DE1951977B2

DE1951977B2 - Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf der Basis synthetischer Fasern mit hoher Wasserdampfaufnahmefahigkeit

Info

Publication number: DE1951977B2
Application number: DE1951977A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dipl.-Chem. Dr. 6501 Finthen Hammer; Herbert Dipl.-Chem. Dr. 6272 Koenigshofen Porrmann
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1969-10-15
Filing date: 1969-10-15
Publication date: 1979-10-04
Also published as: GB1324877A; BE757409A; NL7014850A; DE1951977C3; DE1951977A1; SE364081B; CS204966B2; US3791849A; DE2046664A1; JPS4948596B1; CA937463A; FR2064354A1; FR2064354B1; CH1526470D; LU61878A1; ES384505A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf Basis synthetischer Fasern, das eine hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit aufweist, insbesondere ein durch chemische Mittel gebundenes Faservlies aus synthetischen Fasern, das durch hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit ausgezeichnet ist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein kontinuierliches Verfahren der genannten Art.

Es ist ein Verfahren zum Binden von Faservliesen mit Hilfe chemischer Mittel bekannt, nach welchem dem Vlies eine Kunststoffdispersion oder eine Kunststofflösung einverleibt und das in der Lösung enthaltene Polymere zur Koagulation gebracht wird. Das Polymere lagert sich dabei, die Vliesfasern verbindend, im Vliesinnern ab.

Das bekannte Verfahren ermöglicht es, durch das in das Vlies eingebrachte chemische Bindemittel die mechanische Festigkeit des Vlieses zu erhöhen. Ein in dieser Weise gebundenes Faservlies hat jedoch eine sehr geringe Wasserdampfaufnahmefähigkeit. Trotz seiner durch die Vliesbindung erzielten hinreichenden Festigkeit für die Verwendung als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Lederaustauschmaterials ist ein auf dieser Basis hergestelltes Lederaustauschmaterial; auf Grund seiner gegenüber Naturleder sehr viel geringeren Wasserdampfaufnahmefähigkeit, diesem in dieser Eigenschaft unterlegen. Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit des Naturleders ist besonders für das Behaglichkeitsgefühl beim Tragen von.Lederschuhen oder Lederbekleidung sowie auch bei der Benutzung von Lederpolsterartikeln von wesentlichem Einfluß. Die nach den bekannten Verfahren gebundenen Faservliese sind zwar wasserabstoßend, entsprechen jedoch bezüglich der Wasserdampfaufnahmefähigkeit nicht den Ansprüchen, die man an einen Ausgangsstoff zur Herstellung von Schuhober-, Bekleidungsoder Polstermaterial stellt.

Leder ist im wesentlichen wasserundurchlässig und wasserdampfaufnahmefähig. Aus diesem Grunde wird auch von einem Lederaustauschstoff diese Eigenschaftskombination verlangt.

Ein nach dem anderen bekannten Verfahren mittels chemischer Bindemittel hydrophilen Charakters gebundenes Vlies hat den Nachteil, daß sich das Bindemittel in kompakter Form im Vliesinnern ablagert. Die erzielbare Wasserdampfaufriahmefähigkeit derart gebundener Vliese ist trotz des hydrophilen Charakters des chemischen Bindemittels unzureichend, da die Struktur des Binders im Vlies kapillar- bzw. porenfrei oder kapillar- bzw. porenarm ist.

Nach DE-AS 1240653 ist ein Verfahren bekannt zur Erhöhung der Atmungsaktivität (Wasserdampfdurchlässigkeit) von Polyurethanfolien bzw. -überzügen. Dabei werden die Folien bzw. die Überzüge erzeugt durch Mitverwendung von Emulgatoren.

Die Emulgatoren beeinflussen die Oberflächenspannungen des gelösten Polyurethans, damit die Verteilung in der Lösung und beim Koagulieren eine bessere ist; schließlich beeinflussen sie die Porenstruktur der Folien, was dann letztlich zu erhöhter Wasserdampfdurchlässigkeit führt.

Mit dem in der DE-AS 1240653 beschriebenen Verfahren läßt sich jedoch eine Wasserdampfaufnahmefähigkeit der Folien bzw. Überzüge nicht erreichen. Dieser Veröffentlichung kann auch keine diesbezügliche Lehre entnommen werden.

Nach den Unterlagen des BE-Patents 705 845 ist weiterhin ein Verfahren zur Verfestigung von Faservliesen bekannt bei dem der Binderflotte ein Entschäumer zugesetzt wird. Dieser Entschäumersoll bewirken, daß sich bei der Trocknung des Faservlieses im Hochfrequenzfeld eine gleichmäßige Binderver-

teilung ergibt und keine Binderwanderung mit ihren qualitätsmindernden Merkmalen auftritt. Mit dem in diesen Unterlagen beschriebenen Verfahren kann die Wasserdampfaufnahmefähigkeit eines Faservlieses nicht beeinflußt und demnach auch nicht erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines chemisch gebundenen Faservlieses vorzuschlagen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist und es erlaubt, chemisch gebundene Faservliese auf Basis von synthetischen Fasern herzustellen, welche eine gute Wasserdampfaufnahmefähigkeit aufweisen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf Basis synthetischer Fasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in einem ersten Verfahrensschritt das Faservlies auf Basis synthetischer Fasern mit einer Binderflüssigkeit, bestehend aus

a) einer flüssigen wäßrigen Dispersion eines Elastomeren, mit freien COOH- und bzw. oder OH- und bzw. oder NH₂- und bzw. oder NH- und bzw. oder SH-Gruppen,

b) einer flüssigen wäßrigen Lösung von Cellulosederivaten oder Polyvinylalkohol als hydrophile Polymere,

c) einer flüssigen, wäßrigen Emulsion ein-s langkettigen aliphatischen Mono- und bzw. oder Diisocyanats.

tränkt, im zweiten Verfahrensschritt die zur Erreichung der Koagulationstemperatur des Elastomeren erforderliche Wärme auf das Faservlies einwirken läßt, im dritten Verfahrensschritt auf das getränkte Faservlies Wärme einwirken läßt, die es auf eine Temperatur im Bereich oberhalb 100° C und unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern des Faservlieses erhitzt und im vierten Verfahrensschritt das Faservlies mit Waschflüssigkeit behandelt und dann im fünften Verfahrensschritt das Faservlies durch Wärmeeinwirkung trocknet.

Die zur Vliesbindung verwendete Binderflüssigkeit soll nachfolgend als flüssiges Bindemittelsystem bezeichnet werden.

Als wäßrige Elastomeren-Dispersion eignet sich prinzipiell jede wäßrige Dispersion eines Elastomeren, insbesondere eine auf Polyacrylat- oder Polyvinyl-Basis. Es ist jedoch besonderts vorteilhaft, von Elastomeren-Dispersionen auszugehen, deren Elastomere reaktionsfähige Gruppen, wie beispielsweise COOH, NH, NH₂ OH oder SH besitzen, insbesondere vorteilhaft sind dabei solche Elastomeren-Dispersionen, die freie COOH-Gruppen aufweisen. Elastomere des vorgenannten Aufbaus sind deshalb besonders bevorzugt, weil sie durch die genannten Gruppen befähigt sind, mit den anderen Feststoffkomponenten des flüssigen Bindemittelsysiems zu reagieren, wodurch eine räumlich vernetzte Struktur des die Fasern verbindenden Mittels entsteht. Insbesondere vorteilhaft ist als wäßrige Elastomeren-Dispersion Synthesekautschuk auf Basis Butadien-Acrylnitril-Methacrylsäure geeignet.

Der Begriff »Elastomere« soll für Polymere gemäß der Definition in »Textbook of Polymer Chemistry«, New York 1967, Seite 154, gelten.

Als hydrophile Komponente des flüssigen Bindemittelsystems sind wasserlösliche Polymere, beispielsweise Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose oder Celluloseether sowie Stärke, geeignet, insbesondere vorteilhaft jedoch Polyvinylalkohol.

Bei der hydrophilen Komponente des flüssigen Bindemittelsystems handelt es sich demnach um ein Polymeres, das eine Vielzah! hydrophil wirkender Gruppen besitzt.

Als wäßrige Isocyanatemulsionen sind solche auf Basis aliphatischer Mono- und bzw. oder Diisocyanate mit einer Kohlenstoff kette im Bereich von 14 bis 25, insbesondere im Bereich zwischen 16 und 20 Kohlenstoffatomen geeignet. Die genannten Isocyanate können verzweigt oder unverzweigt sein, es können auch Abmischungen von veraweigten mit unverzweigten Isocyanaten verwendet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Isocyanate der genannten Art in verkappter Form zu verwenden. Aliphatische Isocyanate des genannten Aufbaus zeichnen sich dadurch aus, daß sie auch bei längerem Stehen in wäßriger Emulsion nur sehr langsam mit dem Dispergens reagieren. Selbst bei Siedetemperatur des Dispersums wird die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Wasser und Isocyanat nicht erheblich gesteigert. Dies Verhalten der genannten aliphatischen Isocyanate kann durch derer hydrophoben Charakter erklärt werden. Das genannte Dispersum der Emulsion bildet das hydrophobe, fettartige Element im flüssigen Bindemittelsystem. Die genannten aliphatischen Isocyanate sind auf Grund ihres hydrophoben Charakters integrierender Bestandteil des flüssigen Bindemittelsystems und wesentlich verantwortlich für die Weichmachung des gebundenen textlien Flächengebildes, seine Hydrophobie, Geschmeidigkeit und sein Griffverhalten.

Die gut wasserlösliche hydrophile polymere Substanz im flüssigen Bindemittelsystem ist gut verträglich mit dem dispergieren Elastomeren. Das wasserlösliche hydrophile Polymere wirkt stabilisierend auf die Elastomerendispersion. Bei Verwendung von Polyvinylalkohol als wasserlösliches hydrophiles Polymeres wirkt dieser vulkanisationsbeschleunigend bei der Vulkanisation von Synthesekautschuk, was für den Fall von Bedeutung ist, daß eine solche Vulkanisation vorgesehen ist.

Das flüssige Bindemittelsystem hat einen sich aus der Menge des Elastomeren, des wasserlöslichen hydrophilen Polymeren sowie dem aliphatischen Isocyanat zusammensetzenden Feststoffgehalt im Bereich von 30 bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 40 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flüssigen Bindemittelsystems.

Der Feststoffanteil des flüssigen Bindemittelsystems besteht dabei im Bereich zwischen 40 und 100 Gew.-%, insbesondere im Bereich zwischen 60 und 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesaintfeststoffanteil aus hochpolymerem Material.

Der hochpolymere Anteil des Feststoffanteils des flüssigen Bindemittelsystems weist dabei einen Anteil im Bereich von 50 bis 98 Gew.-%, insbesondere einen solchen im Bereich von. 60 bis 80 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtanteil des hochpolymeren Materials an Elastomerem auf, während ein Anteil im Bereich von 1 bis 40%, insbesondere von 5 bis 25%, aus wasserlöslichem hydrophilen Hochpolymeren besteht.

Der Feststoffanteil des flüssigen Bindemittelsystems weist einen Anteil im Bereich von 1 bis 40Gew.-%, insbesondere einen solchen von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Feststoffanteils eines aliphatischen Mono- und bzw. oder Diisocyanats auf.

Es soll als Koagulationstemperatur diejenige Temperatur gelten, bei deren Überschreitung das dispergierte Elastomere koaguliert wird. Es ist erfindungsgemäß eine zwingende Bedingung, daß die Koagulationstemperatur unterhalb derjenigen Temperatur liegt, bei der chemische Umsetzungen zwischen den Komponenten des flüssigen Bindemittelsystsms stattfinden.

Als chemische Bindemittel werden solche chemischen Mittel verstanden, die physikalisch-mechanisch die Vliesfasern miteinander verbinden. Das flüssige Bindemittelsystem ist daher selbst nicht mechanisch bindefähig. Das nach dem zweiten Verfahrensschritt im Vliesinneren befindliche mechanisch bindefähige Mittel soii als Bindemitteikompiex bezeichnet werden. Der Bindemittelkomplex unterscheidet sich dabei vom flüssigen Bindemittelsystem bzw. dem einzelnen Feststoffkomponenten desselben dadurch, daß, als Folge der im Verlauf der Verfahrensdurchführung ablaufenden chemischen Reaktionen zwischen den Bestandteilen des flüssigen Bindemittelsystems der Bindemittelkomplex im wesentlichen unlöslich in Wasser ist.

Das flüssige Bindemittelsystem wird hergestellt, indem man eine wäßrige Dispersion eines Elastomeren mit einem Feststoffanteil im Bereich von 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion mit einer wäßrigen Lösung mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere einen solchen im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, eines hydrophilen Polymeren, welches sich in einem chemischen Aufbau und seinen physikalischen Eigenschaften von dem Elastomeren unterscheidet sowie einer wäßrigen Emulsion eines aliphatischen Isocyanats mit einem Isocyanatanteil im Bereich von 10 bis 80Gew.-%, insbesondere einem solchen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Emulsion, in einem Verhältnis miteinander mischt, daß die dabei entstehende flüssige Mischung den vorgenannten Gesamtfeststoffanteil besitzt und die einzelnen Feststoffkomponenten in den angegebenen Mengen vorliegen.

Im Zusammenhang mit Angaben über den Feststoffgehalt des flüssigen Bindemittelsystems soll auch das Dispersum der Emulsion als »Feststoff« gelten.

Im Verlaufe des zweiten Verfahrensschrittes reagiert in Folge der Wärmeeinwirkung, die zu einer oberhalb 100° C, jedoch unterhalb der Erweichungstemperatur der Fasern des Faservlieses liegenden Temperatur des Bindemittels führt, das Isocyanat mit dem hydrophilen wasserlöslichen Polymeren des flüssigen Bindemittelsystems zu einem in Wasser und organischen Lösungsmitteln unlöslichen Reaktionsprodukt. Falls das Elastomere Gruppen aufweist, die zur Reaktion mit Isocyanatgruppen befähigt sind, so erfolgt unter den verfahrensgemäßen Temperaturbedingungen zusätzlich eine Verknüpfung der Isocyanate und bzw. oder dem aus Isocyanat und hydrophiler Komponente gebildeten Reaktionsprodukt mit den gegebenenfalls vorhandenen Carboxylgruppen der Polymerenketten des Elastomeren.

Erfolgt die Reaktion einer Isocyanatgruppe mit einer Carboxylgruppe eines Elastomeren, so wird CO₂ freigemacht, wobei das freigesetzte Gas zur Porenbildung im Bindemittel beiträgt.

Das Schützen der NCO-Gruppen der Isocyanate geschieht dadurch, daß man die Isocyanate mit Äthy lenimin, Phenol, Natriumhydrogensulfit und anderer umsetzt. Unter Wärmeeinfluß wird das Umsetzungs produkt wieder aufgespalten und die NCO-Grupp( wieder freigesetzt. Die verkappten Isocyanate werder ebenfalls in Form wäßriger Emulsionen verwende und sind mit der wäßrigen Elastomeren-Dispersior gut verträglich.

Faservliese auf Basis von synthetischen Fasern sine solche Gewebe, Gewirke oder Filze, insbesondere jedoch Faservliese, bevorzugt Wirrfaservliese, die au; synthetischen Fasern bestehen, ganz besonders bevorzugt jedoch mit einem Anteil an wärmeschrumpffähigen Synthesefasern.

Das flüssige Bindemitteisystem kann vorteiihar Vulkanisationsbeschleuniger, wie beispielsweise Zinkoxyd oder als Vulkanisationsbeschleuniger be kannte Schwefelverbindungen enthalten.

Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:

Ein Faservlies, insbesondere ein genadeltes Wirrfa servlies, wird in einer Wanne, die das flüssige Bindemittel enthält, mit diesem getränkt. Das getränkte Vlies wird dann aus der Wanne genommen und abgequetscht. Anschließend läßt man auf das getränkte Vlies Wärme einwirken, die hinreicht, daß die Koagulationstemperatur des Elastomeren im flüssigen Bin demittelsystem erreicht wird, jedoch nicht ausreicht um chemische Reaktionen zwischen den Feststoff komponenten des flüssigen Bindemittelsystems auszulösen oder die Vliesfasern zu erweichen. Die Wärmeeinwirkung erfolgt zweckmäßig durch Bestrahler des Vlieses mit einem Infrarotstrahler. Die Koagula tionstemperatur liegt im Bereich zwischen 30 unc 80° C, insbesondere im Bereich zwischen 35 unc 50⁰C.

Nach hinreichend vollständiger Koagulation de: Elastomeren wird das Vlies in eine mit Heißluft einei Temperatur im Bereich von 100-180° C beaufschlagte Heizkammer eingeführt. In dieser Kammei wird das Vlies auf eine Temperatur, die irn Bereich oberhalb 100° C und unterhalb der Erweichungstemperatur der Synthesefasern liegt, vorzugsweise au! eine Temperatur im Bereich zwischen 120 und 180° C während einer Zeitdauer im Bereich zwischen 2 unc 30 Minuten, insbesondere im Bereich zwischen 5 unc 15 Minuten, erhitzt.

Bei dieser Temperatur und innerhalb des genannten Zeitraumes finden die genannten chemischen Reaktionen zwischen den reaktionsfähigen Komponenten des im Vliesinneren befindlichen Bindersystem! statt.

Nach Verlassen der Heizkammer wird das Vlies zuerst mit heißem und dann mit kaltem Wasser ausgewaschen und dann durch Wärmeeinwirkung getrocknet, beispielsweise in einer mit Heißluft einei Temperatur im Bereich von 120-150° C beschickter Trockenkammer.

Es ist besonders vorteilhaft, das erfindungsgemäßc Verfahren kontinuierlich durchzuführen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhall man ein durch chemische Mittel gebundenes Faservlies, das die Vorzüge der nach bekannten Verfahrer gebundenen in sich vereinigt, jedoch ihre Nachteile nicht aufweist. Im komplexen Bindersystem zwischer den Fasern des Faservlieses liegen nämlich neben der Polymerenketten höher molekulare Substanzen mil verzweigter Kette, die hydrophob-hydrophilen Charakter haben und Urethangruppierungen aufweisen.

vor. Diese entstehen durch die genannten chemischen Reaktionen der Feststoffkomponenten des flüssigen Bindersystems im Verlaufe des dritten Verfahrensschrittes. Das komplexe Bindersystem der vorgenannten Art zeichnet sich ferner durch seine Struktur aus. Sie ist durch eine große Anzahl von Poren und Kapillaren charakterisiert. Die Porosität des komplexen Bindersystems kann vorteilhaft noch dadurch gesteigert werden, daß man eine wäßrige Synthesekautschukdispersion auf Basis eines Butadien-Acryl nitril-Methacrylsäuremischpolymerisats als wäßrige Elastomerendispersion unter Zusatz von Zinkoxyd vulkanisiert. Durch Zinksalzbildung zwischen Carboxylgruppen benachbarter Polymerenketten tritt dann Vernetzung der Ketten untereinander ein. Von der genannten Salzbildung werden jedoch nicht sämtliche Caboxylgruppen des genannten Elastomeren auf Mischpolymerisatbasis erfaßt. Durch das nebeneinander Vorliegen der wäßrigen Dispersion eines langkettigen, aliphatischen Isocyanats, vorteilhaft Stearylisocyanat, neben der wäßrigen Lösung des hydrophilen Polymeren, vorteilhaft Polyvinylalkohol, oder teilverseiftem Polyvinylacetat im flüssigen Bindemittelsystem entstehen im Verlaufe der dritten Verfahrensstufe durch chemische Reaktion einerseits Umsetzungsprodukte des Isocynats mit dem Polyvinylalkohol, andererseits reagiert da Isocyanat mit den bei der Salzbildung während der Vulkanisation des Elastomeren nicht gebundenen Carboxylgruppen des genannten Synthesekautschuks. Bei dieser Reaktion wird CO₂ freigesetzt, wodurch die Porosität des komplexen Bindersystems im Vlies erhöht und die Klebrigkeit desselben beseitigt wird.

Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit und der Grad der Hydrophobierung des Vlieses lassen sich, außer durch die eingesetzten absoluten Mengen der das komplexe Bindersystem aufbauenden chemischen Substanzen, durch das Mengenverhältnis der wasserlöslichen hydrophilen zu den hydrophoben Komponenten und durch die Reaktionsbedingungen in weiten Grenzen variieren. Beispielsweise steigt bei gegebener Polyvinylalkoholmenge die Wasserdampfaufnahme mit abnehmender Menge Stearylisocyanat und mit steigenden Temperaturen während des zweiten Verfahrensschrittes, wobei gleichzeitig der hydrophobe Charakter des komplexen Bindersystems gemindert wird. Umgekehrt steigt der Grad der Hydrophobierung des Vlieses durch den Binder bei gegebener Polyvinylalkoholmenge im Bindersystem mit steigender Stearylisocyanatmenge unter Abnahme der Wasserdampfaufnahmefähigkeit des komplexen Bindersystems.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte technische Fortschritt besteht in einem einfach und wirtschaftlich-technologisch nicht aufwendig durchführbaren Verfahren zum Binden eines Faservlieses, wobei sich das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebundene Faservlies durch seine Wasserdampfaufnahmefähigkeit bei gleichzeitiger wasserabstoßender Wirkung von nach bekannten Verfahren gebundenen Faservliesen vorteilhaft unterscheidet. Die Wasserdampfaufnahmefähigkeit des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebundenen Faservlieses kann je nach den angewandten Mengen der das flüssige Bindemittelsystem aufbauenden chemischen Verbindungen und den Reaktionsbedingungen während des zweiten Verfahrensschrittes zwischen 1 und 15% variiert werden.

Die Wasserdampfaufnahme wird wie folgt ermittelt: Eine Vliesprobe der Menge von 10 cm Länge und einer Breite von 5 cm wird 24 Stunden bei 65% relativer Luftfeuchtigkeit bei 20 ° C klimatisiert und danach gewogen. Nach der Wägung wird der Probestreifen weitere 24 Stunden bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit und 30° C gelagert und anschließend erneut gewogen. Der sich ergebende Gewichtsunterschied zwischen den beiden Wägungen wird in Prozent berechnet und als Wasserdampfaufnahme angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine positive Veränderung einer Mehrzahl komplex zusammenhängender Eigenschaften des gebundenen Vlieses möglich.

Ein wesentlicher Vorteil ist, daß man durch das erfindungsgemäße Verfahren in die Lage versetzt wird, einem zur Weiterverarbeitung zu Lederaustauschmaterial vorgesehenen Faservlies Eigenschaften zu verleihen, die den Charakter des auf Basis dieses Trägervlieses hergestellten Lederaustauschmaterials in Richtung zum Leder verschieben. Das verfahrensgemäß hergestellte Vlies ist nicht nur gleichzeitig wasserabstoßend und im beachtlichen Maße wasserdampfaufnehmend, sondern ist noch in folgender Beziehung verbessert: Die zugesetzten hochmolekularen hydrophilen Verbindungen liegen beim Koagulationsprozeß in gequollenem Zustand im Binder vor. Erst bei der nachfolgenden Wärmeeinwirkung im Verlaufe des zweiten Verfahrensschrittes werden die hydrophilen Verbindungen entquollen, wobei das Wasser unter Ausbildung einer hohen Porosität im komplexen Bindersystem aus diesem ausgetrieben wird. Dieser Effekt wird außerdem verstärkt durch die Bildung von verzweigten Molekülen durch die chemische Reaktion, die den Abstand zwischen den Kettenmolekülen vergrößern. Für eine hohe Wasserdampfaufnahmefähigkeit des komplexen Bindersystems sind außer hydrophilen Gruppen Poren und Kapillaren im komplexen Bindersystem erforderlich. Tine dieser Voraussetzungen allein ermöglicht noch keine hohe Wasserdampf auf nähme. Im Zusammenhang mit der wesentlich gesteigerten Porosität des komplexen Bindersystems steht auch eine hohe Atmungsaktivität des verfahrensgemäß gebundenen Vlieses. Diese ist für den Tragekomfort von Schuhen oder Bekleidungsstücken, die aus Lederaustauschmateria! auf Basis der genannten Vliese hergestellt sind, wie bereits erwähnt, von großer Bedeutung.

Die langkettigen fettartigen Isocyanate im komplexen Bindemittelsystem machen das gebundene Vlies weich und geschmeidig. Der Grad der Geschmeidigkeit läßt sich durch die verwendeten Mengen der genannten Substanz einstellen. Das langkettige aliphatische Isocyanat ist fest im komplexen Bindersystem durch chemische Reaktion eingebaut, d. h. es migriert unter den normalen Bedingungen nicht aus diesem aus. Das Verfahren führt zu einem komplexen Bindersystem mit hohem Vernetzungsgrad und räumlich-netzwerkartiger Struktur.

Die Vernetzung wirkt sich jedoch durch die weichmachende Wirkung des Isocyanats im komplexen Bindersystem nicht nachteilig aus.

Da das verfahrensgemäß gebundene Vlies nicht klebrig ist, läßt es sich ohne Schwierigkeiten schleifen. Die Oberfläche wird dabei nicht verklebt oder verschmiert.

Durch das Mischen der wäßrigen Elastomeren-Dispersion und der wäßrigen Emulsion des aliphati-

sehen Isocyanate mit der wäßrigen Lösung des hydrophilen Hochpolymeren und durch die im Verlaufe der Verfahrensdurchführung eintretende Vernetzung durch chemische Reaktion der Komponenten miteinander in der genannten Art, erhält man ein komplexes '■> Bindersystem im Vliesinnern, das sowohl in Wasser als auch in organischen Lösungsmitteln nicht mehr oder im wesentlichen nicht mehr quellbar ist. Mit der Unquellbarkeit des komplexen Bindersystems im Vlies sind weitere wichtige Effekte beim Aufbringen "> einer Deckschicht auf das komplexe Bindemittelsystem enthaltende Vlies verbunden. Üblicherweise werden in Dimethylformamid gelöste Polyurethane zur Bildung einer Deckschicht auf das Vlies aufgebracht. Da das nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ι "> ren gebundene Vlies in Dimethylformamid sowie in einem Gemisch aus Dimethylformamid und Wasser nicht mehr quellbar ist, wird die im Vlies in inneren Hohlräumen und feinen Kapillaren enthaltende Luft nicht mehr während des Beschichtungsprozesses aus dem Vlies herausgepreßt. Dadurch läßt sich eine Blasenbildung in der Deckschicht bei der Aufbringung einer solchen auf das Vlies vermeiden.

Bei nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesen ist auch die Struktur des Rohvlieses r> bei beschichteten Vliesen der genannten Art nicht mehr als Oberflächenunruhe in der Deckschicht zu erkennen. Die Oberflächenunruhe (Nadelstruktur) ist auf eine unterschiedliche Vliesdichte, d. h. auf unterschiedliche Bindergehalte im Vlies zurückzuführen, so Die Zeichnungsoll das Verfahren erläutern, es jedoch nicht auf die gezeigte besondere Ausführungsform desselben einschränken.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung und im Querschnitt den Verfahrensablauf bei konti- r> nuierlicher Verfahrensführung.

Von einer Vorratsrolle 1 wird eine Vliesbahn 2 abgezogen. Über eine Umlenkrolle 3 wird sie fortlaufend in einen oben offenen wannenartigen Behälter 4, der mit einer Flüssigkeit 5, bestehend aus dem flüssi- w gen Bindemittelsystem, gefüllt ist, hineingeführt und in diesem mit dem flüssigen Bindemittelsystem getränkt. Es bedeutet 6 einen Vorratsbehälter für das flüssige Bindemittelsystem 5. Nach erfolgtem Tränken des Vlieses wird dieses aus dem Bad herausgeführt 1 -, und mit Hilfe eines QuetsckroHenpaares 7 abgequetscht und dabei von überschüssigem flüssigen Bindemittel befreit. Die getränkte Vliesbahn wird dann an einem Wärmestrahler 8, beispielsweise einem Keramik-Infrarotstrahler, in der Weise vorbeigeführt, -,« daß dessen Strahlung auf die Oberfläche der Bahn 2 einwirkt. Infolge der dabei eintretenden Erwärmung des Vlieses wird das im Vliesinneren enthaltene flüssige Bindemittelsystem auf Koagulationstemperatur erwärmt und das Elastomere zur Koagulation gebracht. Über weitere Umlenkrollen wird die Bahn 2 dann in eine Heizkammer 9 eingeführt. 10 und 11 bedeutet dabei einen Ein- bzw. Auslaßschlitz in der Heizkammer. Die Heizkammer wird mit Heißluft beaufschlagt. Die Heißluft tritt durch den Einlaßkanal ho 12 in die Heizkammer ein und aus dieser durch den Auslaßkanal 13 wieder aus. In der Heizkammer werden durch die in derselben herrschenden Temperaturen die chemischen Umsetzungen der Feststoffkomponenten des flüssigen Bindemittelsystems im Vlies b5 ausgelöst. In dieser Phase der Verfahrensführung bildet sich demnach das bindefähige komplexe Bindersvstem im Vliesinnern aus. Nach Austritt der Vliesbahn aus dem Austrittsschlitzs 11 der Heizkammer wird die Bahn in einen Waschfoulard 14 eingeführt. Dieser oben offene wannenartige Behälter ist durch mehrere senkrecht zur Bodenfläche derselben nach oben verlaufenden Trennwände 15 in Teilbehälter 16 unterteilt. Die Teilbehälter sind mit Waschflüssigkeit 17 gefüllt. Die Temperatur der Waschflüssigkeit in den Teilbehältern weisen untereinander einen Temperaturgradienten derart auf, daß die Waschtlüssigkeit in dem Teilbehälter, in dem die Vliesbahn eintritt, heiß und die Waschflüssigkeit am Bahnaustrittsende des Foulards kalt ist. 18 bedeutet ein Quetschrollenpaar. Die ausgewaschene Vliesbahn wird dann durch einen Trockenofen 19 geführt, dieser Ofen wird mit Heißluft beaufschlagt. Die Heißluft tritt durch die Einlaßöffnung 20 ein und durch die Auslaßöffnung 21 aus. 22 bedeutet den Eintrittsschlitz und 23 den Austrittsschlitz im Trockenofen. Das durch das komplexe Bindersystem gebundene Vlies wird dann auf eine Vorratsrolle 24 aufgerollt.

Beispiel 1

Das flüssige Bindemittelsystem wird wie folgt hergestellt: Es werden 14,8 g Polyvinylalkohol in 258,0 g Wasser gelöst.

Diese Lösung wird mit einer wäßrigen Emulsion folgender Zusammensetzung gut gemischt:

29,60 g Wasser

24,90 g Stearylisocyanat

12,45 g einer 40 gew.-%igen Lösung eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes

Die durch das Mischen erhaltene Flüssigkeit wird unter intensivem Rühren einer Dispersion zugesetzt, die folgende Zusammensetzung hat:

1. 594 g einer 50 gew.-%igen Dispersion eines Butadien-Acrylnitril-Methacrylsäure-Mischpolymerisats,

2. 29,7 geiner 50 gew.-%igen wäßrigen Dispersion von Zinkoxyd aktiv in einer wäßrigen Lösung eines Salzes eines Naphthalinsulfosäurekondensationsproduktes,

3. 14,8 geiner 20 gew.-%igen wäßrigen Dispersion eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes,

-r. x,~*~; £ wiuvO χ \jiyou\jA(Lil*> UIlU

5. 13,0 geiner 50 gew.-%igen wäßrigen Dispersion eines schwarzen Farbpigments.

In einem Foulard wird ein Wirrfaservlies aus PoIyäthylenterephthalatfaser eines Titers von 1,3 den, welches durch Nadelung (400 Stich/cm²) verdichtet ist und ein Flächengewicht von 250 g/cm² aufweist, mit ^ dem flüssigen Bindemittelsystem mit der obenge- \ nannten Zusammensetzung bis zur Sättigung des Vlieses getränkt, aus dem Foulard ausgeführt und abgequetscht.

Man führt das getränkte Vlies nun an Infrarotstrahlern vorbei, deren Strahlung auf beide Vliesoberflächen gerichtet ist und erwärmt dadurch das Vlies auf eine Temperatur von 38-40° C. Diese Temperatur entspricht der Koagulationstemperatur des flüssigen Bindemittelsystems.

Anschließend wird das Vlies einer mit Heißluft von 150 ° C beschickten Heizkammer zugeführt. In dieser Kammer wird das Vlies 15 Minuten auf eine Temperatur von 150° C gehalten.

Danach wird das Vlies in einem Wasch-Foulard 5 Minuten mit Wasser einer Temperatur von 85 ° C aus-

gewaschen und anschließend intensiv mit kaltem Wasser ausgespült. Das Vlies wird dann getrocknet, indem man es mit Warmluft von 150° C behandelt. Das gebundene Vlies hat eine Wasserdampfaufnahme von 10 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt beträgt 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht. Das gebundene Vlies ist mit Wasser schwer benetzbar und gegenüber Wasser sehr wenig saugfähig. Das gebundene Vlies eignet sich als Trägermatelial zur Weiterverarbeitung zu Lederaustauschware.

Beispiel 2

Es wird ein flüssiges Bindemittelsystem mit der Zusammensetzung, wie in Beispiel 1 angegeben, hergestellt. Bei sonst gleicher Verfahrensführung wie in Beispiel 1, unterscheidet es sich nur darin von diesem, daß das Vlies in der Heizkammer 20 Minuten auf einer Temperatur von 160° C gehalten wird.

Die Wasseraufnahme des gebundenen Vlieses beträgt 12,8 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt 62 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht. Bezüglich der Wasserbenetzbarkeit, der Wassersaugfähigkeit und der Eignung des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 Gesagte.

Beispiel 3

In Abänderung von Beispiel 1 weist die zur Herstellung des flüssigen Bindemittelsystems mitverwendete wäßrige Emulsion folgende Zusammensetzung auf: 12,5 g Stearylisocyanat, 6,2 g einer 40 gew.-%igen wäßrigen Dispersion eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes und 14,8 g Wasser.

In Abänderung der Verfahrensbedingungen des Beispiels 1 wird das Vlies in der mit Heißluft von 180° C betriebenen Heizkammer während einer Zeitdauer von 10 Minuten auf einer Temperatur von 180° C gehalten. Das gebundene Vlies hat eine Wasserdampfaufnahme von 14,5 Gew.-%, sein Bindemittelgehalt beträgt 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht. Bezüglich der Wasserbenetzbarkeit, der Saugfähigkeit und der Eignung des Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.

Beispiel 4

In Abänderung des Beispiels 3 wird das Vlies in der Heizkammer während einer Zeit von 10 Minuten auf einer Temperatur von 150° C gehalten.

Die Wasscrdampfaufnahme beträgt 6,2 Gew.-%, der Bindergehalt des Vlieses 61 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtviiesgewicht. Das gebundene Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig. Bezüglich der Verwendbarkeit des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.

Beispiel 5

Es werden getrennt die Flüssigkeiten a, b und c hergestellt, die im einzelnen, wie nachfolgend genannt, zusammengesetzt sind:
a) 482,0 g eines Acrylatmischpolymerisates als 40%ige wäßrige Dispersion, 9,4 g eines Polysiloxans, 38,4 g Wasser, 9,4 g eines Harnstofformaldehydvorkondensats, 38,4 g eines Fettsäureerdalkalisalzes, 9,4 g Titandioxyd dispergiert in ■ι 10 Gewichtsteilen einer 5%igen wäßrigen Lösung eines Salzes eines Naphthalinsulfonsäurekondensationsproduktes, 38,4 g Ammoniumchlorid, als 10%ige wäßrige Lösung,
b) 16,5 g Polyvinylalkohol, 275,0 g Wasser,
in c) 27,0 g Stearylisocyanat, 13,5 g einer 40%igen Lösung eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes, 6,4 g eines Polysiloxans, 54,0 g Wasser.

Die wäßrige Emulsion c wird unter starkem Rühren der wäßrigen Lösung b zugesetzt.

Die erhaltene Flüssigkeit wird dann mit der Dispersion α unter Rührung zum flüssigen Bindemittelsystem vermischt.

Ein Vlies gemäß den Angaben in Beispiel 1 wird, wie dort beschrieben, mit dem, wie vorstehend angegeben, flüssigen Bindemittelsystem getränkt, wobei sich die Verfahrensdurchführung gegenüber dem Beispiel 1 darin unterscheidet, daß das getränkte Vlies zur Koagulierung des Elastomeren im flüssigen Bindemittelsystem durch Vorbeiführen an den Infrarotheizelementen auf eine Temperatur von 43° C erwärmt wird. In der mit Heißluft von 160° C betriebenen Heizkammer wird das Vlies dann während 10 Minuten auf einer Temperatur von 160° C j(i gehalten. Anschließend wird das Vlies 6 Minuten mit Wasser einer Temperatur von 85 ° C gewaschen und dann mehrfach mit kaltem Wasser gespült und durch Heißlufteinwirkung getrocknet.

Das Vlies weist eine Wasserdampfaufnahme von 8,2 Gew.-% und einen Bindergehalt von 62 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtvliesgewicht, auf.

Das gebundene Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig. Bezüglich der Eignung des gebundenen Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.

Beispiel 6

Das Verfahren wird gegenüber den Angaben von Beispiel 5 in der Weise abgeändert, daß die zur Herstellung des flüssigen Bindemittelsystems verwendete Flüssigkeit b folgende Zusammensetzung hat: 13,5 g Stearylisocyanat, 13,5 g eines elektroneutralen Fettsäurekondensationsproduktes, 27,0 g Wasser, 5,0 g eines Polysiloxans.

Ferner wird in Abänderung gegenüber Beispiel 5 das Vlies in der mit Heißluft einer Temperatur von 160° C betriebenen Heizkammer während 20 Minuten auf einer Temperatur von 160° C gehalten.

Das Vlies hat eine Wasserdampfaufnahme von 11,6 Gew.-% und einen Bindergehalt von 59 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Vliesgewicht.

Das Vlies ist schwer mit Wasser benetzbar und wenig wassersaugfähig. Bezüglich der Eignung des beschichteten Vlieses gilt das in Beispiel 1 Mitgeteilte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines durch chemische Mittel gebundenen Faservlieses auf Basis synthetischer Fasern, bei dem man einem Faservlies hochpolymeres Material in Form einer Lösung oder Dispersion incorporiert und das Polymere koaguliert, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem ersten Verfahrensschritt das Faservlies auf Basis synthetischer Fasern mit einer Binderflüssigkeit, bestehend aus:

c) einer flüssigen wäßrigen Emulsion eines langkettigen aliphatischen Mono- und bzw. oder Diisocyanates,

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderflüssigkeit einen Anteil im Bereich zwischen 50 und 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Binderflüssigkeit einer wäßrigen Elaitomeren-Dispersion, enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderflüssigkeit aus einer wäßrigen Dispersion eines Butadienacrylnitril-Methacrylsäuremischpolymerisates, einer wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol und einer wäßrigen Emulsion von Stearylisocyanat besteht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Wirrfaservlies, bestehend aus Polyäthylenterephathalatfasern, verwendet.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man verkappte Isocyanate verwendet.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man im zweiten Verfahrensschritt das Faservlies während einer Zeitdauer im Bereich von 2 bis 30 Minuten einer Temperatur im Bereich von 120 bis 180° C aussetzt.