DE1086208B

DE1086208B - Verfahren zur Herstellung von gebundenen Faservliesen

Info

Publication number: DE1086208B
Application number: DEB50970A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Reinhard; Dr Ernst Penning
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1958-11-05
Filing date: 1958-11-05
Publication date: 1960-08-04
Also published as: GB880993A; US3137589A; BE584000A; FR1239260A; NL245012A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, aus Faservliesen — also nicht gewebten Fasermassen — mit Hilfe von hochpolymeren Naturstoffen oder Kunststoffen gebundene Flächengebilde von guter mechanischer Festigkeit herzustellen. Als Bindemittel werden beispielsweise vernetzbare oder vulkanisierbare Verbindungen, wie natürlicher oder synthetischer Kautschuk, verwendet. Statt der vulkanisierbaren Verbindungen werden in großem Umfang auch thermoplastische Polyvinylverbindungen, z. B. Polyvinylacetat, Polyacrylsäure- ίο ester, Polymethacrylsäureester oder Polyvinylchlorid, verwendet.

Die mit diesen Bindemitteln verfestigten Vliese zeigen jedoch beträchtliche Unterschiede hinsichtlich der Beständigkeit gegen Waschlaugen und organische Lösungsmittel. In allen Fällen, in denen sowohl eine große Beständigkeit gegen heiße Waschlauge als auch gegen organische Lösungsmittel gefordert wird, haben die bekannten Bindemittel noch nicht voll befriedigt, ao

Es wurde nun gefunden, daß man gebundene Faservliese mit besonders guter Beständigkeit gegen Waschlauge und Lösungsmittel herstellen kann, wenn man als Bindemittel Mischpolymerisate aus 1 bis 20% von am Stickstoff durch Methylolgruppen substituierten ungesättigten Carbonsäureamiden und 80 bis 99% anderer ungesättigter polymerisierbarer Verbindungen verwendet und die bindemittelhaltigen Fasermassen kurzzeitig bei Temperaturen oberhalb etwa 60° C hält.

Als am Stickstoff durch Methylolgruppen substituierte ungesättigte Carbonsäureamide kommen in erster Linie die N-Methylolamide der Acrylsäure, der Methacrylsäure oder auch der Maleinsäure in Betracht. Diese lassen sich mit ungesättigten, polymerisierbaren Monomeren, wie Acryl- und Methacrylsäureestern, Vinylestern, Vinyläthern, Styrol, Acrylnitril oder Olefinen bzw. mit Gemischen dieser Monomeren, mischpolymerisieren. Das Bindemittel nach dieser Erfindung soll nun 80 bis 99 % eines oder mehrerer dieser Monomeren neben 1 bis 20% der ungesättigten N-Methylolamide enthalten. Es wird zweckmäßigerweise durch Polymerisation des Monornerengemisches in wäßriger Emulsion hergestellt.

Mit Hilfe dieses Bindemittels können Vliese und Flore aller Art aus natürlichen, synthetischen oder mineralischen Fasern zu Flächengebilden von hoher mechanischer Festigkeit und sehr guter Beständigkeit gegen Waschlaugen und Lösungsmittel verfestigt werden. Als Fasermaterial kommen beispielsweise in Frage Baumwolle, Zellwolle, Reyon, Celluloseacetat, Wolle, Sisal oder hochpolymere Kunststoffe, wie Polyamide, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, PoIyterephthalsäureester, oder auch mineralische Fasern, Verfahren zur Herstellung
von gebundenen Faservliesen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft,

Ludwigshafen/Rhein

Dr. Hans Reinhard, Mannheim,

und Dr. Ernst Penning, Ludwigshafen/Rhein,

sind als Erfinder genannt worden

wie Gesteinswolle, Schlackenwolle, Galsfasern oder Asbestfasern.

Die Faservliese oder Faserflore kann man auf verschiedenen Wegen, z. B. durch Kardieren oder Krempeln, herstellen. Hierbei erhält man Vliese, bei denen die Fasern in einer Vorzugsrichtung liegen. Von solchen Vliesen mit vorzugsweise parallel verlaufenden Fasern kann man zur Erhöhung der Festigkeit mehrere mit zueinander im Winkel verlaufenden Faserrichtungen übereinanderschichten. Man kann auch Wirrfaservliese mit vollkommen regelloser Faserlage herstellen oder in einem der Papierherstellung analogen Verfahren die Fasern in Wasser aufschlämmen und das Vlies durch Absaugen des Wassers auf einem Sieb bilden.

Die Vliese werden vorzugsweise durch Besprühen oder Tränken mit wäßrigen Dispersionen des Bindemittels verfestigt. Man kann die Vliese beispielsweise durch ein Imprägnierbad.. führen und den Überschuß der Dispersion zwischen zwei Walzen abquetschen. Da die Faservliese zunächst nur eine geringe Festigkeit haben, ist es oft sehr schwierig, sie durch ein Imprägnierbad zu führen, ohne daß sie reißen. Zweckmäßigerweise wird man sie deshalb vor der eigentlichen Imprägnierung ohne wesentliche Zuganwendung oberflächlich vorverfestigen. Ein vorteilhafter Weg, derartig vorverfestigte Vliese endgültig zu binden, besteht auch darin, daß man zwei Vliese zwischen zwei Walzen zusammenführt, das Bindemittel zwischen die Vliese gibt und mit. den Walzen unter, leichtem Druck einpreßt. Dadurch wird vermieden, daß — wie bei dem normalen Verfahren — die imprägnierten und noch nassen Vliese an den Abquetschwalzen haften und Fasern aus der noch nicht abgebundenen Oberfläche herausgerissen werden.

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Es ist jedoch auch möglich, die Mischpolymerisate in organischen Lösungsmitteln gelöst oder als Festprodukte zu verwenden. Festprodukte werden zweckmäßigerweise mittels einer Dosiereinrichtung gleichmäßig auf den Faserflor oder das Faservlies gestreut.

Die bindemittelhaltigen Fasermassen werden sodann einige Zeit, im allgemeinen genügen 3 Ms 10 Minuten, bei Temperaturen oberhalb etwa 60° C gehalten. Hierbei geht das Bindemittel unter Verringerung seiner thermoplastischen Eigenschaften in den unlöslichen Zustand über. An sich genügt zur Überführung in den unlöslichen Zustand die rein thermische Behandlung. Durch Zugabe von reaktionsbeschleunigenden Verbindungen zum Bindemittel, z. B. von Säuren oder säureabgebenden Verbindungen, wie Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure, Essigsäure, Aluminiumchlorid, Ammoniumnitrat oder Ammoniumoxalat, kann die Erhitzungsdauer aber noch verkürzt werden. Vliese, die mit festem, pulverförmigem Bindemittel behandelt werden, können unter leichtem Druck und bei erhöhter Temperatur gebunden werden, so daß das Abbinden der Fasern und die Überführung des Bindemittels in den unlöslichen Zustand in einem Arbeitsgang erfolgen kann. Mit wäßrigen Dispersionen behandelte Vliese werden zweckmäßigerweise zunächst bei mäßigen Temperaturen, im allgemeinen zwischen 60 und 100° C, getrocknet, wobei das Bindemittel aber schon deutlich zu vernetzen beginnt. Durch Wärmebehandlung, vorzugsweise bei 80 bis 160° C, wird das Bindemittel in den unlöslichen Zustand übergeführt. Zur Veränderung des Griffes des gebundenen Vlieses oder der Viskosität der wäßrigen Dispersionen kann es wünschenswert sein, Naturprodukte, Kondensationsprodukte oder Dispersionen anderer Mischpolymerisate hinzuzumischen. Sofern die Naturstoffe zwar wasserlöslich sind, aber reaktionsfähige Gruppen im Molekül haben, gehen sie mit in die Vernetzungsreaktion ein. Ist aber eine zu große Menge dieser an sich wasserlöslichen Produkte in dem vorgesehenen Bindemittel vorhanden, so ist zweckmäßig, vernetzende härtbare Kunststoffharze ebenfalls mitzuverwenden. Das gleiche gilt offensichtlich auch für den. Einsatz jeder Kunststoffdispersion oder Kunststofflösung, deren Filme nicht in gleicher Weise in der Kochwäsche und gegen organische Lösungsmittel beständig sind wie die Bindemittel nach dieser Erfindung.

Es ist weiterhin möglich, Füllstoffe in das Bindemittel einzuarbeiten, wodurch besondere Effekte erzielt werden können. Zum Beispiel kann die an sich unregelmäßige Oberfläche eines Vlieses durch Auffüllen der Faserzwischenräume mit gebundenen Pigmentteilchen geglättet werden, so daß eine gut bedruckbare Oberfläche entsteht. Durch Zumischen von löslichen Farbstoffen oder Farbpigmenten lassen sich gefärbte Vliese auf einfache Weise herstellen. Zusätze von optischen Aufhellern, Weichmachern, Stabilisatoren, Verdickungsmitteln oder Füllstoffe können ebenfalls zugefügt werden.

Die mit Hilfe des Bindemittels nach dieser Erfindung gebundenen Vliese zeichnen sich durch außerordentliche Beständigkeit gegen Wasser und organische Lösungsmittel auch bei erhöhten Temperaturen aus. Infolge der verringerten Thermoplastizität besitzen die Bindemittel außerdem eine sehr gute Wärmestandfestigkeit. Gleichzeitig-wird die Elastizität der Produkte verbessert. Die Endprodukte sind demgemäß sprungelastisch. Wählt man geeignete Comonomere für die N-Methylolverbindungen der ungesättigten Carbonsäureamide, so erhält man Produkte, die keinerlei Alterungserscheinungen unterworfen und vor allem sehr lichtstabil sind.

Die nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellten Faservliese und Faserflore können auf vielen Gebieten praktische Anwendung finden. So z. B. als Filtertücher, Separatorenwandungen, Polstermaterial, Futter- und Einlagestoffe, Bekleidungsstoffe, Beutel für Kieselsäure, Hand- und Reinigungstücher, medizinische Tücher, Verpackungs- und Isoliermaterial.

Die in den Beispielen genannten Teile sind, wenn nichts anderes angegeben, Gewichtsteile.

Beispiel 1

Ein Polyesterfaservlies (etwa 60 g/m²) wird in einem Tauchbad mit einer 15%igeii wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus 95 Teilen Acrylsäurebutylester und 5 Teilen Methylolmethacrylsäureamid imprägniert. Der Überschuß wird anschließend

so zwischen zwei Walzen abgequetscht. Getrocknet wird das Vlies bei einer Anfangstemperatur von etwa 60° C. Gegen Ende des Trockenvorganges wird die Temperatur allmählich auf 150° C erhöht und das Vlies etwa 3 Minuten dieser Temperatur ausgesetzt.

Es resultiert ein weißes weiches, sprungelastisches Faservlies. Der Bindemittelgehalt beträgt etwa 40 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht des Rohvlieses.

Ein Teil des imprägnierten Vlieses wird durch ein zweites Bad geführt, das mit einem Melamin-Harnstoff-Vorkondensat als 10⁰/oige wäßrige Lösung und mit Ammonoxalat, 5°/» berechnet auf Melaminharz, gefüllt ist. Das bereits mit Mischpolymerisat verfestigte Vlies nimmt weitere 10 Gewichtsprozent Harz auf. Die Oberfläche des Vlieses wird durch diese Nachbehandlung im Griff versteift.

Die Vliese werden sowohl einer Kochwäsche als auch einer Behandlung in Trichloräthylen unterzogen. Der Verlust an Bindemittel ist nach 2stündigem Rollen in Trichloräthylen und 1 stündiger Kochwäsche kleiner als 5 ⁰Zo. Die Bindemittel werden während der Reinigungsprozesse nur wenig angequollen. Die Festigkeit des Vlieses bleibt auch weitgehend erhalten, wenn man es auf Temperaturen von 90° C bringt.

Beispiel 2

Ein Mischfaservlies (Wolle, Baumwolle, Polyamidfasern) wird im Tauchverfahren imprägniert. Die Imprägniermischung besteht aus folgenden Komponenten: 100 Teilen 10⁰/oige wäßrige Dispersion eines Mischpolymerisates aus 98 Teilen Acrylsäurebutylester und 2 Teilen Methylolmethacrylamid, 20 Teilen einer 5°/»igen Lösung von Kartoffelstärke in Wasser, 1 Teil Dimethylolharnstoff-dimethyläther, 0,1 Teil einer 10%>igen wäßrigen Lösung eines Salzes einer Alkylnaphthalinsulfonsäure.

Die Mischung wird mit Ammoniak auf einen p_H-Wert von etwa 8 gebracht. Das imprägnierte Vlies wird nach dem Abquetschen bei etwa 60° C getrocknet und anschließend bei 150° C 10 Minuten nachbehandelt. Das Vlies hat etwa 30°/o Bindemittel aufgenommen. Es erweist sich als sehr gut wasch- und reinigungsfest. Durch die Zusätze wird ein geringer Appretureffekt erzielt.

Beispiel 3

Ein Baumwollvlies wird mit einer 2O°/oigen wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus 45 Teilen Styrol, 50 Teilen Acrylsäurebutylester und 5 Tei-

1 UOD ZUö

len Methylolmethacrylamid beidseitig besprüht und nach dem Trocknen in eine 10%ige Dispersion des gleichen Mischpolymerisates getaucht. Der Überschuß der Imprägnierflüssigkeit wird abgequetscht und das Vlies, beginnend mit einer Temperatur von 60° C, getrocknet. Die Temperatur wird während des Trocknungsprozesses auf 150° C erhöht und für 3 Minuten dabei belassen. Das Vlies nimmt etwa 50% seines Rohgewichtes an Bindemittel (100%ig) auf. Das Endprodukt ist ein verfestigtes und zugleich appretiertes Vlies. Die Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel und in der Kochwäsche ist außerordentlich gut.

Beispiel 4

Ein Baumwollvlies wird durch ein Tauchbad geführt; die folgende Imprägniermischung enthält: 100 Teile einer 40%igen wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus 93 Teilen Acrylsäurebutylester, 5 Teilen Methylolacrylamid und 2 Teilen Acryl- ao säure, 135 Teile Chinaclay, 5 Teile Titandioxyd (Rutil-Typ), 2 Teile einer 10%igen wäßrigen Lösung eines Ammonsalzes einer niedrigviskosen Polyacrylsäure.

Die Pigmente werden zunächst mit dem oben- as genannten Ammonsalz einer niedrigviskosen Polyacrylsäure und etwas Wasser angeteigt. Dann wird die Kunststoff dispersion in einem Mischaggregat langsam zugegeben. Die pigmentierte Masse wird nun mit Wasser langsam auf einen Festgehalt von 10% verdünnt. Das mit dieser Imprägnierflüssigkeit behandelte Vlies hat nach dem Trocknen etwa um 40% seines Gewichtes zugenommen. Es wird nun noch zwischen Kalanderwalzen bei leicht erhöhter Temperatur und geringem Druck geglättet. Das Glätten kann auch direkt dem Trocknungsprozeß angeschlossen werden. Dabei wird die Trocknungswärme ausgenutzt, und man bringt das noch warme Vlies zwischen zwei gekühlte Preßwalzen. Die Oberfläche des Vlieses wird dadurch gut bedruckbar. Die Vliese eignen sich unter anderem für die Herstellung von Beuteln für Trockenmittel.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gebundenen Faservliesen, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Mischpolymerisate aus 1 bis 20% von am Stickstoff durch Methylolgruppen substituierten ungesättigten Carbonsäureamiden und 80 bis 99% anderer ungesättigter polymerisierbarer Verbindungen verwendet und die bindemittelhaltigen Faservliese kurzzeitig bei Temperaturen oberhalb etwa 60° C gehalten werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliese mit wäßrigen Dispersionen des Bindemittels imprägniert und durch Wärmebehandlung bei Temperaturen oberhalb 60° C getrocknet werden und das Bindemittel durch die Trocknung oder durch weitere Wärmebehandlung, vorzugsweise bei 80 bis 160° C, in den unlöslichen Zustand übergeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel im Gemisch mit Zusatzstoffen, z. B. Füllstoffen oder anderen hochpolymeren Verbindungen, verwandt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 014 957;
deutsche Patentschriften Nr. 906 568, 864 845.