DE1204517B - Verfahren zur Herstellung von papieraehnlichen Gebilden aus Polyamid-Fasern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

D 21h

Deutsche Kl.: 55f-16

Nummer: 1204517

Aktenzeichen: V 21976 VI b/55 f

Anmeldetag: 2. Februar 1962

Auslegetag: 4. November 1965

Zur Herstellung von flächigen Gebilden aus f asrigem Material hat man die verschiedensten Ausgangsstoffe verwendet. Je nach Art des Ausgangsmaterials und der Arbeitsbedingungen haben die Endprodukte einen verschiedenartigen Charakter.

Obwohl die verschiedenen fasrigen Materialien selbstverständlich unterschiedliche Arbeitsweisen bedingen, ist das Verfahrensprinzip im allgemeinen gleich. Man dispergiert die Fasern in einer Flüssigkeit, möglichst Wasser, und bringt den Brei auf Transportsiebe. Anschließend werden die so gebildeten 'Vliesbahnen, gegebenenfalls unter Einwirkung von Hitze und/oder Druck und/oder Klebmitteln, verfestigt.

Während dieser Prozeß bei der Verwendung von Zellstoff im allgemeinen keinerlei Schwierigkeiten bereitet, gelingt es nicht, Fasern aus synthetischen Polymeren ohne weiteres nach den bei der Papierherstellung bekannten Prozessen zu verarbeiten. Eine aus den bekannten synthetischen Fasern gebildete Vliesbahn läßt sich nicht von dem Entwässerungssieb auf eine weitere Sieb- bzw. Bandvorrichtung überführen, ohne dabei einzureißen bzw. sich auseinanderzuziehen, weil der Zusammenhalt der Fasern zu gering ist. Außerdem ist die Festigkeit einer solchen Vliesbahn im trockenen Zustand außerordentlich gering. Dies ist, insbesondere darauf zurückzuführen, daß die Synthesefasern im Gegensatz zu den natürlichen Zellulosef asern nicht fibrillieren. Da jedoch die guten physikalischen Eigenschaften von Fasern aus Polyamiden, Polyestern oder auch Polypropylen usw., deren Einsatz zur Herstellung von Flächengebilden verschiedener Art wünschenswert erscheinen lassen, hat man sich bemüht, Verfahren auszuarbeiten, durch die die oben geschilderten Schwierigkeiten überwunden werden können.

So sind Verfahren bekanntgeworden, nach welchen der Dispersion von Synthesefasern eine gewisse Menge, beispielsweise bis zu 30%, Zellstoff zugesetzt wird. Es ist offensichtlich, daß die Beimischung von Zellstoff die guten Eigenschaften der Synthesefasern nicht voll zur Auswirkung kommen läßt.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, den Faserdispersionen Stoffe zuzusetzen, die verklebend wirken und die Viskosität der Dispersion erhöhen. Als derartiges Zusatzmittel ist beispielsweise Carboxymethyl-Zellulose bekannt. Im allgemeinen werden Mengen von 0,1 bis 1 % dieser Mittel, bezogen auf die Dispersionsflüssigkeit, zugesetzt. Dies bedeutet, daß die. Faser" dispersion auf einen Teil Fasern etwa 10 Teile oder mehr Zusatzmittel enthält. Da die erwähnten Produkte im allgemeinen wasserlöslich sind, ist es unvermeidlich, daß ein gewisser Teil bereits bei der Entwässerung Verfahren zur Herstellung von papierähnlichen
Gebilden aus Polyamid-Fasern

Anmelder:

Vereinigte Glanzstoff-Fabriken A. G.,

Wuppertal-Elberfeld

Als Erfinder benannt:

'Dr. Erwin Sommer, Qbemburg/M.;

Dr. Claus Gerlach, Obernau/M.

entfernt wird. In diesen Fällen muß man die Dispersionsflüssigkeit im Kreislauf führen. Die im Vlies verbleibenden Mengen der Zusatzmittel müssen im allgemeinen während der Weiterverarbeitung oder aus dem Fertigprodukt ausgewaschen werden, da sie die Qualität, d. h. Farbe, Griff usw. des Endproduktes beeinträchtigen.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von flächigen Gebilden aus synthetischen Fasern besteht darin, der Faserdispersion sogenannte »fibrids« zuzusetzen. Dieses sind sehr feinfasrige Produkte, die beispielsweise entstehen, wenn man die Lösung eines Hochpolymeren mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche eines Fällbades ausspritzt. Die Herstellung von »fibrids« und deren Verwendung bei der Verarbeitung von Dispersionen aus synthetischen Fasern zu Papierbahnen od. dgl. ist beispielsweise in dem belgischen Patent 564 206 ausführlich beschrieben. Die Mitverwendung von »fibrids« führt zwar, da diese Produkte ebenfalls aus synthetischen Polymeren bestehen, zu dem gewünschten Ergebnis, doch darf nicht unberücksichtigt bleiben, daß die Verfahren zur Herstellung der »fibrids« umständlich und zumeist kostspielig sind, weil große Mengen Lösungs- und Fällmittel bewegt und aufgearbeitet werden müssen.

Schließlich hat man auch Verfahren zur Herstellung fibrillierender Synthesefasern entwickelt. Diese Fasern können allein, jedoch vorzugsweise ebenfalls mit anderen synthetischen Fasern zusammen zu Flächengebilden verarbeitet werden. Als nachteilig ist es anzusehen, daß die Verfahren zur Herstellung dieser Fasern von üblichen Spinnprozessen abweichen oder daß die Fibrillation nachträglich durch kostspielige Mahlvorgänge bewirkt werden muß.

Weiterhin wurde gefunden, daß man ohne die obenerwähnten Hilfsmittel Flächengebilde aus fasrigem Material aus synthetischen Polymeren herstellen kann,

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wobei man die Fasern in an sich bekannter Weise in Länge geschnittenen Fasern vorgenommen werden. Wasser dispergiert, die Faserdispersion auf geeignete Besondere Vorsichtsmaßnahmen sind nicht zubeachten; siebartige Unterlagen ausgießt, entwässert und schließ- so können die Fasern nach der Behandlung mit den lieh verfestigt, wenn man Fasern mit glatter Oberfläche genannten Verbindungen ohne weiteres getrocknet und von solcher Form verwendet, daß ebene Flächen 5 werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die bereits für die Berührung der Fasern untereinander vorhanden behandelten Fasern im trockenen Zustand aufbewahrt sind, und man das aus diesen Fasern erzeugte Vlies oder auch verschickt werden können, ohne daß die vor dem Verlassen der Unterlage auf einen Rest- Dispergierbarkeit darunter leidet,
feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 70 ⁰J₀, bezogen auf das Zur Vorbehandlung und Vliesherstellung können

Gewicht des nassen Vlieses, entwässert. io Fasern beliebigen Querschnitts verwendet werden.

Obwohl es nach den oben geschilderten Verfahren Wenn aber Flächengebilde mit einem geringen bzw. bei Verwendung der erwähnten Spezialfasern Quadratmetergewicht von etwa 80 g und weniger gelingt, Faservliese herzustellen, die sich, ohne zu hergestellt werden sollen, ist es von Vorteil, bändchenzerreißen bzw. sich auseinanderzuziehen, von dem in förmige Fasern zu verwenden.

der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Ent- 15 Ein Vlies aus so vorbehandelten Fasern kann von dem Wässerungssieb abheben lassen und auch trocknen Entwässerungssieb einer Papiermaschine auf eine lassen, so haben doch alle diese Verfahren im Hinblick Strecke übergeführt werden, auf der zwischen Filzauf die praktische Durchführung gewisse Nachteile, bändern eine weitere Entwässerung erfolgt und wie sie oben schon erwähnt sind. . anschließend durch ein System beheizter Walzen zur

Bei dem letztgenannten Verfahren ist es erforderlich, 20 Trocknung geleitet werden. Eine so erhaltene Vliesdie weitere Behandlung der (auf die beschriebene bahn ist fest genug, um gegebenenfalls heiß oder kalt Weise erhaltenen) Vliese mit Bindemitteln auf einer kalandriert zu werden. Ebenfalls kann eine solche stützenden Unterlage durchzuführen, wenn die Vliese Vliesbahn im trockenen Zustand mit Imprägnierauf einen Feuchtigkeitsgehalt von unter 30 %> bezogen mitteln oder mit Bindeharzen besprüht werden oder auf das Gewicht des feuchten Vlieses, getrocknet 25 durch Lösungen oder Emulsionen von Imprägnierwerden, da ein solches Vlies mit abnehmendem mitteln oder Bindeharzen hindurchgezogen werden. Feuchtigkeitsgehalt seine Festigkeit verliert. ' Weiterhin ist es möglich, solche Faservliese durch

- -Es wurde nun gefunden, daß man flächige Gebilde eine Wärmedruck-Behandlung zu verfestigen, wenn aus Polyamidfasern herstellen kann, die auch im sie einen Anteil an Polyamid-Bindefasern enthalten, trockenen Zustand eine für die Verarbeitung auf 30 die einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzen als die Papiermaschinen ausreichende Festigkeit haben, wenn übrigen Fasern, und wenn man diese Wärmedruckman Fasern verwendet, die vor der Dispergierung in Behandlung bei einer Temperatur durchführt, die Wasser mit auf Polyamide zu einem pH-Bereich von wenig oberhalb der Schmelztemperatur der Bindefasern unter 4 Substantiv aufziehenden wasserlöslichen Ver- liegt.

bindungen vorbehandelt wurden, die durch Poly- 35 Das Verfahren wird an Hand von Beispielen im merisation von Doppelbindungen aufweisenden Mono- einzelnen erläutert,
meren entstehen, ein Molekulargewicht von wenigstens Beisniel 1

1500 haben und sauer reagierende funktionelle Gruppen
enthalten. Polyamid aus Caprolactam wird in üblicher Weise

Vorzugsweise verwendet man zur Vorbehandlung 40 zu einem Multifilfaden versponnen unter Verwendung der Polyamidfasern Polymerverbindungen, die aroma- einer Schlitzdüse mit den Lochabmessungen 60 · 800 μ. tische Kerne enthalten und als sauer reagierende Die Fäden werden zu einem Kabel von etwa 89 000 den Gruppen freie Carboxyl- oder SuIf ogruppen aufweisen. gefacht und um 350 % verstreckt. Nach der Verstrek-Besonders geeignete Verbindungen dieser Klasse sind kung wird das Kabel so durch eine ö,2%ig^e wäßrige beispielsweise Polystyrolsulfonsäure oder Mischpoly- 45 Lösung eines Polymerisationsproduktes aus Styrol und merisate aus Styrol mit Monomeren, die polymerisier- Maleinsäureanhydrid,. die bis zu einem pH von 3,0 bare Doppelbindungen aufweisen und freie Carboxyl- bis 3,5 angesäuert wurde, gezogen, daß die Einwirkungsgruppen enthalten, wie Maleinsäure, Maleinsäure- zeit auf das Fasermaterial an jeder Stelle 45 Sekunden anhydrid, Fumarsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure beträgt. Die Badtemperatur beträgt 80° C, das Flottenu. a. Weiterhin ist die Polyvinylsulf onsäure zur Vor- 50 verhältnis 1: 50. Das behandelte Kabel wird auf einen behandlung der Polyarnid-Fasern geeignet. Feuchtigkeitsgehalt von 80% abgeschleudert und auf

Die als Behandlungsmittel brauchbaren Verbindun- eine Länge von 6mm geschnitten. Eine 0,05%ige Fasergen sollen einerseits ein möglichst großes Molekül, dispersion wird auf dem Entwässerungssieb einer d. h. ein Molekulargewicht von 1500 oder mehr haben, Papiermaschine zu einem Naßvlies abgesetzt, das bis doch müssen sie andererseits wasserlöslich sein. Durch 55 zu einem Feuchtigkeitsgehalt von 65 % (bezogen diese Bedingung ist die obere Grenze des Molekular- auf das Gewicht des nassen "Vlieses) entwässert wird, gewichtes gegeben. Außerdem müssen sie, wie schon Das feuchte Vlies wird in die Trockenvorrichtung oben erwähnt, zumindest in einem pH-Bereich von übergeführt und bei etwa 96⁰C getrocknet. Die Vliesunter 4 Substantiv auf die Faser aufziehen. Auf Poly- bahn kann am Ende der Trockenvorrichtung aufgeamide nicht Substantiv aufziehende Verbindungen, 60 wickelt werden.

beispielsweise die neutralen Salze der Polystyrolsulf on- Anschließend erfolgt eine Nachbehandlung, wie sie

säure oder die alkalisch reagierenden Natriumsalze zur Erzielung der vom Endprodukt geforderten Eigenvon Mischpolymeren, aus Styrol und Maleinsäure- schäften notwendig ist. Die trockene Vliesbahn wird anhydrid oder der. Polyvinylsulf onsäure sind als zu diesem Zweck durch ein Bad geführt, das eine Behandlungsmittel nicht geeignet. 65 0,5%ige methanolische Copolyamid-Lösung enthält.

Die Behandlung kann anschließend an die Nach- Nach dem Abquetschen von der überschüssigen behandlung, d. h. nach der Verstreckung, mit dem Flüssigkeitsmenge wird die Vliesbahn an der Luft endlosen Kabel oder auch bei den auf die gewünschte getrocknet und anschließend bei 120⁰C kalandriert.

Das entstehende Flächengebilde hat ein Quadratmetergewicht von etwa 100 g.

Beispiel2

Polyamid aus Caprolactam wird auf die übliche Weise zu einem Multinlfaden (Einzeltiter 1,2 den) versponnen. Die Einzelfäden werden zu einem Kabel von etwa 89 000 den gefacht und auf 350 % verstreckt. Dieses Kabel wird anschließend auf eine Länge von 6 mm geschnitten. Die Stapelfasern werden in eine 5%ige Lösung von Polystyrolsulfonsäure in Wasser, die einen pH-Wert von 1 besitzt, eingerührt. Die Badtemperatur beträgt 80⁰C, das Flottenverhältnis 1:50, die Einwirkungszeit des Präparationsmittels auf das Fasermaterial etwa 2 Minuten. Die behandelten Fasern werden dann auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 80% abgeschleudert. Anschließend wird eine O,O5°/oig^e wäßrige Faserdispersion hergestellt, zu der eine Copolyamid-Kurzf aser von 1,2 den Einzeltiter und 6 mm Schnittlänge (Schmelzpunkt 170°) in einer Menge hinzugefügt wird, daß der Anteil an Copolyamid-Faser an der gesamten Fasermasse 10 % beträgt. Die Faserdispersion wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu einer Vliesbahn verarbeitet, wobei die Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine so eingestellt wird, "25 daß ein Produkt mit einem Quadratmetergewicht von etwa 100 g erhalten wird. Die Vliesbahn kann am Ende der Trockenvorrichtung aufgerollt werden. Zur endgültigen Verfestigung wird sie einer Kalanderbehandlung bei 170° C unterworfen. Es wird ein papierartiges Produkt von hoher Zug- und Einreißfestigkeit erhalten.

Beispiel 3

Polyamid aus Caprolactam wird in üblicher Weise zu einem Multinlfaden (Einzeltiter 1,4 den) versponnen. Die Fäden werden zu einem Kabel von etwa 89 000 den gefacht und das Kabel um 400 % verstreckt. Anschließend wird es auf eine Länge von 6 mm geschnitten. 1 kg dieser Stapelfasern wird in eine 5%i§^e wäßrige Lösung von Polyvinylsulfonsäure eingerührt. Der pH-Wert des Bades beträgt 1, die Badtemperatur 8O⁰C, das Flottenverhältnis 1: 50 und die Einwirkungszeit des Behandlungsmittels auf das Faser-' material etwa 2 Minuten. Die präparierte Faser wird anschließend auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 8O°/o abgeschleudert. Eine 0,05%ige Dispersion dieser Fasern wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf einer Papiermaschine zu einer Vliesbahn verarbeitet. Die Vliesbahn kann am Ende der Trockenvorrichtung, ohne zerstört zu werden, aufgerollt werden. Zur endgültigen Verbindung der Fasern untereinander wird die Vliesbahn durch eine 10%ig^e wäßrige Kunststoffdispersion hindurchgezogen, an der Luft getrocknet und einer Kalanderbehandlung bei 165°C unterworfen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von papierähnlichen Gebilden aus Polyamid-Fasern durch Dispergieren der Fasern in Wasser, Ausgießen der Faserdispersion zu einer Vliesbahn, Entwässern, Trocknen und Verfestigen des Faservlieses, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamid-Fasern vor der Dispergierung in Wasser mit solchen wasserlöslichen Verbindungen behandelt werden, die durch Polymerisation von Doppelbindungen aufweisenden Monomeren entstehen, ein Molekulargewicht von wenigstens 1500 besitzen, sauer reagierende funktionelle Gruppen enthalten und in einem pH-Bereich von unter 4 Substantiv auf die Polyamid-Fasern aufziehen.

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