andere llandfolie unter Verwendung der gleichen Polypropylenfasern, die jedoch niehl chlorsulfoniert worden sind, hergestellt. Die Handbogenhersielliing wird in der gleichen Weise ausgeführt, wobei eine Mischung aus 50% Fasern und 50% (iirkckrafifasern verwende! wird. Dabei treten Schwierigkeiten bei der Herstellung einer gleichmäßigen Wasserdispersion der Polypropylenfasern auf. Es ist notwendig, die Mischung aus Fasern und Wasser dauernd zu rühren, wobei die Fasern dazu neigen, sich an dem verwendeten Rühren anzuhängen.

In der folgenden Tabelle Il sind bestimmte physikalische Eigenschaften der zwei erhaltenen Bögen zusammengefaßt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Bögen, welche die modifizierten Fasern enthalten, wesentlich bessere Festigkeitseigcnschaflen besitzen, und zwar sowohl was die Zug- als auch die Streckeigenschaften betrifft, wobei die Steifigkeit des Produktes ebenfalls größer ist als die Steifigkeit der Bögen, die nicht-modifi-/iertc Fasern enthalten.

Tabelle Il

(icmCNsene I iucn-xi li.itun

Iliichengewichl. ;· ι
Dicke. ;;. (Mikioni
/ng. kg/15 nini
Verstreekuni!.
TFA***). g-cni/cm"
Steifigkeit ί Chirk >

*) Herstellung unter Verwendung von nicht-mndifi/ierlen I .i^ern

Struktur	B" ι
•\*l	94.9
¹M/)	504
508	U
0.91	2.9
2.3	9.1
(1.8	15.17
14.63

***] /ueencriiic.ih-iuplum.

Dieses Beispiel zeigt, daß. wie vorstehend erwähnt, eine verbesserte Har/bindemittelfesthaltung bei den erfindungsgemäß hergestellten Strukturen festgestellt wird.

Beispiel 7

Eine Faserdispersion, hergestellt gemäß Beispiel b. die aus 50% modifizierten Polypropylenfasern und 50% Holzfasern besteht, wird zur Herstellung eines Handbogens in der in Beispiel 5 geschilderten Weise verwendet. Nach dem Trocknen des Handbogens wird dieser in eine wäßrige Latexmischung eingetaucht, die 10% Feststoffe enthält. Da^ Harz in dieser Latexmischung ist Hycar 140 (B. F. Goodrich Company), d. h. ein weiches Acrylharz. Nach dem Eintauchen werden die Handbögen zwischen Saugpapieren zur Entfernung von überschüssigem Latex verpreßt und anschließend zwischen frischen Saugpapieren auf einem dampfbeheizten Filzzylinder getrocknet.

Ein anderer Handbogen wird aus einer Harzmischung gemäß Beispiel 5 hergestellt, wobei nicht-modifizierte Polypropylenfasern eingesetzt werden. Diese Handbögen werden ebenfalls in die beschriebene Latexmi-

seining eingetaucht, aiiMlilieUeiul liei.umgezogen und dann getrocknet.

Die dabei erhaltenen Bögen weiden auf ihr Bindemiltelfestbilteverinögen. auf ihre Zugfestigkeit und auf ihre TFA-Werie mmUtsik-Iii Im iUt folgenden Tabelle III sind die erh.ilieneii Ergebnisse /iisammengc faßt.

Tabelle III

(iemessene

(iüwichls-".. Bindemittel
in den Ihmdbogen
/ug. kg/15 mm
ΓΙ-.Λ. g-un/cm

SliiiUir V ι

I¹)

85

IfI

3. (»4 131

'ι Hergestellt unter Verwendung \;m nielil-iiiKiliH/ieiien '¹I Hergestellt unler V erstemlung mim niiidili/ierkn I .isern

Aus den vorstehenden Werten ist zu ersehen, daß bei y, der Verwendung von modifizierten Poholefinfasern eine wesentlich größere Festhaltung des Bindemittels realisierbar ist. wobei außerdem Verbesserungen bezüglich der Festigkeit festzustellen sind. Ferner wird eine gesteigerte Wirkung des Bindemittels beobachtet. · ι und zwar infolge der größeren Benetzbarkeit der modifizierten Fasern. Dies ermöglicht die Verwendung von geringeren Bindetnittelmengen. so daß der Griff von erzeugten Vliesprodukten verbessert wird.

Beispiels

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Bögen sowohl aus Polyäthylen- und Polypropylenfasern, die modifiziert und nieht-modifiziert sind.

Handbögen werden unter Anwendung eines Naßver- im fahrens aus einer Dispersion aus Fasern und Wasser hergestellt. In jedem Falle bestehen die Fasern aus einer

w:. ι enfU. n-i i_r:_r j zr\nL r-i-

Kraftfasern. Einige Bögen werden aus nicht-modifizierten Polyolefinfasern hergestellt, während andere Bögen, ιί wie aus der folgenden Tabelle IV hervorgeht, aus modifizierten Fasern gewonnen werden.

Die modifizierten Fasern sind solche, die unter Verwendung eines Chlorsulfonierungsprozesses modifiziert worden sind. Die modifizierten Polypropylenfa- >n sern werden unter Versuch 8 in der Tabelle I beschrieben, während die modifizierten Polyäthylenfasern unter Versuch 16 in Tabelle I erläutert sind. Zur Herstellung der fertigen Bögen wird ein Acryllatex· Harzbindemittel in einer Menge von 25 Gewichts-% r> zugesetzt.

Tabelle IV

Gemessene
Eigenschaften

Bögen

Polypropylen- l'oly.iihvlenfasern l.iiern

II"»

ΙΓ-Ι

IO

seile llniien

«■h.illen Piil>pnipvlon- l'iiK.illn len

l.iserii lasern

Vl Ii¹¹I Vi Ii

/ng. kg/15 nun 0.53 0.81 0.55 0.80

Kernenergie. 21.3 38.0 21.5 '«>.(>

g-cm/cm

Sleiligkeil (Clark) 10.91 12,2h K-.'M 12,3(1

Ί IKinesklll iinlei V eiueiiilung um iik In -mndili/ieileii

I .isern
"l lleigesielll inner V er» ιιιΐιιιιμ mim inndili/ieikn I iseiii

Beispiel 9

Es werden Bögen, die unter Verwendung von Polyolefinfasern hergestellt worden sind, welche nach einem Chlorsulfonieriingsverfahren modifiziert worden sind, mit Bögen verglichen, die unter Verwendung von lasern hergestellt worden sind, die unter Anwendung eines Chlorcarboxylierungsverfahrens modifiziert worden sind. Die modifizierten Fasern werden gemäß den Versuchen 6 und 12 in Tabelle I hergestellt und zur Herstellung von Handbögen eingesetzt. In jedem Falle wird eine Mischung aus 50% modifizierten Fasern und ■')()% Erle-Kraftfasern hergestellt und in Wasser dispergiert. Nach der Herstellung der Handbögen werden 25 Gewichts-% Acryllatex als Bindemittel zugesetzt. In der folgenden Tabelle V sind die physikalischen Eigenschaften der auf diese Weis.· hergestellten Bögen zusammengefaßt.

labeile V	Struktur	*Η·ι**
(ieniessene Eigenschallen	Λ*>	b}.2
	59.7	345
Flächengewicht, g/m	330	0.XO
Dicke, ·;.	0,79	5,9
/ug. kg/15mm	6.5	23.8
Verstreckung. %	24.7	')5<)
Reißenergie, g-cm/cnv	742
Elastizitätsmodul.
g/cnr (XIO ')

HachengewichL g/m^: 64,1 65.8 6¹».-' 6'J.> Dicke, -ι 314 363 .«55 365

*) Hergestellt unter Verwendung M>n chlorsullmierten Fasern.

"\ Hergestellt unter Verwendung von chlnrearhovylierten Fasern.

Erfindungsgemäß ist es möglich, unter Anwendung eines Naßverfahrens Bögen herzustellen, wobei sich die Fasern in den Bögen in ihrem faserförmigen Zustand befinden. Um den Bögen andere Eigenschaften zu verleihen, können die Fasern erhitzt werden, wie aus dem folgenden Beispiel hervorgeht.

Beispiel 10

Es werden Handbögen aus Polyäthylenfasern, modifi ziert unter Anwendung eines Chlorsulfonienmgsverf.ih rens. hergestellt, und zwar Bögen gemäß Beispiel 6. Bogen B. Die Fasern werden in Wasser dispcririert iinil

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tinier Verwendung einer Bogenform /ii einem ll.inJlvi gen vcrfornit. Niich der Herstellung des ll.mdhcigcns wird dieser auf eine Temperatur von ungefähr I i() C erhil/l.d. h. auf eine Temperatur, die etwas oberhalb des Schmelzpunktes der eingesetzten l'olv.ithslcilasorri liegt.

Das Erhitzen des llogens hiit /tir Folge, dall die Fasern teilweise "chmelzen. Heim anschließenden Abkühlen haften die Fasern aneinander durch eine Schinel/bindung an. wodurch ein undurchsichtiger Bogen mit einer glatten Oberfläche erhalten wird. Der Bogen besitzt eine wesentlich größere Zugfestigkeit als die Faserslruktiir, aus welcher der Dogen hergestellt ist Ferner ist der Bogen besser drapiert und biegsamer. Die Opazität des Boi-cns läßt auf ein nur teilweise erfolgtes Schmelzen der Fasern schließen. Wird das Frhitzen wahrend längerer Zeitspannen durchgeführt, dann schmilzt das l'olyolefinmaterial vollständig. Beim anschließenden Abkühlen wird der übliche transparente Film beobachtender im Falle um Polyolefinen auftritt.

Beispiel Il

Bei der Durchführung eines anderen Versuchs wird ein Laminat in der Weise hergestellt, dal) ein Handbogen, hergestellt gemäß Beispiel 10. auf einen Bogen aus Baumwollekiisetuch gelegt wird. Beim anschließenden Frhitzen des Bogens gemäß Beispiel 10. wobei die Fasern teilweise schmelzen, erfolgt eine gegenseitige Bindung sowie eine Bindung an die Fäden des Käsetuchs. Das erhaltene Laminat besitzt eine gute Reißfestigkeit und ausgezeichnete Zugeigenschaften. Eine Seite des Bogens besitzt das gleiche Aussehen wie der gemäß Beispiel 10 hergestellte Bogen.

Wie vorstehend erwähnt, erhöht die Verwendung von Polyolefinfasern, die durch Einführung von sauren Gruppen mit dissoziierbaren Wasserstoffionen modifiziert worden sind, das Festhaltevermögen von Harzbindemittel in den erzeugten Bögen. Man kann alle üblichen Harzlatices einsetzen, beispielsweise Acryllatex, Styrol/Butadien-Latices sowie Butadien/Acrylnitril-Latices.

Wird ein Handbogen aus einer Wasserdispersion /in in kgehaltenen Wassermolekille zum Überbrücken von Säuregruppen. wiche einen Teil der Fasern bilden, so daß das Haften der Fasern untereinander begünstigt wird.

In den Bögen, die aus Mischungen aus natürlichen Hcil/Iasern und modifizierten Polyolefinfasern hergestellt worden sind, läßt sich eine größere Homogenität erzeugen als dies bei Verwendung von nicht-modifizier· ten Fasern der Fall ist. Der Cirund dafür dürfte darin zu suchen sein, daß beim Dispergieren der Fasern in Wasser stabilere Dispersionen erhalten werden, wobei die Neigung der Polyolefinfasern, sich abzuscheiden und an der Oberfläche des Wassers zu schwimmen, vermindert ist. In diesem Zusammenhang spielt das Vorliegen von Holzfasern in der Mischung eine bedeutsame Rolle, da Holzfasern im allgemeinen zu ziemlich stabilen Dispersionen verarbeitet werden können, wobei die Holzfasern in der Mischung dazu neigen, als Stabilisierungsmittel für die Polyolefinfasern zu wirken.

Wird ein !logen aus einer Mischung aus Holzfasern und modifizierten Polyolefinfasern hergestellt und anschließend auf eine Temperatur erhitzt, die etwas oberhalb des Schmelzpunktes der Polyolefinfasern hegt, und zwar während einer Zeitspanne, die nicht dazu ausreicht, vollständig das ganze Polyolefinmaterial /u schmelzen (wie sich durch eine zurückbleibende Opazität des Bogens zu erkennen gibt),dann bleiben die Holzfasern in den Bogen durch die eingehaltene Temperatur relativ unbeeinflußt. Der fertige Bogen enthält ein schmelzverbundenes Polyolefinmaterial. in dem im wesentlichen diskrete Holzfasern verteilt sind. Beispielsweise kann man unter Anwendung der in Beispiel 9 beschriebenen Methode ein einzigartiges Produkt herstellen, wobei die dort beschriebene Methode derart abgeändert wird, daß eine Mischung aus modifizierten Polyäthylenfasern und Holzfasern zur i lerstellung des Handbogens eingesetzt wird.

Man kann einen Bogen herstellen, der viele Eigenschaften üblicher Papierprodukte besitzt, und zwar unter Verwendung von Mischungen aus Holzfasern und modifizierten Polyolefinfasern, wobJ die

Handbogen anschließend abtropfen gelassen und dann zur Entfernung von freiem Wasser getrocknet, dann erhält man einen Bogen, der eine größere Festigkeit besitzt als ein Bogen, der unter Verwendung einer nicht-modifizierten Faser hergestellt worden ist. Dies dürfte auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß durch die Modifizierung der Faser die Neigung der Fasern zum Aneinandergleiten vermindert wird, d. h., daU durch die Modifizierung eine größere Zwischenfaserreibuug erzeugt wird. Werden die Fasern durch Substitution in den Mikromolekülen modifiziert, wodurch den Fasern entweder Sulfonsäuregruppen oder Carbonsäuregruppen einverleibt werden, dann wirken die in der Struktur l:- -.. ic

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■lusmachen können.

Erfindungsgemäß lassen sich unter Anwendung eines Naßverfahrens Bögen mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften herstellen. Die Bögen lassen sich verschiedenen Verwendungszwecken zuführen. Beispielsweise können die Bögen, die direkt durch die Anwendung des Naßverfahrens und ohne Wärmeverbinden hergestellt worden sind, als Filtermedien, als geräuschdämmende Mittel etc. eingesetzt werden. Die wärmebehandelten Bögen, die geschmacklos, geruchlos, heißsiegeifähig, formbeständig, gegen Chemikalien beständig sowie gegen öle und Fett beständig sind, sind gute Deck- und Verpackungsmaterialien.

Claims

Patentanspruch;

Verfahren zur Herstellung eines Faservliesstoffes durch Dispergieren von synthetischen Fasern, gegebenenfals in Mischung mit anderen Fasern, in Wasser, Bilden eines Vlieses und Entfernen des überschüssigen Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß als synthetische Fasern Polyolefinfasern, die durch Einführung von Halogenatomen und Säuregruppen in das Polyolefinmolekül modifiziert wurden, verwendet werden.