DE2835935B2 - Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen

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DE2835935B2 DE19782835935 DE2835935A DE2835935B2 DE 2835935 B2 DE2835935 B2 DE 2835935B2 DE 19782835935 DE19782835935 DE 19782835935 DE 2835935 A DE2835935 A DE 2835935A DE 2835935 B2 DE2835935 B2 DE 2835935B2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen mit einer weichen Oberfläche, einer hervorragenden Dimensionsstabilität gegenüber Wärme und hoher mechanischer Festigkeit unter heißen und feuchten Bedingungen, wobei gleichzeitig auch die Luftdurchlässigkeit reguliert werden kann.
Wegen der außerordentlich hohen Porosität und rauhen Oberfläche sind die üblichen Glasfasern enthaltenden Faservliese in der praktischen Anwendung sehr problematisch.
Werden sie für die verschiedenen Arten von Verbundmaterialien, wie Teppichmaterialien, Dachmaterialien, Wandmaterialien und dergleichen verwendet, wobei man von ihrer hohen Dimensionsstabilität Gebrauch macht, welches ein hoher Vorteil der Glasfasern ist, so muß man in fast allen Fällen eine zweite Behandlung vornehmen, wie ein Aufsprühen oder Imprägnieren mit einem Vinylchloridsol, um die strukturellen Nachteile zu vermeiden, und dies bedingt erhöhte Kosten und weitere Nachteile.
Aus den US-PSen 31 14 670, 36 22 445 und 37 49 638 sind Polyvinylalkohol als Binder enthaltende Glasfaservliese bekannt. Dort wird dargelegt, daß man gemischte Aufschlämmungen aus Glasfasern und anderen Fasern sowie Polyvinylalkoholfasern, die bei Anwendung von feuchter Hitze schmelzen, Vliese erhält. Diese Methode hat aber den Nachteil, daß die Naßreißfestigkeit der so erhaltenen Vliese nach wie vor nicht unbefriedigend ist.
Aus US-PS 37 76 313 ist die Herstellung von Vliesen bekannt, bei der man Fasern mit einem Koagulat als Bindemittel verfestigt. Auch ein derartig hergestelltes Faservlies weist eine unbefriedigende Naßreißfestigkeit in beiden Richtungen auf und auch die thermische Reißfestigkeit ist völlig unbefriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es, Glasfasern enthaltende Vliese herzustellen, die sowohl eine verbesserte Naßfestigkeit als auch verbesserte thermische Reißfestigkeit aufweisen, und bei denen es keiner Nachbehandlung bedarf, um eine Verbesserung dieser Werte zu erzielen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Die gemäß der Erfindung verwendeten Fasern
jo können die üblichen sein, die in Form einer Aufschlämmung bei der Naßherstellung von Vliesen bzw. Folien geeignet sind. Die Fasern, die gewöhnlich mit Glas verwendbar sind, schließen Pulpe, Baumwolle, Wolle, Steinwolle, Asbest, Rayon, Polyvinylalkoholfasern, Ny-
r> lon und dergleichen ein. Die Glasfaser wird gewöhnlich in einer Menge von etwa 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der verwendeten Fasern, verwendet. Der erfindungsgemäß verwendete Polyvinylalkohol ist ein
κι solcher, der faserförmig ist und gleichmäßig mit der Faseraufschlämmung vermischt werden kann. Die Menge an Polyvinylalkohol in der Mischung variiert je nach der Art der verwendeten Fasern aber sie liegt im allgemeinen im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%,
■π vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasermischung.
Das Koagulat aus dem synthetischen Harz-Latex hat vorzugsweise eine Korngröße von 100 bis 500 μηι und ist gut mit der Faseraufschlämmung vermischbar und
« kann in guten Ausbeuten bei der Vlies- bzw. Folienherstellungsstufe angewendet werden. Solche Koagulate erhält man nach bekannten Verfahren. Beispielsweise erhält man ein Koagulat aus Polyvinylchlorid mit feinen Teilchen, indem man ein wasserlösli-
T> ches, kationisches Polymer oder ein mehrwertiges Metall zu einem anionischen Polyvinylchlorid-Latex gibt. Es gibt eine Reihe von verschiedenen Verfahren zur Einstellung der Teilchengrößenverteilung des Koagulats, wobei man die nachfolgenden Verfahren zum Herstellen von Koagulaten mit Teilchengrößen von 100 bis 500 μηι, die erfindungsgemäß verwendet werden können, anwenden kann: Ein wasserlösliches, kationisches Polymer wird einem Latex bei einem pH von 6 bis 9 zugegeben, wobei sich ein Prä-Koagulat mit
b5 einer Teilchengröße von weniger als 50 μιη absetzt, und dann wird der pH auf 2 bis 4 erniedrigt (US-PS 37 76 812); ein wasserlösliches kationisches Polymer wird bei einem pH über 7 in Gegenwart von Zinkweiß
zugegeben (JA-OS 92 303/76); der Latex wird auf eine Temperatur oberhalb der niedrigsten Filmbildungstemperatur des Latex erhitzt und dann wird ein wasserlösliches kationisches Polymer oder ein mehrwertiges Metallsalz zugegeben (JA-OS 105406/76;,· ein anionischer Latex mit einer niedrigsten Filmbüdungstemperatur von mehr als 100C, wie ein Polyacrylsäureester, ein synthetischer Kautschuk-Latex und dergleichen, wird zu dem Latex gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben und dann gibt man ein wasserlösliches kationisches Polymer oder ein mehrwertiges Metallsalz zu (JA-OS 105407/76).
Das Latex-Koagulat kann in bekannter Weise hergestellt werden und der synthetische Harz-Latex, der zur Herstellung eines solchen Koagulats verwendet wird, kann beispielsweise ein Polyvinylchlorid-Latex, ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Methylmethacrylat-Butadien-Copolymer, Polyacrylat und dergleichen sein, aber besonders bevorzugt wird ein Polyvinylchlorid (PVC)-Latex und ein Styrol-Butadien-Copc'ymer (SBR). Die Art des Latex-Koagulats sollte aber richtig ausgewählt werden, in Übereinstimmung mit der gewünschten Qualität des Produktes und es wird hier kein spezieller Latex vorgeschlagen. Das Latex-Koagulat wird im allgemeinen in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der verwendeten Fasern, verwendet.
Die Folien- bzw. Blattherstellungsweise gemäß der Erfindung ist bekannt aus der Papierherstellung, bei welcher die Faseraufschlämmung zu einem Blatt auf einem Metallsieb geformt wird. Das st gebildete feucnte Blatt wird durch Auflegen einer geheizten Platte gepreßt, beispielsweise bei 100 bis 1500C mittels geheizter Trockenwalzen, damit die Feuchtigkeit in dem Blatt verdampft, wobei das Blatt aber noch einen Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens mehr als 60, vorzugsweise über 65%, beibehält. Durch diese Behandlung wird der Polyvinylalkohol, der in dein Blatt enthalten ist, geschmolzen und bindet die Fasern aneinander. Der Grund, warum der Feuchtigkeitsgehalt in dem feuchten Blatt mehr als 60% betragen soll, ist der, daß aufgrund von Untersuchungen zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt in dem feuchten Blatt und der feuchten Wärme bei der das Schmelzen stattfindet, festgestellt wurde, daß die feuchte Wärmeverschmelzung zu einem erheblichen Grad vom Feuchtigkeitsgehalt in dem feuchten Blatt abhängt, und es ist daher wesentlich, daß das Verschmelzen in der feuchten Wärme in einer solchen Weise durchgeführt wird, daß das feuchte Blatt einen Feuchtigkeitsgehalt von wenigstens 60%, vorzugsweise oberhalb 65%, hat.
Das getrocknete Blatt wird dann auf eine auf 100 bis 1500C erhitzte Trockenwalze zum Verschmelzen des Koagulats mit den Fasern, gegeben. Die Trockcnwalztemperatur kann in einem Bereich gewählt werden, der der SchmelzbarKeit des verwendeten Koagulats entspricht.
Das auf diese Weise erhaltene, Glasfasern enthaltende, Vlies oder Blatt hat eine hohe mechanische Festigkeit unter feuchten und auch trockenen Bedingungen und zeigt eine hohe Dimensionsstabilität gegenüber Wärme und eine glatte Oberfläche. Die Luftdurchlässigkeit des Blattes kann eingestellt werden, durch geeignete Veränderung der BiiKiemittelmengen, und es ist auch möglich, die Blätter mit verschiedenen Eigenschaften herzustellen, indem man verschiedene Arten vor. Fasern verwende». Weiterhin ist es möglich.
Glasfasern enthaltende Vliese mit hervorragender Anhaftbarkeit an synthetische Harzformkörper herzustellen, indem man die Art des Koagulats in richtiger Weise wählt.
Die Erfindung wird nun in den Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
In der Zeichnung wird eine perspektivische Ansicht eines Prüfkörpers gezeigt, um die Abstreifmethode bei einem Klebetest eines Blattes gemäß de: Erfindung mit ι» einem Polyvinylchloridblatt zu prüfen. In der Zeichnung bedeutet 1 ein Glasfaserblatt gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 ein Blatt aus Polyvinylchlorid und A und ßgegen die Richtungen an, in denen zum Abstreifen gezogen wird.
(1) Wärmeschrumpfung (%)
Bei einer 25 χ 25-cm-Probe werden die sich im wesentlichen im Zentrum schneidenden vertikalen und horizontalen Linien gezogen und dann werden vertikal
J» und horizontal mit einer Rasierklinge 2,5 cm von beiden Enden des Blattes Schnitte gemacht. Die Inne/iJänge zwischen den Schnitten an beiden Enden wird genau mit einer in '/soo mm eingeteilten Lehre gemessen. Nach dem Messen legt man die Probe in ein Luftbad von
j"> 21O0C ohne jede Belastung während 3 Minuten und dann nimmt man die Probe aus dem Bad und die Länge zwischen den Schnitten wird sofort gemessen, um den Prozentsatz der Schrumpfung festzustellen. Der Wärmeschrumpfung (%) wird aus dem Verhältnis der Länge
tu nach der Wärmebehandlung und der Länge vor der Wärmebehandlung bestimmt.
(2) Thermische Reißfestigkeit (kg/25 mm)
3 Minuten nach der Wärmebehandlung bei 2100C i"i wird die Reißfestigkeit mit einer Reißfestigkeitsprüfvorrichtung gemessen.
(3) Anhafiung an ein Polyvinylchloridblatt
Polyvinylchloridsol wird auf die Probe aufgebracht und nach dem Trocknen wird das erhaltene Blatt, so wie es in der Zeichnung gezeigt wird, zum Teil auseinandergezogen und die jeweils abgetrennten Blätter werden in den Richtungen der Pfeile A und B gezogen, wobei man die Klebefestigkeit mittels einer Reißfestigkeitsprüfvor-'"■ richtung maß.
(4) Die Oberflächenglätte
Die Oberflächenglätte wird mit dem bloßen Auge bestimmt und Blätter mit einer glatten Oberfläche "'" werden mit einem und die Blätter mit einer rauhen Oberfläche mit einem X bezeichnet.
Beispiel 1 bis 3
">"> und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Herstellung von Glasfasern enthaltenden Blättern mit verbesserter Wasserbeständigkeit und Verklebbarkeit mit Polyvinylchloridharzblättern unter Verwendung eines Polyvinylchloridkoagulats (nachfolgend als PVC-Koagulat bezeichnet)
Glasfasern, Polyvinylalkohol und Pulpefasern wurden mit weiteren Polyvinylalkoholfasern (nachfolgend als PVA-Fasern bezeichnet) (in feuchter Wärme schmelz-In bare Faser, die als Binder verwendet wird) und ein PVC-Koagulat (als in trockener Hitze schmelzbarer Binder) wurden in den in der Tabelle 1-1 angegebenen Mengen mit Wasser vermischt unter Ausbildung einer
Mischfaseraufschlämmung und Glasfasern enthaltende Blätter wurden in üblicher Weise aus diesen Aufschlämmungen hergestellt. Jedes der so erhaltenen feuchten Blätter mit einem Feuchtigkeitsgehall von 62% wurde mittels auf 1200C erhitzten Walzen unter Druck getrocknet und das getrocknete Blatt wurde bei der gleichen Temperatur nochmals unter Druck durch geheizte Walze geleitet um ein weiteres Erhitzen zu bewirken. Die Eigenschaften der so erhaltenen Blätter werden in Tabelle 1 -2 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 1 und 2 sind Verfahren des Standes der Technik, bei denen kein PVC-Koagulat eingemischt wurde, Vergleichsbeispiel 3 verwendet ein PVC-Koagulat allein ohne eine PVA-Faser, und Beispiele 1 bis 3 sind Beispiele gemäß der Erfindung.
Aus den Produkten gemäß Vergleichsbeispielen 1 und 2 ist ersichtlich, daß diese eine niedrige Wasserbeständigkeit haben und daß sie auch eine schlechte Anhaftung an PVC-Behälter zeigen, während das Produkt gemäß Vergleichsbeispiel 3 eine sehr schlechte Wärmebeständigkeit hat. Dagegen hat jedes der Produkte gemäß Beispielen 1 bis 6 (erfindungsgemäß hergestellte Produkte) bessere Eigenschaften als die Produkte gemäß Vergleichsbeipsielen 1 bis 3, wobei der Grad der Verbesserung von der Menge des verwendeten PVC-Koagulats abhängt.
Aus der Tabelle 1-2 ist ersichtlich, daß die Luftdurchlässigkeit außerdem in erheblichem Maße von der Menge der verwendeten Bindemittel abhängt.
Beispiel 4 bis 7
Herstellung von Glasfasern enthaltenden Blättern unter Verwendung eines Styrol-Butadien-Copolymerkoagulats (SBR-Koagulat) und Veränderung der Größe und
der Menge der Glasfasern, um die Luftdurchlässigkeit
zu verändern
Zwei Arten von Glasfasern (9 μίτι und 6 μιτι) Vinylalkohol und Pulpefaser, wurden mit einer weiteren
in PVA-Faser(in feuchter Hitze schmelzbare Faser.die als Bindemittel verwendet wird) und SBR-Koagulat (als in trockener Hitze schmelzender Binder) in den in der Tabelle 2-1 angegebenen Mengen vermischt unter Ausbildung von Glasfasern enthaltenden Blättern unter
i"> Anwendung von üblichen Naß-Blattherstellungsverfahren und jedes der erhaltenen feuchten Blätter mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 65% wurde mit einer auf 1300C erhitzten Walze verpreßt und nach weiterem Trocknen zwischen zwei auf die gleiche Temperatur geheizten
2Ii Walzen nochmals verpreßt. Die Eigenschaften der so erhaltenen Blätter werden in Tabelle 2-2 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die nach diesen Beispielen erhaltenen Produkte eine hohe Wasserbeständigkeit, eine glatte Oberfläche und eine hervorragende Dimensionsstabili-
2Ί tat haben. Tabelle 2-2 zeigt auch, daß je größer die durchschnittliche Teilchengröße ist, eine umso höhere Luftdurchlässigkeit vorliegt und daß man die Luftdurchlässigkeit einstellen kann, indem man die Art der verwendeten Fasern variiert.
Tabelle l-l
Mischung Prüfverfahren Vergleichsbcispicl 2 3 3 Beispiel 2 3 70 3
I 60,8 I 82,0
Hauptfasern (Teile) 70 70 70 15
Glasfasern 9 ;/m X 6 mm 70 14,0 70 15 274
Polyvinylalkohol faser JISL 1068 15 15 10,0 15 19,0
1 den. X 3 mm JISL 1068 15 15 15 15 15 20
Gebleichte Kraftpulpe 450 ml CSF 15 24 15 180 8,0
Binder (Teile) JISL 1068 40 1,0 20 60 5,3
PVA JISL 1068 20 50 20 80 80
PVC-Koagulat 0 33 0 50 40 0
JISL 1068 0 60 60 0 30 60 0
JISL 1068 60 60
Vcrglcichsbeispiel
1 2 Beispiel 2
60,5 61,2 1 61,3
59,8
6,0 12,0 26,0
4,5 8,0 25,0 184
18,0
0,8 2,5 74
PVC-Beludung (7h. bezogen auf das Gesamtgew.) - 5,0 4,0
Blattgewicht g/m: 34
Tubelle 1-2 0 0 0
Eigenschaften 0 0 0 0
0
Gewicht g/nr
Trockenreißfestigkeit kg/50 mm
Vertikal
Horizontal
Naßreißfestigkeit kg/50 mm
Vertikal
Horizontal
Wärmeschrumpfung (210 C", 3 min)
Vertikal
Horizontal
Fortsetzung 28 35 Glaserfaser 9 μπι X 6 mm Gew.) 935 8 Vergleichsbeispiel 2,0 2 3 5 6 Beispiel 6 7 59,2 2 3 7 Stand
7 Eigenschaften 6 μΐη X 6 mm 1 1 0,54 d. Technik
Vinylalkoholfaser 1 den. X 3 mm 120 35 - - 51,7
Thermische Reißfestigkeit* (kg/25 mm; Prüfverfahren Gebleichte Pulpefaser 450 ml Testmethode X 5,0 0 35 60,0 70 25,6 6,0 5,0 50 43,7
2iO°C, 3 min) Binder O 2,5 0 15 0,51 5,8 15 19,2 3,6 3,0 35
Vertikal JISL 8113 PVA 80 15 15 3,5 15 4 1 15 16,0
Horizontal SBR-K oagulat X O 24,1 7 7,0 ο © 12,0
Frazier-Luftdurchlässigkeit cc/cm2/sek JISL 8113 SBR-Latex-Koagulat (%, bezogen auf d. JISL 1085 O O 20 19,0 O 20 3,0 ο O 20
Anhaftung an ein PVC-Blatt JISL 8113 Blattgewicht g/m2 50 O 50 50 —
Oberflächenglattheit Frazier-Typ Tabelle 2-2 JISL 1068 30 5-,5 30 0 30 —
I * gemessen an einer IS mm dicken Probe Eigenschaften JISL 1068 Beispiel 60 3,1 60 -0,1 60
© = sehr gut 4 —
O - gut JISL 1068 0 Glasblätter -
X = schlecht Gewicht g/m2 JISL 1068 70 0 7,4 gemäß
Tabelle 2-1 Konzentration g/mm3 - 4,1
Trockenreißfestigkeit kg/50 mm JISL 1068 15 34 -
Vertikal JISL 1068 15 7,3 O -
Hauptfasern Horizontal 3,8 264
Naßreißfestigkeit kg/50 mm 20 5,6 X
Vertikal JISL 1068 50 O
Horizontal JBL 1068 30
Wärmeschrumpfung (210 °C, 3 min) Frazier-Typ 60
Vertikal
Horizontal 4
Thermische Reißfestigkeit kg/25 mm
(2100C, 3 min)
Vertikal 61,2 5
Horizontal 0,40
Frazier-Luftdurchlässigkeit cc/cm2/sek
Oberflächenglattheit 22,5 60,9
O = gut 18,0 0,44
X = schlecht
5,7 23,0
3,0 17,5
0 5,5
0 2,8
0
0
4,0
IU
O 74
4,0
7,0
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen O

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen, bei dem man eine Mischfaseraufschlämmung, enthaltend Glasfasern und Bindemittel, auf einem Sieb entwässert und erwärmt und anschließend das gebildete Vlies erhitzt und trocknet, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Mischung aus PVA-Fasern und einem Koagulat eines synthetischen Harz-Latex verwendet, die Trocknung bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von noch über 60% unter Aufschmelzen des Polyvinylalkohole und Anhaftung an den Fasern vorgenommen und das getrocknete Vlies anschließend unter Aufschmelzen des Koagulats weiter erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Koagulat aus Polyvinylchlorid-Latex, einem Styrol-Butadien-Copolymer-Latex, einem Methylmethacrylat-Butadien-Copolymer- Latex
oder einem Polyacrylat-Latex verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulat mit einer Teilchengröße von 100 bis 500 μπι verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gebildete Faservlies- bzw. blatt bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 65% erwärmt und getrocknet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen und Trocknen mittels einer auf 100 bis 1500C erwärmten Walze durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Erhitzen auf einer auf 1000C bis 1500C erwärmten Walze durchgefühlt wird.
DE19782835935 1977-08-23 1978-08-17 Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen Expired DE2835935C3 (de)

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DE2835935A1 (de) 1979-03-01
JPS584618B2 (ja) 1983-01-27
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