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Verfahren zur Herstellung poröser hochsaugfähiger Flächengebilde Es
ist bekannt, poröse Flächengebilde durch Imprägnierung von Faservliesen mit filmbildenden
Verklebungsmitteln, z. B. wäßrigen Emulsionen von Kautschuk, welche noch andere
Stoffe, wie z. B. Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Füllstoffe
usw., enthalten können, zu imprägnieren und die imprägnierten Gebilde alsdann einer
Behandlung zu unterwerfen, durch welche die Imprägniersubstanz verfestigt wird.
Die Imprägnierung der Faservliese kann dabei z. B. derart erfolgen, daß das Imprägniermittel
mit Hilfe von Walzen in das Vlies eingepreßt wird. Die Verfestigung erfolgt vorteilhaft
durch Erhitzen der imprägnierten Gebilde.
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Erfindungsgemäß sollen Verfahren der vorstehend erwähnten Art unter
solchen Bedingungen durchgeführt werden, daß Produkte entstehen, die neben den bei
der normalen Herstellung entstehenden Hohlräumen noch künstlich erzeugte feine Poren
bzw. Mikroporen enthalten und sich infolgedessen durch besonders hohe Porosität
und Saugfähigkeit auszeichnen. Die- Erzeugung der zusätzlichen Feinporen kann. dabei
mit Hilfe an sich bekannter Mittel erfolgen, z. B. derart, daß den Gebilden während
des Herstellungsvorganges wasserlösliche Stoffe in feinverteilter Form einverleibt
werden und diese aus den imprägnierten und verfestigten Gebilden unter Zurücklassung
feiner Poren wieder herausgelöst werden.
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Erfindungsgemäß wird das Verfahren derart durchgeführt, daß ein aus
krempelbaren Fasern bestehendes Wirrfaservlies mit einer wäßrigen Emulsion oder
Dispersion von filmbildenden Verklebungsmitteln, wie Kautschuk, welche noch Zusatzstoffe,
wie Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Füllmittel u. dgl., enthält,
in mindestens zwei aufeinanderfolgenden
Verfahrensstufen imprägniert
wird, wobei nach der ersten Imprägnierung das Gebilde einer zur Verfestigung der
Imprägnierung geeigneten Behandlung z. B. durch Erhitzen und Vulkanisieren unterworfen
wird und in das so erhaltene Zwischenprodukt lösliche Porenbildner und das restliche
Imprägniermittel eingeführt werden, worauf das Gebilde einer erneuten Behandlung
zur Verfestigung der Imprägnierung z. B. durch Erhitzen und Vulkanisieren unterworfen
wird, die Porenbildner durch Herauslösen entfernt und die Gebilde wieder getrocknet
werden.
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Die Porenbildner können dabei entweder in fester, z. B. pulveriger
Form, oder in gelöster Form in die Gebilde eingeführt werden und im letztgenannten
Falle durch Entfernung des Lösungswassers in feiner und gleichmäßiger Verteilung
in den Gebilden ausgeschieden werden.
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Als Porenbildner kommen organische Substanzen, wie wasserlösliche
Stärke, wasserlösliche Eiweißstoffe oder eiweißartige Stoffe, wie Hautleim oder
Gelatine, ferner Zucker, Tragamt, wasserlösliche Cellulosederivate, wie z. B. Methylcellulose,
wasserlösliche Kunstharze, z. B. Polyvinylalkohol, und anorganische Substanzen,
wie wasserlösliche Salze, z. B. Kochsalz, Magnesiumsulfat oder Glaubersalz, in Betracht.
Es können auch Stoffe als Porenbildner verwendet oder mitverwendet werden, die an
sich nicht wasserlöslich sind, aber z. B. durch Einwirkung von Fermenten oder Enzymen
in wasserlösliche Form übergeführt werden können. Vorzugsweise werden Salze, wie
Kochsalz oder Glaubersalz, als Porenbildner verwendet, und zwar vorteilhaft unter
Mitverwendung von löslichen organischen Verbindungen, wie Stärke oder Hautleim.
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Die Porenbildner können dem Imprägniermittel, z. B. einer Emulsion
von künstlichem oder natürlichem Kautschuk, zugefügt und zusammen mit dem Imprägniermittel
in das Faservlies eingeführt werden. Hierbei werden die Porenbildner vorzugsweise
mit der zweiten Imprägnierung oder bei dreistufigem Imprägnierverfahren mit der
dritten oder der zweiten und dritten Imprägnierung in das Faservlies eingeführt,
während die erste Imprägnierung vorzugsweise mit einer Emulsion oder Dispersion
von filmbildenden Verklebungsmitteln durchgeführt wird, die frei ist von Porenbildnern.
oder solche nur in geringen Mengen enthält. Nach jeder Imprägnierung wird eine Verfestigung
vorzugsweise durch Trocknen unter Erwärmung vorgenommen, die vorteilhaft so durchgeführt
wird, daß zugleich Vulkanisation oder Vorvulkanisation stattfindet. An den Trocknungsvorgang
kann gegebenenfalls auch noch eine besondere Vulkanisierbehandlung angeschlossen
werden.
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Das Herauslösen der Porenbildner nach der letzten Imprägnierung, Trocknung
und Vulkanisierung der Gebilde kann mit lauwarmem, heißem oder kochendem Wasser
erfolgen, das gegebenenfalls noch Zusatzstoffe, wie Netzmittel, Seife, Säuren und
gegebenenfalls Fermente oder Enzyme enthält, die befähigt sind, nichtwasserlösliche
Porenbildner in wasserlösliche Form überzuführen und hierdurch das Herauslösen derselben
zu ermöglichen bzw. zu begünstigen. Das mehrstufige Imprägnierverfahren gemäß Erfindung
kann z. B. derart durchgeführt werden, daß das Wirrfaservlies zunächst einer einseitigen
oberflächlichen Vorverfestigung durch Aufbringen einer geringen Menge eines vorteilhaft
schaumförmigen Verklebungsmittels und anschließende Trocknung unterworfen wird.
Hierauf findet die erste Imprägnierung mit einer Emulsion eines filmbildenden Verklebüngsmittels,
wie Naturkautschuk oder Kunstkautschuk, statt, die vorteilhaft noch Zusatzstoffe,
wie Netzmittel, Schutzkolloide, Vulkanisationsmittel, Vulkanisationsbeschleuniger,
Alterungsschutzmittel, aber vorzugsweise keine Porenbildner enthält. Das Imprägniermittel
wird vorteilhaft in einen stabilen Schaum übergeführt und dieser vorzugsweise von
der nicht vorbehandelten Seite des Vlieses aus in dieses eingepreßt. Das Einpressen
erfolgt vorteilhaft durch Führung des einseitig oberflächich vorverfestigten Vlieses
durch ein horizontal angeordnetes Walzenpaar. Nach der ersten Imprägnierung werden
die Gebilde durch Erwärmen getrocknet und vulkanisiert. Die Weiterbehandlung findet
zweckmäßig in gespanntem Zustande statt. Die zweite Imprägnierung (Schlußimprägnierung)
wird vorteilhaft unter Verwendung einer etwa pastenförmigen Emulsion durchgeführt,
die neben dem Verklebungsmittel, z. B. Kautschuk, und Zusatzstoffen der obengenannten
Art noch lösliche Porenbildner, vorzugsweise anorganische Salze, in Gemeinschaft
mit hochpolymeren organischen Porenbildnern, wie wasserlösliche Stärke oder Hautleim,
enthält. Die organischen Stoffe wirken dabei als Schutzstoffe, die u. a. eine unerwünschte
vorzeitige Koagulierung verhindern. Das pastenförmige Imprägniermittel wird vorteilhaft
von beiden Seiten her in das vorimprägnierte und verfestigte Fasergebilde eingepreßt.
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Nach jeder Imprägnierung. werden die Gebilde, wie bereits oben ausgeführt,
der Verfestigung, vorzugsweise Trocknung und Vulkanisation unterworfen. Nach der
letzten Imprägnierung, Trocknung und Vulkanisation werden die Porenbildner und gegebenenfalls
noch andere in der Imprägnierung vorhandene wasserlösliche Stoffe unter Zurücklassung
feiner und feinster Poren herausgelöst und die Gebilde dann. der Trocknung unterworfen.
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Nach einer besonders vorteilhaften, Ausführungsform werden die Porenbildner
ganz oder zum Teil in einer besonderen Behandlungsstufe in die Fasergebilde eingeführt.
Dies kann derart geschehen, daß das Faservlies zunächst einer ersten Imprägnierung
in der oben beschriebenen Weise unterworfen, verfestigt und vulkanisiert wird und
das so erhaltene Zwischenprodukt mit einer Lösung durchfeuchtet wird, welche Porenbildner,
vorzugsweise Salze, wie z. B. Natriumsulfat, in zweckmäßig hoher Konzentration
enthält. Beim anschließenden Trocknen wird das in das Gebilde eingeführte Salz in
gleichmäßigster, feiner Verteilung zum Auskristallisieren gebracht. Hierbei kann
die Größe der Salzteilchen weitgehend beeinflußt werden. So liefert z. B. Natriumsulfat
(Glaubersalz) bei Temperaturen unter 30° größere kristallwasserhaltige Kristalle,
z. B. Na2S04 + zoH20, und oberhalb 30° feinere wasserärmere bis wasserfreie Kristalle,
z. B.
Na.SO,, Das mit feinverteilten Salzteilchen gleichmäßig durchsetzte
Gebilde wird nunmehr der Schlußimprägnierung mit einer Emulsion unterworfen, die
neben Verklebungsmitteln, wie z. B. Kautschuk, Vulkanisationsmitteln und anderen
Zusätzen der oben gekennzeichneten Art vorteilhaft noch weitere Porenbildner enthält.
Diese Schlußimprägnierung wird zweckmäßig so durchgeführt, daß die mit Porenbildnern
aus der Zwischenbehandlung durchsetzten Gebilde senkrecht durch den Spalt von zwei
horizontal gelagerten Walzen geführt werden und hierbei das zweckmäßig pastenförmige
Imprägniermittel von beiden Seiten her eingepreßt wird.
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An Stelle von Naturkautschuk oder Kunstkautschuk können als Verklebungsmittel
auch Kunstharze verwendet oder mitverwendet werden, welche nach Verfestigung und
gegebenenfalls Vulkanisation etwa die gleichen Eigenschaften -mit Bezug auf Elastizität
(Sprungelastizität), Alterungsbeständigkeit, Ölfestigkeit und Fettfestigkeit haben,
wie vulkanisierter Kautschuk bzw. Kunstkautschuk. Wenn die Verklebungsmittel diese
Eigenschaften nicht aufweisen, werden geringerwertige Produkte erzielt, die u. a.
den Nachteil haben, daß die nassen Gebilde sich beim Auswringen zu Wulsten zusammenballen,
die sich nur schwierig wieder in offene Flächengebilde zurückverwandeln lassen.
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Den zur Imprägnierung dienenden Emulsionen der Verklebungsmittel werden,
wie bereits oben ausgeführt wurde, im allgemeinen noch Zusatzstoffe einverleibt.
Als solche kommen Netzmittel, z. B. Fettalkoholsulfonate, Verdickungsmittel, z.
B. Methylcellulose, Alterungsschutzmittel, z. B. Phenyl-ß-Naphthylamin, Schutzstoffe,
z. B. Casein, Emulgatoren, z. B. Polyäthylenoxyderivate, Vulkanisationsmittel und
Beschleuniger üblicher Art in Betracht. Außerdem können die Emulsionen noch andere
Zusätze, wie Veredelungsmittel, z. B. Wachse, Paraffine, Seifen, Appreturöle, Glycerin
sowie Füllstoffe üblicher Art, enthalten.
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Als Grundmaterial können Fasern und Fasergemische verschiedenster
Art und Zusammensetzung verwendet werden. In Betracht kommen u. a. vegetabilische
Fasern, wie Baumwolle, Bastfasern, tierische Fasern, wie Wolle und andere Tierhaare,
sowie Menschenhaare, Kunstfasern, wie Zellwolle, Superpolyamidfasern, Polyvinylchloridfasern,
Polyvinylidenfasern, Polyacrylfasern, Polyäthylenoxydfasern und mineralische Fasern,
wie Glaswolle. Auch billige Faseranfallprodukte wie WöllTäniri=ilinge, Reißwolle,
Reißbaumwolle oder Flockenbast können verwendet oder mitverwendet werden. Wesentlich
ist, daß die Fasern in krempelbarerForm zurAnwendung kommen; die Länge derselben
beträgt im allgemeinen etwa q. bis 8 cm, vorzugsweise q. bis 6 cm; es können aber
'auch kürzere Fasern, z. B. mit Längen von etwa 1,5 bis q. cm, vorhanden sein. Beispiel
Baumwollfasern werden auf der Krempel zunächst in dünne Faserflore, deren Gewicht
z. B. etwa 5 bis
30 g/qm beträgt, verarbeitet. Durch Aufeinanderlegen einer
Anzahl dieser dünnen Flore und Vereinigung derselben durch Preßdruck werden Vliese
von gewünschter Dicke, die z. B. ein Gewicht von 6o bis
350 g/qm haben können,
erzeugt. Um den Vliesen möglichst gleichmäßige Eigenschaften gegen in der Längsrichtung
und der Querrichtung wirkende Beanspruchungen zu verleihen, werden die Flore, deren
Fasern beim Krempeln zum Teil in der Längsrichtung ausgerichtet werden, derart versetzt
(gewinkelt) aufeinandergelegt, daß ein Wirrfasersystem entsteht, in dem sich die
einzelnen Flore in Kreuzlage zueinander befinden. Um eine innige Vereinigung der
einzelnen Flore unter leichter Verfilzung sowie Verdichtung und Oberflächenglättung
zu erzielen, werden die Mehrschichtgebilde durch Preßwalzen geführt, die z. B. auf
etwa 6o bis 8o0 erhitzt sind. Nunmehr erfolgt eine einseitige oberflächliche Vorverfestigung
des so erhaltenen Vlieses, die vorteilhaft durch Aufbringen eines schaumförmigen
stark verdünnten Verklebungsmittels mit hohem Luftgehalt und anschließendem Trocknen
durchgeführt wird. Hierdurch wird die behandelte Oberfläche mit einem dünnen spinnwebartigen
Netz des Verklebungsmittels überzogen, durch welches die Berührungsstellen der an
der Oberfläche befindlichen Fasern unter Freilassung von Zwischenräumen miteinander
verklebt werden. Hierdurch wird das Vlies so stabilisiert, daß es einer störungsfreien
Weiterbehandlung unterworfen werden kann. Für die einseitige oberflächige Verfestigung
des Vlieses kann eine wäßrige Emulsion von etwa folgender Zusammensetzung verwendet
werden:
| Deckschaum flüssig fest |
| Butadien-Acrylsäure- |
| nitril, etwa 360%ig . . 28o Teile zoo Teile |
| Kondenswasser ....... 430 - |
| Netzmittel, z. B. Natri- |
| um-Isobutyl-Naph- . |
| thalinsulfonat, etwa |
| 500%ig ............ 6o - 30 - |
| Schwefeldispersion, |
| 500%ig ............ 6,6 - 3,3 - |
| Beschleunigerdispersion , |
| 310%ig ............ 3,2 - 1,o - |
| (Beschleuniger, z. B. |
| Zinkdimethyl- |
| dithiocarbamat) |
| Gesamt-Festgehalt |
| 17,80f, |
| davon Kautschukanteil |
| etwa 13 °/° |
Das einseitig vorverfestigte Vlies wird nun einer Erstimprägnierung mit einer Emulsion
unterworfen, die z. B. etwa folgende Zusammensetzung haben kann:
| x. Imprägnierung flüssig fest |
| Butadien-Acrylsäure- |
| nitril, etwa 36o/oig . . 28o Teile Zoo Teile |
| Kondenswasser ....... 115 - |
| hTetzmittel, z. B. Alkyl- |
| benzolsulfonat, etwa |
| 5oo/oig ............ 6o - 30 - |
| Schwefeldispersion, |
| 500%ig ............ 6,6 - 3,3 - |
| Beschleunigerdispersion, |
| 310%ig ............ 3,2 - 1,o - |
| Gesamt-Festgehalt |
| 30,101, |
| davon. Kautschukanteil |
| etwa 23 0% |
Zwecks Imprägnierung wird das Vlies durch ein horizontal angeordnetes Walzenpaar
geführt und dabei die wäßrige Emulsion in Form eines fließfähigen Schaumes derart
durch die nicht vorbehandelte Seite des Vlieses eingepreßt, daß es die gesamte Faserschicht
gleichmäßig durchdringt. Als Imprägnierwalzen werden glatte, vorzugsweise polierte
Walzen, verwendet, die vorteilhaft, z. B. durch Durchleiten von Wasser, gekühlt
werden.
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Im Anschluß an die Erstimprägnierung werden die Gebilde z. B. durch
Führung durch einen auf etwa 8o bis 13o° beheizten Trockenkanal getrocknet, wobei
gleichzeitig eine Vulkanisierung bzw. Vorvulkanisierung stattfindet. Die verfestigten
Gebilde können gegebenenfalls noch einer besonderen Vulkanisationsbehandlung unterworfen
werden, z. B. derart, daß sie über Zylinder, die auf Zoo bis 15o° beheizt sind,
geführt werden oder einer mehrtägigen Lagerung in beheizten Räumen unterworfen werden.
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An die vorher erläuterte Erstimprägnierung wird vorteilhaft eine Tränkung
der Gebilde mit einer Salzlösung und anschließendes Trocknen, angeschlossen. Als
Salzlösung wird vorteilhaft eine gesättigte Lösung von wasserfreiem Natriumsulfat
verwendet, deren Salzgehalt gegebenenfalls noch durch feinverteiltes festes Salz
erhöht werden kann. Die Tränkung wird zweckmäßig bei erhöhter Temperatur, z. B.
etwa 3o bis 5o°, vorgenommen. Die Trocknung der getränkten Gebilde kann durch Führung
über Trockenzylinder oder in Trockenhängen erfolgen.
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Durch die zwischen die Erstimprägnierung und Schlußimprägnierung geschaltete
Tränkung der Gebilde und das anschließende Trocknen werden die nicht mit Imprägniermitteln
versehenen Fasern von, einer Salzhülle umschlossen, auf welche bei der zweiten Imprägnierung
filmbildendes Verkleburigsmittel, z. B. Kautschuk, aufgelagert wird. Beim späteren
Herauslösen des Salzes entstehen infolgedessen Mikroporen im Bindemittel und Kapillaren
zwischen Fasern und Bindemittel, die das Aufsaugevermögen der Fertiggebilde stark
unterstützen. Die vorimprägnierten, verfestigten, vulkanisierten, mit Salzlösung
getränkten und wieder getrockneten Gebilde werden nunmehr einer zweiten Imprägnierung
(Schlußimprägnierung) unterworfen, die vorteilhaft mit einem etwa pastenartigen
Imprägniermittel durchgeführt wird, das z. B. folgende Zusammensetzung aufweist:
| 2. Imprägnierung flüssig fest |
| Butadien-Acrylsäure- |
| nitril, etwa 36%ig . 28o Teile Zoo Teile |
| Maisstärke, gelöst, |
| etwa 23%ig ........ 435 - zoo - |
| Glaubersalz .......... zoo - |
| Schwefeldispersion, |
| 390%ig ............ 13,2 - 4,9 - |
| Beschleunigardispersion, |
| 31%ig ............ 6,4 - 2,0 - |
| Gesamt-Festgehalt |
| 40,4% |
| davon Kautschukanteil |
| etwa 14,9 0/a |
Die Schlußimprägnierung wird zweckmäßig so durchgeführt, daß die Gebilde senkrecht
durch den Schlitz zweier nebeneinanderliegender horizontal gelagerter Walzen geführt
werden und hierbei das vorteilhaft pastenförmige Imprägniermittel von beiden Seiten
her in das Gebilde eingepreßt wird. Die Verfestigung und Trocknung nach der zweiten
Imprägnierung wird ebenfalls vorteilhaft durch Erwärmen, z. B. durch Führung der
Gebilde über Trockenzylinder, vorgenommen.
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Nunmehr werden die Gebilde zwecks Entfernung der demselben einverleibten
löslichen Porenbildner, vorzugsweise Salzen, löslichen Stärken usw., mit warmem,
heißem, gegebenenfalls auch kochendem Wasser gewaschen, das gegebenenfalls noch
Zusatzstoffe enthalten kann. Die durch den Waschvorgang in hochporösen Zustand übergeführten
Gebilde werden in, üblicher Weise getrocknet. Da ein erforderliches Schleifen der
Gebilde nach dem Auswaschen der Porenbildner mit Schwierigkeiten verbunden ist,
empfiehlt es sich, das Schleifen vor dem Waschvorgang durchzuführen.