DE2105681C3 - Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Fasersuspensionen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von wäßrigen FasersuspensionenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ideal disf>ergierter Fasersuspensionen, die auf Papiermaschinen
zu textlien Vliesen verarbeitet werden können.
Es ist bekannt, daß die Verarbeitung langer Fasern auf Papiermaschinen zu Flächengebilden mit Schwierigkeiten
verbunden ist, die darin begründet sind, daß die Fasern in zum Teil dichten Bündeln oder lockeren
Büscheln auf dem Sieb abgelegt werden, wobei ein ungleichmäßiges und wenig textiles Flächengebilde
entsteht. So lehrt z. B. die deutsche Oflenlegungsschrift
1635 689, daß sich bei einer Verarbeitung
von Fasermischurrgen auf einer Papiermaschine die
Verwendung von Fasern verbietet, die 'anger als 12 mm sind. Andererseits weisen jedoch gerade solche
Vliese, welche aus längeren Fasern hergestellt werden, besonder« wertvolle Eigenschaften auf.
Weshalb bislang die Herstellung von Vliesen mit wertvollen textlien Eigenschaften auf der Papiermaschine
unter Verwendung längerer Fasern nicht möglich war, liegt in erster Linie in der Tatsache begründet,
daß die Faserbündel von Oberflächenkräften sowie durch Verklebung der Faserpräparation und der
oligomeren Bestandteile der Faser zusammengehalten werden und selbst durch extrem hohe Verdünnung
(0,01%) der Fasersuspension nicht aufgelöst werden können.
überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Fasersuspensionen ideal dispergieren d. h. vollständig
in Einzelfasern auflösen kann, wenn die Fasern unter Verwendung bestimmter Polymerer als Suspendierhilfsmittel
suspendiert werden, welche sowohl hydrophile als auch hydrophobe Segmente aufweisen.
Gegebenenfalls auftretende Verklebungen oder Verschweißumgen
der Faserbündel können ohne Schwierigkeit aufgelöst werden, wenn man die mit dem
erfindungsgemäßen Hilfsstoff behandelten Fasern bei sehr hoher Faserkonzentration (1 bis 5%) mit einem
Propeller-Rührer oder in einem Pulper oder in einem Holländer (mit hochgestellten Messern) aufcchlägt.
Dabei ist außerordentlich überraschend, daß lange und dünne Fasern (etwa 28 mm/3,3 dtex) selbst bei
5%jger Faserkonzentration nicht verspinnen, da es nämlich eine bekannte Tatsache ist, daß derartige
Fasern in Wasser schon bei Konzentrationen von 0,5% und insbesondere beim Aufschlagen im Pulper
oder Holländer vollständig verspinnen.
Aus der US-PS 3067087 ist es zwar bereits bekannt, als HiÜsstoße solche Verbindungen zu verwenden,
die jeweils ein hydrophobes und ein hydrophiles Segment aufweisen. Diese Verbindungen haben
sich denjenigen deutlich unterlegen erwiesen, die im Molekül mehrere alternierend angeordnete hydrophobe
und hydrophile Segmente enthalten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von auf der Papiermaschinezu
Vliesen verarbeitbaren Fasersuspensionen durch Suspendierung von synthetischen oder natürlichen
Fasern in Wasser unter Mitverwendung eines die Suspendierung fördernden Hilfsstofles. das dadurch
gekennzeichnet ist, daß als Hilfsstoff eine höhermolekulare organische Verbindung mit Segmentstruktur
eingesetzt wird, in der mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente
enthalten sind, wobei der Gehalt an hydrophilen Polyglykoläthersegmenten 75 bis 99 Gewichtsprozent,
an hydrophoben Segmenten 25 bis I Gewichtsprozent beträgt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich auch die Verwendung der nach diesem Verfahren
zugänglichen Fasersuspensionen zur Herstellung von Faservliesen auf der Papiermaschine.
Bei den L^eim erfindungsgemäßen Verfahren als
Suspendierhilfsmittel einzusetzenden Substanzen handelt es sich um höhermolekulare Verbindungen,
welche 1 bis 25, vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent an hydrophoben Segmenten und 75 bis 99,
vorzugsweise 90 bis 98 Gewichtsprozent an hydrophilen Polyäthersegmenten aufweisen. Das Molekulargewicht
der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsmittel kann in weiten Grenzen
schwanken und liegt im allgemeinen zwischen 2000 und 100 000, vorzugsweise 5000 und 50000.
Unter hydrophilen Polyäthersegmenten sind insbesondere Polyäthylenäthersegmente zu verstehen.
Diese Polyäthylenglykoläthersegmente können jedoch auch geringe Mengen an schwach hydrophoben
Gruppierungen enthalten. Derartige in den hydrophilen Polyglykoläthersegmenten mögliche schwach
hydrophobe Gruppierungen sind z. B. Propylenoxideinheiten, Butylenoxideinheiten u. dgl., die beispiels
weise auf dem Wege der Copolymerisation von Äthylenoxid mit höheren Alkylenoxiden eingebaut
werden. Der Anteil an Äthylenoxid in diesen gemischten Polyglykoläthern muß jedoch mindestens
so bemessen sein, daß der Polyäther wasserlöslich ist.
Unter hydrophoben Segmenten sind beliebige die Hydrophobie der beim erfindungsgemäßsn Verfahren
einzusetzenden HilfsstoiTe erhöhende Atomgruppicrungen zu verstehen, insbesondere Gruppierungen,
welche aus mindestens 3, vorzugsweise mindestens 6 Kohlenstoffatomen bestehen. Die hydrophoben Segmente
können endständig sowie als Zwischenglieder in den erfindungsgemäß zu verwendenden Segmcntmolekülen
eingebaut sein. Außer reinen bzw. substituierten KohlenwasserstofTresten kommen auch PoIysiloxanreste
in Betracht.
Aminostickstoff, Schwefel, Silizium oder Äthersauerstoff
aufweisen, wie z. B.
(X = Alkylen, Phenylen oder
Alkyl
-Si-O-
-Si-O-
-Si-;
Y = -NH-
AJkyl
—O—, -S-).
—O—, -S-).
Typische Beispiele für derartige hydrophobe Grup-(ierungen
sind:
1. Gegebenenfalls ungesättigte C3-Cl8-Alkylreste wie
n-Propyl, n-Hexyl-, Decyl-, Stearyl- oder Oleyl-Reste,
2. Ca-Qa-A&ylenreste wje Trimethylen, Hexamethylen-,
Decamethylen- oder Okdecamethylen-Reste und entsprechende isomere Reste wie
z. B. 1,2-PropyIen-Reste,
3. Q-Qg-Ajryl-Reste wie Phenyl-, Phenylalkyl-,
Alkylphenyl-, Naphüiyi-Reste,
4. entsprechende Q-Qg-Phenylenreste wie Phe- Die unter 1 bis 7 beispielhaft aufgeführten hydronylen-,
Diphenylenalken- oder Naphthylenreste, phoben Gruppierungen können selbstverständlich
5. Reste, die neben den obengenannten Kohlen- 15 auch indifferente Substituenten, wie z. B. Halogenwasserstoffsegmenten
Estergruppierungen auf- atome, Alkyl- bzw. Arylreste usw. tragen.
weisen, wie z. B. In (jen beim erfindungsgemäßen Verfahren einzu
setzenden Hilfsstoffen sind beliebige Kombinationen der hydrophoben Gruppen im gleichen Molekül
denkbar.
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Hilfsstoffe
geeignet, welche mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente besitzen,
insbesondere solche, welche endständig mindestens ein hydrophobes Segment aufweisen.
Typibche Beispiele für die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe sind Verbindungen
der nachstehenden Formeln I bis VI
— O — CO— X — CO-O-
(X = Ce-Cjg-Alkylen oder Arylen),
6. Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasserstoffsegmenten
Urethangruppierungen aufweisen, wie z. B.
— O — CO — NH-X — NH- CO-O —
(X = C6-C18-Alkylen oder Arylen),
7. Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasserstoffsegmenten
Heteroatome, insbesondere
A1-O-
A1-O-
O O
Il !!
-(CH2-CH2-O)n-O-C-B-C-O
Il
-(CH2-CH2-O)n-O-C-NH-B-NH -C
(CH2-CH2-O)n-A2
O
O
O-
-(CH2-CH2-O^A2
O O
Il Il
-C-B-C-O-(CH2-CH2-O
O
O)n
Il
-C-
-B -CA4
O
O
-C-NH-B-NH-C-O(CH2CH2O)n-J^C-NH-B-NH-C-A
A5~ O -(CH2-CH2- Oin-(B - O)11 -(CH2-CH2 — O)n- H
(A5I3_,-N-^CH2-CH2-O)n-(B -O)n-(CH2-CH2-O)n-H]x
A5~ O -(CH2-CH2- Oin-(B - O)11 -(CH2-CH2 — O)n- H
(A5I3_,-N-^CH2-CH2-O)n-(B -O)n-(CH2-CH2-O)n-H]x
(H)
(III)
(IV)
(V)
(Vl)
In diesen Formeln können z. B. stehen:
Aj bzw. A2 für Wasserstoff, aliphatische oder aromatische
Kohlenwasserstoffreste, aliphatische oder aromatische Acylreste, Alkylaminocarbonylreste oder
Arylaminocarbonylreste; A3 bzw. A4 für NH2, Hydiu.-.yi
(wobei gegebenenfalls Kohlendioxidabspaltung eintreten kann). Reste der Formel RO—, RNH-,
R —CO —O, R2N oder R(OCH2CH2),, — O—,
in denen R ein gegebenenfalls substituierter aromatischer oder aliphatischer Rest sein kann; A5 für eine
Alkyl- oder Arylgruppc; B für eine Alkylen- oder Arylengruppe; η bzw. ri für ganze Zahlen von mindestens
5 vorzugsweise 25 bis 500; m für eine ganze Zahl von O bis 10 und χ für 1 oder 2.
Es ist für die Eignung der durch die Formeln I bis VI beispielhaft angeführten Hilfsstoffe für das erfindungsgemäße
Verfahren nicht von entscheidender Bedeutung, ob die Reste A1 bis A6 und/oder der Rest B den
wesentlichen hydrophoben Bestandteil des Moleküls ausmachen, obwohl Verbindungen mit endständigen
hydrophoben Gruppen als bevorzugt zu betrachten sind. Wesentlich ist jedoch, daß das Molekül 1 bis
25 Gewichtsprozent an hydrophoben Segmenten der oben definierten Art enthält. So können z. B. die
Reste Ai bis A6 niedere, zur Hydrophobie kaum beitragende
Alkylreste wie Äthyl- oder Butylreste und der Rest B einen stark hydrophoben Rest, beispielsweise
einen Decamethylcnrest darstellen. Andererseits kann z. B. bei m = O der Rest B ganz entfallen, so daß
dann zumindest jeweils einer der Reste A1 bis A() einen
stark hydrophoben Rest darstellen muß.
Die Herstellung der beim ernndi'ngsgemäßen Vcrfahren
einzusetzenden Hilfsmittel gelingt nach bekannten Methoden der präparativen organischen
Chemie. Die folgenden Herstellungswegc sind z. B. besonders geeignet:
Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen
bzw. aromatischen Diisocyanaten und anschließender Anknüpfung von endständigen Alkyl- oder Arylresten,
indem man das Molverhältnis von Polyglykoläther zu Düsocyanal so wählt, daß an den
Kettenenden NCO-Gruppen vorliegen, die man mit Alkoholen, primären oder sekundären Aminen, Phenolen
oder einwertigen Polyätheralkoholen umsetzt, oder indem man das obige Molverhäknis so wählt, daß
endstandige Hydroxylgruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aromatischen Monoisocyanaten
oder anderen monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Reagenzen
umsetzen kann.
Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen
bzw. aromatischen Dicarbonsäuren oder deren Estern, Chloriden und andere; wobei vorzugsweise an den
Kettenenden dieser Umsetzungsprodukte Alkyl- oder Arylreste angeknüpft werden, indem man das Molverhältnis
Polyglykolether zu Dicarbonsäure bzw. Dicarbonsäurederivate so wählt, daß endstandige
Hydroxylgruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aromatischen Monoisocyanaten oder anderen
monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Reagenzien umsetzen kann;
oder indem man das obige Molverhältnis so wählt, daß endständig freie Carboxylgruppen vorliegen, die
man mit monofunktionellen Alkoholen oder mit Monoisocyanaten bzw. anderen gegenüber Carboxylgruppen
unter Verknüpfung reagierenden monofunktionellen Reagenzien umsetzen kann, bzw. daß z. B.
endstandige Estergruppen vorliegen, die man mit monofunktionellen Alkoholen umestern kann.
Umsetzung von einseitig verschlossenen Polyglykoläthern der allgemeinen Formel
RO-(CH2CH2O)n-H
40
(n = 5 bis 500), die einen aliphatischen oder aromatischen
Rest tragen und die in bekannter Weise aus Alkoholen bzw. Phenolen oder Aminogruppen aufweisenden
Verbindungen unter Addition von Äthylenoxid gegebenenfalls im Gemisch mit höheren Alkylenoxiden
hergestellt werden können, mit aliphatischen oder aromatischen Diisocyanaten, wobei die einseitig
verschlossenen Poly glykoläther auch im Gemisch mit unverschlossenen Polyglykoläthern eingesetzt werden
können. Vorzugsweise wählt man hierbei die Mol-Verhältnisse so, daß die Endprodukte Alkyl- oder
Arylgruppen aufweisen. An Stelle der Diisocyanate können z. B. auch Dicarbonsäuren bzw. Dicarbonsäurederivate
eingesetzt werden. Man kann die einseitig verschlossenen Polyglykoläther auch beispielsweise
mit Monoisocyanaten umsetzen, wobei im Falle der Verwendung von Monoisocyanaten mit hydrophoben
Resten und Startermolekülen bei der Herstellung der Polyäther mit ebenfalls hydrophoben
Resten Moleküle mit zwei hydrophoben und einem hydrophilen Segment entstehen.
Die zur Herstellung der Hilfsstofie geeigneten Polyglykoläther, welche in den Hilfsstoffen die hydrophilen
Segmente darstellen, sind wie bereits dargelegt, vorzugsweise Polyäthylenglykole bzw. Copolymerisate
aus Mischungen von Äthylenoxid und höheren Alkylenoxiden, die vorzugsweise zwei endstandige
Hydroxylgruppen aufweisen. Als Startermoleküle zur Polyglykolätherbildung können beliebige, vorzugsweise
zwei, gegenüber Alkylenoxiden aktive Wasserstofiatome aufweisende Verbindungen, wie z. B. Wasser,
Äthylenglykol, Propylenglykol Amine usw., eingesetzt werden. Als Startermolekü'e kommen andererseits
auch hydrophobe Verbindungen in Betracht, wie insbesondere höhere Glykole, wiez. B. Decamethylenglykol,
Polytetrahydrofurandiol usw. bzw. Amino- oder Hydroxylgruppen aufweisende Polysiloxane, sowie
Phenole usw. Es können jedoch auch Polyglykoläther mit drei, gegebenenfalls auch vier Hydroxylgruppen
eingesetzt werden, deren Moleküle eine sternförmige Struktur aufweisen und die z. B. unter
Verwendung von 3- bzw. 4werligen Alkoholen als Startermoiekül erhalten werden. Je nach Art der Startermoleküle
können die hydrophilen Polyglykoläthersegmente hydrophobe Gruppen enthalten, welche in
ihrer Wirkung den übrigen in den erfindungsgemäß einzusetzenden Hilfsstoffen enthaltenen hydrophoben
Segmenten gleichzusetzen sind, d. h. bei der Berechnung des Anteils an hydrophoben Segmenten in den
Hilfsstoffen, welcher erfindungsgemäß zwischen 1 und 25% liegen muß, berücksichtigt werden müssen.
Bei der Herstellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe können natürlich
auch Gemische von verschiedenen Polyglykoläthern eingesetzt werden.
Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen geeignete Monoisocyanate sind z. B. Phenylisocyanat.
Tolylisocyanat, Dodecylisocyanat. Stearylisocyanat usw.
Zur Verschlüsselung endständig — NCO-Gruppen geeignete Verbindungen sind z. B. Stearylamin, N-Methyl-Stearylamin.
Cyclohexylamin, Anilin, Methylanilin. Butylamin, Dodecylamin, Cyclohexanol. Butanol,
Äthanol. Decanol. Dodecanol, Stearylalkohol und Nonylphenol usw.
Geeignete Polycarbonsäuren sind insbesondere Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, iso-Phthalsäure, Terephthalsäure.
Bernsteinsäure. Glutarsäure. Adipinsäure, Pimelinsäure usw. bzw. deren Derivate wie z. B.
Ester niedriger Alkohole.
Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen geeignete Monocarbonsäuren sind z. B. Essigsäure.
Buttersäure, Stearinsäure. Benzoesäure. Naphthalinmonocarbonsäure usw. bzw. deren Ester. Halogenide,
Anhydride usw.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Substanzen werden nach dem für Umsetzungen von Isocyanaten bzw.
Estern oder Carbonsäuren mit Glykolen üblichen Bedingungen durchgeführt, z. B. durch Vermischen
gegebenenfalls in Lösung bzw. Zusammenschmelzen oder Erhitzen der Reaktionsteilnehmer z. B. entsprechend
der Lehre der deutschen Offenlegungsschrift 1 495 749.
Nach erfolgter Kettenverlängerung der Polyglykoläther
v/erden gegebenenfalls die Endgruppen eingeführt. Dabei können die monofunktionellen zur Verschlüsselung
der Endgruppen dienenden Verbindungen unter Umständen auch bereits dem Ausgangsgemisch
in geeigneter Menge zugegeben werden.
Die Anzahl der Polyglykolätherblöcke im Molekül läßt sich durch die Wahl der Molverhältnisse dei
Reaktionsteilnehmer einstellen. So entstehen z. B. aus 1 Mol Diisocyanat bzw. 1 Mol Dicarbonsäure-(derivat)
und 2 Mol Polyglykoläther überwiegend Moleküle mit 2· Polyglykolälhersegmenten, aus 2 Mol Di
isocyanat bzw. 2 Mol Dicarbonsäure-(derival) unc
3 Mol Polyglykoläther entstehen vorwiegend Mole- hochwertigen Vliesen zu verarbeiten. So sind z. B.
külc mit drei Polyglykoläthersegmenlen usw. noch aus Fasern der Länge 45 mm bei einem Titer
Anstatt mit Diisocyanaten bzw. Dicarbonsäuren von 6,7 dtex Suspensionen zugänglich, welche ohne
und deren Derivaten können auch mit anderen Schwierigkeiten auf der Papiermaschine zu Vliesen
difunklionellen Verbindungen, die mit Hydroxylgrup- 5 mit guten textlien Eigenschaften verarbeitet werden
pen unter Verknüpfung reagieren, hydrophile Scg- können. Bei abnehmenden Titer sinkt naturgemäß
mente verknüpft bzw. hydrophobe Segmente einge- auch die Faserlänge, welche die Herstellung von
baut werden, d. h.. daß beispielsweise auch difunktio- Vliesen mit guten textlien Eigenschaften durch Vernelle
Epoxide zur Herstellung der erfindungsgemäß arbeitung der erfindungsgemäßen Suspension geeinzusetzenden
Substanzen geeignet sind. Im Sinne to stattet. Zum Beispiel können jedoch nach dem erfinder
vorliegenden Erfindung sind auch verzweigte dungsgemäßen Verfahren aus Fasern des Titers
bzw. sternförmige Moleküle geeignet, die nicht nur 3,3 dtex und einer Länge von 35 mm, des Titers
durch verzweigte Polyäther, sondern auch durch Ein- 1,6 dtex und einer Länge von 28 mm oder des Titers
satz von Isocyanaten bzw. Polycarbonsäuredcrivaten 1,0 dtex und einer Länge von 20 rnm noch zu
usw. mit drei oder mehr funktioneilen Gruppen er- 15 Suspensionen verarbeitet werden, welche die Herhalten
werden können. stellung von Vliesen mit guten textlien Eigenschaften
Für das erfindungsgemäßc Verfahren besonders auf der Papiermaschine gestatten,
geeignete Hilfsstoffe sind wie bereits dargelegt, Seg- Ebenso können gekräuselte Fasern, 1. B. des Titers mentmoleküle mit hydrophoben Endgruppen. Die 6,7 dtex und der Länge 25 mm bzw. des Titers 3.3 dtex HHfsstoffe sind im allgemeinen wenigstens teilweise 20 und der Länge 15 mm nach dem erfindungsgemäßen löslich, d. h., daß es zur Herstellung von wäßrigen Verfahren zu Suspensionen verarbeitet werden, welche Lösungen oft erforderlich sein kann, die Hilfsstoffe die Herstellung von Vliesen mit guten textlien Eigenaufzuschmelzen und bei erhöhter Temperatur mit schäften gestatten.
geeignete Hilfsstoffe sind wie bereits dargelegt, Seg- Ebenso können gekräuselte Fasern, 1. B. des Titers mentmoleküle mit hydrophoben Endgruppen. Die 6,7 dtex und der Länge 25 mm bzw. des Titers 3.3 dtex HHfsstoffe sind im allgemeinen wenigstens teilweise 20 und der Länge 15 mm nach dem erfindungsgemäßen löslich, d. h., daß es zur Herstellung von wäßrigen Verfahren zu Suspensionen verarbeitet werden, welche Lösungen oft erforderlich sein kann, die Hilfsstoffe die Herstellung von Vliesen mit guten textlien Eigenaufzuschmelzen und bei erhöhter Temperatur mit schäften gestatten.
Wasser zu vermischen bzw. zu dispergieren. Us ist Die beim erfindungsgemäßen Verfahren unzuset-
auch möglich, beim erfindungsgemäßen Verfahren 25 zenden höhermolekularen Hilfsstoffe können bei der
Lösungen der Hilfsstoffe in Alkoholen bzw. Alkohol Herstellung der Fasersuspensionen entweder der waß-
Wasser-Gemischen bzw. anderen hydrophilen Lö- rigen Fasersuspension zugesetzt werden oder nach
sungsmitteln einzusetzen Falls die Hilfsstoffe beim dem Verspinnen auf die Faserfläche aufgebracht oder
erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht in Form auch bei der Herstellung der Fasern eingesponnen
von Lösungen eingesetzt werden, sondern auf die 30 werden.
Faseroberfläche aufgebracht oder bei der Herstellung Besonders geeignet sind die beiden letztgenannten
der Fasern eingesponnen werden, kann selbstver- Verfahrensweisen, weil man hierbei mit sehr geringen
ständlich auf die Mitverwendung derartiger Hilfs- Hilfsstoffmengen auskommt und nur geringfügige
lösungsmittel verzichtet werden. Verunreinigungen des Maschinenwassiers verursacht.
Die beispielhaft aufgeführten Methoden zur Her- 35 Die Menge des beim erfindungsgemäßen Verfahren
stellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren ein- einzusetzenden Hilfsstoffes beträgt 0,01 bis 3, vorzugszusetzenden
Hilfsstoffe können beliebig variiert und weise 0,05 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das
abgewandelt werden, da die Art der Verknüpfung der Fasergewicht.
hydrophilen und hydrophoben Segmente von völlig Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. so
untergeordneter Bedeutung ist und lediglich das 40 durchgeführt werden, daß man die zu suspendierende
Verhältnis hydrophiler Segmente zu hydrophoben Faser mit einer etwa 0,5%igen Lösung des höher-
Segmenten zu beachten ist. molekularen Hilfsstoffes in Wasser tTänkt, auf einen
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können glatte. Wassergehalt von etwa 30% abpreßt und anschließend
kräuselfähige oder gekräuselte Synthesefasern wie nach bekanntem Verfahren schneidet. Die geschnittene
z. B. Polyamidfasern. Polyesterfasern. Polyacrylnitril- 45 Faser wird schließlich in einer Konzentration von
fasern. PVC-Fasern. Äthylen-Vinyl-Acetat-Copoly- beispielsweise 2 bis 5% in Wasser eingetragen und
mer-Fasern. Polypropylenfasern. Polyurethanfasern, dann mit einem Rührer etwa 10 bis 15 Minuten ver-
Polycarbor.atfasern oder Vinyliden-Acrylnitrilfasern rührt. Die Suspension kann dann nach Verdünnung
eingesetzt werden. Ferner eignen sich Fasern auf auf die übliche Faserkonzentration aaf der Papier-
Cellulosebasis wie reine Celiulosefasern. Regenerat- 50 maschine verarbeitet werden.
Cellulosefasern oder Celiuloseacetatfasern. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Her-Für die HersteHang textiler Flächengebildc sind stellung von Fasersuspensionen, deren Konzentration
möglichst lange und dünne Fasern erwünscht, da sie in weiten Grenzen schwanken kann. Im allgemeiner
dem Vlies hohe Festigkeit und textlien Charakter liegt die Konzentration der erfindungsgemäöen Susverleihen. Die Verarbeitung solcher Fasern auf nassem 55 pensionen zwischen 1 und 10, vorzugsweise 1 und 5 GeWege bereitet jedoch um so mehr Schwierigkeiten. wichtsprozent. Vor der Verarbeitimg von höherton
d. h.. die Homogenisierang der Fasersuspension wird zentrierten Suspensionen ist demzufolge gegebenen
immer schwieriger je langer und dänner die Fasern fells eine Verdünnung aof eine Konzentration «for
sind. So sräd z. B. dünne, auf der Papiermaschine derlich. wie sie fiir die Verarbeitung auf der Papier
hergestellte Vliese (Flächengewicht etwa 40gm2i 60 maschine üblich ist.
aas 22 mm langen Fasern vom Titcr 6.7 dtex schon Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vor
sehr ungleichmäßig aufgebaut; längere Fasern des behandelten Fasern können jedoch bei einem Viel
gleichen Titers liefern nach den Methoden des Standes fachen der üblichen Konzentration auf der Papier
der Technik bei Verarbeitung ihrer Suspensionen maschine verarbeitet werden, wenn man mit weit
auf der Papiermaschine völlig unbrauchbare Flächen- 65 gehend enthärtetem Wasser arbeitet raid dem Ma
gebilde. Durch das erfindungsgemä6e Verfahren ist schmenwasser geringe Mengen eines Alkali- bzw
es nun jedoch möglich. Fasern mit wesentlich höherer Ammonmmsalzes polyfunktioneHer Säuren wie ζ. ϊ
cellulose. Alginsäure, Maleinsäurecopolymerisatc, Poly phosphorsäure usw. zusetzt. Besonders geeignet
ist Polyacrylsäure mit einem über 200000 liegenden Molekulargewicht, welche in Form ihres Alkali- bzw.
Ammoniumsalzes schon bei 5 bis 50 ppm ihre volle Wirkung entfaltet.
Beispiel I
a) Präparation der Faser
a) Präparation der Faser
400 Gewichtsieile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden in 2000 Gewiichtsteilen einer 0,5%igen Lösung
eines höhermolekularen HilfsstofTs, hergestellt aus
2 Mol i'olyäthylenglykoIäther(MG 6000), 1 Moleines
Gemisches aus 65% 2,4-Toluylendüsocyanat und 35%
2,6-Toluylendiisocyanat und 2 Mol Stearylisocyanat
gemäß deutscher Offenlegungsschrift 1 495 749.4 suspendiert und nach 5 Minuten von der Lösung abgetrennt,
so daß sie noch etwa 25 bis 30% Feuchtigkeit enthält
b) Suspension und Verarbeitung
auf der Papiermaschine
auf der Papiermaschine
400 Gewichtsteile (Trockengewicht) der präparierten Faser werden in 15 000 Gewichtsteilen Wasser
suspendiert und mit einem Propeller-Rührer (800 U/Min.) 15 Minuten gerührt, anschließend auf
eine Faserkonzentration von 0,1% verdünnt und auf der Papiermaschine zu einem Vlies verarbeitet. Das
Vlies (Flächengewicht 40 g/m2) ist gleichmäßig, von hoher "Naßfestiigkeit und enthält keine Faserbündel.
Vergleichsbeispiel 1
(Vergleich ohne Präparation)
(Vergleich ohne Präparation)
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden in 400000 Gcwichtsteilen Wasser suspendiert
(höhere Konzentrationen der unpräparierten Faser führen leicht .rur Verspinnung) und auf der Papiermaschine
verarbeitet (Flächengicwicht 40 g/m2).
Das gebildete Vlies ist sehr ungleichmäßig und besteht zu etwa 80% aus Faserbündeln.
Verglcichsbeispiel 2
(Vergleich mil nicht erfindungsgemäßem Emulgator)
(Vergleich mil nicht erfindungsgemäßem Emulgator)
400 Gewichilsteile Polyamidfaser (28 mm'3,3 dtex)
werden nisamrr.cn mit 20 Gewichtsteilen eines neutralen
Fmulgators (hergestellt aus 1 Mol Stcarylalkohol und 15MoI Äthylenoxid) 15 Minuten mit
einem Propcllcr-Rührer in 40000 Gcwichtsteilen Wasser
verrührt (höhere Konzentrattonen verspinnen),
anschließend auf 0,1% verdünnt and auf der Papiermaschine
zu einem Vlies verarbeitet {Flächengewicht 40 g/m2).
Das gebildete Vlies is* nur geringfügig gleichmäßiger
als das nach Beispiel 2 hergestellte, besteht jedoch noch m etwa 50 bis 60% aas Faserbündeln.
400 Gcwichtstetlc Polyamidfasern (40 mm 6,7 dtex)
werden wie im Beispiel la) präpariert und anschließend
m 20OtK) Gcwichtsteilen Wasser 15 Minuten reit einem Propcllcr-Rührer (800 U/Min.) verrührt.
Nach dem Verdünnen auf 0,1% wird die Fasersuspension
auf der Papiermaschine verarbeitet. Man erhäil ein gleichmäßiges Vlies hoher Naßfcstigkeii
ohne Faserbündel (Flächengcwicht 40 g/rn2).
Verglcichsbeispiel 3
(Vergleich zu Beispiel 2)
(Vergleich zu Beispiel 2)
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (40 mm/6,7 dtex) werden in 400000 Gewichtstcilen Wasser (0,1%) suspendiert
und gerührt. Nach 3 bis 4 Minuten ist das Fasermatcriai in der Rührbüttc zum Teil versponnen,
das nur mit Schwierigkeiten auf dem Sieb der Papiermaschine abgelegt werden kann. Statt eines Vlieses
ίο erhält man zahlreiche ncbcncinanderliegendc Faserklumpen.
50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), 100 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser
(10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser (25 mm/3,3 dtex) werden wie im Beispiel 1 a)
präpariert und in 20 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert. Die Fasersuspension wird anschließend in
einem Voith-Pulper(l300 U/Min.) 15 Minuten durchmischt
und nach Verdünnen auf 0,1% auf der Papiermaschine verarbeitet. Man erhält ein sehr gleichmäßiges
und voluminöses Vließ hoher Naßreißfestigkeit.
25
25
Vergleichsbeispiel 4
(Vergleich zu Beispiel 3)
(Vergleich zu Beispiel 3)
50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), 100 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser
(10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser
(25 mm 3,3 dtex) werden in 400 000 Gewichtsteilcn Wasser suspendiert und in der Rührbütte verrührt.
Schon nach 1 bis 2 Minuten beginnt das Fasermatcriai zu verspinnen.
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden wie im Beispiel la) präpariert und in 2OOO0
Gewichtsteilen Wasser, dem 100 ppm eines Copolymeren
aus 70% Acrylamid und 30% Acrylsäure zugesetzt sind, 15 Minuten verrührt. (Die Polycarbonsäure
aus Acrylamid und Acrylsäure hat ein Molgewicht von etwa 2 · 106 und liegt als Na-SaIz vor,
pH der Lösung ist 7 bis 8.)
Anschließend wird die Fasersuspension mit 10 ppm
Copolymer-Na-Salz enthaltendem Wasser (über
Ionenaustauscher enthärtet) auf eine Konzentration
von 0,6% verdünnt und auf einer Steüsieb-Papier-
maschine verarbeiten.
Trotz der um den Faktor 6 erhöhten Konzentration erhält man ein voflkommfn bündelfreies, gleichmäßiges
Vlies hoher Naßfestigkeit
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 ram/3.3 dtex|
werfen wie im Beispiel la) präpariert und in 2000C
Gewichtstcilen Wasser (das 150 ppm des im Bei-
spid 11 genanntes Copolymeren enthält) 15 Minutes
verrührt.
Anschließend wir J die Fasersuspension mit nical
VOTbehandeftem Wasser (20° DHK welches 50 ppm
des rm Beispiel 11 genannten Copolymere enthalt
6S auf 0,6% verdünnt und auf einer Sterfeäeb-Papiep
maschme verarbeitet
Man erhält ein sehr gleichmäßiges Vlies ohm
Bündel.
a) 130 Teile Polyäthylenglykol mit dem durchschnittlichen Molgewicht von 6500 wurden mit
400 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt, wobei zur Entfernung von Wasser 70 Teile Toluol aus der
Lösung abdestilliert wurden. Anschließend wurden der Lösung unter Rühren 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat zugefügt und 3 Stunden unter Rückfluß gekocht. Danach wurden aus der
Lösung 250 Teile Toluol abdestilliert Der viskose Rückstand wurde im Vakuum bei 600C von restlichem Lösungsmittel befreit. Das weiße, feste
Produkt wurde unter Rühren in heißem Wasser gelöst, wobei die Konzentration der Lösung 10%
betrug.
b) 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex)
werden mit einer 0,5%igen Lösung der im Beispiel 6a) beschriebenen Substanz gemäß Betspiel 1 a) präpariert und in 20 000 Gewichtsteile.!
Wasser (welches 150 ppm eines Copolymeren aus 60% Acrylamid und 40% Acrylsäure-Na
enthält; Molgewicht etwa 6 10*) 15 Minuten verrührt.
Nach dem Verdünnen mit Wasser (20° DH), welches
ppm des genannten Copolymeren-Na-Salzes enthält, wird die Fasersuspension bei einer Büttenkonzentration von 0,5% auf dem Steilsieb abgelegt
Das erhaltene Vlies ist sehr gleichmäßig und enthält keine Faserbündel.
Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) wurden mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen [7a), 7b), 7c)] Substanzen gemäß Beispiel 1 a) präpariert und wie im Beispiel 4 (unter
Zusatz von 120 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt.
Anschließend wurden die Fasersuspensionen mit Wasser (200DH), unter Zusatz von 50 ppm des im
Beispiel 4 genannten Copolymeren, auf 0,6% verdünnt und auf dem Steilsieb abgelegt
Die dabei erhaltenen Vliese sind bündelfrei und von hoher Gleichmäßigkeit
a) 130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6500)
wurden mit 450 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt Zur Entfernung von Wasserspuren wurden
100 Teile Toluol abdestflfiert Unter Sieden wurden 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat zugesetzt
and weitere 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend wurden 5,4 Teile Stearylamm zugefügt and weitere 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt Durch Abdestfllieren, zum Schluß
im Vakuum, wurde das Toluol beseitigt Bei 400C
unter Röhren wurde das feste, weiße Produkt in eine iO%ige wäßrige, schwach viskose Losing
überführt.
b) Der Versuch a) wurde wiederholt, jedoch wurden
nor 2,7 Teile Stearylamm zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen worden konstant gehalten. Bei
300C konnte unter Rühren eine I0%ige wäßrige,
stark viskose Lösung hergestellt werden.
c) Der Versuch a) wurde wiederholt mit der Abänderung, daß 4v2 Teile Hexamethylendhsocyanat
und 0,1 Teil einer 20%igen Lösung des Triisocyanates
S = P (V^V-NCo)
W-/ /3
in Methylenchlorid, die Lösung und das Hexamethylendiisocyanat wurden vorher gemischt,
dem Polyäthylenglykol/Toluol-Gemisch zugefügt wurden. Die übrigen Reaktionsbedingungen wurden konstant gehalten. Nach Umsetzung mit
5,4 Teilen Stearylamin und Entfernung des Lösungsmittels wurde eine weiße, feste Substanz
erhalten. Eine 10%ige wäßrige Lösung dieses Produktes ließ sich bei 300C unter Rühren herstellen. Die Lösung war schwach viskos.
300 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) und 100 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/1,6 dtex)
wurden mit der nachstehend beschriebenen Substanz (0,5%ige Lösung) gemäß Beispiel 1 a) präpariert und
in 25 000 Gewichtsteilen Wasser (nach Zusatz von 100 ppm eines Copolymeren aus 50% Acrylamid und
50% Acrylsäure-Na; Molgewicht etwa 4,5 · ΙΟ6) 15 Minuten gerührt
Anschließend wurde die Fasersuspension auf 0,4% verdünnt (Wasser von 200DH und Zusatz von
60 ppm des obengenannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmäßigen und bündelfreien Vlies abgelegt
195 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6500, das Produkt zeigte in wäßriger Lösung einen pH-Wert
von 7) wurden geschmolzen und unter Stickstoffatmosphäre auf 180° C erhitzt Bei 180° C wurden unter
Rühren 3,3 Teile Orthoameisensäuretrimethylester zugefügt und die Reaktion 6 Stunden bei dieser Temperatur fortgeführt Danach wurden 8,1 Teile Stearyl
amin zugefügt und weitere 2 Stunden bei 1800C gerührt und danach abgekühlt. Das gelbliche, feste
Reaktionsprodukt konnte unter Rühren in eine 10%ige wäßrige Lösung überfuhrt werden.
200 Gewichtsteile Polyamid (20 ram/1,6 dtex) und 200 Gewichtsteile Polyamid (20 mm/33 dtex) wurden
mit der nachstehend beschriebenen Substanz gemäß S» Beispiel la) präpariert und in 25000Gewichtsteilen
Wasser (unter Zusatz von 150 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt
Anschließend wurde die Fasersuspeion auf 035% verdünnt (mit Wasser von 20° DH und unter Zusate
ss von 50 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmäßigen
Vlies abgelegt
130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6000) worden unter Stickstoff bei 800C geschmolzen end mit
1 Teil 10%iger Schwefelsäure, 5,5 Teilen Terephthalsäure sowie 500 Teilen Toraol vermischt. Unter Rühren wurden 100 Teile Toluol teilweise als Azeotrop
mit Wasser abdestilrieri. Anschließend wurden 43 Teik
Mysistylalkohol zugefügt und weiter 100 Teile Toluol abdestilliert. Die Reaktionsiösung wurde noch 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt danach wurde das rest-
liehe Lösungsmittel abdestillicrt (Vakuum). Das erhaltene
weiße Produkt konnte bei 25' C unter Rühren in eine 5%ige wäßrige Lösung überfährt werden.
400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) wurden mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen
[1Oa), 10b), 1Oc)] Substanzen gemäß Beispiel 1 a) präpariert und in 25 000 Gewichlsteilen
Wasser (unter Zusatz von 160 ppm des Na-Salzes der Polyacrylsäure [Molgewicht etwa 0,6 · 10*"]) 15 Minuten
verrührt.
Anschließend wurden die Fasersuspensionen mit · Wasser (100DH), Unter Zusatz von 50 ppm der obengenannten
Polyacrylsäure-Na, auf 0,3% verdünnt und auf dem Steilsieb in gleichmäßigen, bündelfreien
Vliesen abgelegt.
a) 130 Teile Polyäthylenglykol (durchschnittliches Molgewicht 6500) wurden unter überleiten von
Stickstoff mit 4,9 Teilen Adipinsäure vermischt und unter Rühren 4 Stunden auf 170 C erhitzt.
Danach wurden 4,3 Teile Mysistylalkoho! untergemischl und weitere 2 Stunden auf 170 C erhitzt.
Nach dem Erkalten wurde ein gelbliches, festes Produkt erhalten, welches sich in kaltem Wasser
löst, wobei schwach viskose Lösungen entstehen.
b) Unter überleiten von Stickstoff wurden 130 Teile
Polyäthylenglykol {Molgewicht 6500) auf 175 C erhitzt und unter Rühren mit 6,1 Teilen Sebazinsäure
gemischt. Es wurde 6 Stunden bei 175 C gerührt und nach Zugabe von 4,3 Teilen Mysistylalkohol
weiter 2 Stunden bei 180 C. Nach dem Erkalten lag ein festes Reaktionsprodukl vor,
welches sich in eine 10%ige wäßrige Lösung überführen ließ.
c) Der Versuch b) wurde wiederholt, jedoch wurden an Stelle der Sebazinsäure 5,2 Teile Korksäure
zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen sowie die Menge an Mysistylalkohol wurden konstant
gehalten. Das gelbliche, feste Reaktionsprodukt läßt sich vollständig in eine 10%ige wäßrige
Lösung überführen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von auf der Papiermaschine zu Vliesen verarbeitbaren Fasersuspensionen
durch Suspendierung von synthetischen öder natürlichen Fasern in Wasser unter Mitverwendung
eines die Suspendierung fördernden Hilfsstoßes, dadurch gekennzeichnet,
daß als Hilfsstoff eine höhermolekulare organische Verbindung mit Segmentstruktur eingesetzt wird,
in der mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente enthalten sind,
wobei der Gehalt an hydrophilen Polyglykoläthersegmenten 75 bis 99 Gewichtsprozent, an
hydrophoben Segmenten 25 bis 1 Gewichtsprozent beträgt.
2. Verwendung der gemäß Anspruch 1 hergestellten Fasersuspensionen zur Herstellung von
Faservliesen auf der Papiermaschine, dadurch gekennzeichnet daß dem in der Papiermaschine
verwendeten Wasser geringe Mengen eines Alkalibzw. Ammoniumsalzes einer polyfunktionellen
Siui e zugesetzt wird.
15
Priority Applications (13)
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---|---|---|---|
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