DE2800109A1 - Flock aus synthesefasern fuer die elektrostatische beflockung - Google Patents
Flock aus synthesefasern fuer die elektrostatische beflockungInfo
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Description
- Flock aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung Die Erfindung betrifft einen verbesserten Flock aus Synthesefasern, insbesondere aus Polyamidfasern mit einem Gehalt an Mineralgerbstoffen, der sich hervorragend zur elektrostatischen Beflockung eignet sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
- Das Verfahren der elektrostatischen Beflockung ist weit verbreitet. Dabei werden kurze Fasern, maximal bis zu Längen von etwa 15 mm, hauptsächlich im Bereich bis zu 3 mm im elektrostatischen Hochspannungsfeld auf eine mit speziellem Klebern versehene Unterlage aufgebracht, wodurch eine Velours-ähnliche Oberfläche erzeugt wird.
- Das Prinzip der Beflockung beruht darauf, daß die Fasern im elektrostatischen Feld entweder durch Berührung oder durch Influenz Ladung aufnehmen, wodurch sie eine Polarität erhalten die eine zu den Feldlinien des elektrischen Feldes parallele Ausrichtung der Fasern bewirkt.
- Infolge der sich anziehenden entgegengesetzten Ladungen werden die Fasern vom Gegenpol gleichzeitig angezogen, wodurch sie in der aufgebrachten Kleberschicht verankert werden. Nach der Verankerung der Fasern in der Kleberschicht muß die aufgebrachte Ladung nun aber mit einer hinreichend schnellen Geschwindigkeit abfließen, da die auf den Fasern befindliche Ladung ja selbst ein elektrisches Feld induziert und somit die Ausbildung einer gleichmäßigen dichten Oberfläche verhindert.
- Synthesefasern haben bekanntermaßen eine schlechte Leitfähigkeit. Als Folge dieser schlechten Leitfähigkeit können sie nicht ohne weiteres für das Einsatzgebiet der elektrostatischen Beflockung benutzt werden, da einige Magelerscheinungen auftreten.
- Bei der mechanischen Durchmischung in den Dosieraggregaten einer Beflockungseinrichtung laden sich die Fasern elektrostatisch auf und "kleben" dadurch aneinander bzw. an den Rändern des Dosiersystems. Die Folge sind Ungleichmäßigkeit der Dosierung, schwierige Reinigung und in einigen Fällen sogar Explosionen nach spontanen Entladungen. Darüber hinaus "springen" die Flockteilchen im elektrischen Feld nur sehr langsam oder überhaupt nicht.
- Schließlich wird wegen der elektrischen Störfelder nur eine sehr ungleichmäßige Oberfläche mit vielen Unregelmäßigkeiten erzielt.
- Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurde schon eine Vielzahl von Vorschlägen gemacht. Beispielsweise wurde vorgeschlagen, die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung soweit zu erhöhen, daß die Leitfähigkeit der Fasern ausreicht, um ein besseres Ergebnis zu erzielen.
- Bei der Verarbeitung von nicht ausgerüsteten Synthesefasern bedarf es jedoch relativer Luftfeuchtigkeiten, Z.B. oberhalb 80 % bei Polyamiden, bzw. oberhalb 90 % bei Polyestern, um einigermaßen zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen. Bei derartig hohen Luftfeuchtigkeiten ist einerseits der Aufbau eines eletrischen Hochspannungsfeldes außerordentlich schwierig und andererseits entstehen beträchtliche Korrosionsprobleme. Es wurden deshalb antielektrostatische Präparationen entwickelt, die durch Aufbringen auf den Flock bei verringerter relativer Luftfeuchtigkeit ausreichende Faserleitfähigkeiten gewährleisten. Derartige Präparationen auf der Basis ionenbildender oder wenigstens polarisierter Substanzen sind z.B.
- in der US-PS 2 917 401, FR-PS 1 257 894 und FR-PS 1 157 657 beschrieben.
- Mit solchen Avivagemitteln lassen sich zwar ausreichende Faserleitfähigkeiten einstellen, nachteilig wirkt sich jedoch die Klebrigkeit der Präparation aus, wodurch die Fasern aneinander kleben und somit nur schwer bzw. ungleichmäßig durch die an der Flockapparatur befindlichen Siebe rieseln.
- Das Zusammenkleben soll sich nach der GB-PS 686 101 dadurch verhindern lassen, daß die Fasern mit wäßrigen Dispersionen von fein verteilter Kreide, Magnesia oder Kieselsäure behandelt werden. Derartig behandelte Fasern haben nach der DT-PS 1 040 497 jedoch nur ein unbefriedigendes Springvermögen im elektrostatischen Feld.
- Alle diese Nachteile lassen sich nach der Schweizer Patentschrift 426 723 dadurch verhindern, daß man den Flock aus Chemiefasern mit Tannin und Kaliumantimonyltartrat behandelt. Dadurch soll man einen Flock mit guter Leitfähigkeit erhalten, welcher ein ausgezeichnetes Springvermögen im elektrostatischen Feld besitzt. Eine Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Leit- und Rieselfähigkeit läßt sich nach dem gleichen Patent dadurch erreichen, daß man die Fasern nach der Behandlung mit Tannin und Kaliumantimonyltartrat (Brechweinstein) mit einer wäßrigen Lösung eines anionaktiven Avivagemittels gegebenenfalls unter Zusatz wasserlöslicher Alkalisalze behandelt.
- Diesem Verfahren haften jedoch ebenfalls mehrere Nachteile an. Beispielsweise ist es nicht möglich, die Behandlung mit Tannin und Kaliumantimonyltartrat und die nachfolgende Ausrüstung mit anionaktiven Verbindungen in einer Flotte durchzuführen, da mit starken Verfärbungen des Flocks gerechnet werden muß. Nach dem Verfahren der Schweizer Patentschrift muß der Flock vor der Nachbehandlung zusätzlich 10 Minuten abgeschleudert werden, was einen aufwendigen Verfahrensschritt darstellt. Außerdem erhält man nur schwierig einen rein weißen Flock.
- In den DT-PS 2 431 847 und 2 456 309 wird ein Verfahren zur Herstellung von Flock aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung beschrieben, indem man den Flock im sauren pH-Bereich bei Temperaturen oberhalb des Gefrierpunktes und 1000C in wäßriger Flotte mit Mineralgerbstoffen behandelt, wobei man zwischen gegebenenfalls zusätzlich in einbadiger oder unter getrenntbadiger Behandlung mit einem Avivagemittel gegebenenfalls in Gegenwart von 1-30 Gew.-% bezogen auf den Flock, an wasserlöslichen Alkalisalzen behandelt. Als Mineralgerbstoffe eignen sich wasserlösliche, vorzugsweise basische oder hydrolysierfähige Salze des Chroms, Aluminiums, Zirkoniums, wie sie beispielsweise zum Nachgerben und Gerben, sowie als Hilfsmittel bei der Färbung von Leder verwendet werden und in Winnacker-Küchler "Chemische Technologie" Band IV 1960, Seite 657 ff. beschrieben sind. Beispiele für solche zirkonhaltigen Produkte sind auch in der DT-PS 1 282 629 beschrieben.
- Der Flock gemäß DT-PS 2 431 847 kann aus beliebigen Synthesefasern, wie Viskose, Polyacrylnitril, Polypropyöen, Polyäthylen bestehen. Vorzugsweise jedoch aus Polyester-oder Polyamid-Fasern, wie Nylon 6 oder Nylon 6,6. Als Avivagemittel werden in der Patentschrift anionenaktive oder nicht ionogene Avivagemittel beschrieben. Beispielhaft werden genannt als anionenaktive Verbindungen Alkalialkylsulfonate, Alkalialkylpolyäthylen, Oxydsulfonate, Alkalialkylpolyäthylenoxydsulfonate, Alkaliualkylpolyäthylenoxydphosphate, die Sulfonierungsprodukte pflanzlicher und tierischer öle wie z.B. Sulfonierungsprodukte von Olivenöl, Rizinusöl, Spermöl oder Rindertalk und als nicht ionogene Produkte Verbindungen der Formeln C1 8H57C0N (CH2CH20H) 2 C1 8H37COO (CH2CH2o) 6H C1 8H370 (CH2CH2O) 20H Der Vorteil des Verfahrens gegenüber anderen Verfahren liegt darin, daß man die Behandlung mit den Mineralgerbstoffen und die nachfolgende Behandlung mit den Avivagemitteln der beschriebenen Art in einer Flotte durchführen kann. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man bereits durch alleinige Behandlung mit den Mineralgerbstoffen, vorzugsweise zirkoniumenthaltenen Verbindungen (ohne Avivage) einen Hochweißflock mit ausgezeichneter Rieselfähigkeit und guter Leitfähigkeit erhält, der sich z. B. zur elektrostatischen Beflockung eignet.
- In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß die genannten Eigenschaften gute Rieselfähigkeit und gute Leitfähigkeit allein nicht ausreichen, um ein gutes Beflockungsergebnis zu erzielen. Vielmehr ist es von großer Bedeutung, wie der Flock bei der elektrostatischen Beflockung sich in einem Bindemittel verankert, wie groß die maximal mögliche Flockmenge ist, die in einem Kleber eingebracht werden kann und wie gut die Abriebbeständigkeit des Flocks gegen mechanische Beanspruchung ist. Beispeilsweise wird von einem beflockten Artikel eine hohe Scheuerbeständigkeit und Abriebbeständigkeit in trockenem und nassem Zustand gefordert.
- Es hat sich nun herausgestellt, daß ein gemäß DT-PS 2 431 847 hergestellter Flock in dem möglichen Bindemittel eine sehr gute Trockenabriebbeständigkeit besitzt, die Naßabriebbeständigkeit aber zu wünschen übrig läßt und in einigen Fällen unzureichend ist. Dies gilt besonders für Bindemittel auf der Basis wäßriger Polyacrylatdisperisonen und PVC-Pasten, die vielfach als Bindemittel bei der elektrostatischen Beflockung eingesetzt werden.
- Überraschend wurde nun gefunden, daß sich die oben genannten Nachteile, insbesondere die schlechte Naßabriebbeständigkeit des Flocks dadurch vermeiden lassen, daß man als Avivagemittel mehrwertige organische Carbonsäuren oder deren wasserlösliche Salze verwendet.
- Die Erfindung betrifft daher einen Flock aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung welcher Mineralgerbstoffe aufgezogen enthält und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er zusätzlich einen Gehalt an mindestens einer mehrbasischen organischen Carbonsäure oder deren wasserlöslichen Salz aufweist.
- Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Flocks aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung durch Behandlung des Flocks im sauren pH-Bereich bei Temperaturen bis 1000C in wäßriger Flotte mit Mineralgerbstoffen gegebenenfalls in Gegenwart von 1-30 Gew.-%, bezogen auf den Flock, an wasserlöslichen Alkalisalzen und anschließende Trocknung des Flocks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Avivagebad zusätzlich 1-10 Gew.-%, bezogen auf den Flock, mindestens einer mehrbasischen organischen Carbonsäure oder deren wasserlöslichem Salz zugefügt werden.
- Ein mineralischer Gerbstoff, der beispielsweise hervorragend für die Herstellung des erfindungsgemäßen Flocks geeignet ist und nach der DOS 1 282 629 hergestellt werden kann, ist ein Reaktionsgemisch der Zusammensetzung Zr(OH)2 S04 + Si02 x H20 x Na2S04. Ein weiterer hervorragend geeigneter Minieralgerbstoff enthält zusätzlich zu den genannten Bestandteilen gerbend wirkende Zusätze, wie Aluminiumsulfat und basisches Chromsulfat.
- Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Synthesefaserflocks, wobei sowohl die Mineralgerbstoffe als auch teilweise die Avivagemittel in Form mehrbasischer, organischer Carbonsäuren oder deren Wasserlösliche Salze auf die Faser des Flocks aufziehen, wird eine lagerbeständige Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, eine dauerhafte und hervorragende Rieselfähigkeit und eine gute Springfähigkeit des Flocks erzielt, die alle bisher bekannten Ausrüstungsverfahren übertrifft. Der erhaltene Flock zeigt bei Zirkonium- und/oder Aluminiumgerbstoffen keinerlei Veränderung der eigentlichen Farbe, nur eine geringfügige Veränderung der Eigenfarbe bei zusätzlichen Chromverbindungen enthaltenen Mineralgerbstoffen. Die guten Eigenschaften bleiben auch erhalten, wenn der Flock unter verschiedenen Klimata und auch bei höheren Temperaturen gelagert wird.
- Mehrbasische organische Carbonsäuren, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, sind beispielsweise Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Maleinsäure, Milchsäure, Apfelsäure, Weinsäure und Citronensäure, geeignete und bevorzugte Salze sind die Alkalisalze. Vorzugsweise werden Weinsäure und Citronensäure und deren Alkalisalze eingesetzt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden: Der Flock wird in eine wäßrige Lösung, enthaltend 1-10 g/l eines wasserlöslichen Salzes eines Mineralgerbstoffes, beispielsweise eines basischen Zirkonsulfates bei 15-100°C eingebracht und 10-30 Minuten gerührt. Die wäßrige Flotte hat dabei einen pH-Wert zwischen 1 und 4. Das Verhältnis von Flock zu wäßriger Flotte liegt zwischen 1:3 bis 1:25.
- Anschließend wird bei gleichen Temperaturen und pH-Werten die Avivage mit 0,05 - 10 Gew.-%, vorzugsweise 1-5 Gew.-%, bezogen auf das Flockgewicht an mehrbasischen, organischen Carbonsäuren oder deren wasserlöslichen Salzen während 10-30 Muniten durchgeführt. Gegebenenfalls werden zur letzten Avivage 1-30 Gew.-% wasserlöslicher Alkalisalze zugesetzt. Nach der Ausrüstung wird der Flock von der Flotte abfiltriert und 5-10 Minuten bis zu einem Restfeuchtegehalt zwischen 10 und 25 Gew.-% abgeschleudert. Nach dem Abschleudern wird der Flock bei Temperaturen zwischen 20 und 1700C getrocknet. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise im Umlufttrockner, Zyklontrockner, Trommeltrockner oder ähnlichen Geräten, sie kann aber auch stationär auf Horden erfolgen. Es ist vorteilhaft, den so für die elektrostatische Beflockung vorbereiteten Flock vor dem Gebrauch in einem Raum mit relativer Luftfeuchtigkeit zwischen 50 und 70 % einige Zeit zu lagern. Der erfindungsgemäß hergestellte Flock kann dann in bekannter Weise im elektrostatischen Hochspannungsfeld auf mit Klebern versehene Unterlagen aufgebracht werden.
- Vergleichsbeispiel 50 g Flock aus Nylon 6-Fasern einer Länge von 0,8 mm und einem Titer von 1,6 dtex werden in eine Lösung von 2 g Zr(S04)2 x 4 H20 und 7,5 g Kochsalz in 750 ml Wasser eingebracht und 20 Min. bei 400C gerührt. Dann wird zu der Suspension 1 g Natriumcetylsulfonat zugefügt und es wird weitere 10 Min. gerührt. Anschließend wird der Flock von der wäßrigen Flotte abfiltriert, 5 Minuten bei 1000 Umdrehungen/Min. in einer Schleuder abgeschleudert und 20 Minuten bei 800C in einem Zyklontrockner getrocknet.
- Der Flock hat einen Oberflächenwiderstand von 9 x 10 Ohm (Messung nach DIN 54345) bei 200C, 65 % rel. Luftfeuchtigkeit. Die Rieselfähigkeit ist sehr gut, der Flock besitzt ein sehr gutes Springvermögen im elektrischen Hochspannungsfeld.
- Beispiel 1 50 g Flock aus Nylon-6-Fasern einer Länge von 0,75 mm und einem Titer von 1,6 dtex werden in eine Lösung von 2 g Zr(S04)2 x 4 H20 und 7,5 g Kochsalz in 750 ml Wasser eingebracht und 20 Min. bei 40°C gerührt. Dann wird zu der Suspension 1 g Weinsäure aufgelöst in 50 ml Waser hinzugefügt und es wird weitere 10 min. gerührt. Man filtriert den Flock von der wäßrigen Lösung ab, schleudert ihn 5 Min. bei 1000 Umdreh./Min. in einer Schleuder und trocknet 20 Min. bei 800C in einem Zyklontrockner. Der Flock hat einen Oberflächenwiderstand von 7 x 107 Ohm (Messung nach DIN 54345 bie 200C, 65 % rel. Luftfeuchtigkeit). Die Rieselfähigkeit ist sehr gut, der Flock besitzt ein sehr gutes Springvermögen im elektrischen Hochspannungsfeld.
- Beispiel 2 50 g Flock aus Nylon-6-Fasern einer Länge von 1 mm und einem Titer von 3,3 dtex werden in eine Lösung von 2 g Zr OCl2 in 750 ml Wasser bei 600C eingebracht und 20 Min. bei dieser Temperatur gerührt. Dazu wird eine Lösung von 2 g Zitronensäure und 5 g Kochsalz in 50 ml Wasser gefügt und weitere 10 min. gerührt. Der Flock wird von der wäßrigen Lösung abfiltriert und wie in Beispiel 1 beschrieben abgeschleudert und getrocknet. Der Flock hat nach Klimatisierung einen Oberflächenwiederstand von 1 x 108 Ohm und besitzt eine sehr gute Rieselfähigkeit.
- Biespiel 3 50 g Flock aus Nylon-6,6-Fasern einer Länge von 1 mm und einem Titer von 3,3 dtex werden in eine Lösung von 5 g Zr(OH)2 SO4 + SiO2 x H20 + Na2SO4 (hergestellt wie im Beispiel 1 der DT-PS 1 282 629 beschrieben) in 750 ml Wasser bei einer Temperatur von 600C eingebracht. Bei dieser Temperatur wird 20 Min. kräftig gerührt. Anschließend wird zu der Lösung eine wäßrige Lösung von 2 g Kaliumantimonyltartrat und 5 g Kochsalz in 50 ml Wasser zugefügt und weitere 10 Min. gerührt. Anschließend wird der Flock von der wäßrigen Lösung abfiltriert und, wie in Beispiel 1 beschrieben, abgeschleudert und getrocknet. Der Flock hat einen Oberflächenwiderstand von 2 x 108 Ohm, besitzt eine sehr gute Rieselfähigkeit und sehr gutes Springvermögen im elektrischen Hochspannungsfeld, Der Flock gemäß Vergleichsbeispiel und der Beispiele 1, 2 und 3 wird gemeinsam 48 Std. in einem Klima von 20°C und 65 % rel. Luftfeuchtigkeit gelagert, bevor er zur elektrostatischen Beflockung benutzt wird. Um die Uberlegenheit des erfindunsgemäßen Flocks zu demonstrieren, wurden Beflockungen und vergleichende Scheuerprüfungen durchgeführt. Dazu wurde ein Baumwollgewebe mit Leinwandbindung und einem Gewicht von 100 g/gm zunächst hydrophobiert.
- Anschließend wurde auf den Stoff mittels eines Rakels mit einer Spaltbreite von 250 tM eine verdickte, mit einem Vernetzungsmittel versehene wäßrige Dispersion eines vernetzbaren Polyacrylsäureesters aufgebracht. Unmittelbar nach dem Aufbringen der wäßrigen Dispersion wurde die elektrostatische Beflockung in einem elektrostatischen Hochspannungsfeld mit einer Spannung von 4 Kilovolt/cm vorgenommen. Dabei wurde gleichzeitig mittels einer Rütteleinrichtung das Gewebe gerüttelt.
- Nach der Beflockung wurde das Gewebe 10 Min. bei 1600C in einem Umlufttrockenschrank getrocknet. Nach dem Trocknen wurde der Flocküberschuß von dem befleckten Stoff abgesaugt und der beflockte Stoff 10 Min. in Brauchwasser getränkt. Der naße Stoff wurde einem Scheuertest unterzogen, wobei der Abrieb mittels einer 20 mm breiten und 3 mm starken Metallplatte erfolgte. Der Abrieb erfolgte solange, bis an 2 Stellen innerhalb der Reibfläche der Flock vollständig von der Oberfläche entfernt war und der Kleberfilm sichtbar wurde.
- Darüber hinaus wurde das beflockte Textil in einer Haushaltswaschmaschine 5 x einer Feinwäsche bei 40°C unterzogen und dabei wurde der prozentuale Flockverlust ermittelt.
- Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt; dabei zeigt sich die Uberlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Während beim Vergleichsbeispiel bereits nach 100 Scheuertouren der Kleberfilm sichtbar wird, ist auch nach 1000 Touren beim erfindungsgemäßen Flock noch kein Kleberfilm sichtbar.
- Noch deutlicher wird der Unterschied durch die Haushaltswäsche demonstriert, während nach 5 Haushaltswäschen auf dem Muster, das den gemäß Vergleichsbeispiel hergestellten Flock enthält, fast der gesamte Flock aus dem Kleberfilm entfernt ist, werden bei dem erfindungsgemäßen hergestellten Flock praktisch keine Flockverluste festgestellt.
Tabelle Prüfung Naßscheuerprüfung 5 Feinwäschen bei 40°C Flock- mit dan Crodkme Haushaltswaschmaschine Präparation Serial NO CM 3503 prozentualer FloJnerlust Vergleichsbeispiel 180T 90 Präpariert gemäß Beispiel 1 1000 T 8 Präpariert gemäß Beispiel 2 1000 T 6,7 Präpariert 1000 T 5,5 gemäß Beispiel 3
Claims (6)
- Flocks im sauren pH-Bereich bei Temperaturen bis 1000C in wäßriger Flotte mit Mineralgerbstoffen gegebenenfalls in Gegenwart von 1-30 Gew.-%, bezogen auf dem Flock, an wasserlöslichen Alkalisalzen und anschließende Trocknung des Flocks, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Avivagebad zusätzlich 1-10 Gew.-%, bezogen auf den Flock, mindestens einer mehrbasischen organischen Carbonsäure oder deren wasserlöslichem Salz zugefügt werden.Patentansprüche 1. Flock aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung,welcher Mineralgerbstoffe enthält und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er zusätzlich einen Gehalt an mindestens einer mehrbasischen organischen Carbonsäure oder deren wasserlöslichem Salz aufweist.
- 2. Flock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Mineralgerbstoff das Reaktionsgemisch der Zusamnensetzung Zr(OH)2S04 + SiO2.H20 + Na2SO4 aufgezogen enthält.
- 3. Flock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Al-sulfat und basisches Chromsulfat aufgezogen enthält.
- 4. Flock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,01 bis 2 Gew.-% Mineralgerbstoffe aufgezogen enthält.
- 5. Flock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich ein übliches Avivagemittel aufgezogen enthält.
- 6. Verfahren zur Herstellung eines Flocks aus Synthesefasern für die elektrostatische Beflockung durch Behandlung des
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Cited By (2)
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1978
- 1978-01-03 DE DE19782800109 patent/DE2800109C3/de not_active Expired
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