DE1248457B - Faserhaltiges Material - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

D21h

Deutsche KL: 5Sf-12/01

Nummer: 1 248 457

Aktenzeichen: Z 9496 VlI b/55 f

Anmeldetag: 3. Juli 1962

Aüslegetag: 24. August 1967

Vorliegende Erfindung betrifft ein faserhaltiges Material mit einem Gehält ail Fasern aus regenerierter Cellulose*

Den Bestrebungen, künstliche Cellulosefasern zur Herstellung von bahnförmigem Material heranzuziehen, stellten sich Schwierigkeiten entgegen^ die ihren Ursprung hauptsächlich in dem Mängel haben, daß sich derartige CellülösefäSerri nicht miteinander verfilzen. Zur Lösung dieses Problems sind zwei grundsätzliche Verfahren bekanntgeworden. Man hat einmal vorgeschlagen, eine Haftfähigkeit zwischen den einzelner! Fasern dadurch zu erzielen, daß man einer Aufschlämmung von Fasern aus regenerierter Cellulose Leim, Klebstoff und/oder Kunststoff in Form von Lösungen, Dispersionen öder auch Pulvern zufügte. Diese Mischung könnte dann beispielsweise auf die Siebpartie einer Papiermaschine gebracht werden, wenn man ein flächenförmiges Gebilde erhalten wollte. Anstatt diese Stoffe der Faseraufschlämmung zuzufügen, ist es auch bekannt, sie auf die Fasern aufzusprühen, während diese die Siebpartie durchlaufen, Beim zweiten Verfahren Verwendet man zur verfestigung eines Faservlieses solche Fasern mit, welche unter Einwirkung von Wärme, Druck, Lösungs- und/oder Quellüngsmitteln mit den nicht angreifbaren Fasern aus regenerierter Cellulose eine Verankerung eingehen.

Allein diesen Verfahren haftet jedoch der Nächteil an, daß große Verluste art Fremdstoffen und Entwässerungsschwierigkeiten infolge Verlegung der Siebporen durch Kunststoff- oder Klebstöffteilchen auftreten. Trotz zahlreicher Anstrengungen zur Steigerung der Retention der Kunststoffe führte dieses Verfahren zu keinen befriedigenden Ergebnissen, insbesondere hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Arbeitserleichterung. Hinzu kommt noch, daß die meisten Kunststoffe ihre Haft- oder Klebeeigenschaften erst in der Trockenpartie zu entfalten vermögen. Der Übergang der Faserbahn von der Siebzur Trockenpartie stellt jedoch das wichtigste Problem dar. Hier liegt die Gefähr am nächsten, daß mangels einer Verfilzung öder anders gearteten Haftfestigkeit der Fasern ein Bruch des Vlieses öder der Bahn eintritt.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun für die Lösung der Aufgabe, aus Fasern aus regenerierter Cellulose ein flächenförmiges Material herzustellen, einen anderen Weg vor. Häuptziel Vorliegender Erfindung bestand in der Erfüllung der Forderung, daß das flächenförmige Material beim Übergang Von der Siebpartie zur Trockenpartie nicht bricht.

Es wurde nun gefunden, daß sich dieses Ziel er-Faserhältiges Material

Anmelder:
Zellstofffabrik Waldhof, Männheirh-Wäldhof

Als Erfinder benannt:

Dr. Ulrich Ströle, Leutershausen über Heidelberg

reichen läßt mit einem faserhaltigen Material in Form von Blättern, Bahnen, Vliesen u. dgl., das das kennzeichnende Merkmal aufweist, daß hierfür solche Stapelfasern aus regenerierter Cellulose Von 1 bis 25 mm Länge verwendet sind, die unter Zusatz von eine Faser-Faser-Bindung aktivierenden Stoffen hergestellt sind.

Unter dem Ausdruck »eine PaSer-FäSer-Bindürtg aktivierenden Stoffen« werden erfirtdungsgemäß solche Stoffe verstanden, die den Fasern aus regenerierter Cellulose während ihrer Herstellung in an sich bekannter Weise derart einverleibt worden sind, daß sie an mindestens einzelnen Punkten der Fäseroberfläche als aktive Gruppen auftreten und somit eine chemische und/öder auch physikalische Bindung dieser modifizierten Fasern aus regenerierter Cellulose mit benachbarten Fasern einzugehen in der Lage sind. .

Diese Bindung der Fasern untereinander kann dabei derart erfolgen, daß Fasern, die eine Faser-Faser-Bindung aktivierende Stoffe enthalten, mit solchen Fasern zusammengebracht werdeh, welche keine speziellen aktivierenden Stoffe enthalten. Es gehören

in erster Linie hierzu Fasern aus regenerierter öder natürlicher Cellulose, Wolle, Seide, anorganische Fasern, synthetische Fasern auf Basis von Polyamiden, Polyestern, Polyacrylverbindüngen, PoIyvyinylverbindungen u. dgl. In vielen Fällen ist es aus»

reichend, beide Fasertypen ohne besonderen Zusatz eines Hilfsmittels (FällüttgSrrtittels), Wie Aluminiumsulfat od. dgl., zu verwenden.

Die Bindung der Fasern untereinander kann jedoch auch dadurch hergestellt Werden, daß zwei ver-

schiedene Fasertypen zusammengebracht werden, die eine Faser-Faser-Bindung aktivierende Stoffe enthalten. Es sei besonders hervorgehoben, daß dies eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Erfindungsgemäß werden dabei beispielsweise eine Mischung

gegensätzlich geladener Fasern öder Fasermischung gen verwendet, die auf Grund Von Nebenvalenzkräften eine Bindung einzugehen vermögen. Auch

709 638/512

bei derartigen Fasergemischen ist eine Mitverwendung von Fällungsmitteln oder anderen Hilfsstoffen vielfach entbehrlich.

Schließlich kann auch nur ein einheitlicher Typ zum Einsatz kommen. In diesem Fall kann eine Bindung beispielsweise auf einer ampholytischen Ausrichtung der Fasern oder auf rein physikalischen Kräften, wie Adhäsionskräften, beruhen. Eine weitere Bindungsmöglichkeit zwischen den einheitlichen Fasern wird durch Zusätze hervorgerufen, die eine Art Brücke zwischen den einzelnen Fasern bilden. Als zur Brückenbildung geeignete Substanzen werden einerseits bei sauer bzw. anionisch reagierenden Fasern mehrwertige basische Produkte, wie Amine, z. B. Polyäthylenimin, Äthylendiamin, und andererseits bei basisch bzw. kationisch reagierenden Fasern mehrwertige saure Verbindungen, wie saure Salze oder Säuren, genannt.

Unter den Fasern, die mit benachbarten Fasern hauptsächlich durch chemische Einflüsse Berührungs- 'oder Verknüpfurigspunkte bilden, werden Produkte verstanden, bei deren Herstellung der gelösten Cellulose ionogene Substanzen zugefügt worden, sind. Es handelt sich dabei in erster Linie um Polymerisate der Acrylsäure, Celluloseglykolsäure, Alginsäure, Polyäthylenimin, Kondensate von Formaldehyd mit Harnstoff und dessen Abkömmlingen^ wie Guanidin, Dicyandiamid, Melamin u. dgl. > oder, basische Cellulosederivate. Je nach Zusatz kann man auf diesem Wege sauer oder basisch eingestellte Fasern erhalten. Es ist ferner möglich, der Cellulose solche Produkte^; beizufügen, die Dispergatoren, Weichmacher, Lösungsvermittler od. dgl. enthalten und dadurch eine kationische oder anionische Reaktion der gebildeten Fasern verursachen.

Unter den vorwiegend über physikalische Kräfte eine Faser-Faser-Bindung bildenden Zusätzen bei der Faserherstellung aus regenerierter Cellulose verdienen Substanzen hervorgehoben zu werden, die den Fasern Haftklebeeigenschaften verleihen. Es sind dies insbesondere Elastomere in der Art natürlicher oder künstlicher Kautschuktypen. Es kommen jedoch hierfür auch Thermoplaste mit einem niedrigen Erweichungspunkt, wie Polymerisate oder Mischpolymerisate von Acrylsäureester und Acrylsäureamid in Betracht. Ferner gehören zu der Gruppe Substanzen, die im Wasser stark quellen, sich darin jedoch nicht vollständig lösen. Erfindungsgemäß handelt es sich dabei um Cellulose- oder Stärkederivate, Polyvinyläther, Polyvinylalkohol und auch Pflanzenscnleime. Derartigen Verbindungen kann gegebenenfalls ein Härtungsmittel, wie z. B. Formaldehyd oder Formaldehyd abspaltende Verbindungen, beigefügt werden.

Die Erfindung besteht nun darin, daß man derartige Fasern, deren Herstellung an sich bekannt ist, in einer Stapellänge von 1 bis 25 mm, vorzugsweise 3 bis 12 mm, zur Herstellung eines blatt-, bahn- oder vliesförmigen Materials verwendet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich diese Fasern mit besonderem Vorteil im nassen Zustand zu derartigen Produkten verarbeiten lassen, ohne daß zusätzliche Bindemittel zugefügt zu werden brauchen. Es wurde weiter gefunden, daß derartigen Fasern eine so hohe initiale Naßfestigkeit innewohnt, daß beim Übergang von der Sieb- in die Naßpressenpartie einer Papiermaschine kein Bruch der Bahn auftritt. Als besonderer Vorteil ist ferner noch zu werten, daß mit den erfindungsgemäßen Fasern voluminöse Vliese mit sehr guten Festigkeiten und weichem Griff herstellbar sind. Insbesondere letztere Möglichkeit war mit den bekannten Verfahren, nämlich bei Verwendung einer Kunststoffdispersion, nicht möglich.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte besteht darin, daß man eine Aufschlämmung der Fasern in bekannter Weise der Siebpartie einer Papiermaschine zuführt und weitgehend entwässert. Das entstandene blatt-, bahn- oder vliesförmige Gebilde kann danach getrocknet werden, z. B. nach Passieren der Naßpressenpartie auf Trockenwalzen, durch Einwirkung von Heißluft oder Infrarotstrahlern.

In den nachstehenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert:

B eispi el. 1

Zu 100 Teilen einer auf übliche Weise hergestellten Cellulose-Xanthogenat-Lösung, die 8 Teile Cellulose und 7 Teile Natriumhydroxyd enthält, werden unter Rühren 0,4 Teile des Natriumsalzes der Carboxymethylcellulose (= 5% auf Cellulose bezogen), gelöst in 4 Teilen Wasser, zugesetzt. Die Xanthogenatlösung wird filtriert, nachgereift, entlüftet und

as danach in bekannter Weise versponnen. Das entstandene Kabel wird in nassem Zustand auf eine Stapellänge von 6 mm geschnitten. Danach entwässert man die Stapelfasern auf einen Trockengehalt von 40%. 100 kg einer nach vorstehendem Verfahren hergestellten Stapelfaser von 6 mm, 2 den Titer und einem Gehalt von 5% Carboxymethylcellulose werden in 2 m³ Wasser unter Zusatz von 0,5 % (auf Faser bezogen) eines handelsüblichen Dispergiermittels auf Sulfonatbasis suspendiert und in einem Holländer ohne Mahldruck eine halbe Stunde aufgeschlagen. Die vom Spinnvorgang und Schneiden her aneinanderhaftenden Faserbündel werden auf diese Weise in Einzelfasern aufgeteilt, die sich im Wasser gleichmäßig verteilen. Anschließend verdünnt man auf eine Stoffdichte von 0,2% und fügt 6% Aluminiumsulfat (auf die Fasern bezogen) hinzu. Kurz vor dem Stoffauflauf der Entwässerungsmaschine wird weiteres Verdünnungswasser zugesetzt, so daß die Stoffdichte im Stoff auflauf 0,08% beträgt. Man entwässert die Fasersuspension auf einem Langsieb, das im ersten Drittel seiner Länge eine Steigung von 5° aufweist.

Die Faser bildet am Ende des Langsiebs ein feuchtes Vlies mit guter initialer Naßfestigkeit. Das Vlies durchläuft eine Pressenpartie und wird danach über Dampf beheizte Zylinder geführt und getrocknet.

Das fertige Vlies mit einem Flächengewicht von 50 g/qm besitzt eine sehr gute mechanische Festigkeit.

Beispiel 2

Zu 252 kg 4prozentiger Natriumhydroxydlösung setzt man 2,5 kg (= 7,5% auf Cellulose bezogen) Polyacrylsäure, die in 45,5 kg 4prozentiger Natronlauge gelöst ist, hinzu und löst in dieser Lauge in den üblichen Rührgefäßen 100 kg Cellulose-Xanthogenat, die 32% Cellulose, 15% Natriumhydroxyd und 9% Schwefelkohlenstoff enthalten. Nach dem Lösen des Xanthogenats wird filtriert, nachgereift, entlüftet, gesponnen, auf eine Stapellänge von 8 mm geschnitten und entwässert.

100 kg einer nach vorstehendem Verfahren hergestellten Stapelfaser mit 8 mm Länge, 3 den Titer

ϊ 248 457

und einem Gehalt von 7,5 % Polyacrylsäure werden in 1,8 m³ Wasser suspendiert und im Holländer aufgeschlagen. Man verdünnt nun auf eine Stoffdichte von 0,3 % und setzt danach 10 kg Polyäthylenimin in Iprozentiger wäßriger Lösung zu und führt die Fasersuspension nach weiterer Zugabe unter Verdünnung von Wasser einer Rundsiebentwässerungsmaschine zu, deren Rundsieb in der Entwässerungszone mit Unterdruck arbeitet. Das Faservlies wird mit Hilfe eines Filzes vom Rundsieb in die Naßpressenpartie übergeführt und anschließend auf einem Yankee-Zylinder mit Kreppschaber gekreppt und getrocknet.

Das fertige Material besitzt neben guter mechanischer Festigkeit einen angenehm weichen Griff, es wird in Flächengewichten von 20 g/qm gearbeitet und kann zu mehreren Lagen vereinigt in Form von Taschentüchern oder Servietten konfektioniert werden.

Beispiel 3

Stapelfasern mit 5 mm Länge und 1 den Titer, die ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch unter Zusatz von 10 % Schleimstoff vom Typ Mannogalagtan zur Spinnlösung hergestellt worden sind, werden im Holländer in einer Stoffdichte von 4% bei pH 8 bis 9 eine halbe Stunde aufgeschlagen. Man verdünnt auf 0,2% Stoffdichte und entwässert auf einer Langsiebmaschine wie in Beispiel 1 beschrieben. Am Ende des Langsiebs im Bereich der Saugerleisten wird eine Lösung von Aluminiumsulfat aufgesprüht, so daß der pH-Wert des feuchten Vlieses sich auf pH 5 einstellt. Man erzielt auf diesem Wege eine vorzügliche initiale Naßfestigkeit. Das Faservlies wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, weiter entwässert und getrocknet.

Beispiel 4

Stapelfasern von 10 mm Länge und 3,5 den Titer, die ähnlich wie in Beispiel 2 beschrieben, jedoch unter Zusatz von 3 % Polyvinylalkohol zur Spinnlösung erhalten worden sind, werden im Holländer aufgeschlagen und anschließend auf eine Stoffdichte von 0,1 % verdünnt. Man entwässert wie in Beispiel 1 beschrieben und behandelt das Faservlies innerhalb der Trockenpartie auf einer Leimpresse mit einer 0,5prozentigen Borsäurelösung. Anschließend wird das Faservlies getrocknet.

Beispiel 5

Stapelfasern von 5 mm Länge und 2 den Titer, die ähnlich wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch unter Zusatz von 15% Butylkautschuk zur Spinnlösung hergestellt worden sind, werden im Holländer bei einer Stoff dichte unter 3 % und geringem Mahldruck aufgeschlagen. Man verdünnt auf 0,3 % Stoffdichte und entwässert und trocknet das gebildete Faservlies wie in Beispiel 1 beschrieben.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Faserhaltiges Material in Form von Blättern, Bahnen, Vliesen u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß hierfür solche Stapelfasern aus regenerierter Cellulose von 1 bis 25 mm Länge verwendet sind, die unter Zusatz von eine Faser-Faser-Bindung aktivierenden Stoffen hergestellt sind.

2. Faserhaltiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Fasern enthält, die keine speziellen aktivierenden Stoffe in der Faser eingebaut aufweisen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschriften Nr. 2 982 682, 2 931749,
2 765 228;

»Chemie der Textilfasern« von Pummerer, Ausgabe 1953, S. 388;

»Chemiefasern«, von K. Götze, Ausgabe 1951, S. 384 bis 386.