DE2835935C3

DE2835935C3 - Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen

Info

Publication number: DE2835935C3
Application number: DE19782835935
Authority: DE
Inventors: Isao Ebihara
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2835935B2; JPS584618B2; DE2835935A1; JPS5434366A

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 Warme 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. ι

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 ω 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

50

55 erzielen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst

Die gemäß der Erfindung verwendeten Fasern 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, Nylon 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 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.-%, 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 wasserlösliches, 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 μπι, 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 einer Teilchengröße von weniger als 50 μηι 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 Filmbildungstemperatur von mehr als 10° C, 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-Koaguiat 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-Copolymer (SBR). Die Art des Latex-Koagulats seilte 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 so gebildete feuchte 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 Ober 65%, beibehält Durch diese Behandlung wird der Polyvinylalkohol, der in dem 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 IGO bis 150⁰C erhitzte Trockenwalze zum Verschmelzen des Koagulats mit den Fasern, gegeben. Die Trockenwalztemperatur 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 Bindemittelmengen, und es ist auch möglich, die Blätter mit verschiedenen Eigenschaften herzustellen, indem man verschiedene Arten von Fasern verwendet. 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 der Erfindung mit ίο einem Polyvinylchloridblatt zu prüfen. In der Zeichnung bedeutet 1 ein Glasfaserblatt gemäß der vorliegenden Erfindung und 2 ein Blatt aus Polyvinylchlorid und A und B gegen 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 und horizontal mit einer Rasierklinge 2,5 cm von beiden Enden des Blattes Schnitte gemacht Die Innenlänge zwischen den Schnitten an beiden Enden wird genau mit einer in '/500 mm eingeteilten Lehre gemessen. Nach dem Messen legt man die Probe in ein Luftbad von 210°C 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 nach der Wärmebehandlung und der Länge vor der Wärmebehandlung bestimmt.

(2) Thermische Reißfestigkeit (kg/25 mm)

3 Minuten nach der Wärmebehandlung bei 210⁰C wird die Reißfestigkeit mit einer Reißfestigkeitsprüfvorrichtung gemessen.

(3) Anhaftung an ein Polyvinylchloridblatt

Polyvinylchloridsol wird auf die Probe aufgebracht -to 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 Reißfestigkeitsprüfvorrichtung maß.

(4) Die Oberflächenglätte

Die Oberflächenglätte wird mit dem bloßen Auge bestimmt und Blätter mit einer glatten Oberfläche so 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 schmelzbare 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 Feuchtigkeitsgehalt von 62% wurde mittels auf 12O⁰C 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. ι ο

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 schiechte 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 4bis7

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 μπι und 6 μπι) Vinylalkohol und Pulpefaser, wurden mit einer weiteren 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 Anwendung von üblichen Naß-Blattherstellungsverfahren und jedes der erhaltenen feuchten Blätter mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 65% wurde mit einer auf 130° C erhitzten Walze verpreßt und nach weiterem Trocknen zwischen zwei auf die gleiche Temperatur geheizten 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 Dimensionsstabilität 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 1-1

Mischung

Vergleichsbeispiel
1 2 3

Beispiel
1 2

Hauptfasern (Teile)
Glasfasern 9 ;xm X 6 mm

Polyvinylalkoholfaser

i den. X 3 mm

Gebleichte Kraftpulpe 450 ml CSF
Binder (Teile)

PVA

PVC-Koagulat

PVC-Beladung (%, bezogen auf das Gesamtgew.)
Blattgewicht g/m²

70

15	15	15	15	15	15
15	15	15	15	15	15
20	40		20	20	20
		50	50	80	180
0	0	33	30	40	60
60	60	60	60	60	80

Tabelle 1-2

Eigenschaften

Prüfverfahren	Vergleichsbetspiel	2	3	Beispiel	2	3
	1	61,2	60,8	1	61,3	82,0
	60,5	12,0 8,0	14,0 10,0	59,8	26,0 184	274 19,0
JISL 1068 JISL 1068	6,0 4,5	24	2,5 1,0	25,0 18,0	74 4,0	8,0 53
JISL 1068 JISL 1068	0,8	0 0	0 0	5,0 3,5	0 0	0 0
JISL 1068 JISL 1068	0 0		0 0

Gewicht g/m²

Trockenreißfestigkeit kg/50 mm
Vertikal
Horizontal

Naßreißfestigkeit kg/50 mm
Vertikal
Horizontal

Wärmeschnimpfung (210 C, 3 min)
Vertikal
Horizontal

	Fortsetzung	28 35	mm	Gew.)	935	8	Verglcichsbeispiel	2,0	-	2	ι	3	5	6	Beispiel	6	7	59,2	2	3	7	λ on ■
7	Eigenschaften		mm				I	120					1			0,54
		Vinylalkoholfaser 1 den. X 3 mm				X			35			-					-
Thermische Reißfestigkeit* (kg/25 mm;	Prüfverfahren	Gebleichte Pulpefaser 450 ml	Testmethode			O	5,0	0	35	60,0		70	25,6	6,0	5,0	50
210 C, 3 min)		Binder				2,5	0	15	0,51	5,8	15	19,2	3,6	3,0	35
Vertikal	JISL 8? 13	PVA				80	15	15		3,5	15		4	1	15
Horizontal		SBR-Koagulat				X	O		24,1	7		7,0	O	©
Frazier-Luftdurchlässigkeit cc/cm²/sek	JISL 8113	SBR-Latex-Koagulat (%, bezogen auf d.	JISL 1085		O	O	20	19,0	O	20	3,0	O	O	20
Anhaftung an ein PVC-Blatt	JlSL 8113	Blattgewicht g/m²					50		O	50				50
Oberflächenglattheit	Frazier-Typ	Tabelle 2-2	JISL 1068	Beispiel			30	S,5		30	0			30
* gemessen an einer 15 mm dicken Probe		Eigenschaften	JISL 1068	4			60	3,1		60	-0,1			60
© = sehr gut
O = gut			JISL 1068	70			0					Glasblätter
X = schlecht		Gewicht g/m²	JISL 1068	-			0		7,4			gemäß Stand
Tabelle 2-1		Konzentration g/mm³		15				4,1		d. Technik
		Trockenreißfestigkeit kg/50 mm	JISL 1068	15			3,5		51,7
		Vertikal	JISL 1068			7,3	O		43,7
Hauptfasern		Horizontal		20		3,8
Glaserfaser 9 μτη Χ 6		Naßreißfestigkeit kg/50 mm		50		5,6			16,0
6μΐηΧ6		Vertikal	JISL 1068	30		O			12,0
Horizontal	JISL 1068	60
Wärmeschrumpfung (210⁰C, 3 min)	Frazier-Typ						—
Vertikal		4					—
Horizontal
Thermische Reißfestigkeit kg/25 mm						—
(210⁰C, 3 min)	61,2				—
Vertikal	0,40	5
Horizontal
Frazier-Luftdurcblässigkeit cc/cm²/sek	22,5			—
Oberflächenglattheit	18,0	60,9		-
O = gut		0,44	26,5
X = schlecht	5,7		X
	3,0	23,0
		17,5
	0
	0	5,5
		2,8

7,2	0
4,0	0
IU
O
	7,5
	4,0
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen	7,0
O

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern enthaltenden Vliesen, bei dem man eine Mischfaser- s aufschlämmung, 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 anschlie-Bend 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 urn 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 durchgeführt wird.