DE2249604C2

DE2249604C2 - Synthetische Pulpe zur Papierherstellung sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2249604C2
Application number: DE2249604A
Authority: DE
Inventors: Hayato Yamaguchi Tokyo Yonemori
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DK141296C; NO137243C; SE386928B; DK141296B; ES407448A1; NL7213707A; DE2249604A1; LU66285A1; FI55379B; BE789808A; IT968810B; NO137243B; AU465407B2; ATA869972A; US3920508A; NL171995C; FI55379C; PH12127A; FR2157375A5; CH553261A

Description

(DE-OS 21 21 512) ähnlich ist, ist in der DE-OS 21 44 409 vorgeschlagen. Bei diesem zuletzt genannten Verfahren kann eine geringere Wassermenge verwendet werden, die im allgemeinen ungefähr dem Volumen der Polymerlösung entspricht Es sind jedoch verhältnismä Big hohe Temperaturen und Drücke angegeben, die leicht zur Bildung von Plexifasern oder einem faserigen Produkt führen, das ebenfalls wieder schwer vermählen oder in diskrete Fasern zerteilt werden kann. Das Verfahren erfordert das Vorhandensein eines Materials, das zum Eindringen eines Teils des Wassers in die Teilchen der Polymerlösung führt. Das Vorhandensein einer derartigen Substanz in angegebenen großen Mengen kann die Festigkeitseigenschaften der entstehenden Fasern nachteilig beeinflussen und das Verfahren leidet aligemein an den gleichen Nachteilen, die oben in Beziehung auf die BE-PS 7 66 478 (DE-OS

21 21 512) angegeben sind.

In der älteren deutschen Patentanmeldung gemäß der DE-OS 22 27 021 ist eine neue Struktur von Polyolefinfasern angegeben, die ungewöhnlich gut zur Herstellung von Papier und ähnlichen Vliesstoffen geeignet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Poiyoieiinpuipp. die morphologisch derjenigen dieser DE-OS δΙ 27 021 ähnlich ist, die jedoch unterschiedliche Eigenschaften besitzt, und es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Pulpe zur Herstellung von synthetischem Papier überlegene Eigenschaften besitzt Die nach der DE-OS

22 27 021 erhaltene Pulpe umfaßt ein Olefinpolymer in Form eines dünnen Films oder einer Folie, wie es durch Verdampfung des Lösungsmittels durch Entspannung (Schnellverdampfung) aus einer Lösung des Polymers erhalten worden ist wobei der Film in Form von länglichen Rollen vorliegt, die voneinander getrennt sind und die Längsrichtung benachbarter Rollen jeweils unterschiedlich ist. Die Pulpe wird hergestellt durch ein Verfahren, bei dem das Lösungsmittel aus einer Lösung des Polyolefins teilweise verdampft wird, indem man die erhitzte Lösung plötzlich durch eine öffnung austreten läßt. d. h. entspannt Die durch dieses Verfahren hergestellte Pulpe ist gekennzeichnet durch eine Anzahl meßbarer Eigenschaften, deren Bestimmung im Detail in dieser erwähnten DE-OS beschrieben ist. Die Eigenschaften der Pulpe nach dieser älteren Anmeldung sind:

Kompressibilitäts-Konstante N zwischen 0.2

Hydrodynamische Oberfläche

Entwässerungsfaktor
Entwässerungszeit

und 0,3
< l.Om'/g
allgemeiner 0.7
bisO,9m²/g
0,2 bis 0.9 s/g
5 bis 6 <.

Die erfindungsgemäße synthetische Pulpe zur Papierherstellung gebildet von einer Masse aus diskreten, in Wasser dispergierten Polyolefinfasern, die film- oder folienartige Elemente umfassen, die zu diskreten, gedrehten Strängen aufgerollt oder zusammengedreht sind und von einer üolchen Größe sind, daß weniger als 10 Gew.-% von einiJm Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,#4 mm aber mindestens 25 Gew.'% von einem Sieb fnit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Enlwässerungsfaktor größer ist als 1 s/g und die Kom(VessibiIitätskonstante N 0,3 bis C,4 und die hydrodynamische Oberfläche mehr als I mVg betragen. Die hydrodynamische Oberfläche liegt

vorzugsweise im Bertich von 1,0 bis 2,0m-7g. Die Entwässerungszeit fur die erfindungsgemäße Pulpe sollte zwischen 6 und 8 s betragen.

Entwässenjngszeit, Entwässerungsfaktor und hydrodynamische Oberflache sind voneinander abhängige Eigenschaften, von denen die erste die am leichtesten zu messende ist, aber die am wenigsten zuverlässige Angabe für die Qualität der Pulpe. Die Kompressib'litäts-Konstante N sagt mehr über die Qualität des daraus hergestellten Papiers aus. Zur Bedeutung und Messung dieser Eigenschaften wird auf die oben erwähnte DE-OS 22 27 021 sowie weiter unten verwiesen. Die hydrodynamische Oberfläche unterscheidet sich von der durch die Gasadsorption gemessenen Oberfläche, die für die in der älteren Anmeldung gemäß der DE-OS 22 27 021 beschriebene und die erfindungsgemäße Pulpe ungefähr gleich ist.

Die in der erfindungsgemäßen Pulpe enthaltenen Fasern besitzen eine mittlere Länge von 0,5 bis 10 mm (gemessen nach dem TA PPI Test T 232 SU 68), wenn sie als Ersatz f'ir übliche Cellulosefasern angewandt werden sollen. Fur spezielle Ap .-ndungszwecke können sie cmc .nitiicic Lange von i.ierr ^Is ΙΟγππί besitzen und fur spezielle Zwecke können Fasern mit einer mittleren Länge von bis zu 100 mm oder darüber günstig sein. Sie besitzen eine mittlere Grobfasrigkeit (gemesse:¹ nach dem TAPPI Test 234 SU 67) zwischen 1 und 10 Decigrex (mg/iOO m).

Nach dem Vermählen, das vorzugsweise der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. besitzen die Fasern eine solche Größe, daß wenig.r als ungefähr 10 Gew.-°/o der Fasern von einem Sieb mn einer lichten Maschenweite von 0.84 mm aber mindestens ungefähr 25 Gew-% von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite vor. 0.21 mm und vorzugsweise mindestens ungefähr 25 Gew.-% von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0.42 mm zurückgehalten werden. Typisrherweise besitzt ein mittlerer Gewichtsanteil der Fasern eine Länge nach dem Vermählen von ungefähr 1.4 bis 3.0 mm. eine Grobfasergkeit von ungefähr 3.3 bis 8.0 Decigrex und ein Verhältnis von Länge zu Grobfaserigkeit von 0.37 : 1 bis 0.51 : 1.

D^;. in der erfindungsgemäßen Pulpe enthaltenen Fasern bestehen überwiegend aus folienartigen Elementen. die zu gedrehten Strängen oder Fasern aufgerollt oder verdreht worden sind (sichtbar bei 5öOfacher Vergrößerung) mit einem Durchmesser von ungefähr 0.5 bis 30 μηι und einer Länge, die derjenigen von Cellulosefasern ähnlich ist. Wenn sie in einer Masse oder Pulpe zusammenkommen, werden diese gedrehten Stränge mechanisch verschlungen, wobei im wesentlichen keine Bindungen zwischen den Strängen auftreten im Unterschied zu den einheitlichen dreidimensionalen netzförmigen Strukturen der Plexifasern oder anderer Produkte Es können jedoch einige Bindungen innerhalb der Stränge auftreten, z. B. dann, wenn die ursprüngliche Folie gerissen ist und der freihängendc Teil oer gerissenen Folie zu einzelnen Strängen mit dem nicht gerissenen Teil der ursprünglichen Folie, der die Stränge noch verb'ndet, aufgerollt worden ist.

Morphologisch scheinen die erfindungsgemäßen Fasern denen der DE-OS 22 27 021 ziemlich ähnlich zu sein, Neben den gedrehten Strängen oder Rollen, die bei SOOfacher Vergrößerung sichtbar sind, besitzen die Fasern eine charakteristische »fischhäutartige« oder »kieselsteinartige« Textur bei lOOOOfacher Vergrößerung. Eine große Anzahl von Fasern aus einer beliebigen Probe zeigt Furchen oder Rillen, die sich in der Richtung

der Rolle oder des Strangs erstrecken und Fallen, die sich quer dazu zwischen den Furchen erstrecken.

Die Struktur der gerollten Stränge oder Rollen geht aus F i g. 4 hervor, die eine 500fache Vergrößerung der entsprechend Beispiel 10, Ansatz I hergestellten Fasern ist. Das fischhaut- oder kieselartige Aussehen geht aus Fig. 5 hervor, die eine lOOOOfache Vergrößerung der gleichen Fasern ist.

Die Oberfläche dieser Fasern kann von 2 bis 150 m²/g betragen, gemessen durch Gasadsorption an gefriergetrockneten Proben. (Das ist nicht die hydrodynamische Oberfläche).

Papierartige Folien können aus diesen Fasern hergestellt werden mit einer Zugfestigkeit sowohl naß als auch trocken zwischen 0,2 und 5 g/den.

Während die erfindungsgemäße Pulpe aus den eben beschriebenen gerollten Strängen besteht, können diese Stränge voneinander getrennt werden, da sie nicht miteinander verbunden sind und in solchen Fällen können Hip pin7plnpn gprnlllpn Stränge selbst als »Fasern« betrachtet werden.

Bei dem in der älteren Anmeldung gemäß der DE-OS 22 27 021 beschriebenen Verfahren wird die Polymerlösung unter im wesentlichen milden Bedingungen durch Entspannen verdampft, so daß nur ein Teil des Lösungsmittels verdampft. Dadurch fällt das Polymer aus und es entsteht ein Gel im restlichen Lösungsmittel. Dieses Gel wird z. B. in einer Scheibenmühle gemahlen, um die Fasern voneinander zu trennen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ebenfalls milde Temperaturen angewandt. F.ine Lösung des Polyolefins in einem Lösungsmittel wird in Wasser dispergiert und diese Emulsion wird in der Hitze aus einer Zone hohen Druckes in eine Zone niederen Druckes entspannt, <;o daß das Lösungsmittel verdampft und eine faserige Masse des Polymers in Wasser zurückbleibt. Dabei entstehen eher diskrete Fasern al^ eine kontinuierliche dreidimensionale Struktur, wie sie nach den bekannten bzw. dem älteren Verfahren beim Verdampfen unter Entspannung einer Polyolefinen™!- sion erhalten wird. Statt harte Temperatur- und Druckbedingungen anzuwenden, um eine dreidimensionale Struktur aufzubrechen, werden erfindungsgemäß mildere Bedingungen angewandt, bei dem eriindungsgemäßen Verfahren ist der Druck im wesentlichen der autogene Druck, d. h. der Druck, der sich beim Erhitzen der Emulsion über den Siedepunkt des Lösungsmittels bei Atmosphärendruck ergibt, ohne daß ein zusätzliches druckerzeugendes Gas angewandt wird und er übersteigt in keinem Falle 19.6 bar. Die Lösung wird ausreichend erhitzt, um das Polymer in dem Lösungsmittel zu lösen, so daß die Enthalpie der Emulsion ausreicht, um das Lösungsmittel zu verdampfen, wenn der Druck vermindert wird, aber nicht so stark, daß der autogene Druck über 19,6 bar sieigt. Die Temperatur der Emulsion steigt so nicht über 160⁰C und im allgemeinen ist eine Temperatur von 130 bis 160^rC bevorzugt Die Temperatur der erhitzten Emulsion sollte nicht so hoch liegen, daß sich das Lösungsmittel zersetzt.

Im allgemeinen ist die Enthalpie des Lösungsmittels allein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, ebenso wie bei demjenigen der älteren DE-OS. nicht ausreichend, um das ge imte Lösungsmittel zu verdampfen. Erfindungsgemäß ist jedoch, wenn die Emulsion von der Zone höheren Druckes in diejenige niederen Druckes eintritt. Wasser vorhanden und die Enthalpie des Wassers reicht aus. um das gesamte Lösungsmittel zu verdampfen.

Diese milden Temperatur- und Druekbcdingungcn werden begünstigt durch die Konzentrationen von Polymer in Wasser und von Lösung in Wasser, die zu ·. einem günstigen hohen Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser führen. Im allgemeinen liegt die Konzentralion des Polymers in der Lösung im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 03 bis 15 Gew.-%. Das Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser liegt im

κι allgemeinen im Bereich von 11,5 :1 bis 2 : I, vorzugsweise von 0,5 : I bis 1 :1.

Das Lösungsmittel ist allgemein irgendein geeigneter substituierter oder nicht substituierter aliphatischcr. aromatischer oder alicyclischer Kohlenwasserstoff, in

π dem das verwendete Polymer bei der angewandten Temperatur löslich ist und der unter den Arbeitsbedingungen verhältnismäßig inert und mit Wasser im wesentlichen nicht mischbar ist oder eine Polymerlö sung bildet, die im wesentlichen mit Wasser nicht

>o mischbar ist. Das Lösungsmittel sollte bei Atmosphärendruck einen Siedepunkt besitzen, der unterhalb des Erweichungspunktes des Polyolefins liegt und giinsligerwcise im Bereich von 30 bis 120" C für Polyäthylen und Polypropylen. Das Lösungsmittel kann bei Raum-

_>i temperatur und Atmosphärendruck flüssig oder gasför mig sein, ist jedoch vorzugsweise flüssig.

Beispiele für Lösungsmittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind aromatische Lösungsmittel, z. M. Benzol und Toluol, aliphatische Kohlenwas-

Ki serstoffe z. B. Pentan, Hexan. Heptan, Octan und ihre Isomere und Homologen, alicyclische Kohlenwasserstoffe, z. B. Cyclohexan.Cyclohexen und Methylcyclohexan. halogenierte Kohlenwasserstoffe, z. B. Chlorbenzol. Tetrachlorkohlenstoff. Chloroform. Äthylchlorid.

r. Methylchlorid. Alkohole. Ester. Äther, Ketone, Nitrile. Amide, fluorierte Verbindungen, z. B. Fluorkohlenwasserstoffe. Schwefeldioxid, Nilromethan und deren Gemische.

Es hat sich gezeigt, daß es nicht notwendig ist. eine

■in stabile »Emulsion« zu bilden und daß daher kein Emulgator verwendet werden muß. Es können jedoch auch Mittel angewandt werden, um das entstehende faserige Polymer in Wasser dispergierbar zu machen. Diese iviuici werden im fuigcnücn aia »Dispctsiuiniuit-

•i"i tel« bezeichnet und sind vorzugsweise wasserlösliche oder teilweise wasserlösliche polyhydroxylierte polymere Substanzen, die in wäßrigen Aufschlämmungen bei den angewandten Konzentrationen im wesentlichen nicht zu Schaumbildung führen. Die Polymere haben

in vorzugsweise ein Molekulargewicht von über ungefähr 1000. Sie besitzen zahlreiche Hydroxylgruppen an der Hauptkette oder an Seitenketten des Polymer"; und nicht nur endständige Hydroxylgruppen. Es können jedoch auch Polymere mit anderen hydrophilen

»Ι Gruppen wie Aminogruppen. Säuregruppen und deren Salze und Ester, die über die Hauptkette oder an Seitenketten der Polymerkette verteilt sind, verwendet werden. Einige dieser Mittel können technisch al' »Emulgatoren« klassifiziert werden, aber sie werden in

h> einer Menge verwendet, die ausreicht um die erwünschte Dispergierbarkeit der Fasern in Wasser zu erzielen und nicht in den Mengen, die im allgemeinen zur Bildung einer stabilen Emulsion erforderlich sind. Sie sollen bei den angewandten Konzentrationen nicht

bT zu Schaumbildung führen, während die meisten Emulgatoren, wenn sie in einer ausreichenden Menge angewandt werden, um eine ausreichende Wasserdispergierbarkeit der Fasern zu ergeben, zu Schaumbif-

dung führen und es sind vorzugsweise polymere Substanzen, da diese in wäßrigen Aufsehlämmungcn nicht von den Fasern entfernt werden.

Die Menge des verwendeten Dispersionsmittel kann von ungefähr 0,2 bis ungefähr 15 Gew.-%, vorzugsweise von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-% und am besten von ungefähr 0,7 bis ungefähr 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Polyolefin, betragen wie in den Beispielen noch näher gp-.eigt wird.

Das bevorzugte Dispersionsmittel ist ein wasserlöslicher Polyvinylalkohol mit einem Hydrolysegrad von mehr als ungefähr 77% und vorzugsweise mehr als ungefähr 85% und einer Viskosität (in einer 4°'higen wäßrigen Lösung bei 20 C) von mehr al«, ungefähr 2 mPa ■ s. Er wird vorzugsweise in t orm einer wäßrigen Lösung zugesetzt, während das Gemisch gebildet wird Typische Beispiele für andere Dispersionsmittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, sind Polyacrylsäure. Polyacrylate. Gelatine. Kasein, kationi scher Guargum. kationische Stärke. Kartoffelstärke. Cellulosederivate wie C arboxyäthyl- und C'arboxyme ihylcellulose. polymere Amine und em Styrol-Malein Copolymer.

Um zu messen, wie stark die fasern in Wasser dispergierhar sind, kann ein »Dispersionsindex« be stimmt werden. Um einen numerischen Wert für diesen Dispersionsindex zu erhalten, werden 2 g f asern (Trockengewicht) in 400 cm' Wasser (Gesamtvolumen) in einem Waring Mischer bei Höchstgeschwindigkeit in 5 s dispergiert. Die entstehende Faseraufschlämmung wird in einen 500 cm' Meßzylinder gegeben, viermal umgek'ppt und auf eine flache Platte gestellt. Das Volumen an klarem Wasser unter der Faseraufschlämmung wird nach 10. 20. 30.40. 50.60.80 und 120 s notiert Diese Wene werden summiert und die Summe durch 4 geteilt, wobei man den Dispersionsindex erhält. Jc niedriger die Zahl ist. umso besser ist die Dispergierbarkeit. Um nach üblichen Papierherstellungsverfahren ein gutes Blatt zu erhalten, ist es günstig, daß· der Dispersionsindex unterhalb von 350 und vorzugsweise unterhalb 300 liegt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern besitzen typischerweise einen Dispersionsindex deutlich unterhalb von 300.

Während c-, crf^dti^gigc^äS nicht r.ö'.'.g ■«.. ein oberflächenaktives Mittel zu der Dispersion zuzusetzen, um eine «stabile« Emulsion zu erhalten, kann ein oberflächenaktives Mittel, gegebenenfalls neben dem Dispersionsmittel, zugegeben werden. Derartige oberflächenaktive Mittel können nicht-ionisch, kationisch oder amphoter sein und sind vorzugsweise von der Art. die eine Öl-in-Wasser-Emulsion verbessert, d. h. solche nut einem verhältnismäßig hohen HLB-Wert (hydrophil-lipophiles-Gleichgewieht) (größer als ungefähr 7.0). Wenn ein derartiges oberflächenaktives Mittel verwendet wird und die Pulpe zur Papierherstellung verwendet werden soll, ist es günstig, das oberflächenaktive Mittel von den Fasern durch Waschen zu entfernen, um eine Schaumbildung zu vermeiden, bevor das Papier hergestellt wird.

Bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind: die Temperatur des Gemisches in der autogenen Zone liegt im Bereich von 130 bis 160° C. die dem Lösungsmittel zugeführte Wärme zur Erhöhung der Temperatur ist selbst nicht ausreichend, um das gesamte Lösungsmittel zu ' verdampfen (das Wasser liefert die zusätzliche Wärme, die für die Verdampfung erforderlich ist), das Gewichtsverhältnis von Polyolefin zu Lösungsmittel in dem Gemisch übersteigt nicht 15:85, das Lösungsmittel wird auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes erhitzt, aber besitzt einen Siedepunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Polymers.

Das erfinduhgsgemäße Verfahren kann im Zusammenhang mit einem Olefin-Polymerisationsverfahreti durchgeführt werden, bei dem man eine heiße Lösung des Polyolefins oder eine Dispersion von Polyolefinkrümcln erhält, die leicht erhitzt werden kann, um das

in Polyolefin zu lösen, oder nach einem ansatzweisen Verfahren, wobei man Von dem festen Polymer ausgehl. Es ist aus wirtschaftlichen Gründen vorzuziehen, das erfindungsgemäßc Verfahren im Zusammenhang mit einem Olefinpolvmensationsverfahren durchzuführen,

Ii aber aus Finfachheitsgründen wird das Verfahren für das ansatzweise Arbeiten beschrieben
Bei den beiliegenden Zeichnungen ist
Fig. I eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung.

in F ι g. 2 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur Aulnahme der i'uipe wie sie erzeugt wird zur Abtrennung des verdampften Lösungsmittels davon und Vermählen oder Raffinieren der Pulpe.

I-ι g. 3 ein Querschnitt der in F ι g. 1 gezeigten Düse 6.

>i Fig.4 eine Mikrophotographie der nach Beispiel 10. Ansatz 1 hergestellten Pulpe in 500facher Vergröße rung.

F ι g. 5 eine Vergrößerung des zentralen Teils der Fig. 4 bei 10 OOOfacher Vergrößerung

ι» Die Fig. 1 zeigt eine geeignete Form einer Vorrichtung zur Herstellung der oben beschriebenen Fasern, wobei ein Autoklav 1 mit einem Rührwerk 2 und einem Ventil 3 zum Einlaß von inertem Gas oder Wasser zur Herstellung der Dispersion verschen ist. Der

υ Autoklav ist mit einem Heizmantel umgeben. Der Autoklav ist auch mit einer Rohrleitung 4 versehen, deren eines offenes Ende in den Autoklaven ragt und nahe an dessen Boden endet. Am äußeren Ende der Leitung 4 befindet sich ein Absperrhahn 5. der

4» verbunden ist mit einer Fälldüse 6. Wie aus Fig. 3 deutlicher hervorgeht, stellt die Fälldüse 6 einen Teil der Rohrleitung mit einem Durchmesser dar. der kleiner ist als derjenige der Rohrleitung 4 mit der sie über den i-iahn ■? uprhiinrfpn ici Dip Fälldfise 6 im auf der anderen Seite über die Leitung 7 mit einem Verdampfer 8 verbunden (F i g. 3). In F i g. 2 stellt der Verdampfer 8 ein Cyclon mit einer Leitung 9 zur Entfernung des dampfförmigen Lösungsmittels und einer Leitung 10. durch die die Fasern auf eine Scheibenmühle 11 fallen

"iii können, dar. Wahlweise können auch andere handelsübliche Mahl- oder Schlagmühlen verwendet werden. Der Verdampfer 8 ist ferner mit Sprühvorrichtungen 12 zum Einsprühen von Wasser auf die in das Gefäß eintretenden Fasern versehen. Das aufgesprühte Was-

>"> ser besitzt vorzugsweise eine ausreichend hohe Temperatur.daß keine Kondensation der zu der Leitung 9 aufsteigenden Lösungsmiueidämpfe eintritt.

Der Autoklav 1 äst auch am Boden mit einem Ablaßhahn 13 versehen, der mit einer kurzen Fälldüse

w> 14 verbunden ist

Bei der üblichen erfindungsgemäßen Arbeitsweise unter Anwendung der angegebenen Vorrichtung können das Polymer und das Lösungsmittel dafür in den Autoklaven 1 eingeleitet und das Polymer in dem

^h% Lösungsmittel durch Erhitzen und Rühren gelöst werden. Dann kann unter Rühren Wasser eingeleitet werden, um die Polymerlösung in dem Wasser zu dispergieren. Ein Dispersionsmittel für die zu bildenden

Fasern wird ebenfalls in den Autoklaven gegeben, am günstigsten zusammen mit dem Wasser. Wahlweise kann zuerst das Wasser und anschließend die Polymerlösung zugegeben werden.

Der in dem Kessel aufrechterhaltene Druck ist im wesentlichen der autogene Druck. Wenn wesentlich höhere Drücke angewandt werden, führt dies zu einer schlechten Faserbildung, d. h. es wird ein fascrförmiges Material gebildet, das schwierig zu guten, zur Papierherstellung geeigneten Fasern vermählen v/erden kann.

In dem Autoklaven soll kein Druckabfall eintreten, wenn die Dispersion auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, um das Polymer in dem Lösungsmittel gelöst zu halten, aber nicht höher als ungefähr 160"C Wenn die Temperatur über I6O"( steigt, besteht die Gefahr, daß das entstehende faserige Produkt, nicht leicht in zur Papierherstellung geeignete Fasern vermählen werden kann Vorzugsweise lieg' die Temperatur zwischen ungefähr 130 und 160'C Das Lösungsmittel muß bei diesen Temperaturen stabil sein Anschließend kann der Hahn 5 geöffnet werden, und durch den in dem Autoklaven herrschenden Druck wird die darin enthaltene Dispersion schnell durch die Leitung 4 und anschließend durch die Fülldüse 6 gepreßt. Während des Durchgangs der Dispersion durch die Leitung 4 und die Fälldüse 6 wird der Druck der Dispersion vermindert und das Lösungsmittel verdampft schnell. Der durch diese Verdampfung hervorgerufene Wärmeverlust führt zu einem Absinken der Temperatur Dadurch wird die Löslichkeit des Polymers in dem Lösungsmittel verringert und durch den Verlust an Lösungsmittel durch Verdampfen kann weniger gelöst werden. Folglich fällt das Polymer in Form von Fasern aus. Die Dispersion in dem Kessel wird während dieser ganzen Operation weiter geführt, da sich sonst die Lösungsphase und das Wasser schnell trennen wurden.

Beim Eintritt der Dispersion in den Verdampfer 8. dessen Druck wesentlich unterhalb in der Leitung 4 desjenigen liegt, und vorzugsweise bei Atmosphärendruck oder darunter, verdampft im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel und die Fasern bleiben als Pulpe in dem Wasser dispergiert zurück. Die Fasern können in

J-- r*. I- . ■„ r-. . ._ ρ L.-t_J_l_ i: ΛΙ-. I ULI ( UI£JC 111 1 Ul UI VlHI f Q3>.tUUItUClll TUIIILg^U₁UIt. 11/3«.

Eusammenhängen. Der Lösungsmitteldampf wird über die Leitung 9 abgezogen und kann anschließend für die Wiederverwendung kondensiert werden. Günstigerweise wird Wasser durch die Sprühvorrichtung 12 auf die dispergieren Fasern aufgesprüht, um eine Agglomeration der Fasern zu verhindern und das Vermählen zu erleichtern. Die Temperatur des Sprühwassers sollte hoch genug sein, um eine Kondensation des verdampfenden Lösungsmittels zu vermeiden.

Die Fasern werden dann vermählen oder raffiniert um ihre Länge herabzusetzen oder wie gewünscht einzustellen, um eine entsprechende Längenverteilung und eine entsprechende Fibrillenbildung je nach der gewünschten Endverwendung zu erreichen.

Die Fasern können nach ihrer Entstehung mit einer zusätzlichen Menge eines Dispersionsmittels behandelt werden, gfinstigenveise durch Zugabe des Mittels in das Wasser, das auf die Fasern durch die Sprühvorrichtung 12 aufgesprüht wird oder durch direkte Zugabe des Mittels zu den Fasern in der Mahlvorrichtung.

Für einige Verwendungszwecke der erfindungsgemäßen Pulpe, ζ. B. für Vliesstoffe, textile Garne, Isolationsmaterialien, Ölabsorptionsrnateriaüen usw, ist es unter Umständen nicht notwendig, die Fasern zu vermählen.

Irgendein kristallines Polyolefin kanu erfindungsgemäft zur Bildung der Fasern verwendet werden, vorausgesetzt, at? ein geeignetes Lösungsmittel gefunden werden kann. Von besonderer Bedeutung sind Polyäthylen und kristallines oder im wesentlichen kristallines Polypropylen. Älhylen-Propylen-Copolymere und deren Gemische, sowie Polybutene und Polymethylpentene.
Polyäthylen ist bevorzugt und günstigerweise wird

in ein Niederdruck-Polyäthylen mit einer Viskosität entsprechend einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 20 000 bis 2 000 000 verwendet. Das günstigste Molekulargewicht liegt im Bereich von ungefähr 25 000 bis 200 000 und dieses Material besit/t eine Viskosität

ι") und andere Eigenschaften, die eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Fasern guter Qualität bei dem erfindungsgemaßen Verfahren erlauben. Dieses bevorzugte Polyäthylen besitzt eine Intrinsikviskositäi von ungefähr 0.85 bis 35 und günstigerweise vnn ungefähr 1.0 bis 5 3

Polypropylen hat vorzugsweise eine Viskosität entsprechend einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 100 000 bis 4 000 000 und besonders von 140 000 und 650 000. Das bevorzugte Polypropylen

>5 besitzt eine Intrinsikviskosität von ungefähr 1 bis 20 und am besten von ungefähr 1.3 bis 4.3.

Die Viskosität entsprechend dem mittleren Molekulargewicht, wie sie hier angegeben ist. wird bestimmt entsprechend der alleren DE-OS 22 27 021.

ίο Die Viskosität der Polymerlösung hat einen starken Einfluß auf die gebildeten Fasern wie auf ihre Länge. Dicke und den Grad der Verflechtung. Die Viskosität der Polymerlösung hängt mit der Konzentration des Polymers und mit dessen Molekulargewicht zusammen.

ji Sie nimmt mit der Konzentration und dem Molekulargewicht (oder der Intrinsikviskosität) des Polymers zu und kann daher durch entsprechende Auswahl des Polymers und Einstellung der Konzentration gesteuert werden

Die Viskosität der Lösung sollte niedrig genug sein, damit die Lösung bequem in Wasser dispergiert werden kann. Wenn die Viskosität zu hoch ist, ist dies schwierig und es treten Fließprobleme auf und das Produkt kann _u₌_ _:__ jjjjUj. f-J₌-;;;ehc"dc .Viacsc st. a!s das

■π gewünschte faserige Material. Für eine günstige Arbeitsweise kann die Viskosität der Polymerlösung unter den Temperatur- und Druckbedingungen bei dem Verfahren mit Polyäthylen als Polymer günstigerweise weniger als 3500 mPa · s für längere Düsen und

ίο günstigerweise weniger als 500 bis 1000 mPa · s für kürzere Düsen betragen. Die Viskosität der Lösung sollte größer als ungefähr 100 mPa ■ s sein, um dünne, gut gefaserte Polyäthylenfasern zu erhalten.

Im allgemeinen wird eine Konzentration des Polyolefins in dem Lösungsmittel von mehr als 0,5 Gew.-% angewendet, da die Eigenschaften der Fasern im allgemeinen besser werden, wenn eine stärker konzentrierte Lösung verwendet wird, fm allgemeinen liegt die Konzentration im Bereich von 0,5 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise von 3,5 bis 15 Gew.-%. Die obere Grenze der Konzentration wird, wie oben erwähnt, bestimmt durch die Viskosität der Lösung. Der bevorzugte Konzentrationsbereich für Polyäthylen und Polypropylen beträgt 25 bis 100 g/I Lösungsmittel, wobei eine Konzentration von ungefähr 50 bis 100 g/l besonders günstig ist.

Eine andere Variable, die den Charakter der Fasern, besonders die Länge, Dicke und Feste der Fasern und

da.« A'ismaß. -.λ dem sie verflochten sind, stark beeinftdßt. ist das Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser, das angewandt wird. Bei bestimmtem Polymer. Polymerkonzentration in dem Lösungsmittel ur»d Ausfällbedingungen werden die gebildeten Fasern um so länger, dicker und stärker verflechten, je höher das Verhältnis von Wasser zu Lösungsmittel ist. In einigen Fällen, wenn das Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser zu hoch ist und gleichzeitig die Polymerlösung oberhalb bestimmter Konzentrationen liegt, kann das gebildete Produkt so dick und so stark verflochten sein, daß es schwierig ist, es zu vermählen oder auf andere Weise /u behandeln, um Fasern mit den gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Wenn das Verhältnis von Lösungsmittel ?u Wasser zu hoch ist, können die gebildeten fasern ungünstig schwach sein bei Verwendung bestimmter Polymerkonzentrationen und das Verfahren kann unwirtschaftlich werden.

Im allgemeinen liegt das Voiumen-Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser im Bereich von ungefähr 0,5 :1 bis ι·. 1. vorzugsweise von 0,5 : i bis i : i. F.s isi günstigerweise niedrig genug, so daß das Wasser ausreichend Ligenwa'rme (Enthalpie) für die Dispersion liefert und die gesamte Eigenwärme der Dispersion »usreicht, im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel beim Expandieren zu verdampfen.

Der Charakter der Fasern wird ferner beeinflußt durch die Bedingungen, unter denen die Ausfällung stattfindet. Die Düse, durch die die Dispersion Ausgestoßen wird, muß zu einer Verengung für den durchtretenden Dispersionsschi,iß führen, um eine einsprechende Scherwirkung in der Dispersion 711 erzielen, und eine Orientierung der Polyolefinmoleküle zu erleichtern. Die minimale erforderliche .Scherwirkung zur Herstellung entsprechender Fasern hängt ab von einer Anzahl von Variablen wie der Art und dem Molekulargewicht des Polymers, der Konzentration der Polymerlösung und dem Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser, wie oben diskutiert. Die Scherwirkung kann durch entsprechende Auswahl der Form und Größe der Ausfälldüse eingestellt werden.

Für Polyolefine, die schneller kristallisieren, wie Polyäthylen mit hoher Dichte, reicht eine verhältnismäßig ^*2f3ere 2°i* ^er ^°h^er^x.vi^rk^ltP*^T 2^ilc IfT* F^lIp vnn Polyäthylen z. B. können Fasern einfach hergestellt werden, indem man die Dispersion direkt durch eine kreisförmige Düse mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 2 mm austrägt, z. B. durch die Ausfälldüse am Boden des Autoklaven 1 in der in der Zeichnung angegebenen Vorrichtung. Eine ausreichen de Scherwirkung kann einfach erzeugt werden, indem man die Dispersion durch einen teilweise geöffneten f !ahn mit einer kreisförmigen öffnung austreten läßt.

Andererseits kann es für ein Polymer, das langsamer kristallisiert, wie Polypropylen, notwendig sein, die Dispersion durch eine entsprechend lange Scherzone, wie eine schmale lange Leitung 4 in der in der Zeichnung angegebenen Vorrichtung auszutragen und dann durch eine noch schmalere Scherzone wie die Ausfälldüse 6, um eine ausreichende Scherkraft oder Turbulenz in dem Polymer vor und während der Ausfällung zu erzeugen. In der in der Zeichnung angegebenen Vorrichtung tritt während des Austragens ein wesentlicher Druckabfall innerhalb der Leitung 4 ein. Es sollte jedoch noch ein wesentlicher Druckabfall in der Düse 6 möglich sein, etwa 5 Atmosphären oder darüber, um eine entsprechend hohe Temperatur in der Leitung 4 aufrechtzuerhalten und eine vorzeitige Abscheidung des Polymers an den Wänden der Leitung oder der Düse 6 zu vermeiden.

Die Temperatur der Dispersion in dem Gefäß sollte hoch genug gehalten werden, so daß, wenn sie schnell ·, durch die Ausfälldüse ausgetragen wird, im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel verdampft, aber die angewandte Temperatur sollte nicht so hoc'1 sein, daß sie zu einer wesentlichen Verdampfung von Wasser führt. Außerdem sollte der Druck in dem Gefäß hoch

ι» genug sein, daß die Dispersion durch die Ausfällzone mit einer ausreichenden Geschwindigkeit durchgeht, um eine entsprechende Turbulenz und Scherwirkung unter Bildung der gewünschten Fasern zu erreichen. Vorzugsweise beträgt der Druck 5,9 bis 14,7 bar.

π Im Falle von Polyäthylen und Polypropylen in Hexan äiä Lösungsmittel und mit Wasser als kontinuierlicher Phase wird die Temperatur vor dem Ausstoßen der Dispersion günstigerweise auf 130 bis 160⁰C und vorzugssveise auf ungeführ 140 bis 150⁰C gehalten. Der

in autogene Druck, der bei dieser Temperatur entwickelt wird, ist günstig, um die Dispersion durch die Äusfällzone zu leiten, wobei die Geschwindigkeit und Verweilzeit in der Düse ausreichen, um eine entsprechende Scherwirkung zur Bildung guter Fasern 7u

2> ermöglichen.

Wenn ein Druck angewandt wird, der wesentlich höher liegt als der autogene Druck von 19,6 bar, sind die Fasern nicht zur Papierherstellung geeignet, vermutlich aufgrund der hohen Geschwindigkeit und kurzen

in Verweilzeil in der Düse. Der »autogene« Druck kann auch einen kleinen Anteil des Partialdrucks umfassen, der durch restliches Monomer gebildet wird, wenn das Verfahren zusammen mit der Polymerisation durchgeführt wird. Die Eigenwärme in der Dispersion bei dieser

Γι Temperatur ist ebenfalls geeignet, um im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel zu verdampfen, wenn die Dispersion in Atmosphärendruck ausgestoßen wird. Der Druck wi'd günstigerweise während des Austreibens durch Einleitung eines inerten Gases, wie Stickstoff, in den Dampfraum über der Dispersion in dem Kessel aufrechterhalter

Wenn eine Ausfälldüse mit einem verhältnismäßig kleinen Querschnitt am Ende einer Scherzone mit einem i/ArViolmicmaRiCT ürnRpn Onprcphnitt anapu/anrll u/irrf

4ϊ ist es günstig, den Druck der Dispersion unmitteU λγ vor dem Eintreten in die Düse hoch genug zu halten, so daß die Temperatur der Dispersion oberhalb der Lösungstemperatur des Polymers liegt und dieses sich nicht vorzeitig an den Wänden der Leitung abscheidet. In der

ίο Praxis beträgt der Druck üblicherweise etwa 5 bar und darüber für Polyäthylen und Polypropylen.

Der Druck in der Zone vermiderten Druckes (z. B. dem Verdampfer 8) sollte gering genug sein, so daß die Temperatur der Dispersion nach dem Entspannen unter

">> die Schmelz- oder Erweichungstemperatur des Polymers absinkt. Dieser Druck ist üblicherweise Atmosphärendruck oder darunter, vorzugsweise ungefähr 1 bar. Die Dispersion kann in die Atmosphärenluft oder in ein Gas entspannt werden, vorzugsweise ein inertes Gas

fen wie Stickstoff. Gegebenenfalls, aber weniger günstig, kann, wenn der Druckgradient groß genug ist. die Dispersion direkt in eine Flüssigkeit entspannt werden, die auf Unterdruck und einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur des Lösungsmittels, aber unterhalb der

^b5 Siedetemperatur von Wasser und der Erweichungstemperatur des Polymers gehalten wird.

So können bei der in den Beispielen angegebenen Arbeitsweise die Fasern in einen Verdampfer 8

ausgetragen oder entspannt werden, der sich bei Atmosphärendruck befindet und in dem im wesentlichen das gesamte Lösungsmittel verdampft und durch die Leitung 9 von den in Wasser dispergieren Fasern austritt. Das vorhandene Wasser vermeidet ein Zusammenschmelzen oder Verkleben der Fasern, so daß sie in einer losen Masse vorliegen. Sie bleiben so in diskreter Form vorhanden im Gegensatz zu den verflochtenen und verschmolzenen Produkten, die nach dem bekannten Schmelzspinn- oder Lösungsmittelspinnverfahren hergestellt worden sind (z. B. Plexifasern).

Das Wasser dient nicht nur dazu, das entstehende Produkt günstig zu beeinflussen, sondern fuhrt auch r.ooh zu anderen Vorteilen. Es wird angenommen, daß während des Austragens der Dispersion das Wasser zu einer Orientierung der Kristalle und einer Bildung der Fasern wahrend und vor der Ausfällung des Polymers führt. Das geschieht möglicherweise durch eine Trennung des gelösten Polymers in ein/eine Tropfen oder Kugelchen, die leichter zur Bildung getrennter, unabhängiger Fasern führen, wenn ve den Scherkräften ausgesetzt werden. Die Verwendung von Wasser kann aufgrund seiner höheren Dichte im Vergleich mit den meisten anderen Lösungsmitteln auch die Turbulenz und die Scherkräfte, die auf die Tropfen des gelosten Polymers wahrend des Austragens einwirken, verstärken und dadurch die Orientierung und Bildung der Fasern verbessern.

Außerdem ist die Eigenwärme oder Enthalpie des Wassers bei den erhöhten Ardeitstemperauiren λ erfüg bar. um die Verdampfung des Lösungsmittels wahrend des Ausstoßens zu erleichtern Daher erlaubt Wasser, das eine hohe Enthalpie besitzt, die Anwendung von niedrigeren Temperaturen vor dem Ausstoßen oder Entspannen während eine Verdampfung im wesentli cheii des gesamten Wassers beim Austragen eintritt

Die Möglichkeit, niedrigere Temperaturen an/uwcn den. ermöglicht es auch, niedrigere Drucke vor dem Ausstoßen anzuwenden, wobei durch das Arbeiten bei niedrigerem Druck entsprechende wirtschaftliche Vor teile auftreten. Das Wasser setzt auch die Temperatur der Fasern nach dem Entspannen herab, da das Wasser Lösungsmittel-Gemisch einen niedrigeren Sie depunkt besitzt als das Losungsmittel oder Wasser allein.

)e geringer das Verhältnis von Lösungsmittel zu Wasser ist. um so deutlicher ist diese Wirkung und es können sogar niedrigere Arbeitstcmpcraturen möglich werden Niedrigere Verhältnisse von Lösungsmittel zu Wasser sind daher bevorzugt, z. B unterhalb von I : I für Polyäthylen, soweit das mit den anderen Variablen, die die gewünschten Fascreigcnschaflcn beeinflussen, vertraglich ist. Außerdem führt das Wasser /ti einer ArI »Wasserdampfdestillation« wahrend der Verdampfung des Lösungsmittels, was /u einer Abnahme der Temperatur der Fasermasse während der Entspannung führt, so daß sie leichter unter den Frwcichiingspunkt des Polymers herabgesetzt werden kann

Polymere, die schnell kristallisieren, wie Polyäthylen, neigen zur Bildung kürzerer Fasern unter ähnlichen Viskosilälsbcdingungen. Polypropylen ergibt unter den meisten Arbeitsbedingungen ein faseriges Produkt nach dem Entspannen, das ein im wesentlichen kontinuierlicher zusammcnli-ngcndcr Komplex des faserigen Materials ist. Andererseils führt Polyäthylen, das unter den gleichen Bedingungen hergestellt worden ist. zu sehr viel kürzeren Fasern.

je höher die Scherkräfte wäiirend des Austragens sind, um so länger werden die entstehenden Fasern. Daher können auch die Faktoren, die die Scherkräfte regeln, z. B. der Druckgradient, die Arbeitstemperatur und die Größe und Form der Austragsleitungen und Düsen, wie oben erwähnt, zu einer Regelung der Faserlängen beitragen.

Die Fasern, die nach dem Entspannen in Wasser dispergiert sind, können auf einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt getrocknet und ohne weitete Behandlung verwendet werden, wenn keine genaue Regelung der Faserlänge erforderlich ist. Zum Beispiel als Formmasse zur Herstellung von Vliesstoffen und für Absorptionsoder Isolationsmaterialien.

Es ist besonders günstig, zur Herstellung einer Papiermasse oder Pulpe gemäß der Erfindung die Arbeitsbedingungen so einzustellen, daß eine Pulpe gebildet wird, die eine etwas größere Faserlänge besitzt als die jew eils gewünschte Faserlänge, z. B. eine mittlere Länge von 5 bis 10 mm oder sogar bis zu 100 mm oder darüber Dieses Produkt kann dann auf die genaue Fcjseiidiige und Fdierlängenverieilung vermählen werden, um der natürlichen Cellulosepulpe zu entsprechen oder auf eine andere gewüschte Lange. Auf diese Weise können die Eigenschaften des Endpioduktes genauer geregelt werden. In einigen Fällen z. B.bei Polypropylen kann es sagar günstig sein, ein faseriges Produkt von kontinuierlichen Fasern herzustellen und dieses Produkt auf eine Faserlänge zu vermählen, die der Länge von natürlicher Cellulose entspricht, um die festesten Fasern zu erzielen. Unter diesen Umständen ist es besonders wichtig, das Ve-mahlen des faserigen Produktes unmittelbar nach dem Entspannen durchzuführen und während es sich noch auf erhöhter Temperatur befindet, vorzugsweise oberhalb von 50 C am Anfang und üblicherweise bei 60 bis 70 C am Anfang. Das ist besonders günstig, da es. wenn das Material einmal abgekühlt ist. schwierig ist. es zu vermählen oder zu zerschneiden, da es zäh wird und zusammenschmilzt. Nach dem anfänglichen Vermählen kann es bei Raumtemperatur noch weiter vermählen werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispielenäher erläutert.

Beispiel 1

In einen 5 I-Auioklaven (SUS) der allgemeinen in Fig. 1 ge/.'igten Art. der mit einem Rührer und mit einem Mantel versehen war. durch den Dampf nut einem Druck von 9.8 bar eingeleitet wird, um den Autoklaven /u erhitzen, wurden unter Ruhten /um Losen des Polymers v«r der Zugabe des Wassers und Wasserdispersionsmittel¹. die folgenden Substanzen gegeben

η Hexan	I I
Polyäthylen (MG 28 000
Sihmel/mdcx 14)	100 g
Danach
Wasser	2!

Pol ν vinylalkohol (Verseif ungs
grad 86.5 - 89 Mol-%. l'olymcrisatiorisgrad > 1500 und Viskosität
einer 4%igen Lösung in Wasser
bei 20° C, 30 m Pa · s)
Alkylphenoläthylenäthcr
als nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel

3.0 g

Das Gemisch wurde, nachdem die Atmosphäre in dem System durch Stickstoff ersetzt worden war, gerührt und auf 140'C erhitzt. Das Polyäthylen löste sich bei Aufrechterhalten der oben angegebenen Temperatur innerhalb von 30 min vollständig. Die Viskosität der Lösung betrug 110 mPa · s. Anschließend wurden Wasser, PVA und oberflächenaktives Mittel zugegeben und das Gemisch 30 min auf dieser Temperatur gehalten, wobei eine homogene Suspension entstand. Diese Suspension wurde durch die Leitung 4, eine Kupferleitung, und einen Hahn 5 in Atmosphärendruck entspannt. Es wurde jedoch keine Düse, wie Düse 6, verwendet. Es wurde ungefähr 15 s entspannt, bis der Druck innerhalb des Autoklaven von 10,8 bar/g auf 1 bar/g gefallen war. Das entstehende polymere faserige Material wurde von dem dampfförmigen η-Hexan in dem Verdampfungskessel abgetrennt. Der Druck innerhalb des Verdampfungskessels wurde auf Atmosphärendruck gehalten und die Temperatur war am Ende des Entspannens 80° C. Das polymere faserförmige Material, das so erhalten worden war. enthielt restliches Hexan von weniger als 0,5% und wurde 15 min in einem Waring Mischer gemahlen. Die Fasern in der Pulpe besaßen eine Festigkeit von 3 g/den.

Vergleichsbeispiel I

In die in Beispiel 1 angewandte Vorrichtung wurden gegeben

Polyäthylen

und

n-Hexan

105 g
31

Der Inhalt wurde gerührt und die Atmosphäre innerhalb des Systems durch Stickstoff ersetzt und anschließend auf 140 C erhitzt. Die Viskosität der Lösung betrug weniger als 100 mPa s. Nach 30 min langem Aufrechterhalten dieser Temperatur wurde der Inhalt durch eine Leitung 4 und einen Hahn 5 (aber ohne Düse 6) in einen 10-1 Autoklaven in atmosphärischen Druck entspannt. Das Hexan wurde durch Zentrifugieren abgetrennt und abfiltriert und das Polymer mit viermal je I I Aceton gewaschen und dann mil viermal je 1 I Wasser und /entrifugien. was zu einer wäßrigen Aufschlämmung führte, die im wesentlichen frei war von Hexan. Es wurde dann 15 min in einem Waring Mischer gemahlen. Diese synthetische Pulpe besaß eine Festigkeit von nur O.b g/den und war nicht zur Herstellung eines PmbebLilies geeignet.

Beispiel 2

Polypropylen (MCi 240 000.

Schinel/indcx 12.0. Isotakli/i-

l.ilMnJcx %.5 und Intrinsic

\i<-Kosilai = 1.9) 100 g

Wasser 21

η Hexan 1 I

Polyvinylalkoh<il(\vie Beispiel I) 2.5 g

ηκ hl ionisches oberflächen

aktives Mittel (wie Beispiel I) 3 p

wurden wie in Beispiel I aufgearbeitet mit der Ausnahme, daß die Düse 6 verwendet wurde und bei 140" C entspannt wurde, wobei man ein polymeres faseriges Material erhielt, das 15 min in einem Waring Mischer gemahlen wurde Die synthetische Pulpe besaß eine Festigkeit von 2.5 g/den.

Vergleichsbeispiel 2

Polypropylen (wie Beispiel 2) 30 g

und n-Hexan 3 I

j wurden wie in Vergleichsbeispiel 1 behandelt, entspannt, zentrifugiert und die Hexanaufschlämmung durch eine Wasseraufschlämmung wie in dem Vergleichsbeispiel 1 angegeben, ersetzt. Nach 15 min langem Mahlen in dem Waring Mischer erhielt man eine ίο synthetische Pulpe. Die entstehende Pulpe war zerbrechlich wie Glasfasern und besaß eine Festigkeit von nur 0,2 g/den, und sie konnte nicht zu einem Probeblatt verarbeitet werden.

Beispiel 3

'' 4-MethyI-penten-Homopolymer
(Isotaktizitätsindex in Heptan
98,6,7) =12) 100 g

Wasser 1 I

Benzol 21

^:" Polyvinylalkohol (wie Beispiel 1) 2.5 g

und

nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel (wie Beispiel 1) 2.5 g

r. wurden wie in Beispiel 1 verarbeitet uüd bei 140⁰C entspannt. Das entstehende polymere faserartige Material wurde 5 min in einem Waring Mischer gemahlen. Das entstehende Produkt besaß eine Festigkeit von 1.0 g/den.

Beispiel 4

Polypropylen (wie Beispiel 2)

Polystyrol

und

Hexan

70 g
30 g

wurden erhitzt und 30 min auf 150 C gehalten, um das Polymer zu leisen. Dann wurden 3 g eines oberflächenaktiven Mittels (wie Beispiel !) und 2.5 g Polyvinylalkohol (wie Beispiel 1) gelöst in 2 I Wasser, zu der Lösung unter Druck zugegeben und 30 min gerührt, wobei man eine Suspension erhielt, die dann in Atmosphärendruck entspannt wurde. Das entstehende faserartige Material wurde 10 min in einem Wanng Mischer gemahlen, wobei man eine synthetische Pulpe erhielt. Die Pulpe besaß eine Festigkeit von 2.5 g/den.

Beispiel 5

Polyäthylen (wie Beispiel I) i00 g

Wasser' 21

n-Hexan I I

und

Polyvinyl alkohol (wie Beispiel I) Ig

wurden wie in Beispiel I behandelt und bei 140°C entspannt. Die Viskosität de·· Lösung betrug ungefähr lOOtnPa s bei 140 C. Das entstehende faserartige Material bildete eine Ansammlung von Fasern, die etwas härter war als das Produkt des Beispiels ! Nach 30 min langem Raffinieren in einem Waring Mischer besaß es eine Festigkeit von 2.1 g'den.

Beispiel 6

Polyäthylen (wie Beispiel I) 100 g

Wasser 21

η-Hexan I I

und

Gelatine (tierische Gelatine) 3 g

wurden wie in Beispiel I behandelt und bei 140°C entspannt. Die Viskosität der Lösung betrug ungefähr 100 mPa · s bei 140°C. Das entstehende faserartige Material wurde in einem Waring Mischer gemahlen. Die entstehenden Fasern besaßen eine Festigkeit von 3,0 g/den.

Beispiel 7

Polyäthylen (wie Beispiel 1) 70 g

Calcium-carbonat Pulver 30 g η-Hexan I I

Wasser 21

Polyvinyl-alkohol (wie Beispiel 1) 2,5 g und

nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel (wie BeispieM) 3 g

wurden wie in Beispiel 1 behandelt und bei 140°C entspannt. Die Viskosität der Lösung betrug ungefähr 10OmPa-S bei 140^cC. Das erhaltene faserartige Material wurde in einem Waring Mischer gemahlen. Man erhielt eine synthetische Pulpe, enthaltend ungefähr 27 Gew.-% Calciumcarbonat. Die Pulpe besaß eine Festigkeit von 1,0 g/den. Dieses Beispiel zeigt, daß Modifizierungsmittel, wie Pigmente, zu der Dispersion zugegeben werden können, um die Eigenschaften der entstehenden Fasern zu verändern.

Vergleichsbeispiel 3

Polyäthylen (wie Beispiel 1) 100 g

Wasser 21

und

η-Hexan I I

wurden wie in Beispiel 1 "erarbeitet und bei 140⁰C entspannt durch einen Hann mit einer öffnung mit einem Durchmesser von 6mm wie 13 in Fig. 1, aber ohne die Düse 14. Nach dem Entspannen wurde der Autoklav untersucht und es zeigte sich, daß die Seitenwände des Autoklaven und des Rührers mit hartem Polyäthylen bedeckt waren, das an der Oberfläche hing. Das entstehende faserige Material wurde in einem Waring Mischer 30 min gemahlen, aber das Produkt enthielt viele Teilchen und das Produkt wa/ nicht geeignet als synthetische Pulpe. Dieses Beispiel zeigt die Herstellung von Fasern ohne die Anwendung eines Wasserdispersionsmittels vor dem Entspannen.

Beispiel 8

Polyäthylen (MG 120 000)

n-Hexan

Wasser

Polyvinylalkohol (wie Beispiel I)

Probe

t/r IO

50 g 1 I 21 0.5 g

In den in Fig. 1 angegebenen 5-1-Autoklaven wurde Polyäthylen und η-Hexan gegeben und unter Rühren bis. zur Lösung des Polymers erhitzt. Die Viskosität der Lösung bei 140"C betrug 200 mPii · s. Wasser, enthaltend PVA, wurde dann zugegeben und das System mit Stickstoff gespült. Diese Substanzen wurden unter Rühren 30 min erhitzt, wobei eine gleichmäßige Dispersion bei einer Temperatur von 140°C entstand. Die Dispersion wurde dann durch die Leitung 4 und die

in Entspannungsdüse 6 ausgetragen. Die Leitung 4 besaß einen inneren Durchmesser von 7 mm und eine Länge von ungefähr 6 m und die Düse 6 einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 21 mm.

Die Fasern wurden ni:ht vermählen und untersucht.

ι i Diese Fasern besaßen eine mittlere Länge von mehr als 100 mm und einige waren im wesentlichen kontinuierlich. Sie besaßen die Form sehr fester, kleiner Hohlrohre mit einem mittleren Durchmesser von 30 bis 180 μηπ und die Wände der Rohre bestanden aus einem dünnen Film

2n mit einer mittleren Dicke von weniger als 2 μΐη.

Beispie! 9

Das Beispiel 8 wurde wiederholt, wobei 70 g des Polyäthylens anstelle von 50 g verwendet wurden. Die

r> Viskosität der Lösung des Polymers in dem Hexan betrug 40OcP bei 140^cC. Die Strukturcharakteristika und Dimensionen der Fasern waren im wesentlichen die gleichen wie bei Beispiel 8 mit der Ausnahme, daß die gebildeten Fasern langer und fester waren. Diese Fasern

in sind besonders geeignet zur Herstellung von Vliesmaterialien und ähnlichem oder sie können vermählen werden zur Verwendung als Ersatz einer Cellulosepulpe.

Beispiel 10

Polyäthylenfasern wurden hergestellt nach dem Verfahren des Beispiels 1. indem man durch ein Schwimmventil mit einem Durchmesser von 6 mm, wie unter 13 in Fig. 1 gezeigt, aber ohne die Düse 14, das

-hi Material entspannte. Die Fasern wurden dann in einer Beloit Einzelscheibenmühle mit Scheiben von ungefähr 30 cm gemahlen statt in einem Waring Mischer. Die Arbeits- und Raffinierungsbedingungen sind unten angegeben.

4". Die entstehenden Fasern wurden untersucht bezüglich der Entwässerungsgeschwindigkeit nach dem in TA PPI 37. Nr. 11: S. 523 - 534 beschriebenen Verfahren. Es wurde auch die Entwässerungszeil und der Entwässerungsfaktor nach dem früher beschriebenen

vi Verfahren untersucht. Man erhielt die folgenden Ergebnisse.

2
3

dabei sind:

Mt

Λ/und /V =

DT

DF

65
2X

41

1.54
Ι.Π
1.26

2,^l>3 2.65 2.16

0.00296 0,00434 0,00434

Viskosität bzw, rhiUlefcs Mölekuiargöwiehl hydrodynamische spezifische Oberfläche in mVg hydrodynamische Volumen, cnrVg Kompressibililälskorislanten Erilwässefliflgszcit, s Entwässcrungsfaklör, s/g

0..M0
(U(W
0..KW

8.0	1.0
6.2	-
7.1	1.1

Arbeitsbedingungen für Beispiel K)

Miihlbedingungen Tür liejspiel lü

Probe	Mv	Kon/on/ira- tion in Hexan	Hexan/ Wasser Vol/Vol	PVA/ PuIj mer	Prube	Anzahl der Durch gänge mil einer Mahlscheibe bei t) mi	Anzahl der Durch gange mit einer Mahlscheibe bei IO im	Temperatur
1 2 3	65 000 23 000 41 000	50 100 75	I/l 1/2 1/2	1 1 1	I 2 Ml 3	8 4 8	4 5 5	65 bis 70 ι 70 his SO ( 60 (

Vergleichsbeispiel 4

Polyäthylenfasern, die entsprechend dem in der DE-OS 22 27 021 ungegebenen Verfahren hergestellt worden sind, wurden wie in Beispiel 11 untersucht. Man erhielt folgende Ergebnisse.

Entwässerungsbeständigkeit

Probe	Mv ■ 10 ^!	S	Γ	1/	\	DT	υι
!	!00	0.88	!Λ'5	O.ÜO72	0.266		(1.⁷X
2	!ÜO	0.83	1.88	0,00695	0.270	-
Jl	65	0.70	!.83	0,0101	0 245	5.1
4	300	0.93	2.03	0.00635	0.274	5.7	0.84
5	44	0.81	2.24	0.0124	0.218	5.3	0.65

Aus diesen Werten geht hervor, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern eine bessere hydrodynamische Oberfläche, Kompressibilitätskonstante N und Entwässerungszeit besitzen.

Beispiel 11

Polypropylenpulver (MG 160 000, Schmelzindex 55. Intrinsicviskosität 1,5 und Isotaktizitätsindex 94.7) wurde in diesem Beispiel zusammen mit 1% PVA. bezogen auf das Polypropylen, verwendet. Der PVA besaß eine Viskosität der 4°/oigen Lösung in Wasser bei 20⁰C von 5,3 bis 0,7, einen Verseifungsgrad von 98,5 bis 100% und einen Polymerisationsgrad von unter 1000. Das Polymer wurde in dem in Fig. 1 gezeigten Autoklaven in η-Hexan gelöst und dann wurds der PVA und Wasser in den Autoklaven zugegeben und mit Stickstoff gespült. Das Gemisch wurde 30 min gerührt, um eine Dispersion zu bilden und die Dispersion bei einem Druck von 14,7 bar auf 160'C erwärmt. Die Dispersion wurde dann durch die Leitung 4 und eine Düse mit den in Beispiel 8 beschriebenen Dimensionen in den Verdampfungskessel 8 ausgetragen, der sich auf Atmosphärendruck befaniiund Stickstoffgas enthielt.

Tabelle I

Eigenschaften des Probcblatls

Flächengewicht
(gm/m'i

Hexan/Wasser
= 5/10

25 g/l*)

50

75

100

1*200

Das kontinuierliche faserförmige Produkt wurde sofort mit 10 500 UpM 20 min in einem V/aring Mischer bei einer Anfangstemperatur von ungefähr 10'C und einer Endtemperatu'- von ungefähr 40 C bei einer Konzentration in dem Mischer von 10 g Fasern pro Liter Wasser vermählen. Es wurden verschiedene Ansätze aufgearbeitet bei Verwendung von zunehmenden Hexan/Wasserverhältnissen von 5 :10, 7.5 : 10 und 10:10. jeweils auf das Volumen bezogen Bei jedem Verhältnis der Ansätze wurden die folgenden Polymerkonzentrationen verwendet: 25, 50, 75. 100 und 200 g/l Lösungsmittel.

Die Eigenschaften des Probeblattes aus dem gemahlene ι Produkt wurden untersucht und die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen I und i! angegeben. Auch der Einfluß der Temperatur beim Mahlen wurde untersucht. Diese Werte sind in Tabelle HI angegeben.

Bei dem Grenzwert von 25 g Polypropylen/l Hexan erhält man zufriedenstellende Ergebnisse bei Anwendung niedrigerer Verhältnisse von Hexan zu Wasser; bei höheren Verhältnissen muß die erfindungsgemäße Pulpe mit natürlicher Pulpe vereinigt werden, um zufriedenstellende Probeblätter zu erhalten.

Dicke

(IO ' mm ι

Raum-

gcwicht

(g/cm¹) Opa/itiit

Durch, ciU- Zero
festigkeit Span
(g/Blatt) Km

Zugfestigkeit
g/15 mm ("»)

62,8	418	0,150	97,2	3	0,22
Ä0.7	312	0,162	95,3	5	0,31
60,4	346	0,174	97,3	5	0,30
59,5	357	0,166	96,3	Il	0,39
6O.«i.	301	0.202	97.0	11	1.10

18,75

50,9

56,2

166,1

267,9

22 49 bO4

22

I lachen-	Dickt	K.iuni·	OlWIl.ll	DurihrciH-	/em	/uglcstigkcil
!■cuiclit	(III mi'.! ι	μι,-uii. lit	I I	IcMipkcil	Sp.iii
(um/m ι		((!/llil'l		(!■/lil.itli	Km	g/l 5 mm I ι

I Icxan/Wiisscr

- 7,5/10

25 g/I*) [is konnlc kein I'robcblatl erhallen werden 50 60,0 386 0.155

75 55,7 336 0.165

100 59.2 330 0,179

HcSan/VVasscr

= 10/10

25 g/l*) Us konnte keine t'robcblatl erhallen werden 50 73,2 468 0.158 94J

75 61,7 367 0.I6S 95,9

ίΟΟ 60.2 306 0.196 95.9

*) g/l = g Polypropylen/l llexan

95.9	2	0.38	40,2	2.2
95.8	3	0,55	61,6	3,0
96.6	3	0.77	117,8	2.4

1	0,31	16.1	2.0
j	U.44	5.5,0	Vs
3	0,62	115,2	2,2

Tabelle Il	5/10	7.5/10
(Mahlgrad)
l'olv-
propvlcn	426	559
g/l	416	497
25	-	4S3
50	350	117
75
100

K)/1(1

520 373

Tabelle Hi

15/10

566

1 ciiipenitur	Flächen- gcwichl	Dick (10
	tp/m i
(Beginn - Hndc) des Feinmahlen.«;
(16-41 C)	60.5	246
(16-41 C)	60.5	260
(60-70 C)	57.5	258
(74 78 C)	54.7	234
(I I-43 C)	52.3	262
(63 66 C )	49,6	277
(77-78 C I	46.8	260

mm)

Kütimgcuicht

tervtTi r

Opazität ("■-) DurclireilJ- Zero
fcsligkeil Span

2 Höhere Temperaluren beim Feinmahlen ergeben immer längere Fasern.

0.245	96.1
0.232	96.7
0.222	95.6
0.233	94.S
0.199	96.0
0.179	95.2
0.1 SO	95.0

Zugfestigkeit

1,01	187.5	1.6
1,07	120.5	0.8
1.03	64.3	0.8
1.03	37,5
1,03	294.7	4.6
0.83	99.2	1.5
0,85	34.S	0.6

Die Eigenschaft »Zero Span«, die in den Tabellen I und III angegeben ist. ist ein Maß für die Zugfestigkeit (TAPPI Standard T-231). wobei die Klemmen, die die Probe halten, einen Abstand von 0 besitzen, um die Bruchfestigkeit 'Seoretisch für eine einzelne Faser zu messen.

Die verschiedenen in der Beschreibung zur Charakterisierung der erfindungsgemäßen Pulpe angegebenen Parameter wurden folgendermaßen bestimmt:

Die hydrodynamische Oberflache wurde gemessen, nach dem in »Filtration Resistance of Pulp Slurries« von VV. L Ingmanson et al.TAPPI Bd.37,Nr. 1 US. 523-534 (1954) beschriebenen Verfahren. Die Gleichungen 9 und 10 auf den Seiten 525 und 526 dieses Artikels wurden zur Bestimmung der hydrodynamischen Oberfläche (S) verwendet.

Die Kompressibiiitätskonsiante Ar wurde berechnet nach der Gleichung c = Mp\ in der c die scheinbare

Dichte in g/cm³, ρ der Drück in g/crri² und M eine Kompressibilitätskonstante sowie N eben die gesuchte Konstante ist (siehe Gleichung 8 auf Seite 525 des oben angegebenen Artikels in TAPPI).

Die Entwässerungszeit wurde gemessen, indem man eine 0,5%ige Aufschlämmung der Fasern in die im TAPPI-Test T205 M-58 beschriebene Bogenforrn einbrachte, die am Boden ein Sieb mit einer lichten Maschen-weite von 0,1 mm aus rostfreiem Stahldraht· aufwies, das vor Einbringen des Faserbreies mit Wasser bedeckt war. Wasser wurde zugeführt bis zur Marke in UCT Form. Die Aufschlämmung wurde bewegt durch vier Auf- und Abschläge mit dem Standard-Rührer, ßann wurde das Ventil an der Form geöffnet und das Wasser abgezogen^ Die Zeit zwischen dem öffnen des Ventils und dem ersten Toil, der anzeigt, daß durch das •uf dem Formsieb abgelagerte Probeblatl Luft ange-

saugt wird, würde mit der Stoppuhr gemessen Und als Entwässerungszeil in Sekunden bezeichnet.

Der Entwässerungsfaktor wurde folgendermaßen bestimmt: Von einer Faserprobe wurden etwa 10 g

abgewogen und in Wasser dispergiert. Die Aufschlämmung wurde dann in die Standärdform eingebracht und Wasser bis zur Marke aufgefüllt. Die Aufschlämmung wurde durch vier Auf- und Abschläge des Standardrührers, der dann entfernt wurde, bewegt. Dann wurde in

ίο der Form die Wassertemperatur gemessen und das Abzugsventil geöffnet. Die Zeit zwischen dem Öffnen des Ventils und dem ersten Absaugton wurde notiert. Das Verfahren wurde dann nur mit Wasser (ohne Fasern) wiederholt und die Temperatur und Entwässerungszeit notieru Der Entwässerungsfaktor in s/g wird dann wie folgt berechnet:

Γ .

\ υ + 1

υ [ f

11

DF

/ I Λ

(υ [ -f- - 11

JL Λ -'.r / J

dabei bedeuten:

DF = Entwässcrungsfaklor in s/g,
D = Entwiisserungszeit bei Faserbrei in der Form in s, d = Entwiisserungszeit ohne Faserbrei in der Form in s,

Vr

Viskosität von Wasser bei Temperatur'/;

W = Fasergewicht in g.

Die Menge {— -\\ ist in dem erwähnten TAPPI-Test T22I OS-63 aufgerührt; sie wird multipliziert mit 0.3, «inem für die vorliegenden Fasern empirisch bestimmten Faktor.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Synthetische Pulpe zur Papierherstellung, gebildet von einer Masse aus diskreten, in Wasser dispergierten Polyolefinfasern, die film- oder folienartige Elemente umfassen, die zu diskreten, gedrehten Strängen aufgerollt oder zusammengedreht sind und von einer solchen Größe sind, daß weniger als 10 Gew.-% von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,84 mm aber mindestens 25 in Gew.-°/o von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden, d a durch gekennzeichnet, daß der Enlwässerungsfaktor größer is; als 1 s/g und die Kompressibilitätskonstante N 0,3 bis 0,4 und die hydrodynami- ii sehe Oberfläche mehr als 1 m³.'g betragen.

2. Pulpe nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß noch ein Rest von Polyvinylalkohol auf den Fasern vorhanden ist

3. Verfahren zur Herstellung der Pulpe nach in Anspruch 1 oder 2, bei dem man aus einer erhitzten, unter Druc^ stehenden Lösung eines Polyolefins durch Druckverminderung und Entspannung das Lösungsmittel verdampft und anschließend wenn nötig, die entstehenden Polyolefinfasern vermählt. 2> dadurch gekennzeichnet, dall man eine Lösung, die 0,5 bis 15 Gew-% Polyolefin, bezogen auf das Lösungsmittel, enthält in einer Menge von Wasser dispergiert, die das halbe bis zweifache Volumen des Lösungsmittels ausmacht, das Gemisch aus Wasser so und Polyolefinlösung auf eine Temperatur bis zu 160⁰C und einen autogenen Druck in dem Gemisch von nicht rr.^hr als 19.6 bar erhitzt und dieses Gemisch dann durch Durchlei'-n durch eine Düse, die so angeordnet ist. daß sie in dem Gemisch beim J"· Eintritt in die Zone germger-n Druckes eine Turbulenz erzeugt, entspannt und das gesamte Lösungsmittel verdampft, während die gebildeten Fasern als Pulpe in dem Wasser dispergiert zurückbleiben. 4»

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zu dem Gemisch ein polymeres, nicht schaumbildendes, oberflächenaktives Mittel in einer Menge zugibt, die ausreicht, die entstehender. Fasern im Wasser dispergierbar zu machen. ·*">

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das polymere, nicht schaumbildende, oberflächenaktive Mittel in einer Menge von bis zu 15 Gew.-%. vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%. bezogen auf das Polyolefin, verwendet. >»

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5. dadurch gekennzeichnet, daß man als polymeres, nicht schaumbildendes oberflächenaktives Mittel einen wasserlöslichen polyhydroxylierten Alkohol verwendet v>

7. Verfahren nach Anspruch 3 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyolefin ein kristalli nes Polyolefin, wie Polyäthylen, Polypropylen oder ein Copolymer aus Äthylen und Propylen verwendet

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyolefin mit einem solchen Molekulargewicht verwendet, daß die Viskosität der Lösung, je nach der Konzentration des Polyolefins im Lösungsmittel und der Temperatur 100 bis 3500 cP beträgt.

Die Erfindung betrifft eine synthetische Pulpe zur Herstellung von Papier und ähnlichen Produkten gebildet von Polyolefinfasern sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Papier wird üblicherweise aus einer Pulpe (Papierstoff) aus Cellulosefasem (in erster Linie Holzfasern) hergestellt, aber es wurden schon viele Versuche unternommen, synthetische Polymere als Ersatz für Holz für die Papierherstellung zu verwenden. Zu den frühesten Versuchen gehört die Verwendung üblicher Stapelfasern bzw. Zellwolle. Stapelfasern erhält man durch Stranpressen einer Schmelze oder Lösung de\ Polymers durch eine öffnung und Zerhacken des kontinuierlichen Fadens in Stücke der gewünschten Länge. Stapelfasern werd;n hauptsächlich zur Verwendung als textile Fasern hergestellt und ergeben kein gates Papier, denn sie besitzen eine Oberfläche von weniger als 1,Om-Vg (durch die Gasadsorption bestimmt), was zu einer schnellen Entwässerung führt.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen um synthetische Fasern mit einer Struktur herzustellen, die zur Herstellung von Vliesstoffen wie Papier besser geeignet ist als diejenige von Stapelfasern.

So beschreibt die US-PS 29 99 788 die Bildung sogenannter »Fibride«, die für synthetisches Papier als Binder verwendet werden können. Diese werden hergestellt durch Einspritzen einer Lösung eines Polymers in ein Ausfällmittel. Außerdem ist in der US-PS 3081519 (DE-PS 1292301) das plötzliche Austreten einer Lösung eines Polymers durch eine Öffnung unter Entspannung (Schnellverdampfer) bei Bedingungen, bei denen das gesamte Lösungsmittel verdampft, angegeben, wobei sogenannte »Plexifasern« entstehen. Diese bestehen aus sehr dünnen Folien oder Bändchen, die untereinander unter Bildung eines einheitlichen dreidimensionalen Netzwerkes verbunden sind. Diese fasenge Struktur umfaßt ein komplexes Gebilde aus folienartigen oder streifenartigen Elementen, die in statistischer Verteilung zusammenhängen oder einzeln sind.

Eine andere Faserstruktur zur Papierherstellung ist in der BE-PS 7 66 478 bzw. der entsprechenden DE-OS 21 21 512 beschrieben. Sie besteht aus inneren Fibrillen. die zusammenlaufen und einer geringen Anzahl von äußeren Fibrillen. Diese Struktur wird wahlweise als ein Bündel von Fibrillen. Bändern oder Fäden beschrieben.

Bei dem in der BL-PS 7 66478 bzw. DE-OS 21 21 512 angegebenen Verfahren wird eine Emulsion einer Polymerlösung ·η Wasser gebildet und bei verhä Itnismäßig hoher Temperatur und hohem Druck unter Bildung von Fasern durch eine Öffnung entspannt. Wasser ist als kontinuierliche Phase vorzugsweise in Mengen, die größer als 200 VoI % der Polymerlösung sind vc.'handen. Vorzugsweise werden oberflächenaktive Mittel verwendet, um eine stabile Emulsion zu erhalten. Die Teilchengröße der Emulsion ist ein kritischer Faktor. Bei dem Verfahren ist das Vorhandensein einer großen Menge Wasser erforderlich, das erhitzt werden muß. wodurch der Energiebedarf erhöht wird und bei der hohen Polymerkonzentration und den angegebenen hohen Temperaturen besteht eine Neigung zur Plexifaserbildung oder zur Bildung von faserigen Materialien, die nicht mehr leicht zu Fasern vermählen werden können, die zur Papierherstellung flach dem Wasserschichtverfahren geeignet sind. Die Steuerung der Teilchengröße in der Emulsion innerhalb der angegebenen kritischen Grenzen ist schwierig.

Ein Verfahren, das demjenigen der BE-PS 7 66 478