DE2323583A1

DE2323583A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von flaechengebilden

Info

Publication number: DE2323583A1
Application number: DE2323583A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kriebitz; Theodor Prof Dr Ploetz; Popko Westerhuis
Original assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Current assignee: Feldmuehle Anlagen und Produktion GmbH
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1974-11-28
Also published as: JPS5018708A; NL7406224A; BE814765A; US3936544A; IT1010763B; FR2228887A1; CA1047848A

Description

I2

Anmelder: Feldmühle Anlagen- und Produktionsgesellschaft mit beschränkter Haftung
4 Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4

DR. RER. NAT. DIPL. CHEM.

Anlage zur Eingabe vom 9. Mai 1973 HANSUHLMANN

406 VIERSCN 1

GLADBACHER STR. 189 Ferrruf 1TCC1

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Flächengebilden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von imprägnierten oder beschichteten Flächengebilden, wie Papier, Gewebe, Gewirke und Vliesstoff, insbesondere solche mit hohem Volumen, durch Behandeln mit in der Hitze koagulierbaren wässrigen Bindemitteldispersionen, anschließendem Koagulieren, gegebenenfalls Auswaschen und Trocknen.

Unter dem Begriff Flächengebilde im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind im wesentlichen solche zu verstehen, die sich aus einzelnen Fasern zusammensetzen, wobei wiederum von diesen die Vliesstoffe mit ihrem breiten Anwendungsgebiet die interessanteste Sparte bilden. Die Erfindung wird deshalb nachstehend, ohne sie darauf zu beschränken, an Hand des Begriffes "Vliesstoff" beschrieben. Bei der Herstellung und auch bei der Veredelung der Vliesstoffe ist die Wanderung des jeweils eingesetzten Bindemittels beim Trocknen ein Punkt, der den Fachmann vor schwierige Probleme stellt. Dabei ist es ziemlich gleichgültig, ob Vliesstoffe nachverfestigt werden oder durch Beschichten veredelt werden sollen. In beiden Fällen wandert das Bindemittel beim Verdampfen seiner flüssigen Trägersubstanz zu der oder den Außenseiten des Vliesstoffes, so daß zwischen den beiden Außenlagen und der Vliesstoffmitte sich ein Raum ergibt, der nur einen sehr geringen Binaemittelanteil aufweist. Dieser Bereich führt leicht zu einer Spaltung des Vliesstoffes bei stärkerer Beanspruchung.

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Um diesem Übelstand abzuhelfen, sind von verschiedenen Herstellern neuartige Bindemittel entwickelt worden, die die Wanderung des Bindemittels vermindern bzw. vollständig verhindern. Eine Möglichkeit zur Verhinderung der Bindemittelwanderung, also der Migration, ist die Zugabe von Verdickungsmitteln zu den Bindemitteldispersionen. Das führt jedoch dazu, daß der Griff der Vliesstoffe negativ beeinflußt wird, wenn üie Verdickungsmittel im Endprodukt verbleiben. Die elegantere Lösung besteht in der Zugabe von sogenannten Hitzesensibilisierungsmitteln, durch die bereits bei einer Temperatur, bei der praktisch keine Verdampfung des Wassers als Träger des Bindemittels erfolgt, die Koagulation der Bindemitteldispersion einsetzt, wobei je nach dem eingesetzten Präparat entweder die dispergierten Teilchen sich zu größeren Teilen zusammenballen, die auf die Paser ausflocken oder die Dispersion zu einem Gel erstarrt.

Die Einstellung der Bindemitteldispersion kann dabei so erfolgen, daß sie schlagartig koaguliert und die Partikel der Dispersion als größere Teilchen auf die Pasern ausgeflockt werden. Damit ist unterhalb der Dampftemperatur das Bindemittel bereits in der gewünschten Lage fixiert und auch beim nachfolgenden Trocknungsvorgang kann keine Wanderung mehr stattfinden.

Von der Bindemittelseite her ist damit zumindest in der Theorie der Ideal^ustand erreicht, in der Praxis ergeben sich jedoch größere Schwierigkeiten, da im Anschluß an das Imprägnieren dor Vliesstoffe bzw. im Anschluß an den Auftrag der Beschichtung die Migration des Bindemittels nur dann wirksam verhin-O3rt wird, wenn die Koagulation schlagartig erfolgt. In der Praxis ist es jedoch so, daß der Vliesstoff zunächst durch Tränkung, Besprühen usw. imprägniert wird und im Anschluß danach auf die Temperatur, die zur Koagulation erforderlich ist, aufgeheizt wird. Dieses Aufheizen kann zwar im direkten

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Kontakt mit beheizten Walzen erfolgen, das führt jedoch im allgemeinen zu einem Verkleben des Vliesstoffes an diesen Walzen. Desweiteren tritt auch keine schlagartige Erhöhung der Temperatur ein, so daß eine gewisse Wanderung des Bindemittels, in diesem Falle eine einseitige wanderung vom Mantel der Trockenwalze zur Gegenrichtung,stattfindet. Eine weitere bekannte Möglichkeit der Erwärmung ist die Behandlung mit Infrarotstrahlung. Bei diesem Verfahren tritt zv;ar kein Verkleben mit einem Träger auf, da die Infrarotstrahler beidseitig der Bahn angeordnet sein können, jedoch ist auch hier die Strecke, die benötigt wird, um die Bahn auf die Koagulationstemperatur zu erwärmen, relativ groß, was auf die geringe Energiedichte bei Irfbarotstrahlern zurückzuführen ist. Die Einstellung c.er Heizleistung der Infrarotstrahler ist auch nicht ganz problemlos, da im Normalfall immer nur bestimmte Elemente zu- oder abgeschaltet werden können, x& so daß die Gefahr besteht, daß entweder bei zu niedriger Heizleistung keine Koagulation erfolgt, oder bei zu starker Dosierung bereits der Trocknungsprozess beginnt, der ebenfalls nicht immer im sofortigen Anschluß daran erwünscht iet.

Die Infrarotbestrahlung hat jedoch noch zwei ganz entscheidende weitere Nachteile, die durch die Bahnführung entstehen. Die Führung der Vliesstoffbahn kann entweder in vertikaler oder horizontaler Orientierung erfolgen, wobei stets beidseitig die Infrarotstrahler angeordnet sind. Bei Führung der Vliesstoffbahn in der Horizontalen besteht eine erhöhte Brandgefahr, wenn es an einer Stelle des Imprägnieraggregates zu einem Abriß der Bahn kommt. In diesem Moment legt sich die Bahn auf den unteren Infrarotstrahler und verbrennt umgenend. Um die Bahn jetzt erneut zwischen den Strahlern Durchzuführen, muß Im allgemeinen die Abkühlung der Strahler abgewartet werden, wodurch erhebliche Betriebszeit verloren geht.

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Bei der zweiten Möglichkeit der Vliesstoffbahnführung, also der Führung in der Vertikalen, ergibt sich ein anderer Nachteil. Bei der Koagulation des Bindemittels im Bereich der Infrarotstrecke wird Wasser frei. Dieses fesser fließt auf und innerhalb der Vliesstoffbahn nach unten in den Bereich, in dem noch keine Koagulation stattgefunden hat, so daß hier eine Verdünnung der Bindemitteldispersion eintritt, die praktisch nicht zu kontrollieren ist. Es ergibt sich damit ein Vliesstoff, bzw. eine Beschichtung mit völlig ungleichmäßigen Eigenschaften, wobei noch hinzukommt, daß durch den erhöhten Wassergehalt die noch nicht koagulierten Strecken der Vliesstoffbahn entweder eine höhere Energiebeaufschlagung erfordern oder falls dieses unterbleibt, weiterhin das Bindemittel in unkoagulierter Form enthalten, so daß wieder die Bindemittelwanderung auftritt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem einfach und wirtschaftlich jegliche Bindemittelwanderung verhindert wird.

Dieses technische Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von imprägnierten und/oder beschichteten Flächengebilden, wie Papier, Gewebe, Gewirke und Vliesstoffe, insbesondere solche mit hohem Volumen, durch Behandeln mit in der Hitze koagulierbaren, wässrigen Bindemitteldispersionen, anschließendem Koagulieren, gegebenenfalls Auswaschen und Trocknen, mit dem kennzeichnenden Merkmal, daß im Anschluß an die Imprägnierung oder Beschichtung der Flächengebilde mit in der Hitze koagulierbaren, wässrigen Bindemitteldispersionen diese durch Beaufschlagung mit Wasserdampf koaguliert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dabei die Beaufschlagung mit Viasserdampf in einer räumlich eng begrenzten Zone.

Wasserdampf als hoher Energieträger ermöglicht eine schlagartige Koagulation, bei der mit Sicherheit alle die bei der Infrarotbehandlung auftretenden Nachteile beseitigt sind. Bei der Behandlung' eines Vlieses mit Wasserdampf ist es möglich,

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ohne jegliche Brandgefahr das Vlies horizontal zu führen Uxd zwar sowohl unter, wie auch über einem Dampfbeaufschlagungsaggregat. Es tritt in keinem Fall eine Brandgefahr auf; selbst wenn die Vliesstoffbahn reißt. Desweiteren ist durch einfaches Abstellen des Dampfes die gerissene Vliesstoffbahn schnell durch die räumlich eng begrenzte Beaufschlagungszone zu führen. Durch die hohe Energiedichte des Dampfes ist es nicht nur möglich mit einem sehr geringen Platzbedarf für das Dampfbeaufschlagungsaggregat auszukommen, sie ermöglicht gleichzeitig das schnellere Fahren des Aggregates, wenn gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Wasserdampf überhitzter Wasserdampf eingesetzt wird. Mit der schlagartigen Bindemittelkoagulation erfolgt auch eine schlagartige Abtrennung des Wassers, ohne daß zu diesem Zeitpunkt bereits, wie das bei Infrarotstrecken der Fall ist, eine Wasserverdampfung auftritt, die insbesondere dann erfolgt, wenn die Infrarotstrecke nicht genau gesteuert, bzw. überdimensioniert ist. In diesem abgetrennten Wasser ist ein Großteil der Koagulationshilfsmittel enthalten, die aus dem Vlies entfernt werden müssen. Sie liegen verständlicherweise im unmittelbaren Anschluß an die schlagartige Koagulation gelöst und feinverteilt im Wasser vor, wobei durch die Dampfbehandlung nicht ein Verdampfen und damit ein Verdicken unerwünschter Koagulationshilfsmittel erfolgt, sondern im Gegenteil noch eine Verdünnung.

Besonder Bedeutung kommt denAusgestaltung der Erfindung zu, im Anschluß an die Koagulation die Vliesstoffbahn auszupressen. Dadurch wird ein wesentlicher Teil der unerwünschten Hilfsmittel entfernt, die bei Infrarotstrecken durch die andersartige Erhitzung während eines größeren Zeitraumes bei gleichzeitiger Verringerung der im Vlies vorhandenen Wassermenge sich fester mit dem Vlies verbinden. Das Serum der Bindemitteldispersion wird also unmittelbar nach der Koagulation abgeschieden so daß keinerlei weitere Einwirkzeit verbleibt.

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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß das abgequetschte Serum bzw. Wasser nicht verdampft werden muß, was zu einer erheblichen Verringerung des Energiebedarfes führt, wenn in unmittelbarem Anschluß daran, also ohne ein zusätzliches Auswaschen, was in vielen Fällen durch das direkte Abquetschen des Serums vermieden werden kann, getrocknet wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausge staltung der Erfindung erfolgt die Beaufschlagung mit Wasserdampf mittels Düsen. In einfachster Art kann das zu diesem Zweck eingesetzte Aggregat aus einem Rohr bestehen, in das in geringfügigem Abstand zueinander Bohrungen eingebracht sind, durch die der Wasserdampf austritt. Zweckmäßig ist es dabei, zwei Rohre vorzusehen, deren Bohrungen einander zugekehrt sind und zwischen diesen Bohrungen die Vliesstoffbahn hindurchzuführen. Diese Rohre und die zugehörigen AnscüLußleitungen sind natürlich wesentlich leichter und einfacher zu installieren als eine Infrarotstrecke. Desweiteren können sie an Stellen angeordnet werden, wo auf Grund der räumlichen Ausdehnung für eine Infrarotstrecke überhaupt kein Platz vorhanden ist.

Gemäß einer sehr bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht eine Vorrichtung zur Durchführung des geschilderten Verfahrens aus einem Imprägnier- und/oder Beschientungsaggregat, dem eine Koagulier-, Auswaseh- und Trockenstation nachgeschaltet ist, deren wesentliches Merkmal dadurch gekennzeichnet ist, daß die Koagulierstation aus mindestens einem mit Düsen versehenen, sich quer zur Laufrichtung des Flächengebildes erstreckenden dampfbeaufschlagten Düsenrohrpaar besteht, von dem ein Rohr sich oberhalb, das andere sich unterhalb des Flächengebildes in zueinander verstellbare Entfernung erstreckt und jedes Düsenrohr drehbar gelagert ist.

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Durch die Verstellung der Düsenrohrpaare zueinander läßt sich der zu bestreichende Bereich der Vliesstoffbahn einstellen. Durch Einstellung dieses Bereiches ist es damit möglich, ahne aufwendige zusätzliche Maßnahmen die Geschwindigkeit der Vliesstoffbahn zu erhöhen und trotzdem - durch Verwendung von überhitztem Dampf - bei erhöhter Geschwindigkeit schlagartig das Bindemittel zu koagulieren. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn gemäß der gleichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Düsenrohr bzw. die Düsenrohre drehbar gelagert sind. Wind durch die Entfernungseinstellung der Düsenrohre zueinander eine gewisse Grobeinstellung vorgenommen, so kann durch Ändern des Auftreffwinkels des Dampfes auf die Vliesstoffbahn, d.h. Ändern der vom Dampf zu durchmessenden Strecke bis arm Auftreffen auf die Bahn, die Temperatur, mit der der Dampf auftrifft und auch die Fläche, die der Dampf bestreicht, eingestellt werden. Das geschieht zweckmäßig durch einfaches Drehen des Düsenrohres.

Beispiel 1

Ein Rohvlies, bestehend aus Polyamid und Zellstoff,

Rohgewicht 95 - 100 g/m~, wurde getränkt mit

	trocken	kg	Trocken gehalt	naß	kg
Butadien-Aciylnitril- Latex	100	kgl kg I kg ^ kg kg^	45 %	222	kg
Kolloidschwefel Zinkoxid Zinksalz von 2-Mercapto- benzothiazol Zinkdiäthyldithiocarbamat NaphthalinsulfonsäurenKon densationsprodukt	1.2 6.0 0.6 0.4 0.8	kg	} 30 %	29-7	kg
Elektroneutrales Fettsäure - kondensationsprodukt	6.0	kg	20 %	30.0	kg
Funktionelles Organo- polysiloxan	4.5		33 %	13.6	kg
Wasser		kg		103.4	kg
	119-5		398.7

Trockengehalt

Koagulationstemperatur ca. 30 - 40

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ca

Dac Vlies wurue zwischen 2 Quetschte! ze η auf den gewünschten Prozentsatz abgequetscht, dann mittels üampfbeaufschlagung koaguliert und das überschüssige wasser abgequetscht. Ai.&ohließend wurde gewaschen, erneut abgequetscht, getrocknet und fixiert.

Des fertige Vlies hatte ein Raurngewicht von 0,465 g/cm·". S:; war nicht spaltbar.

Beispiel 2

Sin Rc'nvlies, bestehend aus Linters, Zellstoff und Perlon, Ilongewicht ca 200 g/m ., wurde getränkt mit:

Trockentrocken gehalt naß

Carboxyl!sehe' Butadien-Styrol-

Latex 277.5 kg 55,7. # 500 kg

Wasser 120 kg

Llektroneutrales Fettsäurekondensationsprodukt 4.0 kg

NHnGl 2.0 kg

Funktionelles Organopolysiloxan 4.0 kg^

16,6 % 6o kg

287.5 kg 680 kg

Trockengehalt ca. 42,4 % Kcagulationstemperatur zwischen 30 - 4o C.

Wie in Beispiel 1 wurde dann abgequetscht und koaguliert. Anschließend wurde das Vlies ohne Waschvorgang dem Trockenkanal zugeführt.

Nach Trocknung und Fixierung hatte das Vlies ein Rauragewicht

-ζ

von 0,595 g/cni . Es war nicht spaltbar.

X nämlich ein Faser-Bindemittel-Verhältnis von 1:1 (bezogen auf den Feststoffgehalt),

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BAD ORlGiNAL

Claims

Anmelder: Feldmühle Anlagen- und Produktionsgesellschaft mit beschränkter Haftung 2323583 4 Düsseldorf-Oberkassel, Fritz-Vomfelde-Platz 4 Anlage zur Eingabe vom 9.Mai 1973 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von imprägnierten oder beschichteten Flächengebilden wie Papier, Gewebe, Gewirke und Vliesstoffe, insbesondere solchen mit hohem Volumen, durch Behandeln mit in der Hitze koagulierbaren wässrigen Bindemitteldispersionen, anschließendem Koagulieren, gegebenenfalls Auswaschen und Trocknen, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Imprägnierung oder Beschichtung der Flächengebilde mit in der Hitze koagulierbaren wässrigen Bindemitteldispersionen, diese durch Beaufschlagung mit Wasserdampf koaguliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß überhitzter Wasserdampf eingesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde im Anschluß an die Koagulation der Bindemitteldispersion abgequetscht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis ~$, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit Wasserdampf in einer räumlich eng begrenzten Zone erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung mit Wasserdampf mittels Düsen erfolgt.

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5* die im wesentlichen aus einem Imprägnier- und/oder Beschichtungsaggregat besteht, dem eine Koagulier-, Auswasch- und Trockenstation nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulierstation aus mindestens einem mit Düsen versehenen, sich quer zur Laufrichtung des Flächengebildes erstreckenden dampfbeaufschlagten Düsenrohrpaar besteht, von dem ein Rohr sich oberhalb, das andere sich unterhalb des Flächengebildes in zueinander verstellbarer Entfernung erstreckt und jedes Düsenrohr drehbar gelagert ist.

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