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Verfahren zur Herstellung von Papier, das ganz oder teilweise aus
organischen synthetischen Fasern besteht Bisher bestanden die in der Praxis verwendeten
Papiere aus Cellulosefasern, die hauptsächlich aus Holzschliff gewonnen wurden.
Für zahlreiche Verwendungszwecke erweist sich jedoch die Festigkeit dieser Papiere
als ungenügend bezüglich der Reiß-, Biege- oder Berstfestigkeit. In bestimmten Fällen
erweist sich auch ihre Wasserempfindlichkeit als ein Nachteil.
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Es wurde bereits versucht, zur Vermeidung dieser Nachteile und zur
Erzeugung von Papieren mit verbesserten Eigenschaften den zur Herstellung dieses
Papiers verwendeten Cellulosefasern mehr oder weniger große Mengen synthetischer
Fasern, wie Polyamidfasern oder insbesondere Fasern aus Zwischenpolyamiden (Mischpolymerisate
verschiedener Amide, w#ie z. B. Polyhexamethylenadipamid und Caprolactam), beizufügen,
deren mechanischer Widerstand besser als der der Cellulosefasern ist. Diese der
Papiermasse zugefügten Fasern dienen dazu, die Cellulosefasern geschmeidiger zu
machen; sie werden unter Einwirkung der Wärme und des Druckes beim Kalandern der
gebildeten Papierblätter weich und erhöhen so den Zusammenhalt der Cellulosefasern.
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Neuerdings wird auch versucht, Papiere ausschließlich aus synthetischen
Fasern herzustellen, wobei ein Bindemittel zugefügt wird, um den Zusammenhalt zwischen
den Einzelfasern zu erzielen.
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Wenn es sich darum handelt, die synthetischen Fasern zur Erzielung
eines Vlieses zu dispergieren, bevor daraus nach den üblichen Verfahren von Papierbrei
ein zusammenhängendes Blatt hergestellt wird, treten häufig Schwierigkeiten auf;
diese beruhen auf der schwachen Affinität dieser Fasern gegenüber dein Wasser. Sie
quellen nicht auf und haben die Neigung, zusammengeballt zu bleiben, anstatt sich
leicht wie die Cellulosefasern zu dispergieren. Infolgedessen entstehen Papierblätter
von völliger Inhomogenität; sie sind praktisch unbrauchbar.
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Die Verwendung von spannungsaktiven Mitteln oder von Verdickungsmitteln,
wie Carboxymethylcellulose, wie sie in der deutschen Patentschrift 969 348 für Fasern
aus regenerierter Cellulose vorgeschlagen werden, haben bei den hydrophoben organischen
synthetischen Fasern nicht die gewünschten Ergebnisse gebracht.
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Die deutsche Patentschrift 679 334 empfiehlt bei der Herstellung von
Papier aus Cellulosefasern die Verwendung von Schleimstoffen, wie Methylcellulose,
Leinsamenschleim u. ä. Hier dient der Zusatz jedoch nur zur Erhöhung der Verfilzung
der Fasern, nicht aber dazu, die an sich stark und leicht benetzbaren Cellulosefasern
in Wasser zu suspendieren.
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Die USA.-Patentschrift 2 076 599 schützt ein Verfahren, bei der Herstellung
von Papier aus an sich hydrophilen Cellulosefasern Gelatine als Verklebungsmittel
der Fasern an ihren Kontaktstellen zu verwenden; sie hat ein anderes Ziel als die
vorliegende Erfindung, bei organischen synthetischen hydrophoben Fasern die Benetzungsfähigkeit
so zu erhöhen, daß ein verarbeitbarer wäßriger Faserbrei entsteht.
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Es ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 2 217 005), beim Verarbeiten
von Mineralwolle auf Platten die in wirrem Durcheinander angelieferten Fasern dadurch
zu schützen, daß man ihnen vor der Auflösung der Faserknäuel in Einzelfasern Albumin-oder
Leimschlämme oder -geie zusetzt, die mindestens 200% des Trockengewichtes der Mineralwolle
ausmachen. Diese Zusätze erfolgen jedoch nur, um die ursprüngliche Faserlänge zu
erhalten; sie dienen nicht als Dispergierhilfsmittel.
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Versuche, die Fasern in trockenem Zustand durch einen Luftstrom zu
verteilen, erfordern Abänderungen der in der Papierindustrie verwendeten Vorrichtungen;
Verfahren dieser Art sind also in der Praxis aus wirtschaftlichen Gründen nicht
durchführbar.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von Papier, das ganz oder teilweise aus organischen synthetischen hydrophoben Fasern
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zum Dispergieren dieser organischen synthetischen
Fasern allein oder zusammen mit Cellulosefasern die synthetischen Fasern vorher
mit einer wäßrigen Gelatinelösung überzogen und gegebenenfalls getrocknet werden.
Hierbei müssen die organischen synthetischen
äasern mindestens 40%
ihres Eigengewichtes von der Crockensubstanz der Gelatine zurückhalten.
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Es war völlig überraschend, daß Gelatine ein so wirksames Dispersionsagens
ist, zumal ja die Carb->xymethylcellulose, die ein ebenso häufig verwendetes Jerdickungsmittel
wie die Carboxycellulose ist, keine iefriedigenden Ergebnisse bringt.
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Bei der Durchführung des Verfahrens werden die asern mit einer wäßrigen
Gelatinedispersion behanlelt, alsdann wird die Masse mit Wasser auf die gevünschte
Konzentration gebracht: In manchen Fällen tann es vorteilhaft sein, zur Erleichterung'
des 4rbeitsvorganges leicht zu erwärmen.
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Da die organischen synthetischen Fasern üblicherveise als endlose
Fäden ersponnen werden, die man alsdann vor dem Schneiden zu einem Kabel vereinigt,
tann man das Überziehen mit Gelatine vor oder nach Sem Schneidvorgang vornehmen.
Im ersten Fall trockiet man zweckmäßig das Kabel vor dem Schneiden.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf den a 11, bei
dem sämtliche Grundfasern synthetisch sind, >ondern ist auch anwendbar auf ein Gemisch
von )rganischen synthetischen Fasern und Fasern aus Lnderen Grundstoffen, wie z.
B. Cellulosefasern. In liesem Falle werden die Cellulosefasern in üblicher Weise
in Wasser dispergiert; die organischen synthe-Jschen Fasern werden für sich dispergiert,
und zwar n Anwesenheit von Gelatine. Alsdann vereinigt man lie beiden Dispersionen
in einem gewünschten Verhältiis. Will man nach dem Verfahren gemäß der Erfinlung
ein Papier ausschließlich aus organischen syntheischen Fasern herstellen, muß man
den Faserzusamnenhang durch Bindemittel verstärken, die verschielenster Art sein
können, z. B. salzhaltige Lösungen, nie die organischen synthetischen Fasern zum
Quellen )ringen, Lösungen oder Dispersionen von polymeren Stoffen oder selbst organische
synthetische Fasern mit °_inem Erweichungspunkt, der unterhalb dem der srundfasern
liegt.
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Verarbeitet man dagegen eine Mischung organischer >ynthetischer Fasern
und beispielsweise Cellulose-'asern, ist die Anwesenheit eines Bindemittels nicht
xnerläßlich, man kann jedoch, falls man es wünscht, 1ie Verbindungen verwenden,
wie sie in der Papierindustrie üblich sind. Beispiele 1. Man geht von einem Kabel
von 100 000 den aus ;ekräuselten Polyhexamethylenadipamidfäden aus, die °_inen Einzeltiter
von 1,5 den besitzen.
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Dieses Kabel wird bei etwa 25° C mit einer wäßri-;en 10%igen Gelatinelösung
so imprägniert, daß die Fasern 40% ihres Eigengewichtes vom Trocken-;ewicht der
Lösung festhalten. Alsdann wird das Band durch einen heißen Luftstrom getrocknet
und nit einer Schrleidvorrichtung in eine Länge von etwa 5 mm geschnitten.
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Man wiederholt die gleichen Arbeitsgänge mit einem anderen Kabel von
2000 den aus Einzelfäden mit einem Einzeltiter von 1,5 den, hergestellt aus einem
Interpolyamid durch Polykondensation einer Mischung von 70% Hexamethylendiammoniumadipat
und 30% Caprolactam.
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Alsdann bringt man 2,8 g der Polyhexamethylen-..dipamidfasern des
ersten Kabels zusammen mit ),56 g Interpolyamidfasern aus dem zweiten Kabel (entsprechend
20 Gewichtsprozent der Polyhexamethylenadipamidfasern). Diese Mischung wird in 250
cm3 warmes Wasser eingeführt und zur Erzeugung der Faserdispersion gerührt. Die
Fasern trennen sich sehr schnell voneinander. Alsdann fügt man etwa 2,5 1 kaltes
Wässer unter Rühren hinzu, um die Faserkonzentration auf etwa 1o/00 zu bringen,
und filtriert dann auf einer Nutsche, wie in den Laboratorien der Papierfabriken
üblich.
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Man erhält so einen Filz, den man an der Luft trocknet und dann während
einer Minute unter einem Druck von 30 kg/cm2 bei 185° C zusammendrückt.
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Nach dem Konditionieren zeigt das so hergestellte Papier folgende
Charakteristiken:
| Gewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
g/m2 |
| Stärke .......................... 0,22 mm |
| Reißfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,200
kg |
| Berstfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9,200 kg |
Die entsprechenden Werte für ein ausschließlich 2o aus Cellulosefasern bestehendes
Papier mit einer Dicke von 0,01 mm und einem m2-Gewicht von 210 g sind:
| Reißfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,200
kg |
| Berstfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,860 kg |
2. Man nimmt 0,7 g nach dem im Beispiel 1 angegebenen Verfahren mit Gelatine behandelter
Polyamidfasern, die anstatt auf eine Länge von 6 mm auf eine Länge von 8 mm geschnitten
sind, dispergiert sie in 250 cm3 warmem Wasser unter starkem Rühren und fügt alsdann
1,580 g Fichtenzellstoff mit langen Fasern hinzu, die ungeleimt und auf 30 Schopper
gemahlen sind.
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Sobald die Dispersionen der verschiedenen Fasern homogen ist, fügt
man unter Rühren etwa 2,5 1 kaltes Wasser hinzu, um die Konzentration der Fasern
auf ungefähr 1%o zu bringen. Alsdann wird filtriert und der erhaltene Filz einem
Druck von 10 kg/cm2 in einer Kaltpresse 10 Minuten ausgesetzt.
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Nach dem Trocknen und Konditionieren erhält man ein Papier mit 25
% Polyamidfasern von einem m2-Gewicht von 95 g.
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Das erhaltene Papier ist weißer als das zu 100% aus Fichtenzellstoffasern
wie oben beschrieben bestehende Papier.
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Das Papier gemäß der Erfindung zeigt eine um etwa 500% größere Faltfestigkeit
als das nur aus Cellulosefasern bestehende Papier, die Reißfestigkeit ist um etwa
400% größer.