DE2655136B2

DE2655136B2 - Verfahren zur Herstellung eines Bindefasern enthaltenden Nalivlieses

Info

Publication number: DE2655136B2
Application number: DE2655136A
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl.- Chem. Dr. 6840 Weinheim Fahrbach; Dieter Dipl.-Chem. 7840 Muellheim Groitzsch
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1976-12-04
Filing date: 1976-12-04
Publication date: 1978-12-07
Also published as: JPS5378304A; FR2372921A1; SE7713648L; AU515410B2; DK539677A; SE433506B; IL53454A0; GB1595300A; NL7713219A; AT368202B; FR2372921B1; AU3117477A; DE2655136A1; ES463361A1; ZA776022B; CA1068956A; ATA865977A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bindefasern enthaltenden Naßvlieses, bei dem nach dem Absaugen der überschüssigen Suspensionsflüssigkeit das noch feuchte Vlies getrocknet und durch Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der Bindefasern verfestigt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 22 26 330 bekannt. Da zunächst das Faservlies getrocknet werden muß, bevor die Erweichung des Bindemittels eingeleitet wird, ist man bei dem bekannten Verfahren in der Auswahl der Bindefasern beschränkt.

Als besonders vorteilhafte Bindefaser hat sich jedoch auf dem Vliesstoffgebiet die unverstreckte Polyesterfaser erwiesen. Die Anwendung dieser bei der Herstellung von Vliesstoffen auf trockenem Wege problemlosen Bindefaser bei der Naßvliestechnik ist jedoch bisher nicht oder nur unter komplizierter Verfahrensführung möglich gewesen (vgl. Chemiefasern, Juli 1973, S. 656). bo

Die Schwierigkeiten bei der Verfestigung der Naßvliese bei der Verwendung solcher Bindefasern ergeben sich daraus, daß bei einer Erwärmung irreversible Veränderungen ablaufen, die dem Bindevermögen entgegenwirken. Unverstreckte Polyesterfasern haben an sich einen Kristallisationsgrad zwischen 4,5 und 5,4%, 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 vorübergehend Klebeeigenschaften, die bei einer weiter zunehmenden Erwärmung infolge der sich vergrößernden Kristallisationsgeschwindigkeit sehr schnell in eine Relation abfallen, die unterhalb der technischen Nutzungsschwelle liegt

Bekanntlich werden hydrodynamisch gebildete Vliese zunächst durch mechanische Entwässerung einer Fasersuspension auf einem Langsieb gebildet und anschließend in einen Trockner übergeführt, 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 42% 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.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Bindefasern unverstreckte Polyesterfasern verwendet werden, daß das Vlies zum Trocknen und Vorbinden auf einem Saugtrommeltrockner bei Temperaturen unter 18O⁰C bis zum Erreichen einer Restfeuchte zwischen 10 und 40%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasermasse, behandelt wird und daß es danach einer Kalanderbehandlung bei Temperaturen oberhalb 180⁰C und einem Liniendruck von mehr als 300 N/cm unterworfen wird.

Von wesentlicher Bedeutung für die technische Realisierbarkeit der vorliegenden Erfindung ist die überraschende Erkenntnis, daß trotz der bei Erwärmung feuchter, unverstreckter Polyesterfasern über 6O⁰C eintretenden Kristallisation, die parallel zu einer nicht wiederholbaren, vorübergehenden Erweichung der Fasern führt, dann ein ausgezeichnetes Bindevermögen erhalten werden kann, wenn die vorgeschlagene Behandlungsweise bei der Herstellung eines Vliesstoffes angewendet wird. Sehr oft liegen die Festigkeiten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 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 Naßvliese besonders vorteilhafte Eigenschaften. So ist es beispielsweise für Anwendungen auf elektrotechnischem Gebiet häufig von besonderem

Vorteil, daß die erfindungsgemäß erzeugten Vliesstoffe über die gesamte Warenbreite eine außerordentlich hohe Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Materialstärke und des Flächengewichtes aufweisen.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß bei diesem Verfahren ein Vlies eingesetzt wird, das zu 10 bis 100% aus unverstreckten Polyesterfasern als Bindefasern besteht und zu 90 bis 0% aus sonstigen Partikeln aus einem organischen oder anorganischen Werkstoff in Gestalt von Körpern, Fibrids oder Fasern mit einem kleinsten Durchmesser entweder des Einzelpartikels oder des Agglomerat^ der größer ist als die lichte Maschenweite des Entwässerungssiebes.

Besonders vorteilhafte Werkstoffe werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten, wenn als sonstige Partikel verstreckte Polyesterfasern und/oder Polyarylamidfasern und/oder Polyamidimidfasern eingelagert werden.

Bei Verwendung einer Mischung aus verstreckten und aus unverstreckten Polyesterfasern weist infolge der Kristallisation der unverstreckten Polyesterfasern während der erfindungsgemäßen Behandlung ein solcher Vliesstoff anschließend eine vollkommen gleichartige Zusammensetzung auf. Hinsichtlich der textlien Eigenschaften ist insbesondere zu erwähnen seine hohe Temperaturbeständigkeit in Verbindung mit seiner hohen Beständigkeit gegen oxidative hydrolytische Einflüsse in sauren Medien sowie seine ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften. Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Erzielung hochtemperaturbeständiger Eigenschaften läßt sich durch Wahl entsprechender Zuschlagsfasern erreichen, beispielsweise durch die Verwendung von Fasern aus Polyamidimid oder von Fasern aus aromatischen Polyamiden.

Vliesstoffe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auf an sich bekannte Weise durch mechanische Entwässerung einer Fasersuspension üblicher Konzentration auf einer Langsiebmaschine gebildet und anschließend in einen Trockner übergeführt. 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 eines Saugtrommeltrockners. Durch eine solche Vorgehensweise wird die Eigenfestigkeit des vorverfestigten Vliesstoffes erhöht.

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 0,2%igen Fasersuspension angesetzt.

Um hierbei eine optimale Dispergierung in Einzelfasern zu erreichen, werden anschließend je m³ 40 g eines nichtionogenen Tensids zugegeben. Die erhaltene Suspension wird anschließend einer Steilsieb-Papiermaschine zugeführt, wobei die Stoffkonzentration mit Hilfe des Kreislaufwassers auf et^va '/io der ursprünglichen Konzentration vermindert wird. Nach Absaugung des Wassers entsteht auf dem Steilsieb ein flächiges Gebilde mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 86%.

Dieses lose Flächengebilde, das nur durch die den Fasern anhaftende Feuchtigkeit zusammengehalten wird, wird anschließend in einen Saugtrommeltrockner übergeführt und getrocknet. Die Temperatur beträgt hierbei 14O⁰C bei einer Verweilzeit des Flächengebildes von 11 Sekunden. Der Unterdruck wurde auf 150 mm Wassersäule eingestellt Der Vliesstoff weist nach dem Verlassen des Trockners bei einer voluminösen Struktur eine schwache Vorverfestigung von 14 N in Längsrichtung und von 7 N in Querrichtung auf. Sein Trockengewicht beträgt 80 g/m². Die erzielten Festigkeiten sind ausreichend, um das Material störungsfrei auf- und abrollen zu können.

Im Anschluß an die Trocknung und Vorverfestigung wurde der erhaltene Vliesstoff auf einem beheizten 2-Walzen-Kalander mit einer Stahl- und einer Baumwoliwalze mit einem Liniendruck von 70 kg/cm verfestigt Die Stahlwalze hatte eine Temperatur von 210⁰C und die Baumwollwalze eine Temperatur von 160⁰C. Anschließend wurden Reißfestigkeiten zwischen 390 und 400 N/5 cm Streifenbreite gemessen, was einer ca. 27fachen Erhöhung der Werkstoffestigkeit im Vergleich zum unkalanderfen Material entspricht

Beispiel 2

Das nach Beispiel 1 gebildete und vorverfestigte, trockene Faservlies wurde in zahlreichen Teilschritten, beginnend mit 4 Sekunden bis maximal 180 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 4 Sekunden bis maximal 180 Sekunden mit einem Sieb gleichmäßig an einen dampfbeheizten teflonisierten Zylinder angedrückt. Die Temperaturen an der Zylinderoberfläche betrugen stufenweise 12O⁰C, 150° C und 180⁰C.

Die solcher Art thermisch behandelten Proben wurden anschließend unter den im Beispiel 1 aufgeführten Bedingungen kalandriert. Im Endmaterial war selbst an den Mustern, die 180 Sekunden lang bei 12O⁰C behandelt wurden, kein nennenswerter Abfall in der Reißfestigkeit im Vergleich zu den Materialien aus Beispiel 1 und 2 festzustellen. Ab 150⁰C ist dagegen innerhalb des Meßintervalls ein deutlicher Abfall der Reißfestigkeit mit zunehmender Einwirkungsdauer der thermischen Behandlung zu beobachten. Diese Tendenz tritt naturgemäß bei 180⁰C 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

Zeit	Reißfestigkeit (N/5 cm) bei Trocknertemp.	150° C	180° C
(Sek.)	120° C	378	357
0	395	363	343
4	397	362	345
8	424	367	303
15	390	339	283
30	385	317	273
60	393	318	292
90	361	309	186
180	379

Beispiel 4

Der entsprechend Beispiel 1 gebildete und vorverfestigte Vliesstoff wird entsprechend Beispiel 3 bei 180⁰C thermisch vorbehandelt und anschließend auf dem in Beispiel 1 genannten 2-Walzen-K.alander verfestigt, wobei die Temperatur der Stahlwalze 195° C betrug. Die Textilwalze war unbeheizt, und die Geschwindigkeit betrug 4 m/Min, bei einem Liniendruck von 50 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

Zeit
(Sek.)

Reißfestigkeit N/5 crn
längs quer

0 unkalan.	14
0 kalan.	125
4	109
8	76
16	54
48	40
30	34
180	36

113
98
63
37
20
18
17

Dicke um

800 140 140 140 150 160 160 170

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Bindefasern enthaltenden Naßvlicses, bei dem nach dem Absaugen der überschüssigen Suspensionsflüssigkeit das noch feuchte VJies getrocknet und durch Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der Bindefasern verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindefasern unverstreckte Polyesterfasern verwendet werden, daß das Vlies zum Trocknen und Vorbinden auf einem Saugtrommeltrockner bei Temperaturen unter 180⁰C bis zum Erreichen einer Restfeuchte zwischen 10'und 40%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasermasse, behandelt wird und daß es danach einer Kalanderbehandlung bei Temperaturen oberhalb 180° C und einem Liniendruck von mehr als 300 N/cm unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies zum Trocknen und Vorbinden mit Temperaturen unter 150⁰C behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vlies eingesetzt wird, das zu 10 bis 100% aus unverstreckten Polyesterfasern als Bindefasern besteht, und zu 90 bis 0% aus sonstigen Partikeln aus einem organischen oder einem anorganischen Werkstoff in Gestalt von Körpern, Fibrids oder Fasern mit einem kleinsten Durchmesser entweder des Einzelpartikels oder des Agglomerats, der größer ist als die lichte Maschenweite des Entwässerungssiebes.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als sonstige Partikel verstreckte J5 Polyesterfasern und/oder Polyarylamidfasern und/oder Polyamidimidfasem eingelagert werden.