DE19630828A1 - Faservlies und dessen Verwendung - Google Patents

Faservlies und dessen Verwendung

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Description

Phenolharzgebundene Textilvliese werden seit geraumer Zeit wegen ihrer guten Dämmeigen­ schaften im Automobilbau als Werkstoffe für verkleidende und tragende Teile verwendet. Aufgrund des Bestrebens, im Baubereich eine verbesserte Wärmedämmung zum Sparen von Energie zu erzielen, erlangen Textilvliese neben Glasfaservliesen zunehmende Bedeutung.
Rohvliese lassen sich bekanntlich auf mechanischem Wege mittels Karden- und Krempelsätzen oder auf aerodynamischem sowie hydrodynamischem Weg nach dem Prinzip der Papierher­ stellung erzeugen. Nach dem Schmelzspinnprinzip und durch elektrostatische Spinnverfahren lassen sich Vliese nur aus Kunstfasern herstellen. Die Verfestigung der Rohvliese kann bekanntlich unterschiedlich durch mechanische, adhäsive oder kohäsive Verfestigungsverfahren erfolgen. So gibt es vernadelte, wasserstrahlverfestigte und fadengebundene Vliesstoffe (z. B. Maliwatt oder Malivlies). Adhäsive Vliesverfestigung erfolgt durch Verkleben der Fasern mit Hilfe chemischer Bindemittel, weswegen diese Methode auch als chemische Verfestigung bezeichnet wird.
Die Bindemittel können als Dispersionen oder Lösungen durch Aufsprühen, Imprägnieren, Pflatschen oder Bedrucken auf dem Vlies aufgebracht werden. Das Bindemittel kann auch in Form niedrigschmelzender Pulver oder Bindefasern zugegeben werden. Beim Erwärmen schmelzen die Pulver oder Bindefasern an und bewirken beim Abkühlen die adhäsive Verbindung der Fasern. Bei der kohäsiven Verfestigung werden die Fasern, oft unter Druck, durch Anlösen der Faseroberfläche mittels geeigneter Lösungsmittel verbunden. Derartige Methoden sind alle bekannt.
In neuerer Zeit bekommen Faservliese aus Naturfasern besondere Bedeutung, da Abfälle bei der Faservliesherstellung sowie gebrauchte, ausgebaute Dämmatten durch biologischen Abbau entsorgt werden können. Der Nachteil bekannter Faservliese besteht jedoch darin, daß diese nur teilweise biologisch abgebaut werden und daher eine Kompostierung nicht möglich ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, neue Faservliese insbesondere zur Verwendung als Dämmstoffe zu erzeugen, die kompostierbar sind, dennoch aber eine für die Verwendung ausreichende Festigkeit aufweisen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Faservlies auf der Basis biologisch abbaubarer Fasern und mit einem die Fasern miteinander verbindenden Bindemittel gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie als Bindemittel wenigstens ein biologisch abbaubares, im Grundgerüst Ester- und Etherbindungen enthaltendes Polymer enthalten.
Als biologisch abbaubare Fasern kommen alle Naturfasern, wie Wolle, Baumwollabfälle, Flachs, Hanf, Jute, Ramie, Kenaf, Roselle und andere Fasern entsprechender Feinheit, in Betracht. Die Auswahl des Faserstoffes wird dabei letztlich von wirtschaftlichen Erwägungen getragen werden. Selbstverständlich soll der Erfindungsgedanke nicht ausschließen, daß in kleineren Anteilen noch andere, nicht biologisch abbaubare Fasern, wie Glasfasern, enthalten sein können, soweit diese die Entsorgung, insbesondere die Kompostierung nicht stören.
Als Bindemittel kommen beispielsweise und bevorzugt Stärkeester, wie Stärkephosphate und Stärkesulfate, Stärkether, Celluloseester und Celluloseether, wie Cellulosediacetat in Betracht.
Eine andere Gruppe bevorzugter Bindemittel für die Faservliese nach der Erfindung sind biologisch abbaubare synthetische oder natürliche aliphatische Polyester, wie Polylactid, Polyhydroxybutyrat, Copolymerisate der Milchsäure, Glycolsäure, Hydroxybuttersäure und/oder Hydroxyvaleriansäure mit ε-Caprolacton, sowie Lignin. Die Bindemittel können in der Form von Emulsionen, Pulver oder Fasern, die gegebenenfalls geeignete Weichmacher enthalten können, auf die Faser aufgebracht werden.
Die Bindemittel werden zweckmäßig in Mengen von 2 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das fertige Faservlies, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, der Rohfaser zugesetzt.
In vielen Anwendungsbereichen, wie im Baubereich, müssen Dämmstoffe mindestens der Brandklasse B2, wünschenswerterweise der Brandklasse B1, genügen. Naturfasern als solche erfüllen diese Anforderungen nicht.
Es ist daher zweckmäßig, die erfindungsgemäßen Faservliese mit geeigneten Flammschutz­ mitteln auszurüsten. Diese Flammschutzmittel werden, wenn sie im Gemisch mit dem Bindemittel auf die Rohfaser aufgebracht werden, in feinverteilter Form zum Anhaften auf der Rohfaser gebracht, was ihre Wirkung als Flammschutzausrüstung erhöht, da keine Entmischung erfolgt, d. h. keine weniger flammgeschützten Bereiche des Faservlieses entstehen.
Bevorzugte Flammschutzmittel für die Faservliesstoffe nach der vorliegenden Erfindung sind Phosphate, die in ihrem Basenrest Stickstoff enthalten. Dies sind beispielsweise Ammonium-, Melamin- und Guanidinsalze der Ortho-, Di- und Polyphosphorsäure sowie Gemische hiervon und Gemische mit Borverbindungen, wie Borsäure, Natrium-, Kalium- und Ammoniumboraten.
Andere Beispiele sind Diammoniumtetraborat oder Ammoniumpentaborat, Melaminborate, Melaminborphosphate, Guanidinborate und Ammonium- bzw. Guanidinsalze gemischter Borphosphorsäureester, wie sie etwa in der DE-A-42 19 711 beschrieben sind.
Die Flammschutzmittel werden günstigerweise in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von 8 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des fertigen Faservlieses, eingebracht.
Die Flammschutzmittel können zweckmäßig in Form wäßriger Lösungen zugegeben werden, wobei der pH-Wert dieser wäßrigen Lösungen möglichst 4,5 nicht unterschreiten sollte, um eine Hydrolyse und ein Brüchigwerden der Bastfasern zu vermeiden.
Die carbonisierende Wirkung der Mischungen kann durch Zusatz von Polyhydroxyverbindungen, wie Sorbit, Mannit, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Trimethylolmethan, Trimethylolethan oder Trimethylolpropan erhöht werden. Derartige Polyhydroxyverbindungen werden den Faservliesen zweckmäßig in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, besonders in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-% zugesetzt.
Bei Verwendung wäßriger oder lösemittelhaltiger Bindersysteme können die Flammschutz­ mischungen in gelöster oder dispergierter Form zusammen mit dem Bindemittel mit der Faser vereinigt werden, wie beispielsweise durch Tauchen oder Besprühen der Rohfasern. Bei Verwendung pulveriger Bindemittel können die Flammschutzgemische in fester Form zusammen mit den Bindemitteln aufgebracht werden. Dies kann durch Pudern oder durch Applizieren in der Mischkammer erfolgen. Auch ein Schaumeintrag ist denkbar. Selbstverständlich können das Bindemittel und das Flammschutzmittel auch nacheinander auf die Faser aufgebracht werden, wie beispielsweise durch Zugabe des Bindemittels in Pulverform und anschließendes Aufbringen des Flammschutzmittels in Form einer wäßrigen Lösung durch Tauchen oder Besprühen. Getrenntes Aufbringen ist aber aus ökonomischen Gründen unzweckmäßig, da ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist.
Faserförmige Bindemittel ermöglichen ein Pudern mit dem Flammschutzmittel sowie eine Applikation beim Mischen der Fasern oder ein Tauchen oder Besprühen mit Flammschutz­ mittellösungen oder -dispersionen. Bei hydrodynamischer Vlieslegung kann man die Flammschutzausrüstung mit wäßrigen Lösungen oder Dispersionen der Flammschutzmittel vornehmen.
Beispiel 1
Ein auf einer Wirrvlieskrempel erzeugtes Vlies aus weitgehend entholzten Grünflachsfasern wurde mit einer pulverförmigen Mischung aus Polylactid, Ammoniumdiphosphat, Melaminborat und Mannit derart gepudert, daß das Vlies etwa 30 Gew.-% dieser Mischung enthielt. Das so erhaltene Rohvlies wurde dreimal dupliziert und zwischen zwei Lochplatten durch Heißluft von 150°C während 10 min erhitzt. Dabei schmolz das Polylactid und verband die Flachsfasern beim Abkühlen. Das so verfestigte Vlies erfüllte bei der Brennprüfung die Brandschutzklasse B2.
Beispiel 2
Eine Fasermischung aus Flachsschwingwerg und weitgehend entholzten, geschnittenen Hanffasern im Gewichtsverhältnis von 5 : 2 wurde nach der Vlieserzeugung mittels einer Krempel mit einer Lösung besprüht, die 8 Gew.-% Stärkephosphat, 35 Gew.-% Ammonium­ phosphat und 5 Gew.-% Guanidinborat enthielt. Das Besprühen erfolgte derart, daß das Vlies etwa 50% dieser Mischung enthielt. Das Rohvlies wurde zweimal dupliziert, zwischen zwei Lochplatten auf die erwünschte Endstärke eingespannt und im Heißluftstrom von der Unterseite her erwärmt und getrocknet. Das so verfestigte Vlies erfüllte im Brenntest die Anforderungen der SS 4100.
Beispiel 3
Eine Fasermischung, die in gut aufgelöster geschnittener Form 80 Gew.-% Flachsfasern, 10 Gew.-% Kenaffasern und 10 Gew.-% Bindefasern eines Copolymerisats aus 90 Gew.-% Milchsäure und 10 Gew.-% ε-Caporlacton enthielt, wurde in einem Blattbildner durch hydrodynamische Vlieslegung aus einer wäßrigen Lösung von 12 Gew.-% Guanidinphosphat und 5 Gew.-% Ammoniumpentaborat zu einem Vlies gelegt. Nach Abtropfenlassen wurde das Vlies im Heißluftstrom getrocknet und thermisch gebunden.
Beispiel 4
Eine Mischung aus 85 Gew.-% entholzten Grünflachsfasern und 15 Gew.-% eines Copolymeri­ sats aus 85 Gew.-% Milchsäure und 15 Gew.-% Glycolsäure wurde mit einer 15-gew.-%igen wäßrigen alkoholischen Lösung eines Phosphoresters aus Sorbit und Phosphopentoxid unter Neutralisierung mit Guanidin so imprägniert, daß das Fasermaterial 60 Gew.-% der Mischung aufnahm. Die Fasern wurden getrocknet und zu einem Vlies verlegt und mittels Heißluftbehand­ lung verfestigt.
Beispiel 5
Ein Rohvlies aus einer Mischung von mechanisch entholzten Grünflachs- und Hanffasern im Verhältnis 1 : 1 wurde mit einem Schaum, bestehend aus Diammoniumdiphosphat, Guanidinborat und Phosphatstärke im Verhältnis 4 : 1 : 2, sowie einem Schaumstabilisator so beaufschlagt, daß die Menge an Flammschutzmittel 17%, bezogen auf das Rohvlies, ausmachte. Nach vollständigem Einsaugen des Schaumes wurde mittels eines Heißluftstromes getrocknet. Bei Kantenbeflammung erlosch die Flamme sofort nach Entfernen des Brenners. Die Probe zeigte kein Nachglimmen.

Claims (11)

1. Faservlies auf der Basis biologisch abbaubarer Fasern und mit einem die Fasern miteinander verbindenden Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel wenigstens ein biologisch abbaubares, im Grundgerüst Ester- und/oder Etherbindungen enthaltendes Polymer enthält.
2. Faservlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel Stärke- oder Celluloseester und/oder -ether enthält.
3. Faservlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel wenigstens einen synthetischen oder natürlichen aliphatischen Polyester, vorzugsweise Polylactid, Polyhydroxybutyrat, Copolymerisate der Milchsäure, Glycolsäure, Hydroxybuttersäure und/oder Hydroxyvaleriansäure mit ε-Caprolacton, oder Lignin, enthält.
4. Faservlies nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es das Bindemittel in einer Menge von 2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des fertigen Faservlieses, enthält.
5. Faservlies nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich ein Flammschutzmittel enthält.
6. Faservlies nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Flammschutzmittel ein im Basenrest Stickstoff enthaltendes Phosphat, vorzugsweise Ammonium-, Melamin- und/oder Guanidinsalz der Ortho-, Di- und/oder Polyphosphorsäure, enthält.
7. Faservlies nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß es das Flammschutz­ mittel in einer Menge von 5 bis 25, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des fertigen Faservlieses, enthält.
8. Faservlies nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es das Flammschutz­ mittel im Gemisch mit wenigstens einer Borverbindung enthält.
9. Faservlies nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich wenigstens eine Polyhydroxyverbindung enthält.
10. Faservlies nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es die Polyhydroxyver­ bindungen in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 8 Gew.-%, enthält.
11. Verwendung einer Faservlieses nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Dämmstoff.
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