DE2208555A1

DE2208555A1 - In Wasser dispergierbare Polyolefinfasern

Info

Publication number: DE2208555A1
Application number: DE19722208555
Authority: DE
Inventors: Christen H.C.; Camas; Kindler jun. William A. Washougal; Wash. Yang (V.StA.). A61b 1-06
Original assignee: Crown Zellerbach Corp
Current assignee: James River Corp of Nevada
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1972-09-14
Also published as: US3743570A; IT948721B; FR2128751A1; NL7202768A; FR2128751B1; GB1386983A

Description

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATEN.TANWJLLTE

S/C 20-17 ' zb

Crown Zellerbach Corporation, One Bush Street, San Francisco, California 94119/USA

In Wasser dispergierbare Polyolefinfasern

Es wurden bisher viele Versuche unternommen, synthetische polymere Fasern zur Papierherstellung zu verwenden. Die Verwendung von synthetischen Fasern bei der Durchführung eines üblichen Papierherstellungsverfahrens, wobei diese Fasern auf einer durchlöcherten Unterlage aus einer wäßrigen Aufschlämmung abgelagert werden, wirft viele Probleme auf. Von diesen Problemen sind die Erzielung einer guten Dispersion der Fasern in V/asser infolge ihres hydrophoben Charakters, die Einstellung einer ausreichend guten Ablaufgeschwindigkeit des Wassers aus der stark verdünnten wäßrigen Aufschlämmung auf einer durchlöcherten Unterlage, die Einfachheit: der Entfernung der Bahn von der durchlöcherten Unter-

2 0 9 8 j 8 /118 ¹J

ΗΙΙ-,-Γ IK.-i au .· .ι ι ,. F(T₁ · ■ -.1 ! I- 1-., l-i Veil J ■ J. Vl. , HlIKIVl'ATKNT · ΤΚΓ.ΐ:ΐ·-Ο\ (0HU)ai>ei)51/8BUln:l

n:i.i: . . „in»

lage sowie die Erzielung einer Festigkeit, die dazu ausreicht, daß die nasse Bahn bei und nach dem Abheben von der durchlöcherten Unterlage zusammenhält, zu erwähnen.

In den deutschen Patentschriften und

(Patentanmeldungen P 19 51 576.5 und P 21 17 370.6) werden drei Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfasern mit extrem hohem Molekulargewicht beschrieben, die eine Grobmorphologie ähnlich von natürlichen cellulosehaltigen Papierherstellungsfasern besitzen.

Infolge der Tatsache, daß Polyäthylen- und Polypropylenfasern ein spezifisches Gewicht besitzen, das geringer als dasjenige von Wasser ist, treten im Unterschied zu den bei den bekannten Verfahren eingesetzten synthetischen Stapelfasern, die ein spezifisches Gewicht besitzen, das größer als dasjenige von Wasser ist, eine Reihe von Problemen hinsichtlich der Wasserdispergierbarkeit auf. Werden beispielsweise diese Polyolefinfasern in Wasser gegeben, dann steigen sie auf die Wasseroberfläche auf und sammeln sich dort an.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Behandlung dieser Polyolefinfasern, um sie in Wasser dispergierbar zu machen.

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Polyolefinfasern

des Typs, der gemäß den deutschen Patentschriften

und (Patentanmeldungen P 19 51 576.5 und P 21 17 370.6)

hergestellt werden, um sie in Wasser dispergierbar zu machen, und zwar durch Zumengung einer bestimmten Menge eines hydrophilen kolloidalen polymeren Additivs, das aus Anionen/Kationen-KompLexen oder Stärke besteht.

2 0 9 8 J H / 1 1 6 9

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefinfasern können gemäß einer der vorstehend erwähnten deutschen Patentschriften hergestellt werden, wobei es sich vorzugsweise um Fasern aus linearem Polyäthylen oder Polypropylen handelt. Im allgemeinen besitzen die Fasern eine Größe, wie sie zur Papierherstellung benötigt werden, d.h. eine Länge von ungefähr 0,2 bis 3 mm oder darüber. Sie werden aus einem Polyolefin gebildet, das ein anhand der Viskosität ermitteltes hohes durchschnittliches Molekulargewicht besitzt, das im Falle von linearem Polyäthylen und Polypropylen vorzugsweise zwischen ungefähr 500 000 und 20 000 000 oder darüber liegt. Die Oberfläche, gemessen durch

2 Gasadsorption, schwankt zwischen 1 und ungefähr 100 m /g oder

2 darüber und liegt im allgemeinen oberhalb ungefähr 25 m /g.

Die nach einem der drei vorstehend erwähnten Verfahren hergestellten Fasern fallen in Form einer Dispersion in dem Reaktionsmedium, wie beispielsweise Cyclohexan, an. Das Reaktionsmedium wird entfernt und über ein entsprechendes Lösungsmittel, wie beispielsweise Isopropanol, gegen Wasser lösungsmittelausgetauscht und in Form eines feuchten Kuchens gelagert. Die Fasern können in einem Scheibenrefiner vor dem Lösungsmittelaustausch zerfasert werden. Wahlweise kann das Reaktionsmedium durch Wasserdampfdestillation entfernt werden.

Der erfindungsgemäß verwendete Anionen/Kationen-Komplex kann aus irgendeiner Kombination aus wasserlöslichen anionischen und kationischen polymeren Materialien bestehen, die in Wasser eine hydrophile kolloidale Suspension bilden. Unter "kolloidal" ist zu verstehen, daß die Teilchen des Additivs eine kolloidale Größe besitzen, im allgemeinen eine Größe von ungefähr 10 A bis 2^u.

209838/ 1 1 69

Beispiele für geeignete anionische Polymere sind Äthylen/
Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, anionischer Harnstoff/Formaldehyd und Polyacrylsäure.

Beispiele für geeignete kationische Polymere sind Polyäthylenimin, Melamin/Formaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischer
Harnstoff/Formaldehyd, Polyamid/Epichlorhydrin sowie kationischer Guargum. Die bevorzugten Anionen/Kationen-Komplexe sind
Äthylen-Acrylsäure/Polyäthylenimin und Carboxymethylcellulose/ Melamin-Formaldehyd.

Die Additivkomponenten können in einem wäßrigen Medium nach
einer Methode hergestellt werden, die für die jeweilige Komponente geeignet ist. Die Mehrzahl der Anionen/Kationen-Komplexkomponenten kann von dem Hersteller in einer Form bezogen werden, die sich für eine einfache Zugabe zu Wasser eignet. Einige Komponenten können eine besondere Zubereitung erfordern. Beispielsweise wird Äthylen/Acrylsäure in Pelletform erhalten und Wasser in einer Menge von 22 g pro 73 ml Wasser zugesetzt, worauf auf 70⁰C erhitzt wird. Dann werden H,7 g eines wäßrigen 28%-igen NH₄OH zugesetzt, worauf auf 95 bis 98°C erhitzt, während
einer Stunde gerührt und abgekühlt wird. Stärken werden in
üblicher Weise bei 90 bis 95°C während einer Zeitspanne von
ungefähr 20 Minuten vor der Verwendung gekocht.

Die Fasern und das Additiv werden in Wasser miteinander vermischt und bewegt. Ist das Additiv ein Anionen/Kationen-Komplex, dann wird der Komplex vorzugsweise in Gegenwart der Fasern gebildet. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Der Komplex kann auch vorgeformt werden und einer wäßrigen Suspension der Fasern
zugesetzt werden.

2 0 9 8 3 8 / I i Γ 9

mm Q mm

Bei dieser Behandlung werden die Polyolefinfasern in Wasser dispergierbar gemacht. Es wurde jedoch gefunden, daß, falls das Wasser aus der wäßrigen Aufschlänunung ablaufen gelassen wird und die Fasern anschließend erneut in Wasser dispergiert werden, die Dispergierfähigkeit weiter verbessert wird. Eine weitere Verbesserung wird festgestellt, wenn ein nochmaliges Ablaufenlassen und eine nochmalige erneute Dispersion durchgeführt werden. Nach der dritten oder vierten derartigen Behandlung wird jedoch die Verbesserung minimal. Wenn auch der Grund für diese Verbesserung noch nicht .ersichtlich ist, so nimmt man dennoch an, daß die große Oberfläche der eingesetzten Polyolefinfasern eine Rolle spielt, da sie als Filter wirken und das kolloidale Dispergierungsmittel aus dem Wasser auffangen, wenn dieses durch die Bahn läuft. Dieser innige physikalische Kontakt zwischen dem kolloidalen Dispergierungsmittel und den Polyolefinfasern wird offensichtlich währendder erneuten Aufschlämmung beibehalten, so daß ein leichter dispergierbares Material erhalten wird.

Der Grad der Wasserdispergierbarkeit der erfindungsgemäßen Polyolefinfasern wird anhand eines Parameters gemessen, welcher als "Dispergierbarkeitsindex" bezeichnet wird. Dieser Index wird in einfacher Weise in der Weise bestimmt, daß *f g (ofengetrockneter) Fasern zu 400 ml Wasser gegeben werden, worauf 10 Sekunden lang in einem Waring-Miseher gerührt wird. Die HOO ml Faseraufs chlämmung werden dann in einen graduierten 1 000 ml-Zylinder gegeben, worauf Wasser bis zu der 800 ml-Marke zugesetzt wird. Der Zylinder wird viermal geschüttelt, wobei das offene Zylinderende bedeckt wird. Eine Auf- und Abwärtsbewegung wird als eine Schüttelung angesehen. Der Zylinder wird dann auf eine ebene überfläche gestellt, worauf eine Stoppuhr gestartet wird. In periodischen Intervallen werden die ml des klaren Wassers, das von dem Boden des Zylinders ausgehend aus sichtbar

209838/1169

wird,, aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung erfolgt nach 10 Sekunden, 20 Sekunden, 30 Sekunden, 10 Sekunden, 50 Sekunden, 60 Sekunden, 80 Sekunden und 120 Sekunden. Die ml klaren Wassers, das von dem Boden ausgehend sichtbar wird, werden durch 8 geteilt, wodurch der Prozentsatz der Faserflotationsgeschwindigkeit erhalten wird. Die Summe aller acht Faserflotationsgeschwindigkeiten ist der Dispergierbarkeitsindex. Der Test wird in der Weise wiederholt, daß der Zylinder viermal geschüttelt wird und die restlichen Stufen wiederholt werden. Der Durchschnitt von zwei Tests wird verwendet. Eine vollständig nichtibenetzbare Faser besitzt einen Dispergierbarkeitsindex von 800, während eine vollständig dispergierte Aufschlämmung einen Index von 0 aufweist. Holzfasern besitzen einen Dispergierbarkeitsindex von ungefähr 10. Für eine Verwendung auf einer Fourdrinier-Papierherstellungsmaschine sollte der Dispergierbarkeitsindex der Fasern weniger als ungefähr 300 und vorzugsweise weniger als ungefähr 100 betragen.

Ein zufriedenstellendes Additiv für diese Polyolefinfasern muß jedoch nicht nur eine Dispergierbarkeit bewirken, sondern darf auch nicht in merklichem Ausmaße die Ablaufgeschwindigkeit des Wassers aus der Aufschlämmung auf einer durchlöcherten Unterlage in nachteiliger Weise beeinflussen. Die Ablaufgeschwindigkeit wird in der Weise bestimmt, daß die gleiche Aufschlämmung, die zur Durchführung des Dispergierbarkeitstests eingesetzt wird, in zwei Portionen geteilt wird, wobei jede Portion ungefähr UOO ml ausmacht und 2 g Fasern enthält, worauf eine Portion einer britischen Folienmaschine (British sheet machine) zugegeben wird. Die Form der britischen Folienmaschine wird bis zu der Standardmarke mit Wasser gefüllt. Die Aufschlämmung wird viermal gerührt, worauf der Saughebel betätigt wird. Die Zeit, die verstreicht, bis das Wasser durch das Sieb aus rostfreiem Stahl (150 mesh) der Form läuft, wird gemessen und als Ablaufgeschwindigkeit in

209838/1169

Sekunden notiert. Die Beendigung des Ablaufens wird durch ein Sauggeräusch angezeigt. Der Test wird unter Verwendung der anderen 400 ml-Portion wiederholt, worauf der Durchschnitt der zwei Tests verwendet wird. Ferner darf das für diese PoIyolefinfasern eingesetzte Additiv nicht zur Folge haben, daß die Abnahme der gebildeten Folie erschwert wird. Die Abnahmefähigkeit ist ein qualitatives Maß, das in der folgenden Weise bestimmt wird: Es wird eine Folie mit einem Durchmesser von 158 mm (6,25 inch) auf einem Sieb aus rostfreiem Stahl (150 mesh), das während des Tests zur Bestimmung der Ablaufgeschwindigkeit gebildet worden ist, verwendet, worauf zwei trockene Löschpapiere auf die feuchte Folie gelegt werden und eine Standard-TAPPI-Rundmetallplatte auf die Löschpapiere aufgesetzt wird. Eine TAPPI-Standardkautschwalze mit einem Gewicht von 13 kg (28,6 pounds) wird dann über den Stapel fünfmal hin und her gerollt, und zwar beginnend am Mittelpunkt der Folie. Die Folie wird dann von dem 150 mesh-Formsieb abgezogen. Die Abziehfähigkeit wird als ausgezeichnet, gut, mittelmäßig oder schlecht bezeichnet. Der Test wird unter Verwendung der anderen Folie wiederholt, die während der Ablaufgeschwindigkeitsbestimmung erhalten worden ist, wobei ein qualitativer Durchschnitt der zwei erhaltenen Bewertungen genommen wird.

Die 'Wirkung des Additivs auf die Festigkeit von Folien, die aus den behandelten Fasern hergestellt worden sind, wird in der Weise bestimmt, daß Folien mit einem Basisgewicht von 17 kg

2
(37 pounds) /279 m (3000 square foot) auf einer britischen Folienmaschine unter Verwendung eines Siebes aus rostfreiem Stahl (150 mesh) gemäß dem TAPPI-Test T2O5 M-58 hergestellt werden. Die Folien werden von dem Sieb nach der vorstehend beschriebenen Standardmethode gekautseht und der Einwirkung einer kalten (21°C (70⁰F)) Presse unter einem Druck von 7,0 kg/cm (100 psi) gegen eine polierte Platte unterzogen.

209838/1169

Die Folien werden dann ein zweitesmal verpreßt, wobei sie auf der Platte umgedreht werden, so daß beide Seiten der Folie eine glatte Oberfläche erhalten. Das abschließende Trocknen erfolgt in einem Rotationstrockner bei einer Temperatur von 104⁰C (22O°F). Die Folien werden dann nach Standard-TAPPI-Testmethoden auf ihre Festigkeit und optischen Eigenschaften untersucht.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der verschiedenen Additive auf den Dispergierbarkextsindex, die Ablaufgeschwindigkeit sowie die Abziehfähigkeit.

Die verwendeten Polyolefinfasern bestehen aus linearem Polyäthylen, wobei sie nach dem in der eingangs erwähnten Patentschrift (Patentanmeldung P 21 17 370.6) beschriebenen

Verfahren hergestellt worden sind. Diese" Fasern besitzen folgende Eigenschaften:

anhand der Viskosität ermitteltes durchschnittliches Molekulargewicht

Kristallinität (Differentialabtastkalorimetrie)

Oberfläche (m/g) Faserlänge Polymerdichte

Diese Fasern werden in Cyclohexan mit einer Konsistenz von 2 Gew.-% in einem Sprout Waldron-Doppelscheibenrefiner mit 305 mm (12 inch)-Scheiben zerfasert. Die Refinerbehandlung erfolgt in zwei Stufen, und zwar eine Behandlung bei einer

Refinerplattentrennscheibengeschwindigkeit von 0,12 mm und die andere Behandlung bei 0,07 mm (0,005 bzw. 0,003 inch).

209838/ 1 169

1,	2 χ	10	6
32	%
40
o,	2 -	2,	0 mm
o,	94.

Die sich bewegende Scheibe dreht sich mit 2700 Upm. Die andere Scheibe ist stationär. Die behandelten Fasern werden dann zweimal mit Isopropanol zur Entfernung des Cyclohexans und einmal mit Isopropanol/Wasser (50/50) lösungsmittelausgetauscht und zweimal mit Wasser zur Entfernung des Isopropanols gewaschen. Die Fasern werden in Form eines feuchten Kuchens gelagert. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt 90 Gew.-%.

Der feuchte Faserkuchen wird dann zu einer Aufschlämmung mit einer Konsistenz von 0,5 % verarbeitet. Die verschiedenen Additive werden der wäßrigen Aufschlämmung in den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Mengen zugesetzt.

In der Tabelle 1 sind ferner die Ergebnisse zusammengefaßt, die bei der Durchführung dieses Beispiels erhalten werden.

	Tabelle 1	sekundär	schwindig-	Abzieh
			keit (Sek)	fähig
	Dispergierbarkeitsindex Umlaufge			keit
Addi- % Fa-		500
tiv serba	primär	0	5,0
sis		0	13,5	sehr schlecht
kein 0 Add.			19,0	sehr gut
EAA/PEI 5/5	506			sehr
kationi- 5	6	0		gut
sehe Stärke	7	0	21,0
Kartoffel		——	11,0	senr gut
stärke 5			16,5	sehr gut
MF/CMC 5/2,5	8		ausge
Holzpulpe	8		zeichnet
(100%)	-10

209838/ 1 1 69

¹¹EAA" bedeutet Äthylen/Acrylsäure, wobei es sich um Bakelite EAA-9500 handelt. "PEI" bedeutet Polyäthylenimin (Tydex 12). Die kationische Stärke besteht aus Cato 15. Die Kartoffelstärke ist von der Western Starch Company erhältlich. "MF" bedeutet Melamin/Formaldehyd, wobeidieses Produkt von der Pacific Resins erhältlich ist. "CMC" bedeutet Carboxymethylcellulose (CMC HLF von Hercules).

Der Dispergierbarkeitsindex in der vorstehenden Tabelle 1 wird als "primär" oder "sekundär" angegeben. Der "primäre" Wert des Dispergierbarkeitsindex ist der Wert, der nach der Herstellung der Folie erhalten wird. Der "sekundäre" Wert des Dispergierbarkeitsindex ist der Wert, der unter Verwendung einer erneut aufgeschlämmten Folie gemessen wxrd. Die unteren Werte des sekundären Dispergierbarkeitsindex zeigen, daß ein erneutes Aufschlämmen der behandelten Fasern eine Verbesserung der Dispergierbarkeit zur Folge hat.

Die negativen Werte für Holzpulpe_& die in der Tabelle 1 angegeben sind, sind auf Unterschiede in dem spezifischen Gewicht zurückzuführen, d.h., Cellulosefaser fallen in Wasser herab, während Polyolefinfasern in Wasser aufsteigen.

Aus 'der Tabelle 1 ist zu ersehen, daß die Behandlung mit den erfindungsgemäßen Additiven den Dispergierbarkeitsindex sowie die Abziehbarkeit auf Werte verbessert, welche mit den Werten von gewöhnlicher Holzpulpe vergleichbar ist. Dies ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäß behandelten Fasern auf einer üblichen Papierherstellungsmaschine zur Herstellung von Vliesbahnen, und zwar entweder allein oder in Verbindung mit anderen Fasern, wie beispielsweise Cellulose.

209838/ 1 169

- li -

Beispiel 2

Dieses Beispiel zeigt die Wirkungen von verschiedenen Additivmengen auf die bahnbildenden Eigenschaften von Polyolefinfasern. In diesem Beispiel besteht das Additiv aus Äthylen-Acrylsäure/ Polyäthylenimin. Die verwendeten Polyolefinfasern sind die gleichen wie die zur Durchführung des Beispiels 1 eingesetzten Fasern. Die Äthylen-Acrylsäure und das Polyäthylenimin sind das gleiche wie in Beispiel 1.

	% EAA/% PEI (Faserbasis)	Tabelle 2	0	Ablaufge schwindig keit (Sek)	Abzieh fähig
Versuch	5/5		7	13,5	keit
	2,5/2,5	Dispergierbarkeits- index	4	14,6	sehr gut
1	2,5/2,5	primär sekundär	11	21	sehr gut
2	2,5/2,5	6	52	13	sehr gut
3	1,0/1,0	16	258	9,2	sehr gut
4	0,5/0,5	28	0	9,0	gut
5	10/10	64	92	29	gut
6 ,	2,5/0,5	457		9,8	sehr gut
7	473		gut
8	52
	468

Bemerkung:

Bei der Durchführung der Versuche 1,2 und 5 bis 8 wird das EAA zuerst zugesetzt. Bei der Durchführung von Versuch 3 wird PEI zuerst zugesetzt, und bei der Durchführung des Versuchs 4 werden das EAA und PEI vorgemischt.

209838/1169

Aus der vorstehenden Tabelle 2 ist zu ersehen, daß die Dispergierbarkeit bei der Zugabe von nur 1 Gew.-% Gesamtkolloid (0,5/0,5) verbessert wird, wobei jedoch die Wirkung bis zu einem Zusatz von wenigstens 20 Gew.-% Gesamtkolloid zunimmt. Die besten Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die Äthylen/ Acrylsäure-Komponente zuerst zugesetzt wird. Die Unterschiede in der Zugabereihenfolge sind wahrscheinlich nicht bedeutend.

Beispiel 3

In diesem Beispiel werden verschiedene optische Eigenschaften und Festigkeitseigenschaften von Folien verglichen, die aus behandelten und nicht behandelten Polyäthylenfasern hergestellt worden sind. Diese Fasern sind die gleichen wie in Beispiel 1.

In der folgenden Tabelle 3 werden die optischen Eigenschaften und Festigkeitseigenschaften von Folien verglichen, die aus behandelten und nicht behandelten Fasern vor dem Wärmeverpressen hergestellt worden sind. Die in der Tabelle angegebene sehr geringe Zugfestigkeit der nicht behandelten Bahn kann teilweise, auf die festgestellte schlechte Bildung zurückzuführen sein. Die Herabsetzung des Glanzes der Bahn durch behandelte Fasern kann auf Verunreinigungen im Wasser und/oder auf Oxydationen der .Amingruppen in der Melaminkomponente zurückzuführen sein. Das MF/CMC-Additiv wird in einer Menge (bezogen auf die Fasern) von 5 %/2,5 %, bezogen auf das Gewicht, verwendet.

209838/ 1169

Tabelle 3

328	231
98,3	98,5
94,1	88,1
0,06	0,70
1,3	5,5
5	21

Vergleich von Folien vor dem Wärmeverpressen (12 kg/279 m' (37 Ib/3000 square feet »-Folien

nicht behandelte Bahnfasern, be-Faserbahn handelt mit MF/CMC

Dicke ¹ ( ,u)
Opazität (%)
Glanz ³ (%)

Zugfestigkeit ** (kg/25mm)
Verstreckung (%)
Reißfestigkeit⁵(g)

1. TAPPI-Test - T Uli OS-68

2. TAPPI-Test - T 425 M-60

3. TAPPI-Test - T 452 OS-58

4. TAPPI-Test - T 494 OS-70

5. TAPPI-Test - T 494 OS-70

6. TAPPI-Test - T 414 TS-65

Die folgende Tabelle 4 zeigt einen ähnlichen Vergleich wie die Tabelle 3, mit der Ausnahme, daß die Folie leicht bei einer Temperatur von 130°C (265°F) sowie unter einem Druck von 2,2 kg/cm (31 psi) während einer Zeitspanne von 15 Sekunden verpreßt worden ist.

209838/1 169

Tabelle.4

en Folien

Vergleich von undurchsichtigen wärmeverpreßt 12 kg/279 m² (37 lb/3000 sq.ft.))-Folien

nicht behandelte Bahnfasern, behan-Faserbahn delt mit MF/CMC (5 %/2,5 %)

Dicke Opazität Glanz Zugfestigkeit Verstreckung Reißfestigkeit

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird das Ergebnis, das unter Verwendung eines hydrophilen kolloiden Komplexes als Additiv erhalten worden ist, mit den Ergebnissen verglichen, die unter Verwendung der einzelnen Komponenten erhalten werden. In der folgenden Tabelle 5 sind die Ergebnisse zusammengefaßt.Die Fasern < sind die gleichen wie die gemäß Beispiel 1 eingesetzten Fasern.

213	185
98,9	97,4
92,5	89,5
0,45	1,25
1,5	5,1
18	2t

209838/116 9

- 15 -

	% Faserbasis	Tabelle 5	462	Ablaufs zeit (Sek)	Abzieh fähigkeit
Additiv	5		410	7,2	sehr schlecht
EAA	5	Dispergierbark.Index primär sekundär	7	8,2	schlecht
PEI	2,5/2,5	468	4	14,6	sehr gut
EEA/PLI	2,5/2,5	413	110	21	sehr gut
PEI/EAA	5	16	247	10	sehr gut
MF	5	28	0	8	schlecht
CMC	5/2,5	491	34	11	sehr gut
MF/CMC	2,5/2,5	519		13
CMC/MF	8
	309

Aus der Tabelle 5 ist zu ersehen, daß die Polyäthylenimin- oder die Äthylen-Acrylsäure-Komponente getrennt nicht die gute Dispergierbarkeit und Abziehfähigkeit bewirken wie die Kombination. Man sieht ferner, daß die Carboxymethylcellulose- und Melamin/Formaldehyd-Komponenten nicht den guten Dispergierbarkeitsindex bewirken wie die Kombination aus diesen zwei Bestandteilen.

Beispiel 5

Dieses Beispiel zeigt, warum Kartoffelstärke das bevorzugte kolloidale Additiv ist. Die folgende Tabelle 6 zeigt die Zugfestigkeit, die unter Verwendung von Folien erzielt wird, die aus 50 % Polyäthylenfasern (gemäß Beispiel 1) und 50 % gebleichter Kraftfasern bestehen. Wie man sieht, ist Kartoffelstärke das wirksamste Additiv bezüglich der Erzeugung einer weiteren Zugfestigkeit.

209838/1169

	Tabelle f	(kg/25	72	mm)
		50 % RF/ 50 % Kraft fasern	99	100 % Kraft fasern
Additiv	Zugfestigkeit	2,	54
kein Additiv	100 % RF	·♦,	67
EAA/PEI	0,06		80
MF/CMC	0,79
kationische Stärke	0,70	6,
Kartoffelstärke	0,56			12,90
kein Additiv	0,68
Beispiel 6

Bei der Durchführung dieses Beispiels werden Stapelfasern aus hochdichtem Polyäthylen mit 5 % Kartoffelstärke behandelt, wobei die Ergebnisse mit den Ergebnissen verglichen werden, die unter Verwendung der gemäß Beispiel 1 behandelten Polyäthylenfasern erhalten werden. Die eingesetzten Polyäthylenstapelfasern besitzen einen Titer von 3 denier, eine Länge von 6 mm

2
und eine Oberfläche von 0,2 m /g. Sie werden zur Entfernung von Schmiermittel in Cyclohexan gewaschen.

■Tabelle 7

Versuch	Dispergierbarkeitsindex Ablaufgeschwin- primär sekundär digkeit (Sek)	334	5,3	Abzieh fähigkeit
1	391	174	5,4	schlecht
2	238	500	5,0	schlecht
3	506	0	21,0	sehr schlecht
4	8	sehr gut

209838/ 1 169

Versuch 1: Stapelfaser, keine Stärkebehandlung Versuch 2: Stapelfaser, Behandlung mit 5 % Kartoffelstärke Versuch 3: Polyäthylenfaser gemäß Beispiel 1, keine Behandlung

Versuch U: Polyäthylenfaser gemäß Beispiel 1, behandelt mit 5 % Kartoffelstärke

Aus der Tabelle 7 ist zu ersehen, daß die Stärkebehandlung in gewissem Ausmaße zu der Dispergierbarkeit der Stapelfasern beiträgt, die Verbesserung jedoch nicht so erheblich ist wie im Falle von Polyäthylenfasern mit großer Oberfläche. Dies ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß Polyolefinfasern mit großer Oberfläche so wirken, als seien sie ein hydrophobes Kolloid, das bei einer Vereinigung mit einem hydrophilen Kolloid eine Schutzkolloidwirkung erzeugt, die eine ausgezeichnete Wasserdispergierfähigkeit zur Folge hat, während Stapelfasern infolge ihrer kleinen Oberfläche nicht als hydrophobes Kolloid wirken. Der Tabelle 7 ist ferner zu entnehmen, daß die Abziehfähigkeit der behandelten Stapelfaserfolie nicht gut ist, während die Abziehfähigkeit im Falle der Folie aus Polyäthylenfasern mit großer Oberfläche sehr gut ist.

Beispiel 7

Bei der Durchführung dieses Beispiels werden Polypropylenfasern, die'gemäß der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 21 17 370.6) hergestellt worden sind, mit 5 Gew.-% Kartoffelstärke nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode behandelt. Der primäre Dispergierbarkeitsindex beträgt 285, der sekundäre Dispergierbarkeitsindex wird zu 12 ermittelt. Die Ablaufgeschwindigkeit beträgt 8,1 Sekunden, die Abziehfähigkeit ist gut.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Behandlung beträgt die

209838/1169

Menge des hydrophilen kolloidalen polymeren Additivs, das von den Polyolefinfasern zurückgehalten wird, ungefähr 0,1 bis 20 Gew.-% der Fasern. Werden beispielsweise 5 % Kartoffelstärke mit Polyäthylenfasern wie in Beispiel 1 vermischt, dann werden 0,8 Gew.-% nach Beendigung der zweiten Waschung zurückgehalten.

Wenn auch vorstehend die Behandlung von Polyolefinfasern mit großer Oberfläche mit hydrophilen kolloidalen polymeren Additiven durch Vermischen der Bestandteile in Wasser beschrieben worden ist, so können dennoch auch andere Methoden angewendet werden. Beispielsweise kann das Additiv mit den Fasern während einer Dampfdestillation von restlichem Reaktionslösungsmittel kontaktiert werden. Dies erfolgt durch Vermischen des Additivs mit den Lösungsmittel enthaltenden Fasern, die bei der Refinerbehandlung anfallen, und anschließende Wasserdampfbehandlung unter Rühren zur Entfernung des Reaktionslösungsmittels.

Eine andere Alternative besteht darin, das hydrophile kolloidale polymere Additiv der Faser während der Lösungsmittelaustauschbehandlung zuzumischen. Werden beispielsweise die Fasern von Cyclohexan gegen Wasser über Isopropanol lösungsmittelausgetauscht, dann kann das Additiv mit der Faser während der Isopropanolwaschung vermischt werden.

209838/1169

Claims

- 19 Patentansprüche

1. Polyolefxnfasermasse aus Polyolefinfasern mit einer Ober-

fläche von mehr als ungefähr 1 m /g, die ein hydrophiles kolloidales polymeres Additiv, bestehend aus Anionen/Kationen-Kolloidkomplexen und/oder Stärke in einer Menge, die dazu ausreicht, der Fasermasse einen Dispergierbarkeitsindex in Wasser von weniger als 300 zu verleihen.

2. Fasermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefine aus Polyäthylen und Polypropylen mit einem anhand der Viskosität ermittelten durchschnittlichen Molekulargewicht von mehr als ungefähr 500 000 bestehen.

3. Fasermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kolloidale Additiv in einer Menge von 0,1 bis ungefähr 20 Gew.-%_s bezogen auf die Fasern, vorliegt.

1. Fasermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine Ablaufgeschwindigkeit durch ein 150-mesh-Sieb aus einer wäßrigen Aufschlämmung mit einer Konsistenz von ungefähr 0,5 % von weniger als ungefähr 25 Sekunden aufweisen.

5. Fasermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Komponente des Anionen/Kationen-Kolloidkomplexes aus Äthylen-Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure oder anionischem Harnstoff-Formaldehyd besteht, während sich die kationische Komponente aus Polyäthylenimin, MelaminrFormaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischem Harnstoff-Formaldehyd, Polyamidepichlorhydrin oder kationischem Guargum zusammensetzt.

209838/1169

6. Fasermasse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anionen/Kationen-Kolloidkomplex aus Äthylen-Acrylsäure/ Polyäthylenirain oder Melamin-Formaldehyd/Carboxymethylcellulose besteht.

7. Fasermasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile kolloidale polymere Additiv aus Kartoffelstärke besteht.

8. Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Suspension eines hydrophilen kolloidalen polymeren Additivs, bestehend aus Anionen/Kationen-Kolloidkomplexen und/oder Stärke, und Polyölefinfasern mit einer Ober-

2
fläche von mehr als 1 m /g vermischt werden und die erhaltene wäßrige Aufschlämmung einer Papierherstellungsmaschine zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Komponente des Anionen/Kationen-Kolloidkomplexes aus Äthylen-Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure oder anionischem Formaldehyd und die kationische Komponente aus Polyäthylenimin, Melamin-Formaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischem Harnstoff-Formaldehyd, Polyamidepichlorhydrin oder kationischem Guargum besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß . der verwendete Anionen/Kationen-Kolloidkomplex aus Äthylen-Acrylsäure/Polyäthylenimin oder Melamin-Formaldehyd/Carboxymethylcellulose besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete hydrophile kolloidale polymere Additiv aus Kartoffelstärke besteht.

209838/1169

12. Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Suspension aus einem hydrophilen kolloidalen polymeren Additiv, bestehend aus Anionen/Kationen-Kolloidkomplexen und/oder Stärke und Polyolefinfasern mit einer

2
Oberfläche von mehr als 1 m /g vermischt werden, das kolloidale Additiv und die Faseraufschlämmung gerührt werden, die Hauptmenge des Wassers aus der Aufschlämmung entfernt wird, die Fasermasse erneut in Wasser dispergiert wird und die erhaltene wäßrige Aufschlämmung einer Papierherstellungsmaschine zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete anionische Komponente des Anionen/Kationen-Kolloidkomplexes aus Äthylen-Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure oder anionischem Harnstoff-Formaldehyd, und die eingesetzte kationische Komponente aus Polyäthylenimin, Melamin-Formaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischem Harnstoff-Formaldehyd, Polyamidepichlorhydrin oder kationischem Guargum besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Anionen/Kationen-Kolloidkomplex aus Äthylen-Acrylsäure/Polyäthylenimin oder Melamin-Formaldehyd/Carboxymethylcellulose besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte hydrophile kolloidale polymere Additiv aus Kartoffelstärke besteht.

16. Verfahren zur Herstellung einer Polyolefinfasermasse mit einem Dispergierbarkeitsindex von weniger als ungefähr 300, dadurch gekennzeLehnet, daß ein hydrophiles kolloidales polymeres Additiv, bestehend aus einem Anionen/Kationen-Kolloidadditiv <>ύϊ.ο Stärke, mit PoLyoLftinfasern mit einer Oberfläche

2 Ü ü fi Ί B / i Mi a

2
von mehr als 1 m /g vermischt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das kolloidale Additiv und die Fasern miteinander in Wasser vermischt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete kolloidale Additiv mit den Fasern in einem organischen Lösungsmittel vermischt wird, worauf das organische Lösungsmittel durch Wasserdampfdestillation entfernt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte anionische Komponente des Anionen/Kationen-Kolloidkomplexes aus Äthylen-Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure oder anionischem Harnstoff-Formaldehyd, und die kationische Komponente aus Polyäthylenimin, Melamin-Formaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischem Harnstoff-Formaldehyd, Polyamidepichlorhydrin oder kationischem Guargum besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Anionen/Kationen·*-Kolloidkomplex aus Äthylen-Acrylsäure/Polyäthylenimin oder Melamin-Formaldehyd/Carboxymethylcellulose besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte hydrophile kolloidale polymere Additiv aus Kartoffelstärke besteht.

22. Vliesmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es Polyolefin-

2 fasern mit einer Oberfläche von mehr als 1 m /g sowie ungefähr 0,1 bis ungefähr 20 Gew.-%, bezogen auf die Fasern, eines hydrophilen kolloidalen polymeren Additivs enthält, das aus eine^m

2 U 9 R ..' U / 1 1 6 9

Anionen/Kationen-Kolloidkomplex oder Stärke besteht.

23. Folienmaterial nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die anionische Komponente des Anionen/Kationen-Kolloidkomplexes aus Äthylen-Acrylsäure, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure oder anionischem Harnstoff-Formaldehyd, und die kationische Komponente aus Polyäthylenimin, Melamin-Formaldehyd, Polyvinylpyrrolidon, kationischem Harnstoff-Formaldehyd, Polyamidepichlorhydrin oder kationischem Guargum besteht,

21. Folie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Anionen/Kationen-Kolloidkomplex aus Äthylen-Acrylsäure/Polyäthylenimin oder Melamin-Formaldehyd/Carboxymethylcellulose besteht.

25. Folie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile kolloidale polymere Additiv aus Kartoffelstärke besteht.

209838/1169

ORIGINAL INSPECTED