DE1803677A1

DE1803677A1 - Verfahren zum Herstellen von textilartigem Material aus Zellulosefasern

Info

Publication number: DE1803677A1
Application number: DE19681803677
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Ekman; Dipl-Ing Edvard Idman
Original assignee: Fortum Oil Oy
Current assignee: Fortum Oil Oy
Priority date: 1967-10-20
Filing date: 1968-10-17
Publication date: 1969-06-19
Also published as: CH511964A; CH1557968A4; DE1803677B2; AT295469B; FI41620B; SE358689B; BE722409A; NL6814940A; FR1586535A; GB1232870A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von textilartigem Material durch Zusammenbinden von Zellulosefasern mittels eines elastischen und schmiegsamen Bindemittels. Aus solchem Material können Erzeugnisse ö;um einmaligen Gebrauch hergestellt werden, wie z. B. Kleidungsstücke einschließlich Schutzanzüge, fernerhin von Krankenhäusern, Nahrungsmittelgeschäften und vom Haushalt benötigte Erzeugnisse, wie z. B. Handtücher, Kissenbezüge, Bettücher, Tischtücher, Servietten, sowie auch Einrichtungstextilmaterialien, wie z. B. Fenstervorhänge, Möbelstoffe und viele damit vergleichbare Erzeugnisse.

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J.

Bisher ist die Anwendung aus Zellulosemasse hergestellter Materialien zum Fertigen von Erzeugnissen zum einmaligen Gebrauch dadurch eingeschränkt worden, daß man direkt von Papier,in der Regel von der sogenannten Tissue-Qualität, ausgegangen ist; dies bedeutet, daß sowohl die mechanischen als auch die textilmäßigen Eigenschaften dieses Bogenmaterials nicht befriedigen konnten.

Aufgabe der Erfindung ist es, Zellulosefasern derart auszuwählen und zu behandeln, daß man als Ergebnis ein Material erzielen kann, das zu dem infrage stehenden Zweck besser geeignet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Pasern entweder solche Zellulosefasern allein verwendet werden, derencX-Zellulosegehalt mehr als 9o# beträgt und die ungemahlen oder nur in geringem Grad gemahlen sind, oder in Kombination mit Natur- oder Kunstfasern und evtl. auch mit Zusatzstoffen wie Farbstoffen, Stabilisatoren, Feuerschutzoder sonstigen Chemikalien, und daß die Fasern mit einem jeweils zu dem Zweck geeigneten Bindemittel gebunden werden.

Da in einem Verfahren nach der Erfindung als Rohstoff ungemahlene oder nur wenig gemahlene Zellulose benutzt wird, die mehr als 9oJ» Cf-Zellulosegehalt hat, erhält man ein Bandgut

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oder Grundmaterial, das in Abwesenheit der Papiereigenschaften u. a. als Ausgangsstoff für Erzeugnisse zum einmaligen Gebrauch gut geeignet ist. Unter iX-Zellulose wird hier derjenige Teil der Zellulose verstanden, der in konzentriertem.Alkali, z. B. in· 17>5 Ji-iger Natriumhydraxjölösung bei 2o°C unlöslich ist. Dies bedeutet im allgemeinen auch, daß sowohl der Gehalt der infrage stehenden Zellulose an Hemizellulosekomponenten als auch ihr Gehalt an kleinmoleküligen Polysacchariden niedrig ist. Im· Verfahren kann man eine erfindungsgemäße Zellulose in Kombination mit sonstigen Natur- oder Kunstfasern verwenden. Aus den Pasern kann man das Grundmaterial oder das Bandgut auf dem nassen oder trockenen Wege erzeugen. Der Zusammenschluß der einzelnen Pasern wird durch Verwendung zum Zweck geeigneter Bindemittel erzielt, z. B. in gleicher Weise wie beim Herstellen der in der Textiltechnologie bekannten sogenannten nicht gewebten Stoffe, denen ein Material nach der Erfindung stark ähnelt.

Es ist zuvor festgestellt worden, daß man durch Herabsetzen der Menge der Hemizellulosekomponenten und der übrigen kleinmolekUligen Polysaccharide die papierbildenden Eigenschaften der Zellulosemasse variieren kann. Zu solchen

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Ergebnissen kann man durch verschiedene Alkalibehandlungen und besondere Zweiphasen-Kochverfahren der Zellulose gelangen.. Alle diese Massentypen haben· den Umstand gemeinsam, daß sich die Modifikation der papierbilderiden Eigenschaften auf Massen beziehen, die in üblicher Weise gemahlen sind und daß deshalb das Enderzeugnis trotz der in der Zusammensetzung der Zellulosefasern vorkommenden Änderungen ) ein Papierprodukt ist und auch als solches verwendet wird. Soweit bekannt, sind Massen mit hohem θί-Zellulosegehalt nicht in ungemahlenem oder nur wenig gemahlenem Zustand zur Herstellung von Bogenmaterial und noch viel weniger wie in ,der vorliegenden Erfindung nach Behandlung mit einem geeigneten Bindemittel zur Herstellung von solchem Material benutzt worden, dem der Charakter des Papiers "fehlt, das aber Textileigenschäften wie Griff, Weichheit, Biegbarkeit, Fallvermögen und Porosität besitzt. Unter geringem Mahlen der Masse wird hier ein Mahlgrad verstanden, der dermaßen niedrig ist, daß die "papierbildenden" Eigenschaften noch keinen nennenswerten Einfluß ausüben.

Hinsichtlich eines auf Zellulose basierenden Materials mit textilmäßigen Eigenschaften ist schon bekannt, daß annähernd ein solches Material erhalten wird, wenn man übliche Papiersorten, in erster Linie dünne sogenannte Tissue-Quali-

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täten von weniger als 25 g/m Flächengewicht mit verschiedenen Kunststoffen, Harzen und anderen ähnlichen Stoffen behandelt. Weiterhin ist bekannt, daß man mittels über Kreuz gelegter Fäden oder durch Laminieren mit im Bogen gebundenen Fasern mehrere Schichten von Papier von Tissue-Qualität zu einem Material mit textilmäßigen Eigenschaften zum bereits erwähnten Zweck vereinigen kann. Jedoch hat es sich herausgestellt, daß keines der genannten Verfahren ein Material erbringt, das alle erwünschten textilmäßigen Eigenschaften aufgewiesen hätte, und zwar in erster Linie wegen der Dichte des Papiers, die u.a. davon herrührt, daß die steife Zellulosefaser im Vergleich mit Übrigen im Gebrauch stehenden Naturfasern und synthetischen Textilfasern verhältnismäßig kurz ist und daß die Papierherstellung gewöhnlicherweise auf dem sogenannten nassen Wege erfolgt.

Um in den Eigenschaften des zur Anwendung kommenden Papiers eine merkliche Änderung in Richtung auf textilmäßige Weichheit und Fallvermögen herbeizuführen, ist man bisher gezwungen gewesen, mit niedrigen Flächengewichten zu arbeiten, was seinerseits zu schwachen. Erzeugnissen geführt hat. Man hat angestrebt, diesen Nachteil in bereits erwähnter Weise zu kompensieren, indem man mehrere Schichten von dünnem Tissue-Papier laminiert oder solche Schichten mit Fäden oder Fadennetzen verbindet, oder auch, indem man das Flächengewicht des Grundmaterials durch Imprägnieren mit Kunststoff

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erheblich erhöht. Es hat den Anschein, daß Laminieren und. Verstärken mit Fäden nur eine Besserung in den Festigkeitseigenschaften des Materials, nicht dagegen in dessen Textileigenschaften wie Weichheit, Biegbarkeit und Fallvermögen bewirkt, die sogar in gewissem Maß verschlechtert werden können. Erhöhen des Flächengewichts des Grundmaterials durch Imprägnieren mit Kunststoff wiederum kompensiert laut Angaben die Steifheit der Zellulosefaser, da das Gewicht des Materials den inneren Widerstand der Faser gegen Biegung übersteigt. Damit würde das Fallvermögen von Textilmaterial in gewissem Maß gleichweise nachgeahmt, ebensowie dessen Festigkeit sowohl im nassen als auch im trockenen Zustand.

Bei erfindungsgemäßen Versuchen hat es sich jedoch nun gezeigt, daß es bei Wahl einer Zellulosemasse, die gegebene Eigenschaften besitzt, vollends möglich ist, mit einem Grundmaterial zu arbeiten, das höheres Flächengewicht als die üblichen Tissue-Qualitäten hat, wobei dessen ungeachtet bei Verwendung eines geeigneten Bindemittels ein Material erzielbar ist, das sowohl Festigkeit als auch den Griff, die Weichheit, die Biegbarkeit und das Fallvermögen eines Textilmaterials hat. Es wurde beobachtet, daß Bildung eines Zellulosebogens oder einer Zellulosebahn auf dem nassen Wege zum weiteren Behandeln mit einem geeigneten Bindemitter nicht allein die Steifheit der kurzen Zellulosefaser (0,8 bis 6,0 mm), - d.h.

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ihr innerer Widerstand gegen Biegung - die Hauptursache für das Fehlen der Eigenschaften eines Textilmaterials

ist. So hat es sich deutlich gezeigt, daß auch die Bindungskräfte, die dem Papier seine Festigkeit erteilen, für die erfindungsgemäßen Zwecke schädlich sind, da sie das Grundmaterial papiermäßig steif machen. Bei der Papierherstellung werden diese Bindungskräfte zum größten Teil durch Verwenden von gemahlener Zellulosemasse oder einer solchen Masse erzielt, die reichlich Hemizellulosekomponenten und sonstige Polysaccharide mit niedrigem Molekülgewicht enthält, oder auch einer Masse, die sowohl gemahlen ist als auch Polysaccharide der besagten Art enthält. Wenn sich die Fasern solcher Massen in Anwesenheit von Wasser blähen, dann enthalten sie in großer Zahl kolloidal "gelöste" Kettenmoleküle, die einen besseren Kontakt zwischen den Fasern bewirken, was wiederum eine größere Zahl von Wasserstoffbrücken nach erfolgtem Trocknen des Bogens bzw. der Bahn bedeutet. Bei den erfindungegemäßen Versuchen ergab es sich jedoch, daß bei Verwendung von Zellulosemasse in ungemahlenem oder in wenig gemahlenem Zustand mit mehr als 9o£, vorzugsweise 93 bis 97ίC^Zellulosegehalt die Bildung der schädlichai Wasserstoffbrücken wegen geringeren Anschwellens der Zellulosemasse abnimmt; dies wiederum führt dazu, daß man ein sehr weiches Grundmaterial erhält, dessen Fasern in einer späteren Phase mit einem geeigneten Bindemittel gebunden werden können, wobei sich ein Material mit textilmäßigen Eigenschaften ergibt. '909 825/1309

Die Zellulosemassen mit hohem oC-Zellulosegehalt verleihen weiterhin dem Grundmaterial eine Dichte, die erheblich unterhalb derjenigen von gewöhnlichem Papier bleibt, d.h. sie bewirken bessere Porosität, da die Fasern eine so geringe Zahl von Berührungspunkten haben, daß keine dichten Strukturen und damit verknüpften Wirkungen auftreten. Unge- ^ achtet dessen, daß die Festigkeit des nicht mit Bindemittel behandelten Grundmaterials hierdurch herabgesetzt wird, ist es möglich, sogar bei Variation des Flächengewichts des Grundmaterials in recht weiten Grenzen zufriedenstellende Bogenbildung zu erzielen, die zu einem Endprodukt führt, welches in seinen Eigenschaften einem gewebten Textilmaterial nahe steht.

Das Zusammenfügen der Zellulosefasern in dem vorstehend veschriebenen Grundmaterial kann sowohl mit Kunststoffdis-F persionen, Piastisolen und Organosolen als auch mit inorganischen oder anorganischen Lösungsmitteln gelösten Polymeren erfolgen^ oder auch mit monomerischen Verbindungen oder Vorpolymeren, die im Grundmaterial selbst polymerisiert werden. Was ein Zusammenhang mit eiern auf dem sogenannten nassen Wege hergestellten im Vorstehenden bezüglich der Bindungskräfte im Papier hinsichtlich seines öd-Zellulosegehalts, seiher Hemizellulosekomponenten und der übrigen kleinmolekularen Polysaccharide gesagt worden ist, gilt selbstverständlich beim Imprägnieren eines auf dem sogenannten trockenen Wege hergestell-

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ten Grundmaterials, mit wasserhaltigen Bindemitteln, z.B. mit in Wasser dispergierten Kunststoffen, oder mit einer selbst verhältnismäßig wenig Wasser enthaltenden Lösung.

Die Bindemittelmenge, die bei der Behandlung des Grundmaterials verwendet wird, kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden; sie wird je nach dem Anwendungsbereich des Endproduktes derart geregelt, daß sie höchstens dem doppelten Bogengewicht, vorzugsweise 2o bis loojf vom Bogengewicht gleichkommt. Es ist beachtenswert, daß das imprägnierte Grundmaterial neben Weichheit, Biegbarkeit und Fallvermögen den größten Teil seiner ursprünglichen Porosität selbst dann beibehält, wenn Kunststoff in Mengen gleich dem Eigengewicht des Grundmaterials oder sogar in dieses Gewicht übertreffenden Mengen zugesetzt wird. Dies ist von sehr großer Bedeutung, da diese Eigenschaft, die u.a. durch das Material hindurchgehende Ventilation möglich macht, in Bezug auf die Textilnatur des Endprodukts gleich wichtig wie Weichheit und Fallvermögen ist. Ein Grundmaterial, das in oben beschriebener Weise behandelt worden ist, hat fernerhin beträchtliche Trockenfestigkeit und auch verbesserte Naßfestigkeit, die in der Regel 4o bis 7o£ von der Trockenfestxgkeit beträgt. In einigen Fällen, namentlich dann wenn man eine Kunststoffdispersion von gewissem Typ verwendet, bleibt das gute Wasserabsorptionsvermögen des Grundmaterials zum größten Teil erhalten.

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Beim Herstellen der Kunststoff-Zellulosekombination
können dem. Grundmaterial Farbstoffe, Füllstoffe, Brandschutzchemikalien, Stabilisatoren gegen UV-Licht und Altern sowie auch zuvor bekannte Hilfsstoffe im allgemeinen beigemischt werden. Als Verstärkung des Materials können auch
Naturfasern synthetische organische oder anorganische Fasern vorliegen. Das mit Kunststoff imprägnierte Grundmaterial
kann auch auf verschiedene Weise laminiert werden, z.B. dadurch, daß zwischen den Bögenein von Fäden gebildetes zusammenbindendes Netz oder irgendein anderes mit Bindemittel gebundenes Bogenmaterial, beispielsweise dünnes Rayon verwendet wird. ■

Die in der Erfindung zur Anwendung kommende Faser kann aus Hölzschleifmasse, . Sülfatmasse, Sulfitmasse oder sonstiger chemischer oder halbchemischer Laubholz- oder Nadelholzmasse oder aus sonstigen pflanzlichen Zellulosematerialien
hergestellt sein. Hier kommen auch zu Sonderzwecken vorgesehene Massen infrage, z.B. Massen, die zur Herstellung von Zellulosederivaten und von regenerierter Zellulose beabsichtigt sind und die. alle die schon angeführten Bedingungen betreffs Mahlgrad, Hemi- und o£-Zeilulosegehalt erfüllen. Es seien hier als zum Zweck'geeignet die vo'rhydrolysierten Massen, gewisse saure Sulfitcarbonat- und Bisulfitcarbonatmassen sowie die mit Alkali extrahierten Sulfat- und Sulfitmassen erwähnt.

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In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung veranschaulicht, ohne daß die gewählten Beispiele irgendwelche Einschränkungen bezüglich der Struktur des Grundmaterials oder der Art der verwendeten Bindemittel enthalten, da mehrere Paktoren variiert und weiterhin Material nach der Erfindung erhalten werden kann, welches textilmäßige Eigenschaften hat.

Beispiel 1

Zur Herstellung des Grundmaterial für Zelluloseerzeugnisse mit textilmäßigen Eigenschaften wird gebleichte Zellulosemasse vom Sulfitcarbonattyp mit folgender Zusammensetzung verwendet: oC-ZelIuIöse 9^j7Jf» Hemizellulose 3fl#«

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Das Grundmaterial mit 32 g/m Flächengewicht wird auf dem nassen Wege hergestellt, mit einem zum Zweck geeigneten Acrylatlatex imprägniert und in einer gegebenen Zeit durch einen Wärmeofen mit 150% geschickt. Die erforderliche Bindemittelmenge wird anhand der Forderungen gewählt, die an die Textileigenschaften des Endproduktes gestellt werden. Die Imprägnierung, die sich auf etwa 75* vom Eigengewicht des Grundmaterials beläuft, ergibt in der Regel ein Enderzeugnis, das vielfältigen Textilgebrauch gestattet.

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Beispiel 2

Aus Zellulose mit der in Beispiel 1 angeführten Zu-

2 ' ' ' sammensetzung hergestelltes Grundmaterial von 2o g/m Plächengewicht wird mit einer Acetonlösung imprägniert, die monomerische und/oder vorpolymerische Stoffe in solcher Proportion enthält, daß diese beim Behandeln bei 12o°C . während einer gegebenen Zeit im Grundmaterial zu einem Bindemittel vom Typ des weichen Urethan-Elastomers polymerisieren.

Beispiel 3

Aus Zellulose mit der in Beispiel 1 angeführten Zusammensetzung hergestelltes Grundmaterial von 32 g/m Flächengewicht wird mit lojiiger Toluollösung von Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren mit 3ofc.Vinylacetatgehalt imprägniert. Nach erfolgtem Abdunsten des Lösungsmittels wird als Endprodukt ein verhältnismäßig festes, wenngleich etwas steifes textilartiges Material erhalten, das etwa 7o/i Mischpolymeres, bezogen auf das Eigengewicht des Grundmaterials enthält.

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Beispiel *»

Aus gebleichter Sulfat- oder Sulfitmasse wird in zubekannter Weise mittels Alkaliextrsktion ein Faserprodukt hergestellt, das 955? OL-Zellulose enthält. Durch Imprägnieren und weiteres Behandeln von Grundmaterial aus diesen Massen mit 35 g/m Flächengewicht in irgendeiner in Beispiel 1, 2 oder 3 angegebenen Weise werden Erzeugnisse erhalten, die hinsichtlich ihrer Eigenschaft dort zum Einsatz kommen .können, wo die Weichheit des textilartigen Materials an erste Stelle gesetzt wird. Aue reiner CX-Zellulose werden ebenfalls Endprodukte gewonnen, die Eigenschaften entsprechender Art besitzen. ' ·

. Beispiel 5

Aus vorhydrolysierter Sulfatmasse, die 93»85ί Ov-Zellulose

und 2,6Ji Hemicellulose enthält, wird Grundmaterial von 3o bis

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35 g/m Flächengewicht hergestellt, welches in irgendeiner in Beispiel 1, 2 oder 3 angeführten Weise imprägniert und weiterbehandelt wird, wobei zu verschiedenen Textilzwecken geeignete Enderzeugnisse erzielt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von textilartigem Material aus Zeliulosefasern durch Binden mit einem Bindemittel,dadurch gekennzeichnet, daß als Paser entweder· solche Zellulosefasern allein verwendet werden; deren Oi-Zellulosegehalt mehr als 9o!S beträgt und die ungemahlen oder nur in geringem Grad gemahlen sind, oder in Kombination mit Natur- oder Kunstfasern und evtl. auch mit Zusatzstoffen wie Farbstoffen, Stabilisatoren, Feuerschutz- und sonstigen Chemikalien, und daß die Fasern mit einem jeweils zu dem Zweck geeigneten Bindemittel gebunden, werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß darin solche Zellulosefasern verwendet werden, deren q(,-Zellulosegehalt 93 bis 97£ beträgt.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zellulosefasern Massen mit hohem. OC-Zellulosegehalt verwendet werden, die in der Herstellung von Zellulosederivaten und von regenerierter Zellulose bekannt sind. . .

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 909825/1309

gekennzeichnet, daß als Zellulose fasern ein aus Zellulosemasse in an sich bekannter Weise mittels Alkaliextraktion hergestelltes Faserprodukt verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis *ί, dadurch gekennzeichnet, daß zum Binden der Zellulosefasern polymerische oder polymerisierbare Stoffe in Form einer Dispersion oder Lösung oder auch in Form eines Plastisols oder Organosols, d.h. einer Dispersion, die feinverteilte Harze in einem Piastiziermittel und/oder einem Lösungsmittel enthält, verwendet werden, die dann in an sich bekannter Weise weiter zu einem bindenden Medium verarbeitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet., daß dem Grundmaterial Bindemittel in einer Menge zugegeben wird, die höchstens dem doppelten'Bogengewicht gleichkommt .

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Fäden, am Netz oder mit Bindemittel gebundenes Bogenmaterial als Verstärkung auf einer Seite des ' mit Bindemittel versehenen Grundmaterials oder zwischen zwei oder mehreren laminierten Schichten des Grundmaterials verwendet wird.

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8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel geeignete Stabilisatoren zum Zweck des Stabilisierens gegen Alterung und chemische Veränderungen zugesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundmaterial oder" dem Bindemittel Brandschutzchemikalien zugesetzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundmaterial oder dem Bindemittel Pigment zum Färben des. Endproduktes zugesetzt wird.

11» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundmaterial oder dem Bindemittel lösliche Farbstoffe zum Färben des Endproduktes zugesetzt werden.

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