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Herstellung von Papierprodukten
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines aus molekularorientierten Kunstfasern und natürlichen Cellulosefasern bestehenden Gemisches zur Herstellung von rapierprodukten, insbesondere
Spezialpapieren.
Erfindungsgemäss wird dabei ein solches Gemisch aus molekularorientierten Kunstfasern und Cellulosefasern verwendet, in welchem die Kunstfaser in an sich bekannter Weise aus einem Gemisch von wenigstens zwei normalerweise festen, gegenseitig unlöslich thermoplastischen Kunstharzen besteht, die als endloser Verbundeinzelfaden gespritzt werden, wobei jede Kunstfaser an ihrer Oberfläche und an ihren
Enden zu mikroskopischen Fibrillen zerfaser ist.
Bei der Herstellung von Papier aus Kunstfasern ist es schwierig, die Bahn oder. das Blatt von dem Formsieb der Langsiebmaschine oder dem Zylinder der Rundsiebmaschine abzunehmen. Die Bahn muss an dieser Stelle so fest sein, dass sie freitragend ist, obwohl sie völlig durchnässt ist. Bei Naturfaserbreien, die aus irgendeinem Cellulosematerial, wie Holzstoff, Hadern oder sogar Stroh, hergestellt sind, ist die Bahn ohne weiteres freitragend, weil die Fasern durch ein entsprechendes Mahlen in hohem Grade miteinander verfilzt worden sind. Bisher konnten die für die Papierherstellung vorgeschlagenen Kunstfasern nicht in irgendeinem wesentlichen Grade verfilzt werden. Daher hatten die aus diesen Fasern hergestellten Papiere, insbesondere bei einem nur geringen Gehalt an Cellulosefasern, eine geringe Nassfestigkeit.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2,477, 000 ist es bekannt, ein Papier herzustellen, das 90-98% ungemahlene gespritzte Kunstfasern enthält, die miteinander verfilzt und in Papierblattform zusammengehalten sind, wobei ausserdem 2 - 100/0 eines als Bindemittel verwendeten Cellulosefaserflocks, der aus mikroskopischen Fibrillen besteht, vorhanden sind. Die verwendeten Kunstfasern sind nicht zerfasert und ungemahlen und verbleiben im wesentlichen in ihrer ursprünglichen Form. Die natürlichen Cellulosefasern werden zerfasert, um ein faseriges Bindemittel für die Kunstfasern zu bilden. Bei der Verwendung der Kunstfasern bei der vorliegenden Erfindung ist die Anwesenheit eines derartigen Bindeflocks zur Bildung eines freitragenden Blattes nicht erforderlich.
Schliesslich sei noch vermerkt, dass gemäss dergenannten Patentschrift auch nicht das spezielle Kunststoff-Rohmaterial wie im vorliegenden Falle verwendet wird.
Aus der brit. Patentschrift Nr. 7G3, 605 ist es schliesslich bekannt, aus 20 - 850/0 verfilzten Fasern, die mit 80-15% eines dehnbaren polymeren Bindemittels imprägniert sind, ein Blattmaterial herzustellen. Die gemäss dieser Patentschrift verwendeten Fasern sind nicht zerfasert und es findet sich auch darüber kein Hinweis, dass die verfilzten Fasern oder das Bindemittel aus mindestens zwei nicht miteinander vertäglichen, normalerweise festen thermoplastischen Kunststoffen bestehen sollen.
Die oben geschilderten Nachteile können dadurch vermieden werden, dass man ein Gemisch aus Cellulosefasern und ganz bestimmten Kunstfasern verwendet.
Besonders geeignet für die genannten Zwecke sind solche Kunstfasern, welche eine Länge von 0,08 bis 5 cm, insbesondere von 0,08 bis 1, 3 cm und einen Durchmesser von 0,2 bis 100 j. i aufweisen. Für die Herstellung der erfindungsgemäss verwendeten Faser eignen sich zahlreiche Kunstharze. Allgemein sind normalerweise feste, faserbildende Harze geeignet, soferne die Paare oder Gruppen so ausgewählt werden, dass mindestens zwei miteinander unverträgliche Polymere, Copolymere oder Gemische zu einem Einzelfaden gespritzt werden. Zu diesen gehören u. a. Polyamide, die verschiedenen Nylonharze, Poly-
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vinylharzmassen und Copolymere, wie z. B. Saran (Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Mischpolymerisat), Polyäthylen, Polyester, wie Dacron (Polyäthylenterephthalat) und Polyurethan, wie Perlon U.
Die USA-Patentschrift Nr. 2, 700, 657 offenbart eine Fadenzusammensetzung, wenn der Faden gezwirnt oder gefacht wird. Jedoch ist von Natur aus eine derartige Fadenzusammensetzung an der Oberfläche oder an den Enden nicht zerfasert, so dass ein Verfilzen im hohen Mass nicht eintritt, wenn der Faden dieser Zusammensetzung mit natürlichen Fasern kombiniert wird.
An Hand der folgenden Beispiele soll erläutert werden, wie man die erfindungsgemäss verwendete Faser herstellen kann.
Beispiel 1 : 55 Teile Polystyrol mit dem Mol-Gew. 70000 - 80000 und 45 Teile Polyäthylen mit dem Mol-Gew. 20 000-22000 in Form von Kügelchen von 0,6 cm Durchmesser wurden in einer umlaufenden konischen Trommel miteinander vermengt und das erhaltene Gemisch einer Spritzeinrichtung mit einer Bohrung von 3 cm zugeführt. Die Temperaturbedingungen in der Spritzeinrichtung waren : Düse 232 bis 243 C, vordere Hälfte 221-232 C, hintere Hälfte 49-660C. Das Polymergemisch wurde der Spritzeinrichtung in einer Menge von 1, 8 bis 2,3 kg/h zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von 1, 5 bis 3 m/min durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,3 cm gespritzt.
Der gespritzte Faden wurde mit einer üblichenHeissstreckvorrichtung heissgestreckt und dann durch ein auf 132 - 1410C erhitztes Äthylen- glykolbad geführt, um den Faden auf die für die Streckorientierung geeignete Temperatur zu bringen.
Die Orientierungsvorrichtung hatte ebenso wie die Aufwickelwalze eine Geschwindigkeit von 180 m/min.
Der erhaltene Faden hatte einen Durchmesser von 0,5 bis 0,76 mm und eine Orientierung. von 500%.
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miteinander vermengt und das erhaltene Gemisch einer Spritzeinrichtung von 3 cm zugeführt. Die Temperaturbedingungen der Spritzeinrichtung waren : Düse 243-354oC, vordere Hälfte 243-249 C, hintere Hälfte 99-104 C. Das Polymergemisch wurde der Spritzeinrichtung in einer Menge von 1, 8 bis 2,. 3 kg/h zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von 1, 5 - 3 m/min durch eine Düse mit einem Durchmesser von 0,3 cm gespritzt. Der Faden wurde schliesslich mit einer Geschwindigkeit von 180 m/min aufgewickelt.
Zur Streckung und Orientierung des Fadens wurde die gleiche Einrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, jedoch wurde das Äthylenglykolbad auf eine Temperatur von 138 bis 1490C erhitzt. Der so erhaltene Einzelfaden hatte einen Durchmesser von etwa 0, 5 bis 0, 76 mm und eine Orientierung von 500tu0.
Beispiel 3 : 80 Teile eines Vinylcopolymers, das aus 85-88 Gew.-% Vinylchlorid, 11 bis 14,3 Gen.-% Vinylacetat und 0, 7 - 1, 0 Gew.-% kopolymerisiertem Maleinsäureanhydrid bestand. sowie 20 Gew.-Teile normalerweise festes Polyäthylen mit dem mittleren Mol-Gew. 20 000 und 4 Gew.-Teile basisches Bleisilikat wurden auf Differentialwalzen, die auf 1400C erhitzt waren, zu einem glatten Blatt vermengt. Die Mischdauer eines Ansatzes von 18 kg betrug 10 min. Das Blatt wurde zu Kügelchen von 0, 6 cm granuliert und diese einer Spitzeinrichtung von 3 cm zugeführt. Das Zuführungsende der Spritzeinrichtung war wassergekühlt (30 C) und das Düsenende war auf 1210C erhitzt. Die Düse, die einen Durchmesser von 0,3 cm hatte, wurde auf 132 - 1380C erhitzt.
Die Kügelchen wurden in einer Menge von 5, 9 bis 6, 4 kg/h durch die Düse der Spritzeinrichtung und dann zwischen Streckwalzen hindurchgeführt, die einen Abstand von 0,8 m vom Düsenende hatten und mit einer Geschwindigkeit von 8 m/min umliefen. Dann wurde der Faden durch ein heisses Wasserbad (IOOOC) zu Streckwalzen geführt, die eine Geschwindigkeit von 55,5 m/min hatten. Von dort wurde der Faden auf Aufwickelwalzen aufgewickelt.
Der so erhaltene Faden hatte einen Durchmesser von etwa 1 - 1, 5 mm und in der heissgestreckten Länge eine Orientierung von 550%.
Beispiel 4 : 35 Gew.-Teile Polyäthylen mit dem Mol-Gew. von 20000 bis 22000 und 65 Gew. Teile eines Vinylidenchlorid-Vinylchlorid-Copolymers in Form von Kügelchen von 0,6 cm Durchmesser wurden in einer umlaufenden konischen Trommel miteinander vermengt und das so erhaltene Gemisch einer Hartig-Spritzeinrichtung von 3 cm zugeführt. Die Temperaturbedingungen der Spritzeinrichtung waren : Düse 166 C, vorderer zylindrischer Teil 1660C. Das Polymergemisch wurde der Spitzeinrichtung in einer Menge von 1, 8-2, 3 kg/h zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von 1, 3 - 3 m/min durch eine Düse von 0,3 cm Durchmesser gespritzt.
Der gespritzte Faden wurde mit einer Geschwindigkeit von 7,5 m/min heiss- und bei Zimmertemperatur kaltgestreckt, u. zw. mit einer solchen Geschwindigkeit, dass eine Molekularorientierung zwischen 350% und 400% erhalten wurde.
Beispiel 5 : Ein aus Polyvinylacetat und Polyäthylen bestehender Verbundeinzelfaden mit nied- rigem Erweichungspunkt wurde wie folgt hergestellt :
80 Teile Polyvinylacetat und 20 Teile Polyäthylen wurden auf Walzen, die auf 1380C erhitzt wurden,
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miteinander gewalzt. Das gewalzte Blatt wurde abgekühlt, getrocknet, einer Spritzeinrichtung zugeführt und unter den folgenden Temperaturbedingungen gespritzt :
Hinterer zylindrischer Teil der Spritzeinrichtung 1040C vorderer zylindrischer Teil der Spritzeinrichtung 1210C
Düse 1490C
Heissstrecken 7, 5 m/min
Kaltstrecken (820C) 450gO,
Wenn der Faden gehackt und in einem üblichen Papierholländer gemahlen wurde, zerfaserte er ohne weiteres.
Der in dem Holländer gebildete Brei wurde mit der gleichen Gewichtsmenge eines üblichen Tappi-Cellulosebreies gemischt und in der üblichen Weise auf einer Langsiebmaschine zu Blättern verarbeitet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verwendung eines aus molekularorientierten Kunstfasern und natürlichen Cellulosefasern bestehenden Gemisches zur Herstellung eines Papierproduktes, wobei die Kunstfaser in an sich bekannter Weise aus einem Gemisch von wenigstens zwei normalerweise festen, gegenseitig unlöslichen thermoplastischen Kunstharzen besteht, die als endloser Verbundeinzelfaden gespritzt werden, wobei jede Kunstfaser an ihrer Oberfläche und an ihren Enden zu mikroskopischen Fibrillen zerfasert ist.