DE2225936C3

DE2225936C3 - Verfahren zur Herstellung einer Masse feiner, steifer Fasern

Info

Publication number: DE2225936C3
Application number: DE19722225936
Authority: DE
Inventors: Tadayuki; Fujita Isao; Ibaraki Fukada (Japan)
Original assignee: KX. Oji Yuka Goseishi Kenkyujo, Tokio
Priority date: 1971-06-01
Filing date: 1972-05-27
Publication date: 1976-08-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Masse feiner, steifer Fasern, wonach eine Schmelze eines linearen Polymeren mit einem Ent-Spannungsmittel bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in einer Mehrphasensystem übergeführt und dieses Mehrphasensystem durch eine Düse entspannt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von Papier aus Polymerenfasem. Dieses Papier kann auf einer herkömmlichen Papiermaschine ähnlich wie Ccllulosepapier hergestellt werden. Die Fasern für ein solches Papier müssen eine hochgradige molekulare Orientierung haben, sie müssen dünn sein, und sie müssen in hohem Maße fibrilliert sein. Die Erfüllung dieser Forderungen ist bei Polymerenfasem schwierig.

Aus der Fasertechnik ist ein F.ntspannungsspinnverfahrcn nach der DT-OS 14 35 632 bekannt, wo als Entspannungsmittel ein Lösungsmittel für das Polymere eingesetzt wird, das hinsichtlich des Lösungsvcrhaltcns, des Siedepunktes, der Rcstlösungsmengc bestimmte Bedingungen erfüllen muß. Damit wird eine homogene Lösung des Polymeren erzeugt. Durch Druckänderung vor dem Entspannen führt man diese homogene Lösung in ein Zweiphasensystem über. Dieses Verfahren ist in seiner Durchführung außerordentlich kompliziert. Die Bereitstellung und Handhabung der Lösungsmittel sind in technischem Maßstab kostspielig und aufwendig. Der nach diesem Verfahren erhaltene Faden ist für eine textile Verarbeitung bestimmt und weist folglich für die Papierherstellung eine unzureichende Fibrillicrung _auf. — Ein ähnliches Verfahren ist in der DT-AS 12 92 301 beschrieben.

Die GB-PS 10 90478 und die entsprechende US-PS 34 02 231 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyacrylnitrilfasern, die für die Papierherstellung geeignet sind. In der Polymerenmasse kann auch ein mischpolymerisierbarer Anteil eines Olefinpolymeren enthalten sein. Nach diesem bekannten Verfahren wird das Polymere in Wasser dispergiert, das ein Mittel zur Einstellung der Viskosität enthält. Da das Polymere in Wasser teilweise löslich ist, erhält man eine viskose Schmelze, also im wesentlichen eine homogene Lösung. Unmittelbar vor dem Auspressen dieses Systems erfolgt eine Erhitzung, so daß innerhalb der Polymeren phase, die Wasser enthält, ein Phasentrennung auftritt. Man erhält innerhalb des Systems eine im wesentlichen polymerenfreie wäßrige Phase. Das System wird dann entlastet. Für eine Fibrillierung benötigt man bei der Entlastung die Einwirkung eines Dampfstrahls, da das h der Polymerenphase gelöste Waser einen zu geringen Anteil ausmacht, um eine ausreichende Fibrillierung sicherzustellen. Zur Verarbeitung von Polymeren, die in Wasser unlöslich sind, ist dieses Verfahren ungeeignet. Außerdem ist die Verfahrensführung recht schwierig, weil zahlreiche Behandlungsbedingungen eingehalten werden müssen. Auch die zusätzliche Behandlung mit einem Dampfstrahl ist nicht problemfrei. Der Dampfstrahl bewirkt nur auf Grund des Joule-Thomson-Effektes eine geringfügige Kühlung der Fasern, so-daß die Wirksamkeit dieses Dampfstrahles ungenügend ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Masse feiner, steifer Fasern mit hochgradiger Fibrillierung und hydrophilen Eigenschaften. Die Verfahrensführung soll möglichst einfach und wirtschaftlich sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß einem Olefinpolymeren Wasser in einer Menge zwischen 2 und 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts zugesetzt wird, daß das Gemisch bei einem Druck oberhalb des Sättigungsdampfdruckes des Wassers zur Erzeugung einer Dispersion geknetet wird und daß unmittelbar vor der Entspannung Zusatzwasser in einer Menge des Einfachen bis Fünffachen oder einem Mehrfachen der Dispersion zugegeben wird.

Die Erfindung sieht ein disperses System vor. Die Olefinpolymere sind unlöslich in Wasser. Unmittelbar vor der Entspannung wird Zusatzwasser zugegeben, das bei der Druckentlastung überraschende Wirkungen zeigt. Die Druckentlastung führt zu einer Verdampfung des Wassers. Dieses bedingt eine Blaswirkung und eine Treibwirkung auf das Polymere. Außerdem ergibt sich eine starke und schnelle Abkühlung, weil für die Verdampfung des Wassers Verdampfungswärme benötigt wird. Der Joulc-Thomson-Effekt wird lediglich zusätzlich ausgenutzt. Zunächst wird eine geringe Wasscrmcnge innerhalb der Polymcrenschmclze durch Kneten homogen und gleichförmig dispergiert. Durch weitere Wasserzugabc unmittelbar vor der Entspannung in den Nieder-

druckbereich kann durch die schlagartige Verdampfung dieses Zusatzwassers eine Strahlwirkung und eine Richtwirkung in Extrusionsrichtung bereitgestellt werden. Dadurch erhält man eine Reckung und Ausrichtung der Polymerenfibrillen und eine schnelle Abkühlung infolge der verbrauchten Verdampfungswärme. Diese Wirkungen werden allein durch die Expansion und Verdampfung des Wassers erzielt, ohne daß zusätzliche Hilfsmittel erforderlich sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er- jo findung ist vorgesehen, daß der linearen Polymerenschmelze ein Wassersorptionsmittel in Form eines feinverteilten Feststoffes aus Nitraten, Oxalaten, Acetaten, Sulfaten, Sulfiten, Carbonaten, Phosphaten, Hydroxiden, Alkalimetallhalogeniden, Erdalkalimetallhalogeniden und/oder Ammoniumhalogeniden oder in Form eines feinverteilten wasserunlöslichen Feststoffes mit einem Anteil eines Silicates beigegeben wird. Dieses Wasserabsorptionsmitel verleiht der erhaltenen Fasermasse hydrophile Eigenschaften.

Durch Mazerieren, Auflösen oder Mahlen der feinen Fasermasse in einer Stoffmühle oder Feinmühle lassen sich leicht feine Fasern erhalten, die sehr gut als Faserstoff für synthetische Papiere geeignet sind. Ein aus diesen feinen Fasern hergestellles synthetisches Papier hat eine hohe Festigkeit und entsprechend eine Steifigkeit, die mit derjenigen eines Cellulosepapiers vergleichbar ist.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm der wesentlichen Baugruppen einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 ein Flußdiagramm zur Durchführung eines abgewandelten Verfahrens nach der Erfindung und

F i g. 3 bis 5 Längsschnitte von Extruderköpfen zur Verwendung im Rahmen der Erfindung.

1. Ausgangsstoffe
1.1 Lineares Polymeres

40

Als Polymeres für eine Verwendung im Rahmen der Erfindung läßt sich jedes lineare Polymere, das zur Bildung von Fasern geeignet ist, einsetzen. Damit man eine ausreichende molekulare Orientierung erhält, ist ein kristallines Polymeres zweckmäßig. Im Hinblick auf die Knetung dieses Polymeren zusammen mit Wasser bei hoher Temperatur und unter hohem Druck muß die Möglichkeit einer Hydrolyse in Betracht gezogen werden. Dementsprechend ist ein Polymeres, das durch Polyaddition hergestellt ist, einem Polymeren in Form eines Polykondensats vorzuziehen.

Beispiele solcher linearen Polymeren sind Polyolefine, Polychloräthylene, Polyvinylaromaten, Polyamide, Polyester, Polyimide, Polycarbonate, die einzeln oder als Mischpolymere benutzt werden können. Unter diesen Polymeren sind die gebräuchlichsten die Polyolefine, von denen isotaktisches Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte sowie Äthylen-Propy-Icn-Misehpolymcre die wichtigsten sind. Diese linearen Polymere können einzeln oder als Gemische eingesetzt werden. In letzterem Fall kann man die physikalischen Eigenschaften der feinen Fasern des kristallinen Polymeren durch Einmischen eines Polymeren verbessern, dessen Haftfähigkeit, Polarität und/oder hydrophile Eigenschaften ausgeprägter als die Fähigkeit der F"aserbi!dung mit einem kristallinen Polymeren ist.

Das lineare Polymere kann einen Farbstoff, einen Füllstoff, ein Treibmittel, ein Mittel zur Brückenbildung, einen Stabilisator oder einen anderen Zusatzstoff enthalten, der normalerweise in einem Polymeren benutzt wird.

1.2 Wassersorplionsmittel

Zur Förderung der Wasserdispersion in der Polymerenschmelze ist die Verwendung eines Stoffes zweckmäßig, der wasserlöslich oder absorbierend oder adsorbierend für Wasser wirkt, also ein Wassersorptionsmittel ist. Dieses Wassersorptionsmittel kann bereits zuvor mit dem Polymeren vermischt werden; es ist auch eine Mischung durch Einführen desselben unter Druck zusammen mit dem Wasser möglich. Das Wassersorptionsmittel kann ein Stoff mit einem Kristallwassergehalt sein, der seinerseits Wasser in die Polymerenschmelze eingeben kann. Es kann auch ein Stoff sein, der trotz seiner Wassersorption kein Kristallwasser enthält und als sogenannter Füllstoff arbeitet.

Beispiele für Wassersorptionsmittel mit Kristallwasser «ind organische und anorganische Salze, wie Na₂SO₄ · 7 H,Ö, Na.,B₄O₇ · 10 H₂O, CaC₂O₄ · H₂O sowie CaC₄H₄O₁J ■ 4 H₂O. Im Rahmen der Erfindung ist ein Hydraisalz mit einer Zersetzungstemperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren besonders vorzuziehen, beispielsweise Na₂B₇O₄-IOH₂O.

Beispiele für Stoffe mit einfacher Wassersorptionswirkung sind: Übliche hygroskopische, poröse Füllstoffe, wie Titanoxid, Bariumsulfat, Tone, Calciumcarbonat, Kieselerde und Diatomeenerde; wasserlösliche und wasserabsorbierende anorganische Salze, wie Na.,CO.„ NaHCO.,, (NH₄)XO.,, NH₄HCO.,, BaCO₃, CaSO₄, Na₂SO₄,' MgSO₄, Mg(OH)₂, Al(OH)',, Ca(OH)₂, wasserlösliche hochpolymere Stoffe, wie Polyvinylalkohole, Polyacrylsäure und Salze dieser Stoffe, Polyacrylamid, Polyäthylenglycol, Polyäthy-Ienimin.

Diese Wassersorptionsmittel können kombiniert miteinander benutzt werden. Diese Mittel können mit dem Polymeren in einer Konzentration bis zu etwa 60% vermischt werden. Vorzuziehen sind Konzentrationen im Bereich zwischen 10 und 3O°/o. zweckmäßigerweise soil das Wassersorptionsmittcl innerhalb des Polymeren in einem gleichförmig verteilten, feindispersen Zustand vorliegen. Die Wirksamkeit des Wassersorptionsmittels steigt mit abnehmendem Teilchendurchmesscr.

1.3 Oberflächenaktives Mittel

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein oberflächenaktives Mittel dem Polymeren und/oder dem Wasser zugesetzt, damit die Einbringung und Dispersion des Wassers in die Polymercnschmelze sowie die Benetzung der Polymerenschmelze mit dem zusätzlichen Wasser gefördert wird. Dieses zusätzliche Wasser wird unter Druck unmittelbar vor Extrusion in den Niederdruckbereich zugegeben, damit man eine maximale Reckung infolge des zusätzlichen, unter Druck stehenden Wassers erhält.

Als oberflächenaktives Mittel kann jedes nichtionische, anionische, kanonische, amphoterc und zwitterionischc Mittel jeweils einzeln oder als Gemisch benutzt werden, das unter der hohen Tempe-

ratur und dem hohen Druck nach der Erfindung misch, damit man ein Gemisch erhält, das ge

stabil ist. Das oberflächenaktive Mittel wird dem knetet weiden kann.

Polymeren in einer Menge von mehr als 0,1 Gewichts- 3. Wasser sowie gegebenenfalls das oberflächen

prozcnt des Polymeren zugegeben. Normalerweise ist aktive Mittel und/oder das Wassersorptions

eine Menge von weniger als 1,0 Gewichtsprozent zur 5 mittel, die sich nur schwer auflösen, unter Drucl·

Erzielung eines ausreichenden OberflächcnclTekts ge- in das Polymere in der Schmclzphasc einbringer

nügcnd. und die erhaltene Mischung kneten.

1.4 Andere StolTc , · , _A . ■ ■ . · ■

Eine bevorzugte Arbeitsweise bringt das Wasser

In Abhängigkeit von den Erlordernissen können io unter Druck in das Polymere in der Schmclzphasc unterschiedliche Hilfstolfc im Rahmen des Verfall- ein. In diesem Fall läßt sich eine Einrichtung, wie ein rcns nach der Erfindung eingesetzt werden, die keinen Extruder, zum Beimischen eines Zusatzstolfes für das nachteiligen Einfluß auf die gewünschten Ergebnisse Polymere, wie einen antistatischen StoiT oder einen haben und nicht im Gegensatz zu der Zielsetzung Stabilisator, benutzen, ein kontinuierlicher Banburyder Erfindung stehen. Beispiele solcher HilfsstoiTe 15 mischer oder ein Knetwerk. Die einfachste und gesind die zuvor erwähnten Hilfsstolfc für das Poly- bräuchliste Arbeitsweise ist das Kneten mit Hilfe mere und Stoffe zur Einstellung des pH-Wertes des eines Extruders, weil Wasser bei hoher Temperatur Wassers, des spezifischen Gewichtes und der Visko- und hohem Druck unmittelbar in den Extruder einsität. geleitet werden kann und darin ein ausreichend hoher

2. Dispersion des Wassers ao Druck aufrechterhalten werden kann.

innerhalb der Polymerenschmelze ,

2.3 Temperatur und Druck 2.1 Wasserdispersion „. .... , .

Die Dispersion des Wassers in der Polymeren-

Zwcckmäßigerweise soll das innerhalb des Poly- schmelze wird weitgehend von dem Grad der Durchmcrcn dispergicrte Wasser als flüssige Phase inner- 25 knetung sowie den Temperatur- und Druckbedingunhalb des Polymeren vorliegen. Ein Grund hierfür gen beim Knetvorgang beeinflußt. Die Knettemperaliegt darin, daß das in flüssiger Phase vorliegende tür muß mindestens so hoch wie die Schmelztempe-Wasscr einen vergleichsweise kleinen Volumenanteil rutur des Polymeren sein, da das Wasser in der innerhalb des Polymeren einnimmt und wesentlich Polymerenschmelze dispergiert werden soll. Vorzuleichler geknetet und dispergiert werden kann, als dies 3° ziehen ist jedoch eine weit höhere Temperatur, beim Vorliegen von Wasser in der Dampfphase der Außerdem beeinflussen Temperatur und Druck des Fall wäre. Ein weiterer Grund hierfür liegt darin. Wassers die Blaswirkung im Zeitpunkt der Extrusion daß die Expansionskraft bei der Extrusion in den in den Niederdruckbereich. Diese Blaswirkung steigt Niederdruckbereich vergleichsweise größer ist. wenn mit zunehmender Temperatur und zunehmendem das Wasser in flüssiger Phase vorliegt. 35 Druck des Wassers an. Dies beruht darauf, daß bei

Das in Form unabhängiger Zellen in gleichförmi- niedriger Temperatur die Knetwirkuug infolge des ger und feiner Verteilung innerhalb des Polymeren Anstiegs der Viskosität der Polymerenschmelze abvorliegende Wasser erfährt eine momentane Expan- nimmt. Dadurch wird die Dispersion des Wassers sion und Verdampfung, sobald es im Zeitpunkt der eingeschränkt.

Extrusion aus dem Hochdruckbereich heraustritt. 40 Wenn das Wasser unter Druck im die Polymeren-Dabei zerbrechen die Wände der Wasserzellen. Das schmelze eingebracht werden soll, soll zweckmäßiger-Wasser wird in Extrusionsrichtung geschleudert, so weise die Wassertemperatur über der Temperatur der daß das Polymere mit großer Kraft gereckt und Polvmerenschmelze liegen. Wenn die Knetdauer nach dabei in feine Fasern aufgespalten wird. Einbringung des Wassers in das Knetsystem verlän-

45 gert wird, tritt dieses Problem selbstverständlich nicht 2.2 Knetung _{auf wje} bereits gesagt, sol] das Wasser innerhalb des

Damit man eine gleichförmige Dispersion des Polymeren in flüssiger Phase vorliegen. Infolgedessen Wassers innerhalb der Polymerenschmelze erhält, soll der Druck im Zeitpunkt der Durchknetung oberwerden das Polymere und das Wasser bei einer sol- halb des Sättigungsdampfdruckes des Wassers für chcn Temperatur und unter einem solchen Druck 50 diese Temperatur sein. Je höher der Druck ist, mit miteinander geknetet, daß die Behandlung zu einer dem das Wasser eingeleitet wird, um so tiefer wird gleichförmigen Dispersion führt. Die Behandlung das Wasser ins Innere der Polymerenschmelze einerfolgt vorzugsweise in Gegenwart eines oberflächen- dringen und um so leichter wird eine Dispersion aktiven Mittels und/oder eines Wassersorptions- mittels Durchknetung erzielt. Infolgedessen ist ein mittels, wie bereits erläutert worden ist. 55 hoher Einleitungsdruck des Wassers vorzuziehen.

Die Knetbehandlung kann nach jedem geeigneten Im einzelnen erhält man gute Resultate, wenn

Verfahren erfolgen: beim Einleiten von Wasser in eine Polyolefin-

schmelze die Drücke der Olefinschmelze und des

1. Gleichzeitiges Mischen des Polymeren, des Wassers beide oberhalb 40 kp/cm^s, vorzugsweise Wassers, des oberflächenaktiven Mittels und/ 60 oberhalb 100 kp/cm² liegen.

oder des Wassersorptionsmittels sowie Kneten In jedem Fall ist es notwendig, daß das Wasser

der erhaltenen Mischung während einer be- in Form kleiner Zellen mit genügender Feinheit und

stimmten Zeitdauer unter den jeweiligen Druck- Gleichförmigkeit innerhalb der Polymerenschmelze

und Temperaturbedingungen. dispergiert wird.

2. Überführen des Polymeren sowie des Wasser- 65 . ,,,,„, sorptionsmittels und/oder des oberflächenakti- ^2A Wassermenge innerhalb der Polymerenschmelze ven Mittels in die Schmelzphase und danach Da die in der Polymerenschmelze dispergierte Einführen von Wasser unter Druck in das Ge- Wassermenge zusammen mit Druck und Temperatur

Wasser- Wasser in feiner Dispersion in einen Niedruckbereich

Wassc rtc.khtn als ku,for mifce it I ^_0n, _{mit ßer K}raft in Extrusions-

de J,>,Kre,crK-r, W.«. voη 74 /. ·"'»' ^K j. ,„ _ib, _cinc „„chpradiEe Reckung u„d Ausrichtung und ,l,c OKner_si<Tlcn WasscrtcildKii f""lf™JJ" _d t , | _{Ichl dispetsictt} Wasser emhäll

,„, Dnrd,n,csscr und penuge „did«»,c /dh>andc = Uy ^ __ ^,^„^„, _bcwegl,

/dnc. Wasserleichen, so daß man in dePrax.kaum Zusalzwasscrs im wesentlichen gleich-

n,cl,r als 50·/. Wasser e'«¹*¹^«™^^ ₂₀ Sg auf, so daß das Polymere zu feinen Fasern ge-

in eine Polymerenschmclzc c-nkncten und d spcrgic - t ,_nfo, _{dessen ist die} Menge des Zusatz-

rcn kann. Wenn Wasser nu ""JS^ * ¹J.- wassers durch das Gleichgewicht seiner Wirkung mi.

giert .st. sind die Reck- und ^Ausncht^^r^,ⁿJ'" _{sse dcr} Blaswirkung des Dispersionswassers festgelegt,

zureichend. Lis ist dann schwierig, und ascrn « ^ _{cinzdnen di(}, _{Menge dcs Dis}persionswassers

ma hoher Orientierung und B^lcichf™^""" ,. "_ϋΠβ a_S klein ist und die Blaswirkung schwach, ist eine ver-

Fihrilliemng bei der Extrusion und Drucke, tkstunt 25 * _{wcisc Qße Mcnge an Zusatzwasser} notwen-

zu erhalten. Nach der Gründung wird daher^usdiz- t ^ ^ andererseits die Blaswirkung genügend

Ξ^i;;'Ä«a ^^reicl"^{cine vcrslcichswdse tleine} ^Z"^M"

erfolg«. Die Reckwirkung dieses zusätzlichen J\asscis _A»_B j_{cm wird die} Blaswirkung des Dispersions-

wird da/u benutzt, die Aufspaltung des ΡΦ^^η _{scrs auch durch die} Temperatur- und Druckwerte

in ferne Fasern /u erleichtern und dadurch cintioc _nJ_{rha|b des} Hochdruckbereichs gegenüber den

graiÜL-e Orientierung der fernen Fasern /u ernai c ■ _{w d} Niederdruckbereichs beeinflußt. Je höher

Wenn ein Anteil von 50«/. überschritten w,rd und wc ^ ^ _Omck ^ _{um SQ besser sind dic}

zusiii/lich eine große Wassermenge in das 1 ol>merc ' J »_{b isse}

einwbracht wird, kann das Wasser nicht langet-in ^ _ali_UCmeinen zeigt das Zusatzwasser keine Spalteiner dispersen Phase in Form von leinen, vii wirkung"wie dies für das Dispersionswasser infolge ander nnabhäimigeii Zellen verbleiben, /usiiiziicn 7crbrcchens der Zellwände aus dem Inneren gilt. der dispersen Phase der feinen Zellen tmuei s ^ SpaltelTekt infolge der Reckung und Ausrichtung kontinuierliche Phascnbcreichc aus, die wecnsuwei· ^ \_menn überwiegt daher. Deshalb ist der miteinander in Wirkverbindung stehen Ulu">« ^ _{Bcjlrao des ZusatzW}assers zur Aufspaltung des PoIyninimt der Zellcndurchmcsscr oder der ADsianu / mcren""etwas kleiner als derjenige des Dispersionssehen den kontinuierlichen Phasen ab. ™'g"^Ln '^l , _wassers infolgedessen sollte im Rahmen einer wirsieh durch Finbringung von zusätzlichem VVdSSLr u _kun„_svoi]_cn Ausführung der Erfindung eine mög-Ausnui/uim der Reckwirkung dieses ^z"^salzllLn _|ichJ_{t roßc} Wassermenge gleichförmig und fein Wassers eine hochgradig ausgerichtete ^^asc^^d; _innerhalb des Polymers dispergiert sein; das Zusatzerhalten, ähnlich wie bei der Dispersion von ^vv^\ _{wasser so}„ _{crst in zwe}j_ler Linie einen Beitrag leisten. in Form voneinander unabhängiger Z.ellen gtnu ^^ .^ _cinze,_{nen ein} polyolefin, wie Polypropyder obigen Beschreibung. _{len a}i_s Polymeres benutzt wird, liegt die Menge des Die Menge des in dem Polymeren vor der wan^- _Dj_s'_Persionswassers, bezogen auf die wäßrige PoIyweisen Einbringung von zusätzlichem Wasser disper- ^, _{Jon bd 40 bis 5O}._{/fc Die} Extrusion in gierten Wassers beträgt auf der Basis des Polymeren Niederdruckbereich von Zimmertemperatur mit fein dispcrgierten Wasser über 2·/·, vorzugsweise _Atmosphärendruck erfolgt aus einem Hoch-25 bis 50°Ό. Wenn diese Menge kleiner als ζ ο im, _{d ckbereic}j, einer Temperatur zwischen 230 und ist die erhaltene Treibwirkung unzureichend, in _c ^ _{einem Druck} ^^^ _ί00 _und diesem Fall kann man eine feine Fibnllierung ues _M - _kp/crn2_; dabei liegt die Menge des Zusatzwassers Polymeren durch Zusatz einer großen Meng«: von £_{en dem Ein}f_achen und Fünffachen oder einem Zusauwasser unter Ausnutzung der ^Stra.^nI.^W1^"^ Mehrfachen der Menge der wäßrigen Polymerenerhalten. Die erhaltenen feinen Fasern sind hart una .^ _{Man kann m}it dieser Menge an Zusatzungleichförmig, so daß eine zusätzliche Nacnbenana ^ ^ ^^ _diesen Betriebsbedingungen eine lung erforderlich ist, damit diese Fasern fur die Her ^^ _FaserrnaSse erhalten, die für die Papierherstellung von synthetischem Papier brauchbar sma. _{&ehr ignet ist}

_Wenn andererseits die Menge des Dispersions-

3. Zubereitung der Zusammensetzung zwischen 2 und 5 Ve liegt, muß man Zusate-

fur die Extrusion in einem Niederdruckbereich wa ^^ _{Gbergroßen Menge} des 40- bis 50-

3.1 Zusauwasser ⁵ fachen derjenigen des wäßrigen Dispersionspolyme-

Damit man eine feine Fasennasse hoher Festigkeit ^ren _D^_s ^s^_atzwasser wird selbstverständlich bei hoher erhalt, wenn eine solche Polymerenschmelze mn

Temperatur und unter einem hohen Druck entsprechend den Werten für das Dispersionswasser zugesetzt.

3.2 Einbringung des Zusatzwassers

Das Zusatzwasscr kann zusätzlich eingebracht werden, nachdem die gewünschte Menge Dispcrsionswasser in der beschriebenen Weise innerhalb der Knctbehancllung eingebracht worden ist. Λιη zweckmäßigsten ist jedoch die zwangsweise Einführung des Zusalzwasscrs unter Druck ins Innere der Mündung der Extrusionscinrichtung oder in den Durchlrittskanal für das Polymere unmittelbar vor der genannten Mündung. Denn wenn das Zusatzwasser zu früh eingebracht wird, ergibt sich leicht eine Zerstörung der gleichförmigen und feinvcrteilten Phase des Dispersionswassers innerhalb der Polymcrcnschmclze; diese Phase sollte jedoch im Zeitpunkt der Extrusion vorhanden sein.

Damit die Wirkung des Zusatzwassers maximal ausgenutzt werden kann, muli die Berührungsfläche zwischen dem Zusatzwasser und der wäßrigen Polymerendispersion möglichst groß sein. Dieses läßt sich durch entsprechende Auslegung desjenigen Extruderabschnilts erzielen, wo das Zusatzwasscr eingebracht wird.

Zwcckmäßigcrwcise soll dieses Zusatzwasscr ein oberflächenaktives Mittel enthalten. Das Zusatzwasser soll bei möglichst hoher Temperatur eingebracht werden, worauf bereits hingewiesen worden ist.

Konstruktionsbeispiclc für den Bauteil zur Einbringung des Zusatzwasscrs sind in den Fig. 3, 4 und 5 angegeben, die jeweils einen Längsschnitt der Extrusionsdiise innerhalb einer durch die Extrusionsachsc gehenden Ebene zeigen. Fig. 3 zeigt eine Düse für eine innere Einspeisung mit einer Extrusionsmündungll3; das Zusatzwasscr wird durch einen Einsatz 213 in den Innenbereich der wäßrigen PoIymercndispcrsion eingebracht. Die genannte Reckung geht von dem Innenbereich des Polymeren aus.

F i g. 4 zeigt eine Düse für eine äußere Einbringung, wo daß Zusatzwasser längs der Innenfläche der Düsenwandung zugeführt wird. Das Polymere wird dabei von der Außenseite aus gereckt. Die Düsenwandung der Mündung 113/1 entspricht im wcsentliehen derjenigen der Mündung 113 in Fig. 3. Die Mündungen 113 und 113/) unterscheiden sich nur hinsichtlich des Innenteils 213 bzw. 213/1. Die Berührungsfläche zwischen dem Zusatzwasser und der wäßrigen Po'ymcrcndispersion ist innerhalb der Mündung 113/f nach F i g. 4 größer als bei der Mündung 113 nach Fig. 3; infolgedessen ist die Reckwirkung größer. Bei der Einbringung von außen fließt das Zusatzwasser längs der Innenfläche der Extrusionsdiise, wobei die Reibungsgrenzschicht bzw. der Strömungswiderstand sehr klein wird. Diese Arbeitsweise ist infolgedessen hinsichtlich der Aufrechterhaltung des Innendrucks in dem Extruder unzweckmäßiger. Dagegen erlaubt der geringe Düsenwiderstand eine Extrusion mit hoher Geschwindigkeit und hoher Durchflußmenge.

Deshalb ist die Formung feiner Fasern mit äußerer Einspeisung nach F i g. 4 in Verbindung mit der genannten vergrößerten Berührungsfläche insgesamt vorzuziehen trotz der Verringerung der Blaswirkung infolge der Herabsetzung des Innendrucks innerhalb des Extruders.
Die Berührungsfläche zwischen dem Zusatzwasser

und der wäßrigen Polymerendispersion kann weiter hin vergrößert werden, damit der Einfluß der Aus formung des Polymeren in feine Fasern verbesser wird. Hierzu verwendet man Extrusionsdüscn unter schädlicher Konstruktion, beispielsweise nach Fig.5

3.3 Aufrechtcrhaltungdes Drucks

Das Dispersionswasser muß in flüssiger Phasi innerhalb der Polymerenschmclze bei hoher Temperatur und hohem Druck dispergiert werden, dami eine maximale Ausnutzung der Blaswirkung de! Wassers möglich ist. Infolgedessen muß der Strömungsabschniil von der Kneteinrichtung zu der Aus laßölfmmg der Düse unter einem Druck obcrhalt des Sättigungsdampfdruckes des Wassers bei der genannten Temperatur gehalten werden. Wenn di< Aufrechtcrhaltung des Drucks ungenügend ist unc der Druck auf einen Wert unterhalb des genannter Siittigungsdampfdrucks abfällt, expandiert das Wasser unverzüglich und verdampft, wodurch das Polymere abgekühlt wird. Infolgedessen steigt die Viskosität der Polymcrcnschmelzc an. Damit steigt auch im Zeitpunkt der Trcibbchandlung der Widerstanc gegen eine Ausformung des Polymeren in feine Fa scm innerhalb des Niedcrdruckbcreichs an. Die Herabsetzung der Blaswirkung im Nicdcrdruckbereich infolge der Herabsetzung der Wassertemperatui und des Drucks sowie eine nachfolgende Aggcgratior des Dispersionswassers infolge der Wasserexpansior führt außerdem zu einer Trennung zwischen derr Wasser und der Polymercnschmelze. Infolgedessen wird das Polymere nicht ausreichend auscinandcrgeteilt, so daß die Erzielung feiner Fasern nicht nui ausgeschlossen ist, sondern in F.xtrcmfällcn die Polymerenschmelze bis zur Verfestigung abkühlt und damit zu Störungen, wie einem Verstopfen der Düse. Anlaß gibt.

Infolgedessen muß man Einrichtungen zur zugeordneten Regelung des Druckanstiegs (innerhalb del Eingabeeinrichtung für das Ausgangspolymere und das Wasser in die Kneteinrichtung) vorsehen, fernei Einrichtungen im Verbindungsbereich zwischen dei Kneteinrichlung und der Austrittsddse. Außerdem muß die Druckabnahme gesteuert werden, beispielsweise die Übertragung der Polymerenschmelze aus eiern Knetbereich zu der Mündungsöffnung, und die Ausgabe in den Niederdruckbercich. Insgesamt muß der Druck innerhalb des Gesamtsystems oberhalb eines Grenzwertes gehalten werden, der über dem battigungsdampfdruck des Systems liegt.

4. Extrusion in den Niederdruckbereich

Die Polymcrenschmelze wird aus dem Hochdruckbereich, in dem sie sich zunächst befindet, durch die Düse in den Niederdruckbereich extrudiert, damit die Polymerenschmelze zu einer feinen Fasermasse ausgeformt wird. Der Niederdruckbereich befindet sich normalerweise auf Zimmertemperatur und unter Atmosphärendruck. Doch kann man auch eine erhöhte Temperatur und einen Unterdruck innerhalb des Niederdruckbereichs anwenden, damit die Expansion und das Ausspritzen des Wassers begünstigt werden.

Für die Extrusion der Polymerenschmelze kann man eine Düse mit einer oder einer Mehrzahl von Ausspntzmündungen geeigneter Gestalt in runder

oder geschlitzter Form vorsehen. Die Extrusionsgeschwindigkeit an der Austrittsmündimg liegt vorzugsweise über der Schallgeschwindigkeit (33Om/ see); doch kann man auch eine Geschwindigkeit von halber Schallgeschwindigkeit oder niedrigerer Geschwindigkeit anwenden.

5. Gebildetes Erzeugnis

Das durch Extrusion einer Polymercnschmelzc, in der Wasser fein und gleichförmig verteilt ist, in einen NicdcrcInick^Tcich zum Zerbrechen des Polymeren in feine Teilchen erhaltene Produkt liegt als feine Fascrmasse vor, wo eine Vielzahl sehr feiner und dünner Fasern willkürlich und zufällig zusammenhängen. Unter der Voraussetzung, daß die Verteilung des Dispersionswassers in der Polymerenschmclze fein und gleichförmig ist, erhält man die feine Fascrniassc als Anhäufung voneinander getrennter, kurzer Fasern. Diese Fasermasse kann ohne weiteres unmittelbar in einen Mazerator oder eine Trenneinrichtung eingegeben werden. Diese feine Fasermassc kann in dem Zustand, wie sie anfällt, als feinfaseriges Ausgangsmatcrial für die Papierherstellung Anwendung finden.

Selbst dann, wenn die Fasermassc nicht in Form voneinander getrennter kurzer Fasern erhältlich ist, weil die einzelnen Faserbestandteile hochgradig orientiert sind, ist ohne weiteres eine Mazeration in einer Feinmühle oder einer Stoffmühle möglich, die bei der Papierherstellung verwendet werden, damit man feine Fasern hochgradiger Orientierung und hoher Festigkeit erhält. Die Mazeration ist dann noch günstiger, wenn eine Mischung aus zwei oder mehreren Polymeren verarbeitet wird. Vor allem feine Fasern, die man unter Verwendung von Polymerenmischungen mit Haftwirkung, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure oder deren Salze, Polyamidacrylat, Polyäthylenoxid oder Polyälhylenamin, erhält, sind für die Formung der Papierschicht bei der Papierherstellung besonders zweckmäßig.

Da mindestens ein Teil des oberflächenaktiven Mittels und des Wassersorptionsmiltels in dem Endprodukt verbleibt, sind die feinen Fasern sehr stark hydrophil. Diese feinen Fasern haben eine Gestalt vergleichbar derjenigen von Holzstoff. Sie können in unverändertem Zustand auf eine Papiermaschine aufgegeben werden. Vor allem ist bei einer solchen Papierschicht die Naßfestigkeit in gleicher Größe wie bei natürlichem Papier.

Die im Rahmen der Erfindung erzeugten feinen Fasern können auch als Gemisch mit Holzstoffasern für die Papierherstellung eingesetzt werden. Neben der Verwendung als Ausgangsstoff für synthetische Papiere kann man diese Fasem innerhalb eines weiten Anwendungsbereiches einsetzen, reichend von nichtgewebten Stoffen bis zu Platten und plattenförmigen Erzeugnissen.

6. Flußdiagramm

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand des Flußdiagramms der Fig. 1 erläutert. Dabei sind der Polymerenaufschmelzteil und der Wassereindrückteil sowie der Knetteil als gesonderte Baugruppen dargestellt

Innerhalb eines abgewandelten Ausfuhxungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 2 erfolgen die PoIymerenaufschmelzung, das Einpressen des Wassers sowie das Kneten und Dispergieren des Wassers in einen einzigen Extruder. Entsprechende Baugruppen haben in den F i g. 1 und 2 jeweils gleiche Bezugsziffern, wobei die Bezug? dffern der Fig. 2 durch den S Zusatz »A« kenntlich gemacht sind.

Bei Verwendung eines Extruders zum Kneten und zur Dispersion des Wassers muß man weitere Verfall rensgrößen festlegen, damit man einen optimaler Dispersionszustand des Wassers erhält. Diese Verfahrensgrößen sind neben der genannten Polymerenzusammensetzung und den Bedingungen der Wassereinpressung die Form und Drehzahl der Schnecke, die Druckverteilung innerhalb des Extruders und die Stelle der Wassercinprcssung.

Der Einfluß der Wassereinprcßstelle auf die Dispersion ist entsprechend der Form und Drehzahl der Schnecke unterschiedlich. Doch sollte das Wasser im Eingangsbereich der Schnecke eingepreßt werden, damit man eine ausreichend lange Knetdauer erreicht.

Damit die Knetung und Wasserdispergierung mit noch höherem Wirkungsgrad ausgeführt werden können, ist die Anwendung eir λ Schnecke mit hoher Scherwirkung und Knetwirkung vorzuziehen.

Das Verfahren der Erfindung soll nunmehr an Hand des Flußdiagramms der Fig. 1 in Einzelheiten erläutert werden. Das Ausgangspolymere wird in einem Extruder 1 kontinuierlich aufgeschmolzen und kontinuierlich in einen Knet- und Wasserdispergierbereich eingeleitet. Das in einem Wasserbehälter2 gespeicherte Wasser wird in einem Wärmeaustauscher 4 genügend stark erhitzt und durch eine Pumpe 3 mit konstanter Einspritzleistung unter hohem Druck kontinuierlich in den Knet- und Wasserdispergierbcreich eingeleitet. Der Polymerendruck wird durch eine Druckmeßeinrichtung des Extruders angezeigt. Der Wasserdruck wird auf einem konstanten Wert gehalten, indem eine konstante Durchflußmenge durch ein D-uckregelventil 5 vorgegeben wird. Die Polymercnschmelze und das Wasser werden bei hoher Temperatur und unter hohem Druck in einen Knctbcreich beispielsweise einen Extruder eingespeist, wo das Polymere kontinuierlich und eingehend unter hohem Druck und mit hoher Scherwirkung innerhalb eines kontinuierlichen Knetwerks 6 durchgeknetet wird, damit das Wasser innerhalb der Polymerenschmelzc dispergiert und ein disperses Polymeren-Wasser-System bildet.

Dieses disperse Polymeren-Wasser-System wird über einen Übetragungsbereich 14 in e>ne Hochdruck-Dosierpumpe 8 übertragen, welche das System zu einer Extruderdüse 13 weiterbringt. Der Druck innerhalb des Knetbereichs wird durch einen Druckmesser 15 gemessen und angezeigt. Dieser Druck wird über einem Schwellenwert gehalten, indem die Einspeisungsmengen des Extruders 1 und der Pumpe 3 sowie die Übertragungsmenge innerhalb der Hochdruck-Dosierpumpe 8 geregelt werden.

In der Nähe der Mündung wird Wasser, das in einem Wärmeaustauscher 11 erhitzt ist, mittels einer Hochdruck-Dosierpumpe 10 in den Übertragungsbereich 16 eingespritzt. Der Druck dieses eingespritzten Wassers wird in einem Druckregelventil 12 auf einem konstanten Wert gehalten, indem die Durchflußmenge konstant gehalten wird.

Das disperse Polymeren-Wasser-System und das in den Übertragungsbereich 16 eingespritzte Wasser werden zusammen kontinuierlich in die Düse 13 eingebracht Dieses System wird durch diese Düse mit

vorgegebener Abmessung kontinuierlich bei hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck in einen Bereich unter Atmosphärendruck ausgespritzt. Infolgedessen wird die Polymerenschmelze durch die plötzliche Expansion und Verdampfung des Wassers fein aufgesplittert und abgekühlt. Dadurch wird eine Masse gleichmäßig feiner Fasern hoher Festigkeit gebildet. Die Drücke innerhalb des Durchfiußweges vor der Düse 13 und innerhalb des Übertragungsbereichs 16 werden durch Druckmesser 17 und 18 gemessen und auf den jeweiligen Schwellenwerten gehalten, indem die Übertragungsmenge der Dosierpumpe 8 geregelt wird. Das Zusatzwasser kommt aus einem Wasserbehälter 9.

Die Temperaturregelung der gesamten Anlage erfolgt automatisch durch Temperaturregler, die an geeigneten Stellen eingebaut sind. Die Wassertemperatur wird durch Wärmeaustauscher entsprechender Kapazität konstant gehalten. Indem die Drücke auf Festwerten oberhalb von Schwellenwerten und gleichzeitig die Temperaturen auf Konstantwerten gehalten werden, wenn die Polymerenschmelze durch die Düse extrudiert wird, kann man kontinuierlich gleichförmig feine Fasern herstellen.

Damit der Erfindungsgedanke und der Anwendungsbereich der Erfindung noch deutlicher erkennbar sind, sollen die folgenden Einzelbeispiele der Erfindung dargelegt werden. Diese Beispiele dienen lediglich zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung des Erfindungsgedankens.

Beispiel 1

Einem isotaktischen Polypropylenpulver mit einem Schmelzindex MI = 20 werden eine 80%ige wäßrige Lösung von Natriumoleat in einem Anteil von 2%, bezogen auf das Polymere, sowie 10⁰/o Calciumcarbonat beigegeben. Die erhaltene Probe wird in einem Mischer gleichförmig gemischt. Diese Mischung wird bei einer Temperatur von 2210° C in einem Umlenkkopf-Extruder von 50 mm Durchmesser und mit einem L/D-Verhältnis von 29 kontilinuierlich aufgeschmolzen und unter einem Druck von 80 kp/cm² bei einer Durchflußmenge von 60 kg/h extrudiert.

Wasser mit einem Anteil von 2°/o Natriumoleat wird gesondert zubereitet und zugesetzt. Dieses Wasser wird durch eine Hochdruck-Dosierpumpe über einen Wärmeaustauscher eingegeben. Ein Druck von 50 kp/cm² wird durch ein Druckregelventil aufrechterhalten, damit man Druckwasser bei einer Temperatur von 210" C erhält. Dieses überhitzte Heißwasser wird durch die Öffnung des Umlenkkopfes des Extruders eingeführt und zusammen mit dem Polymeren unter einer hohen Scherbeanspruchung beim Innendruck des Extruders von 80 kp/cm² geknetet. Das erhaltene Polymere enthält dispergiertes Wasser und wird dann durch eine Zahnradpumpe zur Düse weitergebracht.

Wasser mit einem Anteil von 2°/« eines anionischen oberflächenaktiven Mittels wird in einem gesonderten Behälter zubereitet und durch eine weitere Hochdruck-Dosierpumpe zu einem Wärmeauslauscher gebracht. Der Druck dieses Wassers wird auf einen Wert von 80 kp/cm'-' mit Hilfe eines Druckregelvcntils eingestellt. Die Temperatur wird auf einen Wert von 210° C gesteigert. Das erhaltene Wasser wird durch einen Zwischencinlaß der Düse eingepreßt und zusammen mit dem Polymeren unter der Wirkung der Zahnradpumpe extrudiert. Die Extrusion erfolgt durch die Düse mit 2 mm Durchmesser und einem LID-Verhältnis von 30 in die Atmosphäre.

Die Temperatur der Anlage wird durch Temperaturregler an den erforderlichen Stellen auf einem konstanten Wert von 210° C gehalten. Durch Änderung der in den Extruder eingepreßten Wassermenoe und durch Änderung der Durchflußmenge der Zahnradpumpe sowie der Menge des in die Düse eingepreßten Wassers wird der Extrusionsdruck innerhalb der Düse eingestellt. Durch Wassereinpressung in einer Menge von 10 l/h in den Extruder und in einer Menge von 100 l/h in die Düse kann die Extrusion bei einem Druck von 100 kp'cm² erfolgen.

Die feinen Fasern fallen als Masse hochgradig fibrillierter feiner Fasern an. Diese feinen Fasern werden in einer 30-cm-Einscheiben-FeinmühIe in einer Konzentration von 10% und einer Spaltbreite von 0,125 mm getrennt. Man erhält steife feine Fasern in flacher Form, ähnlich wie fc«i Holzstoff mit einem mittleren Durchmesser von 20 μ in einer Länge von 3 bis 4 mm.

Beispiel 2

Eine Mischung von 44 Teilen isotaktisches Polypropylen mit Ml = 20, von 24 Teilen Polyäthylen hoher Dichte mit Ml = 20, von 10 Teilen Calciumcarbonat, von 20 Teilen Aluminiumhydroxyd und von 2 Teilen Polyvinylalkohol wird in einem Mischer gleichförmig gemischt. Diese Mischung wird bei einer Temperatur von 250° C in einem 90-mm-Extruder mit L/D — 29 kontinuierlich aufgeschmolzen und mit einem Enddruck von 400 kp/cm² bei einer Durchflußmenge von 100 kg/h extrudiert. Überhitztes Wasser wird mit einer Temperatur von 250° C und einem Druck von 200 kp/cm² gesondert zubereitet und durch eine Hochdruck-Dosierpumpe in einer Durchflußmenge von 120 l/h über einen Wärmeaustauscher und einen Druckregler in die Einlaufseite des Extruders eingeleitet. Das Gemisch wird unter hoher Scherwirkung geknetet.

Der Austrittsdruck des Extruders, fällt infolge der Knetung und Dispersion des Wassers cuf einen Wert zwischen 150 und 200 kp/cm². Das Polymere, in dem durch die Knetbehandlung Wasser fein verteilt ist, wird in eine Düse verbracht, die unmittelbar an die Austrittsseite des Extruders angeschlossen ist und durch die Düsenmiindung extrudiert. Druckwasser mit einer Temperatur von 250° C und einem Druck von 200 kp/cm² wird gesondert zubereitet und als Zusatzwasser in einer Durchflußmenge von 130 l/h an einer Stelle auf der Einströmscke der Düse eingeleitet. Das Polymere mit dem feinverteilten Dispersionswasser und dem Zusatzwasser wird durch eine 2-mm-Düse mit LID = 50 in einen Bereich unter Atmosphärendruck extrudiert.

Man erhält kontinuierlich eine feine Fasermasse in hochgradig fibrillicrtem Zustand. Diese feine Fasermasse wird in einer 120-mm-Emseheiben-Feinmühle mit einem Spalt von 0,37 mm aufgeschlossen, so daß man feine holzsloffarlige Fasern in llacher Form mit einem mittleren Durchmesser von 15 μ und einer Länge zwischen 2 und 3 mm erhall. Diese feinen Fasern sind sehr hydrophil und können ohne Zusatz eines Dispcrsionsmktels gleichförmig in Wasser dispergierl werden.

Beispiel 3

Zu 60 Teilen isotaktisches Propylen mit MI = 9 werden 30 Teile Polyäthylen hoher Dichte mit MI = 8, 2 Teile eines anionischen, oberflächenaktiven Mittels, 8 Teile Calciumcarbonat und 5 Teile Gips zugegeben. Die erhaltene Probe wird in einem Mischer gleichförmig gemischt. Dann wird das Gemisch bei einer Temperatur von 230° C in einem 50-mm-Umlenkkopf-Extruder aufgeschmolzen und unter einem Druck von 100 kp/cm² bei einer Durchgangsmenge von 40 kg/h kontinuierlich extrudiert. Wasser mit einem Druck von 80 kp/cm² und einer Temperatur von 210° C mit einem Gehalt von 2<Vo eines anionischen oberflächenaktiven Mittels wird gesondert zubereitet und durch die Umlenköffnung des Extruders in einer Durchflußmenge von 30 l/h eingepreßt urd zusammen mit dem genannten Polymeren geknetet. Das erhaltene Gemisch wird mit einer Zahnradpumpe unter einem Druck von 130 kp/cm² durch eine 2-mm-Düse mit LID — 40 in einen Bereich von Atmosphärendruck ausgepreßt. Man erhält ein Gemisch einer feinen Fascrmasse in hochgradip fi.brilliertem Zustand und mit geschäumten Strukturen, die in verstreuten Bereichen enthalten sind.

In diesem Fall wird Wasser bei einer Temperatur von 210° C mit einem Gehalt von 2°/o eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels gesondert zubereitet und auf der Eintrittsseite der Düse mit einem Druck von KiO kp/cm² bei einer Durchflußmenge von 80 l/h eingepreßt. Dieses Wasser und das Polymere werden zusammen in einem Bereich von Atmosphärendruck gespritzt, womit man kontinuierlich feine Fasern entsprechend dem Beispiel 1 erhallen kann.

B ;ispiel 4

Einem Polypropylenpulver mit Ml — 5 werden 40% feines Pulver von Na₂B₄O₇- 10H₂O und 5 ⁰Zo Calciumcarbonat zugegeben. Die erhaltene Mischung wird in einem Mischer gleichförmig gemischt. Das Gemisch wird in einein Zweistufenextruder mit einem Knetabschni ;t aufgeschmolzen und geknetet, und zwar bei einer Temperatur von 200° C in der ersten Stufe und von 230° C in der zweiten Stufe. Das Gemisch kommt dann mit einem Druck von 80 kp/cm² in einer Durchflußmenge von 20 kg/h zu einer Zahnradpumpe, wo eine Druckerhöhung auf 150 kp/cm² erfolgt. Das Gemisch wird dann durch eine Düse in einen Bereich von Almosphärendruck ausgepreßt. In diesem Fall wird Wasser von 230° C gesondert zubereitet, daCi 2%> eines anionischen oberflächenaktiven Mittels enthält. Dieses Wasser wird bei einem Druck von 160 kp/cm² in einer Durchflußmenge von 100 l/h eingeführt und dann zusammen mit dem Polymeren in die Atmosphäre ausgespritzt. Man erhält kontinuierlich eine feine Fasermasse ähnlich dem obigen Beispiel L

Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)

Die nach Beispiel 1 erhaltenen feinen Fasern werden in Wasser in einer Konzentration von 0,3 °/o dispergiert. Diese feinen Fasern sind sehr hydrophil und ergeben eine gute Dispersion in unbehandcltcm Zustand. Es werden jedoch noch O,Ol°/o eines oberflächenaktiven Mittels zugegeben, damit man eine flüssige feine Faserdispersion erhält. Damit läßt sich Panier in einer kleinen kontinuierlichen Papiermaschine mit einer Schichtbildungsgeschwindigkeit von 3 m/min herstellen. Man erhält ein synthetisches Papier mit einem Flächengewicht von 40 g/m-, einer Dicke von 90 μ und einem Raumgewicht von 0,45 kg/dm³. Das Papier hat eine gute Textur.

Es hat sich gezeigt, daß die feinen Fasern unmittelbar in dem Zustand, wie sie anfallen, in einer handelsüblichen Papiermaschine zur Herstellung von Papier eingesetzt werden können.

Beispiel 6

60 Teile Polypropylen mit MI = 9, 30 Teile Polyäthylen hoher Dichte mit Ml — 8, 5 Teile Ton, 5 Teile Calciumcarbonat und 10 Teile einer 3O°/oigen wäßrigen Natriumstearatlösung werden in einem Mischer gleichförmig gemischt. Die Mischung wird in einem Zweistufenextruder nach Beispiel 4 behandelt und bei einer Temperatur von 230° C aufgeschmolzen und geknetet. Die Mischung wird unter einem Druck von 100 kp/cm² bei einer Durchflußmenge von 20 kg'h durch eine Kreisdüse mit 2 mm Durchmesser extrudiert. Druckwasser mit einem geringen Gehalt eines Aktivierungsmittels und einem Druck von 100 kp/cm² sowie einer Temperatur von 230° C wird gesondert zubereitet und in das Polymere auf der Eintrittsseite der Düse in einer Durchflußmenge von 200 l/h entsprechend dem Beispiel 1 eingeführt. Dieses Wasser und das Polymere werden in einen Bereich mit Atmosphärendruck ausgepreßt.

Man erhält eine feine Fasermasse, die an vereinzelten Stellen schaumartige Strukturen enthält, die im gummielastischen Zustand gereckt sind. Durch Aufbereiten dieser feinen Fasern in einer Einscheiben-Feinmühle entsprechend dem Beispiel 1 erhält man feine Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 20 bis 30 u und einer Länge von 1 bis 3 mm.

Diese Fasern und Kraftzellstoffe werden im Verhältnis 4:1 gemischt. Das Gemisch wird in einer Konzentration von 0,3 °/o in Wasser dispergiert. Die wäßrige Dispersion wird in einer kleinen kontinuierlichen Papiermaschine verarbeitet, wo Papier mit einer Schichtbildungsgeschwindigkeit von 3 m/min erhalten wird. Man erhält ein Mischpapier mit einem Flächengewicht von 45 g/m², einer Dicke von 100 μ und einer gleichförmigen Textur.

Beispiel 7 (Vergleichsbeispiel)

Die feinen Fasern nach Beispiel 6 werden in einer Faserkonzentration von 0,3 %> zusammen mit einem Emulsionsbindemittel auf Acrylbasis in einem Gewichtsanteil von 5°/o, bezogen auf die feinen Fasern, gleichförmig in Wasser dispergiert. Die Dispersion wird in einer kleinen Papiermaschine zur Papierherstellung benutzt, die mit einer Schichtbildungsgeschwindigkeit von 3 m/min arbeitet. Man erhält ein synthetisches Papier mit einem Flächengewicht von 45 g/m², einer Dicke von 100 μ und einer gleichförmigen Textur.

Dieses synthetische Papier hat eine Reißlänge zwischen 2 und 2,5 km. Die Festigkeit ist der Festigkeit von Papier aus natürlichem Holzstoff vergleichbar. Das erhaltene Papier ist infolgedessen sehr wertvoll. Auch nach Ausformung zu einem Papier können die Fasern leicht in die Ausgangsform als feine Fasern zerlegt werden, indem eine Verarbeitung in einer SiolTmühlc oder einem Mischer erfolgt. Infolgedessen ist eine gleiche Behandlung wie bei Holzstoff möglich.

Wenn Polyolefinfasern nach herkömmlichen Verfahren der Schmelzspinntechnik zubereitet werden und mit einem Bindemittel für eine wirksame gegenseitige Haftung zu Papier verarbeitet werden, ist ein Bindeniittelanteil von mindestens 30% erforderlich, um eine ausreichende Festigkeit zu erzielen. Wenn im Gegensatz dazu feine Fasern nach der Erfindung

benutzt werden, haben Stoffe, wie ein Aktivierungsmittel und ein Wassersorptionsmittel, die in den Fasern zurückbleiben, eine gleiche Wirkung wie ein Bindemittel, das gesondert eingebracht wird. Aus diesem Grund erhält man eine hohe Festigkeit mit einer kleinen Bindemittelmenge wie in dem obengenannten Beispiel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Masse feiner, steifer Fasern, wonach eine Schmelze eines linearen Polymeren mit einem Entspannungsmittel bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in ein Mehrphasensystem übergeführt und dieses Mehrphasensystem durch eine Düse entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem Olefinpolymeren Wasser in einer Menge zwischen 2 und 50 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts zugesetzt wird, daß das Gemisch bei einem Druck oberhalb des Sättigungsdampfdruckes des Wassers zur Erzeugung einer Disper- »5 sion geknetet wird und daß unmittelbar vor der Entspannung Zusatzwasser in einer Menge des Einfachen bis Fünffachen oder einem Mehrfachen der Dispersion zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Olefinpolymeres in Form eines Homopolymeren oder Mischpolymeren von Äthylen, Propylen und Buten-1, eines Mischpolymeren mit einem der genannten Monomere als überwiegendem Bestandteil sowie insbesondere mit Polystyrol oder einer Mischung der genannten Polymere eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der linearen Polymerenschmelze ein Wassersorptionsmittel in Form eines feinverteilten Feststoffes aus Nitraten, Oxalaten, Acetaten, Sulfaten, Sulfhen, Carbonaten, Phosphaten, Hydroxiden, Alkalimetallhalogeniden, Erdalkalimetallhalogeniden und/oder Ammoniumhalogeniden oder in Form eines feinverteilten wasserunlöslichen Feststoffes mit einem Anteil eines Silicates beigegeben wird.