DE2655136A1 - Nassvlies und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Nassvlies und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim
Naßvlies und Verfahren zu dessen
Herstellung
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein auf hydrodynamischem Wege gebildetes textiles Flächengebilde und ein Verfahren
tu dessen HersteLlung.
Hydrodynamisch gebildete Flächengebilde, wie beispielsweise
Papiere oder Vliesstoffe, werden häufig unter
Verwendung sekundärer Bindemittel verfestigt, die,
zumeist in Latex-Form, während der Stoffsuspensionszubereitung entweder auf dem Zellstoff bzw. den Fasern niedergeschlagen oder als isolierte Koagulatteilchen ausgefällt, die Fasern nach der Entwässerung adhäsiv zusammengehalten.
Verwendung sekundärer Bindemittel verfestigt, die,
zumeist in Latex-Form, während der Stoffsuspensionszubereitung entweder auf dem Zellstoff bzw. den Fasern niedergeschlagen oder als isolierte Koagulatteilchen ausgefällt, die Fasern nach der Entwässerung adhäsiv zusammengehalten.
Naturgemäß lassen sich bei dieser Fertigungsmethode
nur Festigkeiten geringer Größenordnung erzielen, wenn das erhaltene Flächengebilde eine offene Struktur
bzw. textile Eigenschaften erhalten soll. Ein weiterer
Nachteil kann daneben auch darin gesehen werden, daß je nach Konzentration, des eingesetzten Bindemittels
die Eigenschaften des fertigen Produktes wesentlich von diesem bestimmt werden. Auch in physiologischer
Hinsicht, beispielsweise für Anwendungen auf medizinischen und hygienischen Gebieten, ergeben sich aus der Verwendung
wasserlöslicher Bindemittel häufig außerordentliche Beschränkungen. °
Eine von der vorgeschilderten Technologie abweichenden Methodik- wird in OE-FS 266 573 beschrieben. Das dort
geschilderte hydrodynamische Vliesbildungsverfahren geht von der Verwendung thermisch erweichbarer Fasern
aus, und eine Verfestigung des Vlieses wird in diesem Falle noch in feuchtem Zustand auf der Langsiebmaschine
dadurch erreicht, daß das Vlies einer Wärmebehandlung unterworfen wird, durch die seine Fasern untereinander
verkleben.
Der hier beschriebene Bindevorgang dürfte in seinen Grundlagen dem Bindevorgang trockengelegter Vliese
mit Hilfe thermoplastischer Bindefasern entsprechen, und es ist aus Krc'ma, Handbuch der Textilverbundstof f e,
197o, auch bereits bekannt, Bindefasern aus unterschiedlichen Werkstoffen für die Verfestigung trocken
gelegter Vliese zu verwenden. Bevorzugt werden danach offensichtlich Fasern aus einem Werkstoff mit einem
thermoreversiblen Schmelz- bzw. Klebeverhalten. Fasern aus solchen Werkstoffen können gegebenenfalls über einen
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längeren Zeitraum beliebig oft thermisch behandelt werden, ohne daß sich dabei ihre chemische oder physikalische
Struktur und damit auch ihr Bindevermögen verändert. Schwierigkeiten bei der Verfestigung eines Vlieses auf
entsprechende Weise können sich dagegen bei der Verwendung solcher Bindefasern ergeben, in denen bei einer
Erwärmung irreversible Veränderungen ablaufen, die dem Bindevermögen entgegenwirken. Ein beispielhafter Vorgang
dieser Art kann bei der Kristallisation von unverstreckten Polyesterfasern beobachtet werden.
Unverstreckte Polyesterfasern haben an sich einen
Kristallisationsgrad zwischen U,5 und 5»U#, d.h.
der Rest der molekularen Struktur liegt unterhalb des Glasumwandlungspunktes in amorphem Zustand vor.
Wird eine solche Faser einer Erwärmung unterworfen, so zeigt sie oberhalb der Glasumwandlungstemperatur
(To C) Klebeeigenschaften, die allerdings bei einer weiterhin zunehmenden Erwärmung infolge der sich vergrößernden
Kristallisationsgeschwindigkeit sehr schnell in eine Relation abfallen, die unterhalb der technischen
Nutzungsschwelle liegt. Unverstreckte Polyesterfasern können Infolgedessen nur dann als Bindefasern in einem Vliesstoff
zur Anwendung kommen, wenn gewährleistet ist, laß ihre Verarbeitung bei maximal Raumtemperatur erfolgt,
and wenn ihre Aktivierung unter gleichzeitiger Anwendung von Druck und Wärme in einer kürzest möglichen Zeitspanne
herbeigeführt wird, beispielsweise in einem
Heizkalander. Eine entsprechende Vorgehensweise ist jedoch auf die Bildung trocken gelegter Vliese beschränkt.
Bei der Bildung hydrodynamisch gelegter Vliese bestehen im Gegensatz hierzu völlig andere Ausgangsbedingungen.
-U-
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v-G
Bekanntlich werden hydrodynamisch gebildete
Vliese zunächst durch mechanische Entwässerung einer Fasersuspension auf einem Langsieb gebildet und
anschließend in einen Trockner überführt, in dem das verbliebene Restwasser verdampft wird. Die Zeitspanne
dieses Trocknungsvorganges ist insbesondere abhängig von der angewendeten Temperatur, und sowohl
die angewendete Temperatur als auch die Trocknungszeit stehen in einer bestimmten Relation zueinander
und zu der Menge des verdampften Wassers. Aus diesem Grunde ist man bisher davon ausgegangen, daß in jedem
Falle und unabhängig von der speziellen Wahl der einzelnen Parameter die theoretisch mögliche Endkristallinität
üblicher Polyesterfäden von k2 % erreicht wird, was gleichbedeutend ist mit einem
völligen Verlust an technisch verwertbarer Bindekraft. Zumindest war aus diesen Zusammenhängen abzuleiten,
daß die nachträgliche Hitzekalandrierung eines hydrodynamisch gebildeten Vliesstoffes dieser Art eine
deutlich schlechtere Festigkeit ergeben müßte, als die Hitzekalandrierung eines trockengelegten Flächengebildes
gleicher Zusammensetzung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Naßvlies und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln,
das die werkstoffbedingten Vorteile der Polyesterfasern,
insbesondere deren hohe chemische und thermische Beständigkeit mit den technologisch bedingten Vorzügen
der hydrodynamischen Vliesbildung verbindet, und das unter Verzicht auf die Anwendung sekundärer Bindemittel
im Vergleich zu trockengelegten Vliesstoffen gleicher Zusammensetzung zumindest eine gleichwertige Festigkeit
aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Herstellung eines Naßvlieses, welches durch Entwässerung einer als Bindefäsern
unverstreekte Polyesterfasern enthaltenden Suspension gebildet und während der Trocknung bei Temperaturen
unterhalb- i8o°C durch Verklebung dieser Fasern
thermisch vorverfestigt wird, wonach es einer Kalanderbehandlung
unterworfen und bei Temperaturen oberhalb 180 C und einem Lin:
endverfestigt wird.
endverfestigt wird.
180 C und einem Liniendruck von mehr als 3o kp/cm
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn
während der Vorverfestigung und Trocknung Temperaturen
unterhalb 15o C angewendet werden. Nach einer besonderen
Ausgestaltung ist es daneben vorgesehen, die Vorverfestigung und Trocknung bei Erreichen einer Restfeuchtigkeit
von Io bis lto Gew.Ji, bezogen auf das Gewicht der trockenen
Fasermasse, zu beenden.
Hinsichtlich ihrer Zusammsetzung Weisen Vliesstoffe
nach dem erfiridungsgemäßen Verfahren besonders gute
Eigenschaften auf, wenn sie zu Io bis 1oo# aus unverstreckten
Polyesterfasern und zu 9& bis 0% aus sonstigen Partikeln
bestehen. Hinsichtlich der Auswahl der hier genannten sonstigen Partikel bestehen weitgespannte Variationsmöglichkeiten. Besonders vorteilhaft ist die Einlagerung
organischer oder anorganischer Körper, Fibrids oder Fasern, deren, kleinster Durchmesser entweder des Einzelpartikels
oder Agglomerate größer ist als die lichte Maschenweite des Entwässerungssiebes. Nach einer anderen
zweckmäßigen Ausgestaltung ist es daneben vorgesehen, als sonstige Partikel verstreckte Polyesterfasern
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■*%
und/oder Polyarylamidfasern und/oder Polyamidimidfasern
einzulagern.
Von wesentlicher Bedeutung für die technische Realisierbarkeit der vorliegenden Erfindung war die überraschende
Erkenntnis, daß trotz des zwangsläufigen Kristallisationsvorganges innerhalb unverstreckter Polyesterfäden während
ihrer Wärmebehandlung ein ausgezeichnetes Bindevermögen
erhalten werden kann, wenn ein Vlies aus solchen Fasern einer anschließenden Kalanderbehandlung entsprechend der
Aussage des Anspruchs 1 unterworfen wird. Sehr oft liegen die Festigkeiten der nach der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
erhaltenen Vliesstoffe über denjenigen trockengelegter Vliesstoffe gleicher Zusammensetzung. Für zahlreiche
Anwendungsfälle ergeben sich hieraus sowie aus
der auf trockenem Wege nicht erzielbaren spezifischen Faserstruktur der Haßvliese besonders vorteilhafte
Eigenschaften. So ist es beispielsweise für Anwendungen auf elektrotechnischem Gebiet häufig von besonderem
Vorteil, daß die erfindungsgemäß erzeugten Vliese über die gesamte Warenbreite eine außerordentlich hohe
Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Materialstärke und des Flächengewichtes aufweisen.
Der erfindungsgemäße Vliesstoff besteht vorteilhafterweise
aus einer Mischung von verstreckten und von unverstreckten Polyesterfasern. Er weist in dieser Zusammensetzung
nach der abschließenden Kalanderbehandlung außerordentlich positive Eigenschaften von hoher Gleichmäßigkeit
in vielfacher Hinsicht auf. Zu erwähnen ist diesbezüglich insbesondere seine hohe Temperaturbeständigkeit in
Verbindung mit seiner hohen Beständigkeit gehen oxidative hydrolytische Einflüsse in saueren Medien sowie seine
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ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Erzielung hochtemperaturbeständiger Eigenschaften läßt sich durch
Wahl entsprechender Zuschlagsfasern erreichen, beispielswuisR
du.\s äif? Verwendung von Fasern aus Polyamid-.».
; -.·. ν .,ι Fasern aus aromatischen Polyamiden.
.' tr ι ι χ η ei Ui. t.s gemäße Vliesstoff wird auf an sich bef---;itit'.;
Weise durch mechanische Entwässerung einer ν c-i t; r suspeiisi on üblicher Konzentration auf einer
«rifssiebmaschine gebildet und anschließend in einen
Vivckner überführt. Parallel zu der Verdampfung des
enthaltenen Restwassers kommt es hier zu einer allgemeinen Verklebung, deren Träger die unverstreckten Polyesterfasern
sind. Dadurch tritt eine allgemeine Verfestigung de3 Vliesstoffes ein, die so weitgehend ist, daß dieses
gefahrlos weiteren Bearbeitungsvorgängen unterworfen werden kann. Je nach Zusammensetzung und speziellen
Erfordernissen kann es zweckmäßig sein, während des Trockenvorganges auf das Flächengebilde einen gewissen
Anpressdruck auszuüben, beispielsweise durch Ansaugen des Vlieses an die Trockneroberfläche. Durch eine solche
Vorgehensweise wird die Eigenfestigkeit des vorverfestigten Vlieses erhöht. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise
durch eii-e Silikon- oder Teflonbeschichtung der Trockneroberflächen
muß hierbei allerdings gewährleistet werden, daS das Vlies während dieser Behandlung nicht mit der
Oberfläche des Trockners verklebt. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung vergleichbarer Ergebnisse besteht erfindungsgemäß
in einer Begrenzung des Trocknungsvorganges bei Erreichen eines Restfeuchtigkeitsgehaltes von 1o bis l+o %
bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasermasse des Vliesstoffes
.
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BAD ORIGINAL
Auch unter Verzicht auf eine Silikon- oder Teflonbeschichtung der Trockneroberfläche wird in diesem
Falle ein Ankleben veitgehend vermieden.
Eine Fasermischung, bestehend zu 35 Gew.% aus unverstreckten
Polyesterfasern, dtex 6,8/12 mm und zu 65 Gew.% bestehend
aus verstreckten Polyesterfasern, dtex 1,3/12 mm, wird mit Wasser zu einer o,2 i£igen Fasersuspension
angesetzt. Um hierbei eine optimale Dispergierung in Einzelfasern zu erreichen, werden anschließend je
m ko g eines r.ichtionogenen Tensids zugegeben. Die erhaltene
Suspension wird anschließend einer Steilsieb-Papiermaschine zugeführt, wobei die Stoffkonzentration
mit Hilfe des Kreislaufwassers auf etwa 1/io der ursprünglichen Konzentration vermindert wird. Nach Absaugung
des Wassers entsteht auf dem Steilsieb ein flächiges Gebilde mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 66%.
Dieses lose Flächengebilde, das nur durch die den Fasern anhaftende Feuchtigkeit zusammengehalten wird, wird anschließend
in einen Saugtrommeltrockner überführt und getrocknet. Die Temperatur beträgt hierbei 1^o C
bei einer Verweilzeit des Flächengewichtes von 11 Sekunden.
Der Unterdruck wurde auf 15o mm Wassersäule eingestellt. Der Vliesstoff weist nach dem Verlassen des Trockners
bei einer voluminösen Struktur eine schwache Vorverfestigung von il· S in Längsrichtung und von 7 N in
2 Querrichtung auf. Sein Trockengewicht beträgt 8o g/m
Die erzielten Festigkeiten sind ausreichend, um das Material störungsfrei auf- und abrollen zu können.
- 9 809823/0384
Im Anschluß an die Trocknung und Vorverfestigung
wurde der erhaltene Vliesstoff auf einem beheizten 2-Walzenkalander mit einer Stahl- und einer Baumwollwalze
mit einem Liniendruck von 7o kg/cm verfestigt.
Die Stahlwalze hatte eine Temperatur von 21o C und die Baumwollwalze eine Temperatur von
1600C. Anschließend wurden Reißfestigkeiten zwischen
39o und l+oo Ii/5 cm Streifenbreite gemessen, was einer
ca. 27fachen Erhöhung der Werkstoffestigkeit im Vergleich
zum unkalanderten Material entspricht.
Das nach Beispiel 1 gebildete und vorverfestigte, trockene
Faservlies wurde in zahlreichen Teilschritten beginnend mit h Sekunden bis maximal 18o Sekunden in kochendes
Wasser gelegt. Nach Beendigung der gewünschten Einwirkungsdauer wurde die Probe in kaltem Wasser abgeschreckt,
anschließend abgequetscht und bei Raumtemperatur getrocknet. Die so vorbehandelten Vliese wurden dann
unter den in Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen kalandriert. In allen Fällen resultierten Reißfestigkeiten,
die sich von denen aus Beispiel 1 nicht sonderlich unterschieden.
Das nach Beispiel 1 gebildete und vorverfestigte
Faservlies wurde k Sekunden bis maximal I8o Sekunden
mit einem Sieb gleichmäßig an einen dampfbeheizten tefIonisierten Zylinder angedrückt. Die Temperaturen
an der Zylinderoberfläche betrugen stufenweise 12o C, 15o°C und i8o°C.
- 1o - .
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Die solcher Art thermisch behandelten Proben wurden anschließend unter den im Beispiel 1 aufgeführten
Bedingungen kalandriert. Im Endmaterial war selbst an den Mustern, die I8o Sekunden lang bei 2o C
behandelt wurden, kein nennswerter Abfall in den Reißfestigkeiten im Vergleich zu den Materialien
aus Beispiel 1 und 2 festzustellen. Ab 15o C ist
dagegen innerhalb des Meßintervals ein deutlicher Abfall der Reißfestigkeit mit zunehmender Einwirkungsdauer
der- thermischen Behandlung zu beobachten. Diese Tendenz tritt naturgemäß bei 1öo C noch deutlich
stärker hervor.
Die Meßdaten sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Die angegebenen Reißfestigkeiten sind Mittelwerte aus
5 Messungen:
Tabelle 1: Einfluß der Vorbehandlung auf die Reißfestigkeit
des kalanderten Vliesstoffes
Reißfestigkeit (N/5cm) bei Trocknertemp,
i8o°C
357 3U3 3U5
3o3 283 273 292 186
Zeit (Sek) | 12o°C | 15o C |
O | 395 | 378 |
h | 397 | 363 |
8 | U2l» | 362 |
15 | 39o | 367 |
3o | 385 | 339 |
6o | 393 | 317 |
9o | 361 | 318 |
18o | 379 | 3o9 |
- 11 -
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4$
Beispiel U:
Der entsprechend Beispiel 1 gebildete und vorverfestigte Vliesstoff wird entsprechend Beispiel 3 bei I8o C
thermisch vorbehandelt und anschließend auf dem in Beispiel 1 genannten 2-Walzenkalander verfestigt,
wobei die Temperatur der Stahlwalze 195 C betrug. Die Textilwalze war unbeheizt und die Geschwindigkeit
betrug k m/Min bei einem Liniendruck von 5o kg/cm.
Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Zugfestigkeiten in
Abhängigkeit von der Zeitdauer der thermischen Vorbehandlung.
Das fertige Material weist aufgrund der milderen Kalandrierbedingungen deutlich schlechtere Reißfestigkeiten
auf als die Materialien entsprechend der Beispiele 1 bis 3. Die mit zunehmender Wärmeeinwirkung
stattfindende Kristallisierung der unverstreckten Polyesterfäden wird offensichtlich nur noch in stark vermindertem
Maße durch die Hitzekalandrierung überdeckt.
Tabelle 2: | Reißfestigkeit | N/5 cm | Dicke um |
längs | q.uer | 8oo | |
Zeit (Sek) | 11· | T | iUo |
ο unkalan. | 125 | 113 | 1üo |
ο kaian. | 1o9 | 98 | ^ko |
V | 76 | 63 | 150 |
8 | 5U | 37 | I6o |
16 | Uo | 2o | 16o |
U8 | 3U | 18 | I7o |
8o | 36 | 17 | |
I8o | |||
- 12 -
809823/0361
Claims (6)
- Patentansprüche:T. Verfahren zur Herstellung eines Haßvlieses., dadurch gekennzeichnet, daß es durch Entwässerung einer als Bindefasern unverstreckte Polyesterfasern enthaltenden Suspension gebildet und während der Trocknung bei Temperaturen unterhalb von i8o C durch Verklebung dieser Fasern thermisch vorverfestigt wird, wonach es einer Kalanderbehandlung unterworfen und bei Temperaturen oberhalb I8o C und einem Liniendruck von mehr als 3o kp/cm endverfestigt wird.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines Naßvlieses nach Anspruch dadurch gekennzeichnet , daß die Vorverfestigung und Trocknung bi
führt wird.Trocknung bei Temperaturen unterhalb 15o C durchge- - 3. Verfahren zur Herstellung eines Naßvlieses nach Anspruch T und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverfestigung und Trocknung bei Erreichen einer Restfeuchtigkeit von 1o bis ko Gew.% bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasermasse, beendet wird.
- k. Naßvlies, erhalten nach einem Verfahren entsprechend 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zu 1o bis 1oo$ aus unverstreckten Polyesterfasern und zu 9o bis o% aus sonstigen Partikeln besteht.
- 5. Naßvlies nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß als sonstige Partikel organische oder anorganische Körper, Fibrids oder Fasern einglagert sind, deren kleinster Durchmesser entweder des Einzelpartikels oder Agglomerate größer ist als die lichte Maschenweite des Entwässerungssiebes.- 13 --8 09823/036*
- 6. Naßvlies nach Anspruch h "bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß als sonstige Partikel verstreckte Polyesterfasern und/oder Polyarylamidfasern und/ oder Polyamidimidfasern eingelagert sind.80 9-8 7^/0364
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