Gebundenes textiles Flächengebilde und Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 Textile Flächengebilde, beispielsweise Faservliese aus Polyesterfasern, werden erfindungsgemäß mit einer formaldehydfreien Dispersion eines Mischpolymerisats aus 80 bis 99 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylsäurealkylestern und gegebenenfalls Styrol, 1 bis 10 Gew.-% Acrylamidoglykolsäuremonomeren der Formel

worin R = H oder CH₃, R' und R" gleiche oder verschiedene Alkylreste sind und bis zu 20 Gew.-% anderen Comonomeren verfestigt.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gebundener textiler Flächengebilde durch Aufbringen einer Acrylharzdispersion, die frei von Formaldehyd und von Formaldehyd abgebenden Substanzen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin die nach dem Verfahren hergestellten textilen Flächengebilde.

[0002] Zur Herstellung gebundener textiler Flächengebilde, die sich durch hohe Naßfestigkeit, sowie durch Wasser- und Waschlaugenbeständigkeit auszeichnen, wurden bisher häufig wäßrige Acrylharzdispersionen eingesetzt, deren Kunststoffanteil selbstvernetzende Amid-Methylolgruppen enthielten. Beim Trocknen des behandelten Flächengebildes konnten dabei geringe Mengen an Formaldehyd freigesetzt werden, wogegen gesundheitliche Bedenken bestehen. Es werden daher Bindemittel für textile Flächengebilde gesucht, die eine für praktische Zwecke ausreichende Naßfestigkeit, Wasser- und Waschlaugenbeständigkeit ergeben, aber beim Erhitzen keinen Formaldehyd abgeben.

Stand der Technik

[0003] Aus der DE-OS 32 02 122 ist es bekannt. zum Verfestigen von Fasergebilden formaldehyd- und acrylnitrilfreie Acrylharzdispersionen aufzubringen, deren Harzkcmponente aus Acryl- oder Methacrylestern, einem geringen Anteil an Hydroxyalkylestern: von ungesättigten Carbonsäuren und gegebenenfalls geringen Mengen Acryl- oder Methacrylsäure aufgebaut ist. Obwohl damit ausgerüstete textile Flächengebilde eine höhere Naßfestigkeit auf weisen als solche, deren Bindemittel nicht die erwähnte Hydroxyalkylester-Komponente enthält, läßt die Naßfestigkeit noch zu wünschen übrig. In der EP-A 19 169 sind als Bindemittel für Faservliese geeignete wäßrige Dispersionen beschrieben, die als Bindemittel ein Mischpolymerisat aus Acryl- oder Methacrylestern oder anderen Moncmeren und 3 - 10 Gew.-% Einheiten der Acrylamidoglykolsäure enthalten. Es handelt sich demnach un Bindemittel, die beim Erhitzen keinen Formaldehyd abspalten. Da jedoch mit diesen Bindemitteln die erwünschte Naßfestigkeit der damit ausgerüsteten textilen Flächengebilde nicht erreicht wird, werden in die Mischpolymerisate kleine Anteile von N-Methylolacrylamid einpolymerisiert, wodurch die Naßfestigkeit der ausgerüsteten Fasergebilde erhöht wird. jedoch die Gefahr der Formaldehydfreisetzung erneut auftritt.

[0004] In der EP-A 96 230 sind überzugsmittel beschrieben, die als selbstvernetzende Bindemittel Mischpolymerisate von Acrylmoncmeren und ein Vernetzungssyste, aus Acrylamido-glykolsäuremethylester-methyläther und hydroxy-, carboxy- oder amidofunktionellen Comoncmeren enthalten. Beim Erhitzen treten Kondensationsreaktionen der Monamereinheiten des genannten Vernetzersystems ein. Es ist nicht bekannt, derartige Mischpolymerisate als Bindemittel für textile Flächengebilde einzusetzen.

Aufgabe und Lösung

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gebundene textile Flächengebilde mit verbesserter Naßfestigkeit herzustellen, aus deren Bindemittel beim Erhitzen kein Formaldehyd freigesetzt wird.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird durch das Verfahren und die gebundenen textilen Flächengebilde gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Anwendung

[0007] Die gemäß der Erfindung hergestellten gebundenen textilen Flächengebilde zeichnen sich gegenüber denen mit herkömmlichen formaldehydfreien Bindemitteln durch eine deutlich erhöhte Naßfestigkeit aus. Überraschenderweise wird eine erhebliche Verbesserung der Naßfestigkeit erzielt, wenn entsprechend den Ansprüchen 10-18 Bindemittel auf Basis von Ather~Estern einer Acrylamidoglykolsäure eingesetzt werden. Die erhöhte Naßfestigkeit hat Bedeutung in den Fällen, in denen das gebundene textile Flächengebilde bei der Herstellung, der Weiterverarbeitung oder beim Gebrauch im nassen Zustand einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist. Ein typischer Anwendungsfall ist die Herstellung von gebundenen Faservliesen auf Basis von Synthesefasern, insbesondere Polyesterfasern, die zur Herstellung von sogenannten Wegwerfwindeln gebraucht werden. Hier bilden die gebundenen Faservliese die äußere Hülle der Windel, welche einen stark saugfähigen Füllstoff umhüllt. Durch die geringe Wasseraufnahme der Synthesefasern wirkt die äußere Hülle auch dann noch verhältnismäßig trocken, wenn die umhüllte Einlage erhebliche Mengen an Flüssigkeit - aufgenommen hat. Es ist jedoch von wesentlicher Bedeutung, daß die äußere Hülle unter mechanischer Belastung nicht reißt und die Flüssigkeits-gesättigte Einlage freilegt.

Ausführung der Erfindung

[0008] Die erhöhte Naßfestigkeit der im Sinne der Erfindung gebundenen textilen Flächengebilde beruht auf den Einheiten eines Acrylamidoglykolsäure-Monomeren der Formel

als Bestandteil des in der wäßrigen Dispersion enthaltenen Mischpolymerisats. R, R' und R" haben die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung. Vorzugsweise ist R" eine Alkylgruppe. R' und R" können gleiche Alkylreste, insbesondere Methylgruppen sein. Es kommen jedoch auch andere Alkylreste mit vorzugsweise nicht mehr als 8 C-Atomen in Betracht, insbesondere niedere Alkylreste mit bis zu 4 C-Atomen.

[0009] Die den Hauptteil des Mischpolymerisats bildenden Acryl- oder Methacrylsäurealkylester oder deren Gemisch mit Styrol werden in an sich bekannter Weise so gewählt, daß die dynamische Einfriertemperatur Tλ_max nicht über 60°, vorzugsweise nicht über 20°C liegt. In typischen Fällen besteht das Mischpolymerisat zu 30 bis 60 Gew.-% aus Monomereinheiten, die harte Homopolymerisate ergeben, wie Methyl, Äthyl, Propyl, IsopropylMethacrylat oder Styrol, und etwa 20 bis 70 % Acrylsäureestern von C_1-8-Alkanolen oder Methacrylsäureestern von C_4-8-Alkanolen.

[0010] Als weitere Monomerbestandteile kommen ungesättigte Carbonsäuren wie Acryl- oder Methacrylsäure in Betracht, die in Mengen von etwa 1 Gew.-% die Stabilität der Dispersion ver- . bessern. Auch vernetzende Comonomere, wie Glykoldimethacrylat, Allymethacrylat, Methylen-bis-methacrylamid oder Butandioldiacrylat können in geringen Mengen die Festigkeitseigenschaften des Bindemittels verbessern. Zu hohe Anteile an Vernetzungsmitteln wurden allerdings den Filmbildungsvorgang stören und sind daher zu vermeiden. Weiterhin gehören zu den mitverwendbaren Comonomeren Acryl- und Methacrylnitril, Vinylacetat,'Vinylchlorid, Vinylidenchlorid u.a. Hydroxyester und Amide der Acryl-'oder Methacrylsäure sind in der Regel in den Mischpolymerisaten nicht enthalten.

[0011] Die Acrylharzdispersionen können nach allen gebräuchlichen Verfahren der Enulsionspolymerisation hergestellt werden. Sie können anionische, kationische oder nicht-ionische Emulgiermittel oder verträgliche Gemische davon enthalten. Sie werden zweckmäßig mit Feststoffgehalten von 50 bis 70 Gew.-% hergestellt.

[0012] Das Verfahren der Erfindung eignet sich zum Binden und Verfestigen von textilen Flächengebilden aller Art; dazu gehören Gewebe, Gewirke, Watten und insbesondere nicht gewebte Faservliese. Die Erfindung ist nicht auf bestimmte Faserarten beschränkt, jedoch werden Synthesefasern oder synthesefaserhaltige Fasergemische grundsätzlich bevorzugt. Diese Gemische können z.B. 70 % oder mehr an Synthesefasern enthalten. Zu den in Betracht kommenden Synthesefasern zählen einerseits Fasern aus regenerierter Cellulose, wie Rayon oder Zellwolle, und insbesondere vollsynthetische Fasern, wie Polyester- oder Polypropylenfasern. Bevorzugte textile Flächengebilde sind aus 70 bis 100 Gew.-% Polyesterfasern und 0 bis 30 Gew.-% Zellwolle aufgebaut.

Verfestigung von Fasergebilden

[0013] Die Konfektionierung der Dispersion zum Verfestigen von Fasergebilden richtet sich nach dem Auftragsverfahren und den Anforderunge, die an das Endprodukt gestellt werden. Die bei diesen Verfahren gebräuchlichen Zusätze. wie Netzmittel. Schaumdämpfungsmittel, Thermosensibilisierungsmittel. Weichmachungs- und Glättmittel, Antistatika. Antimikrobiotika. Farbstoffe, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Duftstoffe usw., können mitverwendet werden. Im allgemeinen werden die Dispersionen mit Wasser auf einen Bindemittelgehalt von 10 bis 40 Gewichtsprozent verdünnt. Die Viskosität der verdünnten Dispersion kann im Bereich von 10 bis 10.000 mPa.s liegen. Zum Verfestigen von Watten, beispielsweise aus Polyester-, Polyamid- oder Polyacrylnitrilfasern, wird eine etwa 15 bis 25 %ige Flotte aufgesprüht. Kompakte Faservliese und Nadel^filze lassen sich gut durch Imprägnieren mit 10- bis 40 %igen Flotten und anschließendes Abquetschen und Trocknen verfestigen. Leichte Faservliese kennen auch durch Schaumimprägnierung verfestigt werden; dazu setzt man der etwa 10- bis 25 %igen Dispersion Schäummittel und Sehauastabilisatoren zu und schäumt mit Luft bis zu einem Litergewicht von 100 bis 300 g auf. Die Imprägnierung wird zweckmäßig am Horizontalfoulard vorgenommen. Sehr leichte Faservliese können durch Bedrucken mit Pasten, die 20 bis 40 % Binder enthalten und auf eine Viskosität von 4000 bis 8000 mPa.s eingestellt sind, partiell verfestigt werden. Nadelfilze für hochwertige Boden- und Wandbeläge werden bevorzugt mit angedickten, gegebenenfalls geschäumten Flotten gepflatscht. Schließlich ist auch die Vliesverfestigung durch Streichen möglich.

[0014] Die verfestigten Fasergebilde enthalten im allgemeinen zwischen 5 und 100 %, bezogen auf das Fasergewicht, an Bindemittel. Der bevorzugte Bindergehalt liegt zwischen 10 und 30 Gew.-%. Ihre günstigen anwendungstechnischen Eigenschaften erhalten die erfindungsgemäß ausgerüsteten Fasergebilde erst durch die Trocknung bei Troclmertemperaturen über 110° bis zu etwa 200°, vorzugsweise im Bereich zwischen 120 und 160°C.

[0015] Wird zusätzlich Beständigkeit des verfestigten Fasergebildes gegen organische Lösemittel gefordert, so kann man der Dispersion ein Vemetzungsmittel, beispielsweise Glyoxal, zusetzen.

Beispiele

herstellung einer erfindungsgemäß einsetzbaren Dispersion A

[0016] In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler ausgerüsteten Reaktionsgefäß werden 40 Gew.-Teile vollentsalztes Wasser auf 80°C erhitzt und mit 0,02 Gew.-Teilen des Natriunsalzes eines sulfatierten Additionsproduktes aus Triisobutylphenol und 7 Mol Ethylenoxid sowie 0,04 Gew.-Teilen Ammoniumperoxodisulfat versetzt. Hierzu dosiert man innerhalb von 4 Stunden eine Emulsion aus 57 Gew.-Teilen n-Butylacrylat, 39,5 Gew.-Teilen Methylmethacrylat. 3.5 Gew.-Teilen Acrylamidomethylglykolat-methylether, 61,5 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser, 1,5 Gew.-Teilen des Natriumsalzes eines sulfatierten Additionsproduktes aus Triisobutylphenol und 7 Mol Ethylenoxid sowie 0,25 Gew.-Teilen Ammoniumoperoxodisulfat. Zur Nachpolymerisation hält man den Ansatz noch 2 Stunden bei 80°C. Es wird eine stabile, koagulatfreie Dispersion mit einem Feststoffgehalt von ca. 50 % erhalten.

Herstellung einer Vergleichsdispersion B ohne Aerylamidoglykolsäure-Moncmereinheiten

[0017] In einem mit Rückflußkühler, Rührer und Thermometer ausgerüsteten Polymerisationsgefäß wird eine aus 44 Gew.-Teilen Methylmethacrylat, 56 Gew.-Teilen n-Butylacrylat, 61,5 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser, 1,5 Gew.-Teilen des Natriumsalzes eines sulfatierten Additionsproduktes aus Triisobutylphenol und 7 Mol Ethylenoxid sowie 0,25 Gew.-Teilen Ammoniumperoxodisulfat bestehende Emulsion im Verlauf von 4 Stunden einer auf 80°C erwärmten Lösung von 0,04 Gew.-Teilen Anmoniumperoxodisulfat und 0,02 Gew.-Teilen des oben genannten Emulgators in 40 Gew.-Teilen vollentsalztem Wasser unter Rühren zugegeben. Anschließend wird die Temperatur noch 2 weitere Stunden auf 80°C gehalten. Man erhält eine stabile koagulatfreie Dispersion von ca. 50 % Feststoffgehalt.

Verfestigung von Fasergebilden und anwendungstechnische Prüfung

[0018] Zur Bestimmung des Bruchwiderstandes wird thermisch vorverfestigtes Polyestervlies mit einem Flächengewicht von ca. 18 g pro m² mit der auf ca. 25 % Trockensubstanz verdünnten Kunststoffdispersion imprägniert, überschüssige Dispersion mit dem Foulard so abgequetscht, daß eine Harzauflage von ca. 15 % erreicht wird. Das feuchte Vlies wird im Spannrahmen 5 Minuten bei 140°C getrocknet. Der Bruchwiderstand wird nach DIN 53 857, Teil 2 am trockenen Vlies (F) und am nassen Vlies (F_n) nach einer 1-stündigen Wasserlagerung mittels einer Zugprüfmaschine, die der DIN 51 221 entspricht, bestimmt.

[0019] Um die vorteilhafte Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Bindemittel auch auf hydrophilen Fasergebilden zu demonstrieren, wird ein Chromatographiepapier (Nr.1, Whatman) auf die gleiche Weise, wie oben für das Polyestervlies angegeben, imprägniert. Die Harzauflage beträgt ca. 30 %. Der Bruchwiderstand wird nach DIN 53 112, Blatt 1 und 2 bestimmt.

[0020] Die Ergebnisse der anwendungstechnischen Prüfung sind in der folgenden Tabelle zusaammengestellt. Die Werte stellen Mittelwerte aus 12 Einzelbestimmungen dar.

[0021] Beispiel 1 erläutert die Erfindung unter Verwendung der Dispersion A.

[0022] Beispiel 2 ist ein Vergleichsversuch mit der Vergleichsdispersion B, die nicht nach der Lehre der Erfindung hergestellt wurde.

[0023] Beispiel 3 ist ein Vergleichsversuch genäß der DE-OS 32 02 122.

[0024] 

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung gebundener textiler Flächengebilde durch Aufbringen eines Bindemittels, enthaltend eine wäßrige Dispersion eines Mischpolymerisats aus

80 - 99 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylsäurealkylestern mit bis 8 C-Atomen im Alkylrest oder deren Gemisch mit Styrol,

1 - 10 Gew.-% eines Acrylamidoglykolsäure-Monomeren

0-20 Gew.-% weiteren Comonomeren,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel eine Dispersion eines Mischpolymerisats eingesetzt wird, dessen Acrylamidoglykolsäure-Einheiten sich von Monomeren der Formel I

ableiten, worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, R' ein Alkylrest und R" ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als textiles Flächengebilde ein Faservlies eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ganz oder überwiegend aus Synthesefasern aufgebautes Faservlies eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faservlies eingesetzt wird, dessen Synthesefaseranteil wenigstens teilweise aus Polyesterfasern besteht.

5. Gebundenes textiles Flächengebilde, enthaltend als Bindemittel ein Mischpolymerisat aus

80 - 99 Gew.-% Acryl- und/oder Methacrylsäurealkylestern mit 1 bis 8 C-Atomen im Alkylrest oder deren Gemisch mit Styrol,

1 - 10 Gew.-% Acrylamidoglykolsäure-Monomer der Formel I,

0 - 20 Gew.-% weiteren Comonomeren.

6. Gebundenes textiles Flächengebilde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es ein gebundenes nicht gewebtes Faservlies ist.

7. Gebundenes Faservlies nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranteil überwiegend oder ganz aus Synthesefasern besteht.

8. Gebundenes Faservlies nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synthesefasern überwiegend oder ganz aus Polyesterfasern bestehen.

9. Gebundenes Faservlies nach den Ansprüchen 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 40 Gew.-% des Bindemittels enthält.

Ansprüche 10-18 mit Priorität vom 28.02.85:

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Acrylamidoglykolsäure-Einheiten der Formel I R" ein Alkylrest ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als textiles Flächengebilde ein Faservlies eingesetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein ganz oder überwiegend aus Synthesefasern aufgebautes Faservlies eingesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faservlies eingesetzt wird, dessen Synthesefaseranteil wenigstens teilweise aus Polyesterfasern besteht.

14. Gebundenes textiles Flächengebilde, enthaltend als Bindemittel ein Mischpolymerisat aus

1 - 10 Gew.-% Acrylamidoglykolsäure-Monomer der Formel I, worin R" ein Alkylrest ist,

0 - 20 Gew.-% weiteren Comonomeren.

15. Gebundenes textiles Flächengebilde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es ein gebundenes nicht gewebtes Faservlies ist.

16. Gebundenes Faservlies nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranteil überwiegend oder ganz aus Synthesefasern besteht.

17. Gebundenes Faservlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Synthesefasern überwiegend oder ganz aus Polyesterfasern bestehen.

18. Gebundenes Faservlies nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 40 Gew.-% des Bindemittels enthält.