DE2655136A1

DE2655136A1 - Nassvlies und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2655136A1
Application number: DE19762655136
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Chem Dr Fahrbach; Dieter Dipl Chem Groitzsch
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-06-08
Also published as: IL53454A0; FR2372921B1; DE2655136B2; ES463361A1; AU3117477A; CA1068956A; GB1595300A; JPS5378304A; SE433506B; SE7713648L; AU515410B2; FR2372921A1; AT368202B; ZA776022B; NL7713219A; ATA865977A; DK539677A

Description

Anmelderin: Firma Carl Freudenberg, Weinheim

Naßvlies und Verfahren zu dessen
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.

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.

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.

Beispiel 1:

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.

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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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.

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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

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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

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Claims

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.

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6. Naßvlies nach Anspruch h "bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß als sonstige Partikel verstreckte Polyesterfasern und/oder Polyarylamidfasern und/ oder Polyamidimidfasern eingelagert sind.

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