DE3429613A1 - Bindemittel fuer bahnen aus synthetischem vlies - Google Patents

Bindemittel fuer bahnen aus synthetischem vlies

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DE3429613A1 DE19843429613 DE3429613A DE3429613A1 DE 3429613 A1 DE3429613 A1 DE 3429613A1 DE 19843429613 DE19843429613 DE 19843429613 DE 3429613 A DE3429613 A DE 3429613A DE 3429613 A1 DE3429613 A1 DE 3429613A1
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Description

Bindemittel für Bahnen aus synthetischem Vlies
Die vorliegende Erfindung betrifft Bindemittel für Bahnen aus synthetischem Vlies-Material. Insbesondere betrifft sie solche Bindemittel, die polymeres Material in wäßriger Suspension enthalten, zur Verwendung bei
Vlies-Bahnen aus Polyolefin.
Vliese bestehen üblicherweise aus Bahnen aus synthetischen Fasern, die an verschiedenen Stellen mittels eines polymeren Bindemittels miteinander verbunden sind. Die Fasern können durch Kardieren oder Krempeln
(mittels Garnett-Maschine) lose zusammengebracht werden, woraufhin das Aufbringen des Bindemittels (gewöhnlich in Form einer wäßrigen Lösung, Suspension oder Dispersion) unter Einsatz von Sprühgeräten, Druckwalzen oder anderen geeigneten Applikatoren erfolgt. Die be-
handelte Bahn wird dann getrocknet und gehärtet. Diese Technik wird im allgemeinen als "Trockenverfahren" bezeichnet.
Alternativ wird in dem "Naßverfahren" ein Bindemittel zu einer wäßrigen Suspension der Fasern hinzugefügt und auf den Fasern chemisch niedergeschlagen. Die Fasern werden dann mit Hilfe von Papierherstellungsmaschinen wie einer Fourdrinier- oder Rotoformer-Maschine zu einer Matte geformt, und die erhaltene Platte wird mittels eines Vakuum-Umsetzers abgenommen und auf ein
Transportband zum Trocknen und Härten gebracht.
Die Verwendung eines sehr weiten Bereichs von Polymer-Latices als Bindemittel im Naßverfahren zur Bildung
aller möglichen Arten von Vliesstoffen ist in der US-PS 3 644 251 der Nederlandsche Bewoid Maatschappij N.V. (Erfinder: Werner Alfred Wilhelmi) offenbart. Das Bindemittel, das der wäßrigen Suspension natürlicher und/ oder synthetischer Fasern zugesetzt wird, umfaßt (a) einen anionischen Polymer-Latex und (b) eine Mischung aus Alkalimetall-Salzen von disproportioniertem CoIophonium und verstärktem Colophonium. Das Bindemittel wird auf den Fasern niedergeschlagen, und die behandelten Fasern werden in die Form eines Vlieses gebracht.
Mittels des Trockenverfahrens hergestellte Vliesstoffe werden für viele Endprodukte bevorzugt, jedoch besteht bei diesem Verfahren leider die Gefahr, daß Textilmaterialien hergestellt werden, die eher in der "Maschinenrichtung" orientiert sind, als daß sie statistisch orientiert sind. Dies führt in dem Textilmaterial zu einer Zugfestigkeit, die in der "Richtung quer zur Maschine" viel kleiner ist als in der Maschinenrichtung. Diese Nachteile wurden auch in der oben erwähnten US-PS
3 644 251 erkannt, über deren Bindemittel jedoch nicht offenbart ist, daß es Brauchbarkeit für das Trockenverfahren habe.
In Naß-Tests findet man, daß Vliesstoffe, bei denen herkömmliche Bindemittel zum Einsatz gelangt sind, eine besonders niedrige Zugfestigkeit senkrecht zu der Maschinenrichtung besitzen, sofern nicht Bindemittel-Konzentrationen angewandt werden, die höher als normal sind. Bei solchen hohen Bindelmittel-Konzentrationen besteht die Gefahr, daß die angestrebte Weichheit, Was-0 serdurchlässigkeit und Absorptionsfähigkeit des Textilmaterials verringert werden. Bei Verwendung von PoIyolefin-Fasern besteht die Neigung, daß diese Effekte noch größer sind.
Eine Mannigfaltigkeit herkömmlicher polymerer Stoffe kann zur Herstellung eines wäßrigen Latex mit Teilchen verwendet werden, die bei der gewünschten Arbeitstemperatur zusammenfließen, gewöhnlich zwischen der Umgebungs-Raumtemperatur und 4O0C, wodurch mittels des Trockenverfahrens gebildete Polyolefin-Vliesstoffe gebunden werden. Solche polymeren Materialen können Terpolymere mit monomeren Bestandteilen sein, die bis zu etwa 10 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäure und zusätzliehe monomere Kombinationen wie Ethylen/Acrylsäure, Styrol/Niederalkylacrylat, Styrol/Butadien, Ethylen/ Ethylacrylat, Ethylen/Vinylacetat enthalten. Herkömmliche Bindemittel für Polyolefin-Vliesstoffe enthalten normalerweise Vernetzungs-Funktionalität, entweder im polymeren Bestandteil oder in einem separaten Additiv, die durch die Arbeitstemperatur aktiviert werden muß.
Da solche Fasern aus Polyolefinen wie Polypropylen dazu neigen, besonders empfindlich gegen hohe Temperaturen zu sein, ist es wünschenswert, die Notwendigkeit einer Anwendung von Härtungstemperaturen zu vermeiden, die höher sind, als dies für ein Zusammenfließen der filmbildenden Teilchen erforderlich ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bindemittel für eine trockene Bahn aus Non-Woven Polyolefin-Fasern aus einem Latex
oder einer wäßrigen Suspension mit einem filmbildenden Polymer, das mit normalen Bindemittel-Konzentrationen eine höhere Festigkeit des Textilmaterials senkrecht zur Maschinenrichtung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex oder die Suspension nicht eine effektive Vernetzungs-Funktionalität enthält und etwa 5 bis 35 Gew.-% (bezogen auf den Gesamt-Feststoff-Anteil des Bindemittels) eines Esters eines hydrierten Colophoniums mit einem mehrwertigen Alkohol enthält, wobei der
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Ester eine Abietinsäure-Konzentration von nicht mehr als etwa 2 Gew.-%, einen Tropf-Erweichungspunkt oberhalb von etwa 700C und ein mittleres Molekulargewicht von nicht mehr als 2000 besitzt.
Vorzugsweise liegen der Tropf-Erweichungspunkt des Colophonium-Esters zwischen etwa 75°C und 115°C und sein mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 300 und 1000. Andere bevorzugte Merkmale sind ein Grad der Hydrierung für das Harz von etwa 60 % bis 100 %, die Verwendung von Glycerin oder Pentaerythrit als mehrwertiger Alkohol sowie die Zugabe des Esters in Form einer wäßrigen Dispersion.
Der Colophdnium-Ester zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist gewöhnlich eine Emulsion eines harten harzartigen Feststoffs, wobei die Harz-Struktureinheit vorzugsweise zu etwa 60 % bis 100 % hydriert ist. Solches Material ist im Handel entweder in fester Form oder als wäßrige Dispersion erhältlich. Die feste Form kann beispielsweise von Hercules Incorporated, Wilmington Del., U.S.A., unter den folgenden Warenzeichen und
Bezeichnungen bezogen werden: Foral 85 oder Foral
105 (hochgradig hydrierter Colophonium/Glycerin- oder Colophonium/Pentaerythrit-Ester; MG 600 bis 1000 für
(R)
beide), Staybellite Ester 10 (hydriertes Colopho-
nium/Glycerin; MG 600 bis 1000), Pentalyn x ' H (hydrierter Colophonium/Pentaerythrit-Ester; MG 600 bis
(R)
1000) und Piccotex -Copolyme
und Vinyltoluol wie LC und 75.
(R)
1000) und Piccotex -Copolymere aus alpha-Methylstyrol
Im allgemeinen wird din minimale Menge an Ester-Färbung 0 in der Colophonium-Estcr-Komponente bevorzugt.
Geeignete filmbildende Latices oder wäßrige Suspensionen werden zweckmäßig beispielsweise erhalten durch Polymerisation des entsprechenden Acryl-Monomers wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat etc. oder deren Mischungen mit Comonomeren wie Styrol, Ethylen, Propylen oder Butadien.
Beispielsweise kann ein geeigneter Latex hergestellt werden aus einer Polymerisations-Mischung, die Wasser, die geeigneten Monomeren, einen Initiator für die PoIymerisation mittels freier Radikale wie Kaliumpersulfat und bis zu 10 Gew.-% anionischer oder nicht-ionischer emulgierender Mittel enthält, durch Erhitzen auf eine Temperatur von 450C bis 900C, bis die Polymerisation beendet ist. Für allgemeine Zwecke wird' eine Einstel-
lung auf einen geringfügig basischen pH für das nachfolgende Mischen mit der Colophonium-Ester-Komponente bevorzugt.
Vorzugsweise ist das filmbildende Polymer ein Terpolymer wie oben beschrieben, mit monomeren Bestandteilen,
die bis zu etwa 10 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäure und zusätzliche monomere Kombinationen mit niederen Alkyl-Substituenten enthalten. Alkyl-Substituenten in den monomeren Komponenten enthalten vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoff-Atome (besonders bevorzugt Ethyl, Butyl
und Octyl) , und die bevorzugten Verhältnisse für die von Acrylsäure und Methacrylsäure verschiedenen monomeren Komponenten sind für die jeweilige Kombination Ethylen/Acrylsäure 85/15 bis 70/30, Styrol/Butylacrylat 25/75 bis 65/35, Ethylen/Vinylacetat 25/75 bis 75/25,
Styrol/Butadien 30/70 bis 70/30 und Ethylen/Ethylacrylat 8/15 bis 60/40.
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Die LaticGs oder wäßrigen Suspensionen gemäß der Erfindung können beispielsweise im Handel bei den Firmen Rohm & Haas Company, General Tire und Dow Chemical Co. (sämtlich U.S.A.) unter den folgenden Warenzeichen und/ oder Bezeichnungen bezogen werden: E-1610, E-1830 oder E-1715, Gen. Flo3022 und PE 490. Sie können konventionelle Zusatzstoffe wie Entschäumungsmittel, Treibmittel, oberflächenaktive Mittel, Farbstoffe und Pigmente enthalten.
Polyolefin-Bahnen aus Polypropylen oder Polypropylen-Mischungen mit anderen Fasern wie Poylpropylen/Rayon oder mit anderen synthetischen und natürlichen Fasern können in wirksamer Weise mittels dem bei niedriger Temperatur arbeitenden Bindemittel-System der vorlie-
genden Erfindung benetzt und gebunden werden. Wegen der ungewöhnlichen Wirksamkeit des vorliegenden Systems können solche Faser-Mischungen gewöhnlich hinsichtlich ihres Gehalts und Gewichts über den gesamten Mischungsbereich hinweg variieren, und das Gewicht des Textil-
materials kann von etwa 12 g/m2 bis zu etwa 48 g/m2 oder noch höher variieren.
Für Zwecke der vorliegenden Erfindung schwanken die Faser-Abmessungen vorzugsweise zwischen Titern von 1,1 und 44 dtex (1 bis 40 den) pro Filament und Längen von
2,5 bis 10 cm, wobei 1,65 dtex (1,5 den) χ 4 cm besonders bevorzugt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, in denen, sofern nichts anderes angegeben ist, die Teile und Prozentsätze sich auf das
0 Gewicht beziehen.
- 9 Beispiel 1
Polypropylen-Stapelfaser von 1,65 dtex (1,5 den) pro Filament und 4 cm Schnittlänge wird zu einer Bahn mit einem Gewicht von etwa 14 g/m2 kardiert. Die Bahn wird
zur Verhinderung von Verformungen zwischen Papierblättern geschützt und zu Proben von 28 cm χ 3 6 cm zur Herstellung von kaschierten Handtüchern gestanzt. Die Bahn-Proben werden dann von den Papier-Protektoren zum Kaschieren auf Glasfaser-Netztücher übertragen.
In Probe 1 wird ein handelsübliches, bei der Rohm & Haas Company unter der Bezeichnung El610 erhältlicher Äcryl-Latex auf einen Feststoff-Gehalt von 7 % verdünnt und zur Sättigung der Bahn aus den Polypropylen-Fasern verwendet. Die Bahn, in einem Netztuch, wird in der
verdünnte Latex getaucht und zwischen Gummi-Quetschwalzen eines Labor-Wringgeräts hindurchgeführt, um überschüssigen Latex herauszuquetschen. Die feuchte Bahn wird zur Trocknung in einem Ofen mit Zwangsbelüftung bei 950C von dem Netztuch auf eine Teflon-Folie über-
führt bzw. bei 12O0C gehärtet. Die getrockneten und gehärteten Textilmaterialien werden in 2,5 cm breite Streifen geschnitten, die der Prüfung im Zugversuch auf einem Instron-Testgerät mit einer Einspannlänge von 13 cm und einer Joch-Geschwindigkeit von 5 cm/min die-
nen. Die Bestimmung der Naßfestigkeit wird in gleicher Weise wie diejenige im trockenen Zustand durchgeführt, jedoch mit der Abweichung, daß die Test-Proben in den Instron-Klemmen unmittelbar vor dem Testen auf beiden Seiten mit einer 0,5-proz. Lösung von Natrium-dioctyl-
sulfosuccinat bestrichen werden.
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Die Probe 2 wird in gleicher Weise wie die Probe 1 hergestellt, jedoch mit einer unterschiedlichen, zur Sättigung der Bahn verwendeten Latex-Zusammensetzung. Der Latex E1610 wird mit der wäßrigen Dispersion von hydriertem Colophpnium-Ester (Foral 85) in einem entsprechenden Verhältnis von 75/25, bezogen auf das Trockengewicht, gemischt und auf einen Feststoff-Gehalt von 7 % verdünnt.
Die Streifen werden wie oben beschrieben auf ihre
Trocken- und Naßfestigkeit in Querrichtung geprüft. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1 111 gehärtet
120°
CDD		 bei
***
C
**
CDW
Probe
Nr.		 getrocknet bei
***
950C
ic "ic "ic
CDD CDW		 276 295 165
1 (Kontrolle) 284 412 368
2 408
Trockenfestigkeit in Querrichtung (Reißfestigkeit
in g/2,54 cm).
**
Naßfestigkeit in Querrichtung (Reißfestigkeit in
g/2,54 cm).
***
10 Minuten.
Ein Unterschied zwischen den Kontroll-Proben und den Test-Proben ist festzustellen sowohl für die Naßfestigkeit als auch für die Trockenfestigkeit und sowohl bei den Bedingungen der Trocknung bei 950C als auch bei den Bedingungen der Härtung bei 1200C.
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- 11 Beispiel 2
Weitere Faser-Proben (3 bis 12) werden wie in Beispiel
I hergestellt und getestet, wobei das gleiche Verhältnis der vorher gemischten Bestandteile Latex zu CoIo-
phonium-Ester angewandt wurde, jedoch verschiedene Latices eingesetzt wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2
10 min 10 min
getrocknet gehärtet
Probe bei 950C bei 12O0C
Nr. Acryl-Latex CDD CDW CDD CDW
3 (Kontrolle) E-1830 15 4 E-1830
5 (Kontrolle) E-1715
6 E-1715
7 (Kontrolle) Ethylen/Acrylsäure 198
80/20
8 Ethylen/Acrylsäure 277 239 357 307
20/80
9 (Kontrolle) Ethylen/Vinyl- 370 128 443 235
acetat
10 Ethylen/Vinyl- 453 197 449 300
25 acetat
II (Kontrolle) Styrol/Butadien 165 77 141 81 12 Styrol/Butadien 273 132 255 132
318 92 289 115
387 247 413 315
180 60 157 81
237 109 194 173
198 190 227 204
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- 12 Beispiel 3
Proben aus Polypropylen-Textilmaterial, als Proben Nr. 13 bis 15 bezeichnet, werden hergestellt und getestet wie in Beispiel 2, jedoch mit der Abv/eichung, daß die
relativen Mengen der Colophonium-Ester-Emulsion und Latices variiert werden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Gew.-
Verhältn. getrockn.gehärtet
Probe Ester/ b. 95°C b. 12O0C
Nr. Colophonium-Ester Latex Latex CDD CDW CDD CDW
13 Staybelite/
EsterlO E-1610 25/75 380 220 420 320 15/85 377 200 380 230
14 Pentalyn H E-1610 25/75 330 249 420 340
15/85 325 219 385 255
15 Piccotex 75 E-1610 25/75 370 291 376 332
15/85 365 260 320 145
Beispiel 4
Polypropylen-Textilmaterial wird hergestellt wie in Beispiel 2, wobei Foral 85 als hydrierter Glycerinester des Colophoniums und E-1610 als Acryl-Latex verwendet wird. Die Test-Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.
* (Latex/Ester) 4 *
getrocknet
bei 95°C		 CDW *
gehärtet
bei 12O0C		 CDW
-Tabelle (Kontrolle) 100/0 CDD 125 CDD 171
**
Probe Verhältnis		 85/15 283 267 232 3 23
Nr. 75/25 412 276 404 368
16 65/35 408 282 412 413
17 50/50 357 250 480 346
18 25/75 340 197 436 235
19 (Kontrolle) 0/100 310 56 329 69
20 10 Minuten. 60 65
21
22
Trockene Feststoffe.

Claims (7)

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981 Hercules Inc, Dr-ItIg- Dr.J.F.Fues Wilmington Del. , U.S.A. Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selting ' Dr. K-K. Werner DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KÖLN 1 10. August 1984 AvK/GF 8 68 Patentansprüche
1.) Bindemittel für eine trockene Bahn aus Non-Woven PoIyolefin-Fasern, umfassend einen Latex oder eine wäßrige Suspension mit einem filmbildenden Polymer, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex oder die Suspension nicht eine effektive Vernetzungs-Funktionalität enthält und etwa 5 bis 35 Gew.-% (bezogen auf den Gesamt-Feststoff-Anteil des Bindemittels) eines Esters eines hydrierten Colophoniums mit einem mehrwertigen Alkohol enthält, wobei der Ester eine Abietinsäure-Konzentration von nicht mehr als etwa 2 Gew.-%, einen Tropf-Erweichungspunkt oberhalb von etwa 7O0C und ein mittleres Molekulargewicht von nicht mehr als 2000 besitzt.
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Colophonium-Ester einen Tropf-Erweichungspunkt zwischen etwa 75°C und 1150C besitzt.
Telefon: (0221) 131041 · Telex: 888 2307 dopa d · Telegramm: Dompalenf Köln
_ 2 —
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Colophonium-Ester ein Molekulargewicht von etwa 300 bis 1000 besitzt.
4. Bindemittel nach Anspruch 1/ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrwertige Alkohol Glycerin oder Pentaerythrit ist.
5. Bindemittel nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Hydrierung des Colophonium-Esters etwa 60 % bis 100 % beträgt.
6. Bindemittel nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat ein Terpolymer mit monomeren Bestandteilen ist, die bis zu 10 Gew.-% Acryl- oder Methacrylsäure enthalten, und die übrigen monomeren Bestandteile Ethylen/Acrylsäure, Styrol/Niederalkylacrylat, Styrol/Butadien, Ethylen/ Ethylacrylat oder Ethylen/Vinylacetat sind.
7. Bindemittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse der von Acrylsäure und Methacrylsäure verschiedenen monomeren Bestandteile des Terpolymers, je nach Lage des Falles, für die jeweilige Kombination der betreffenden Komponenten Ethylen/Acrylsäure 85/15 bis 70/30, Styrol/Butylacrylat 25/75 bis 65/35, Ethylen/Vinylacetat 25/75 bis 75/25, Styrol/Butadien 30/70 bis 70/30 und Ethylen/Ethylacrylat 8/15 bis 60/40 beträgt.
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