DE2252759A1

DE2252759A1 - Kunstharzfibrille, insbesondere zur herstellung von papier, und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE2252759A1
Application number: DE19722252759
Authority: DE
Inventors: Francis Ross Galiano; Robert William Hill
Original assignee: Gulf Research and Development Co
Current assignee: Gulf Research and Development Co
Priority date: 1971-10-29
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1973-05-03
Also published as: GB1372115A; FR2158007A1; IT966819B; JPS4850021A; NL7214612A

Description

Runstharzfibrille, insbesondere zur,Herstellung von Papier, und Verfahren zur Herstellung- derselben

Pur diese Anmeldung wird die Priorität vom 29. Oktober 1971 aus der USA-Patentanmeldung Serial· No. 193 987 in Anspruch genommen. -■-.■-■--

Die Erfindung betrifft verbesserte Pibrillen, die sich besonders zur Herstellung von Papier eignen, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Einlagern von Füllstoffen in Papier, und zwar auf dem Wege über die Einlagerung der Füllstoffe in die Fibrillen, aus denen das Papier hergestellt werden kann. Gegenstand der Erfindung ist besonders.ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von fullstoffhaltigen Pibrillen aus Polymerisaten, wobei der·Püllstoff in die aus den· Polymerisaten hergestellten Fibrillen eingekapselt wird. Diese fullstoffhaltigen Pibrillen eignen sich besonders als Papierstoff für die Verarbeitung in herkömmlichen Papiermaschinen.

Past alle Papiersorten enthalten anorganische Püllstoffe. Es gibt Papiere, die anorganische Füllstoffe in Mengen bis zu 40 ^c/o ihres Flächengewichts enthalten können. Füllstoffe werden diesen Papiersorten zugesetzt, um die Helligkeit, die Undurchsichtigkeit, die Glätte, das Aufnahmevermögen für Druckfarben oder Tinte und den Griff des Papiers zu verbessern und

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die Herstellungskosten zu senken. Die bei der Papierherstellung verwendeten Füllstoffe vermindern aber den Leimungsgrad und oft auch die Festigkeit der Papierbogen.

Bei der Herstellung von Papier aus Holzzellstoff werden die Füllstoffe normalerweise bei der Vliesbildung (Blattbildung) zugesetzt. Das Zurückhalten dieser Füllstoffteilchen in dem Papier stellt oft ein Problem dar, für das noch nach einer lösung gesucht wird. Anscheinend sind sowohl hydrodynamische Mechanismen als auch kolloidale Gesichtspunkte oder die gemeinsame Ausflockung für das Zurückhalten der Füllstoffteilchen zwischen den Cellulose- oder Holzzellstoffasern bei der Bildung des Papierblattes wesentlich.

Synthetische Polymerisate in flüssiger Form lassen sich nach verschiedenen Verfahren unmittelbar in feste faserförmige Produkte überführen. Beispiele für "solche Methoden sind das herkömmliche Verspinnen von Polymerisatlösungen, Polymerisatschmelzen, weichgestellten Polymerisatmassen und reaktionsfähigen Polymerisatbildnern durch Spinndüsen mit einer Mehrzahl von Spinnlöchern, Spritzpistolenmethoden, bei denen ein flüssiger Polymerisat strom durch luf tstrajilen oder elektrische Felder verfeinert wird, Scherausfällungsmethoden und andere. Eine der bevorzugten Methoden zur Herstellung faserförmiger Erzeugnisse auf? Polymerisatlösungen bildet den Gegenstand des Patents (Patentanmeldung vom gleichen Anmeldetag, betitelt "Verfahren zum Erzeugen von für die Papierherstellung geeigneten Fibrillen", S-471). Polymerisate von hohem Molekulargewicht, die den Fasern vorteilhafte physikalische Eigenschaften, wie erhöhte Festigkeit und Biegsamkeit, verleihen, lassen sich oft nicht aus herkömmlichen Spinndüsen vorspinnen, weil ihre Schmelz- und Lösungsviscositäten oft zum Verspinnen unter technisch in Betracht kommenden Drücken zu hoch sind. Nach der Spritzpistolenmethode und ähnlichen Methocion erhält man kurze, feine Fibrillen von regelloser Länge und unregelmäasiger Gestalt bei höheren Erzeugungsgeschw:Lndigke:iten und mit weniger kritischen Verfahrensbeschränkungen alt? beim herkömmlichen Spinnen durch Spinndüsen mit vielen Spiimlöchern. So hergestellte Faserprodukte sind für einige, aber

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"beschränkte textile Anwendungszwecke geeignet; nach diesen Methoden erhält man jedoch ohne weitere Verfahrensausbiidungen und -Steuerungen keine faserförinigen Produkte, die sich für viele verschiedene textile Anwendungszwecke eignen, weil die Pasern keine ausreichende Festigkeit und Gleiehmässigkeit für die Herstellung von Erzeugnissen hohen Gütegrades aufweisen.

In den letzten Jahren ist in der lechnik das Bedürfnis nach besserem Papier aufgetreten, welches eine oder mehrere Arten von synthetischen Fibiillen enthält. Es sind bereits mehrere Papiermassen aus synthetischen lasern und Verfahren bekannt, nach denen solches Papier hergestellt werden kann. Diese bekannten Papierstoffe sind für recht beschränkte und spezielle Verwendungszwecke erfolgreich gewesen4 Da aber die in diesen Papierstoffen enthaltenen synthetischen Fasern in ihrer Struktur den natürlichen Papierstoffasern ganz unähnlich sind, haben sich diese Stoffzusammensetzungen in der grossen Mehrzahl der Fälle, in denen ein Erzeugnis verlangt wird, das die wesentlichen Eigenschaften des Papiers aufweist und ausserdem einige Eigenschaften hat, die bei natürlichem Papier nicht zu finden sind, nicht bewährt.

Man hat bereits viele verschiedene faserförmige Stoff« zur Abscheidung von vliesartigen oder papierartigen Erzeugnissen aus wässriger Dispersion nach der Papierherstellungstechnik verwendet* Je nach der Art des Ausgangsfasermaterials Und den Bedingungen, unter denen die Fasern bei der Papierherstellung behandelt werden, kann man blattartige Erzeμgnisse mit unterschiedlichen Eigenschaften erhalten. So wird Papier aus Cellulosefasern hergestellt, und es sind bereits viele Versuche unternommen worden, um ein ähnliches, blattförmiges Erzeugnis aus vollsynthetischen Fasern herzustellen.

Im grossen ganzen ist das Verfahren zur Herstellung von Papier oder ähnlichen blattförmigen Erzeugnissen unabhängig von den verwendeten Fasern das gleiche gebliebenj, man hat nur eine Anzahl von geringfügigen Abänderungen vorgenommen, wie '· z.B. die Vorbehandlung der Fasern durch Mahlen oder Raffinieren oder die Einlagerung von Zusätzen, wie Bindemitteln, Klebstoffen, Verdickern, Füllstoffen und- dergleichen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue, verbesserte Fibrillen zur Verfügung zu stellen, die sich besonders für die Herstellung von Papier in der Papiermaschine eignen.

Die Erfindung stellt füllstoffhaltige Kunstharzfibrillen, insbesondere aus linearen Äthylenpolyraerisaten von hohem Molekulargewicht, die erhebliche Mengen von Füllstoffen in dem Kunstharz, aus dem die Pibrillen bestehen, eingekapselt ent-' halten und sich besonders zur Herstellung von Papier in üblichen Papiermaschinen eignen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf füllstoffhaltiges Papier mit verbesserten Eigenschaften, das aus diesen Pibrillen hergestellt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kunstharzfibrille, insbesondere zur Herstellung von Papier, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einem thermoplastischen Kunstharz und einem im wesentlichen darin eingekapselten Füllstoff besteht und eine Länge von etwa 1 bis 5 mm sowie einen Durchmesser von etwa 10 bis 30 μ aufweist. Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Pibrillen und das aus diesen Pibrillen erzeugte Papier. Die Pibrille besteht aus linearem Polyäthylen von sehr hohem Molekulargewicht, welches etwa 5 bis 50 Gewichtsprozent Füllstoffe enthält, die im wesentlichen in dem linearen Polyäthylen, aus dem die Pibrille besteht, eingekapselt sind. Die Füllstoffe können organische oder anorganische Stoffe sein und sollen in den als LöBungsmittel verwendeten Kohlenwasserstoffen unlöslich sein.

Es wurde gefunden, dass füllstoffhaltige Pibrillen von guter Beschaffenheit, die sich besondere für die Herstellung von Papier in herkömmlichen Papiermaschinen nach herkömmlichen Verfahren eignen, leicht aus Kunstharzen hergestellt werden können. Ferner wurde gefunden, dass praktisch alle Füllstoffteilchen in das Kunstharz der sich bildenden Fibrillen eingekapselt werden. Insbesondere wurde gefunden, dass Fibrillen aus einem linearen Äthylenpolymerisat von hohem Molekulargewicht, besonders einem Polymerisat mit einem Hochbelastungs-

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Sehmelzindex ( = unter hoher Belastung bestimmten Schraelzindex), bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm 21258-655* Condition F, von weniger als-0,25 g/10 min, sich·leicht derart mit in Kohlenwasserstoffen unlöslichen Füllstoffen ver-" sehen lassen, dass die FüÜstoffteilchen in die Kunstharzfibrillen eingekapselt werden.

Die in die Fibrillen eingelagerten Füllstoffe können anorganisch oder organisch sein; die'einzige Bedingung ist die, dass sie in dem bei der Herstellung der Fibrillen verwendeten lösungsmittel unlöslich sein müssen. Zu den Füllstoffen, die in diesem Sinne verwendet worden sind, gehören GaIciumcarbonat, Titandioxid, Siliciumdioxid, verschiedene Tonsorten, besonders Kaolin, und Pigmente. Bei allen diesen Stoffen handelt es sich um Füllstoffe, die üblicherweise zu Holz- oder Cellulosezellstoff bei der Papierherstellung zugesetzt werden* Durch Einlagerung von Pigmenten in die Fibrillen kann man ein farbiges oder ein reines, leuchtendes, weisses Papier von hohem Undurehsichtigkeitsgrad erhalten. Die Füllstoffe können in die Fibrillen in verschiedenen Mengen von etwa 5 ί» oder weniger bis etwa 50 $ eingelagert werden, wobei diese Prozentangaben sich auf das Gewicht der füllstoffhaltigen Fibrillen beziehen. Das aus den Fibrillen hergestellte Papier hat dann den gleichen hohen Füllstoffgehalt, ohne dass ein Füllstoffverlust eintritt, weil praktisch der gesamte Füllstoff in dem Kunstharz der Fibrillen eingekapselt ist.

IJm die füllstoffhaltigen Fibrillen gemäss der Erfindung herzustellen, wird das Kunstharz zunächst (oft bei erhöhter Temperatur) in einem aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Lösungsmittel, insbesondere- in hochsiedenden Kohlenwasserstof- ' fen, gelöst, worauf man die Füllstoffe in feinteiliger Form in der Lösung suspendiert und dann aus. der Lösung durch .?erspin~ - nen oder nach dem Verfahren des eingangs genannten Patents (Patentanmeldung vom gleichen Anttieldetag) Fibrillen herstellt. Die bevorzugten Lösungsmittel zum Lösen des. Polymerisats sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einem - Siedebereich von 135 bis 225. ö. Zwei Beispiele für solche Lösungsmittel sind die im Handel erhältlichen Lösungsmittel "Apco 140" und "Speedfjol".

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Sin bevorzugtes Terfahren zur Herstellung von Fibrillen aus Polymerisatlösungen bildet den Gegenstand der oben genannten Patents (Patentanmeldung vom gleichen Anmeldetag, S-471), wonach die Pibrillen mit Hilfe der dort beschriebenen und abgebildeten Zentrifugalspinnvorrichtung und nach den dort beschriebenen Verfahren ersponnen werden« Bio Füllstoffe können zu dem lösungsmittel vor dem Zusatz des Polymerisats, gleichzeitig mit dem Zusatz des Polymerisats oder nach dem Auflösen des Polymerisats zugegeben werdenj die einzige ,Bedingung ist die, dass sie vor oder bei dem lösungsspinnen zur Erzeugung der Pibrillen in der lösung suspendiert und gut verteilt sind. Wenn man nach diesem Verfahren arbeitet, gelingt es, wesentliche Mengen (weit über 90 Gewichtsprozent, mitunter sogar 100 Gewichtsprozent) der eingesetzten Füllstoffe in die Pibrillen einzukapseln.

In den nachstehenden Beispielen beziehen sich die Teile und Prozentwerte, falls nichts anderes angegeben ist, auf Gewi chtsmengen.

Beispiel 1

Püllstoffhaltige Fibrillen werden aus einer Polyäthylenlösung uiid Siliciumdioxid (SiO₂) hergestellt, »as Siliciumdioxid wird in einer Menge von etwa 50 Gewichtsprozent der Gesaratfeststoffe angewandt, die der Lösung, aus der die Pibrillen hergestellt werden, zugesetzt Werden. Zunächst löst man 7,5 g lineares Äthylenpolymerisat von·hohem Molekulargewicht bei 150° C in 1500 ml eines aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedebereich von 180 bis 200° C !»stehenden Lösungsmittels. Das Äthylenpolymerisat hat einen ,pu.-niedrigen Hochbelastungs-Schmelzindex, dass diese Grosse nach.der·. ASTM-Prüfnorm D1238-65T, Condition P, nicht bestiwat werden kann. Zu dieser Lösung setzt man 7,5 g (50 Gewichtsprozent der Gesamtmenge der zu dem Lösungsmittel zugesetzten Peststoffe) durch Hochtemperaturpyrolyse hergestelltes Siliciumdioxid (Mattierungsmittel "Aerosil ST" der Degussa) zu. Das Siliciumdioxid wird unter ständigem Rühren in der Lösung suspendiert, und die Lösung wird dann zu Pasern versponnen, die

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eine gute Eignung für die Papierhers teilung haben, und längen von etwa 1 bis 5 mm sowie Durchmesser im Bereich von etwa Ms 30 μ. aufweisen.

2 g dieser Polyäthylenfibrillen werden zu 500 ml Wasser zugesetzt, die 10 Tropfen Tensid ("Triton 100") enthalten. Die so erhaltene Aufschlämmung wird dem Stoff auf lauf einer Handschöpf-Papiermaschine nach Noble und Wood zugeführt und zwecks Blattbildung mit 5 Raumteileii (2500 ml) Wasser verdünnt. In der Papiermaschini wird auf übliche Weise ein Paperblatt hergestellt und dann getrocknet. Es wird festgestellt, dass das Papier gute Eigenschaften hat und 30 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthält. ,

Beispiel 2

Polyäthylenfibrillen werden nach Beispiel 1, jedoch mit Caleiumcarbonat (OaCO₃, "Fisher GP" der Fisher Scientific Company) als Füllstoff in Mengen von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge der dem Lösungsmittel zugesetzten Feststoffe, hergestellt. 30 g lineares Polyäthylen von hohem Molekulargewicht und einem Hoehbelastungs-Schmelzindex, bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D1238-65T, Condition F, von 0,24 g/10 min v/erden bei 150 0 in einem aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedebereich von 155 bis 180° C bestehenden Lösungsmittel gelöst. In dieser Lösung werden 7,5 g Caleiumcarbonat suspendiert. Aus den nach Beispiel 1 ersponnenen, füllstoffhaltigen Polyäthylenfibrillen wird nach Beispiel 1 Papier mit guten Eigenschaften hergestellt, das 18,6 Gewichtsprozent Caleiumcarbonat enthält. Dieser hohe Füllstoffgehalt zeigt, dass weit über 90 $ des der Polyäthylenlösung zugesetzten Caleiumcarbonats in die Polyäthylenfibrillen und das daraus hergestellte Papier übergegan-.gen sind. ■

Beispiel 3

Nach Beispiel 1 werden Fibrillen und ein Papierbogen, jedoch mit Titandioxid (TiOp> "Zopaque" der Glidden Company) in einer Menge von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die dem

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Lösungsmittel zugesetzte GesamtfeststoffBieiig«, hergestellt. Es werden das gleiche Lösungsmittel und das gleiche Polymerisat in den gleichen Mengen angewandt wie in Beispiel 2. In der Polyäthylenlösung werden 7>5 g Titandioxid unter Rühren suspendiert. Durch Verspinnen aus Lösung, wie in den vorherigen Beispielen, erhält man Polyäthylenfibrillen iron guter Beschaffenheit für die Papierherstellung. Ein nach Beispiel 1 daraus hergestelltes Papierblatt zeigt gute Äigensohaften und hat einen Titandioxidgehalt von 19»96 Gewichtsprozent, woraus sich ergibt, dass nahezu alles Titandioxid in die fibrillen und mithin in das Papier tibergegangen ist.

Beispiel 4

L ■ IN ■ «ΗΜιΙΙιΙΙΙΙιΙΜίφΐ ,Ι

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiele 1 mit dem gleichen Polyäthylen und dem gleichen Lösungsmittel in den gleichen Mengen wie in Beispiel 2. Als Füllstoff. trird in diesem Pail Kaolin ("Ultra-white 90" der Engelhard Minerals & Chemicals Corporation) in einer Menge von 9 Gewichtsprozent, bezogen auf die dem Lösungsmittel zugesetzte Gesaiutfeststoffmenge, angewandt. In einer bei 150° C hergestellten Lösung von 30 g Polyäthylen in 1500 ml Lösungsmittel werden 3 g Kaolin suspendiert. Aus der Lösung werden, wie In den vorhergehenden Beispielen, füllstoffhaltige Polyäthylenfibrillen ersponnen, die nach Beispiel 1 zu Papier verarbeitet werden· Bas Papier hat gute Eigenschaften und einen Tongehalt von 6.2 Gewichtsprozent.

Beispiel 5

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels A, verwendet jedoch als Füllstoff Calciuroearbonat (CaCO₅ "fisher CP" der Pisher Scientific Company) in einer Menge von 33 Gewichtsprozent, bezogen auf die dem Lösungsmittel zugesetzte Gesamtfeststoff menge. Es werden das gleiche Polymerisat und Lösungsmittel in den gleichen Mengen angewandt wie in Beispiel 2. In der bei 150° C hergestellten Polyäthylenlösung werden 15 g Calciumcarbonat, die mit 30 ml Mineralöl vorbenetzt worden sind, unter Rühren suspendiert. Aus der Lösung werden, wie in

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den vorhergehenden Beispielen, Polyäthylenfasern von guter Beschaffenheit ersponnen» aus denen dann gemäss. Beispiel t ein Papierblatt hergestellt und getrocknet wird« Das Papier hat eine gute Beschaffenheit und enthält 28 Gewichtsprozent Calc-iumcarbonat.

Beispiel 6

Man arbeitet nach Beispiel 1, verwendet jedoch als Füllstoff Kaolin ("MinChem Special Pulverized" der Engelhard Minerals & Chemicals Corporation) in einer Menge von 50 GSe- ■ Wichtsprozent der dem Lösungsmittel zugesetzten Gesamtfest—■ stoffmenge. Zu der "bei 150° 0 hergestellten Ausgangslösung von 30 g des in Beispiel 2 angegebenen linearen Polyäthylens in 15QÖ ml des in Beispiel 2 angegebenen Lösungsmittels werden 30 g Kaolin zugesetzt, die- zuvor mit 50 ml Mineralöl" vorbenetzt worden sind. Der Kaolin wird unter Rühren in der Lösung suspendiert, und aus der Lösung werden, wie in den vorhergehenden Beispielen, für die Papiefherstellung geeignete Polyäthylenfasern ersponnen, die dann gemäss Beispiel 1 zu Papier.verarbeitet werden. Das Papierblatt zeigt nach dem Trocknen gute- Eigenschaften und enthält 44 Gewichtsprozent Kaolin,

Beispiel 7

Man arbeitet nach den Angaben des Beispiels 6, jedoch mit einem anderen Kaolin ("Min Chem Special Predispersed" der Engelhard Minerals & Chemicals Corporation) in den gleichen Mengenc Das so erhaltene Papier zeigt nach dem Trocknen gute Eigenschaften und hat einen Kaolingehalt von 39Gewichtsprozent., · - . '

Beispiel 8

Man arbeitet nach Beispiel 6 und 7, jedoch mit einem anderen Kaolin. ("Klondyke Predispersed". der Engelhard Minerals & Chemicals Corporation) in den gleichen Mengen,, Das am Ende des Verfahrens erhaltene Papierblatt enthält 48 Gewichtsprozent Kaolin und hat gute Papiereigenschaften. Hieraus ergibt sich, dass weit über 95 °/° des der Polyacrylenlösung zugesetz-

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ten Tons in den Fibrillen und dem daraus hergestellten Papier zurückgehalten worden sind.

Beispiel 9

Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 1, jedoch mit Calciumcarbonat (CaCO,, "Atomite¹¹ von Thompson, Weinman & Company) als Füllmittel in Mengen von 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die dem Lösungsmittel zugesetzte Gesamtfeststoffmenge. Zu 2000 ml des in Beispiel 2 angegebenen iöeuagsmitteis werden bei 150° C gleichzeitig 10 g des in Beispiel 1 angegebenen Äthylenpolymerisats und 2,5 g Calciumcarbonat zugesetzt. Nachdem das Polymerisat in Lösung gegangen ist, wenden aus der Lösung, in der das. Calciumcarbonat durch Bühxen in Suspension gehalten wird, wie in den vorherigen Beispielen beschrieben, für die Papierherstellung geeignete Fibrillen von guter Beschaffenheit ersponnen. Das nach Beispiel 1 daraus hergestellte Papier zeigt nach dem Trocknen gute Papiereigenschaften und hat einen Calciumcarbonatgehalt von 12,3 Gewichtsprozent.

Die beiden folgenden Beispiele dienen zum Vergleich der physikalischen Eigenschaften von Papier, das aus füllstoffhaltigen Fibrillen bzw. aus Fibrillen, die keinen Füllstoff enthalten, hergestellt worden ist. Das nach dem ersten dieser Beispiele hergestellte Papier hat einen Kaolingehalt von 29 ?£, ■ während das nach dem zweiten Beispiel hergestellte Papier keinen Füllstoff enthält.

Beispiel 10

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 werden Fibrillen hergestellt, die als Füllstoff Kaolin ("Klonäyke Predispersed" der Engelhard Minerals & Chemicals Corporation) in einer Menge von 40 Gewichtsprozent, bezogen auf die dem Lösungsmittel zugesetzte Gesamtfeststoffmenge, enthalten· In 3000 ml des in Beispiel 2 angegebenen Lösungsmittels werden bei 150 C 15g des in Beispiel 1 angegebenen Äthylenpolymerisats unä gleichzeitig 9,9 g des oben genannten Kaolins dispergiert. Nach dem Lösen des Polymerisats in dem Lösungsmittel und dem Suspendieren des Tons werden aus der Lösung nach dem Vex'fahren

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des Beispiels 1 füllstoffhaltige Polyathylenfibrillen er spönnen. Das aus diesen Fibrillen nach Beispiel 1 hergestellte Papier hat nach dem Trocknen einen Tongehalt vxm 29 Gewichtsprozent. - ·

s Beispiel

(Yergleichsbeispiel)

Polyathylenfibrillen werden nach Beispiel 10, jedoch ohne Füllstoff, hergestellt. Me Fibrillen zeigen eine gute Beschaffenheit für die Papierherstellung und werden, ebenso wie gemäss Beispiel 10, zu Papier verarbeitet, welches nach dem Trocknen gute Papiereigensehaften zeigt. ; _:

Einige physikalische Eigenschaften der nach Beispiel 10 und 11 erhaltenen Papierbogen sind in der nachstehenden Tabelle gegenübergestellt."

Eigenschaft* Beispiel 11 Beispiel 10

Flächengewicht, g/πκ Picke, mm

Scheinbare Dichte, g/cm Zugfestigkeit, kg/15 mm

Reisslänge, m -

Bruchdehnung, $ Elmendorf-Reissfestigkeit, g/Blatt Elniendorf-Reissfaktor Mullen-Berstfestigkeit, g/cm Mullen-Berstfaktor MIT-PaIzfestigkeit ·

Plächengewieht, g/m Faltungen bis zum.Bruch Faltungen bis zum Bruch, Bereich Bruchspannung, kg -

* Bestimmt nach der Tappi-lvTormvorschrift Ko. T22Q.

71,25	67,57
0,206	0,183
0,346	0,369
, 1,62	1,44
1515,8 ■	1420,7
8,11	11,37
173,3	108,6
243,2	160^7'
1308	1076
18,36	. 15,92
69,38	73,32 -
315	589 .
9-1443	9-4004
0,76	0,79

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Wie die Tabelle zeigt, bleiben die meisten physikalischen Eigenschaften gut erhalten, wenn man von dem keinen Füllstoff enthaltenden Papier (Beispiel 11) zu dem fülletoffhaltigen Papier (Beispiel 10) übergeht.

Ausser der Feststellung, dass sich ii» Pibrillen aus linearem Polyäthylen von hohem Molekulargewicht leicht in Kohlenwasserstoffen unlösliche Füllstoffe einlagern lassen, wurde· gefunden, dass? die meisten Füllstoffteilchen dabei von den Fibrillen eingekapselt werden. Infolge dieser Art der Einkapselung der Füllstoffteilchen erhält man aus den Fibrillen Papier mit bedeutend verbesserter Abrieb-, Scheuer- und Rissbeständigkeit. Die Tatsache, dass die Füllstoffteilchen in die Fibrillen selbst eingekapselt sind, lässt sich durch Versuche zeigen, bei denen nach Beispiel 5 aus Fibrillen aus Polyäthylen von hohem Molekulargewicht, die Caleiumcarbonat als Füllstoff enthalten, hergestelltes Papier in Salzsäure eingetaucht wird, die ein Netzmittel enthält. Hach dem Eintauchen entwickeln sich langsam nur einige Blasen von Kohlendioxid. Wenn man aue dem gleichen Polyäthylen nach dem gleichen Verfahren füllstofffreie Fibrillen herstellt, das Calciumcarbonat in Pulverform zu der Fibrillenauischlämmung bei der Papierherstellung zusetzt und das so hergestellte Papier in eine SaIesäurelösung eintaucht, die ein Hetzmittel enthält, bemerkt man ein starkes Sprudeln infolge der Erzeugung von Kohlendioxid, woraus sich ergibt, dass das Calciumcarbonat dieses Papiers der Einwirkung der Salzsäure ausgesetzt wird. Daraus folgt, -dass beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäseen Verfahren die Füllstoffteilchen nahezu vollständig von den Polyäthylenfibrillen selbst eingekapselt werden.

Durch diese Art der Einlagerung von Füllstoffen in die Fibrillen selbst wird es möglich, Füllstoffe in das aus den Fibrillen hergestellte Papier einzulagern, ohne Leim, harzförmige Zurückhaltungshilfsmittel oder sonstige ähnliche Zusätze zu Hilfe zu nehmen, die gewöhnlich bei der Papierherstellung verwendet werden. Diese Art der Einlagerung von Füllstoffen stellt nicht nur eine Ersparnis dar, sondern erleichtert auch Verschmutzungsprobleme, die sich zur Zeit durch die Abwässer der Papierindustrie ergeben.

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Die Auswahl der erfindungsgemäss verwendbaren Füllstoffe ist nicht auf die oben genannten Stoffe beschränkt; man kann anorganische und organische Stoffe verwenden, sofern si-e nur in dem bei der Herstellung verwendeten lösungsmittel unlöslich sind. Ferner kann das erfindungsgemässe- Verfahren auch zur Einlagerung von Pigmenten in Kunstharzfibrillen angewandt werden. Solche Pigmente können verwendet werden, um weisses oder farbiges Papier von hohem Undurchsichtigkeitsgrad und aussergewöhnlicher Reissbeständigkeit herzustellen.

Ein anderer wichtiger Yorteil des füllstoffhaltigen Kunstharzpapierstoffs gegenüber follstofffreiem Kunstharzpapierstoff liegt darin, dass bei. der Papierherstellung Rohstoffkosten eingespart werden. Durch den Zusatz erheblicher Füllstoffmengen zu den Polyäthylenfibrillen, insbesondere durch den Zusatz; grosser Mengen der oben genannten anorganischen Stoffe, "werden die Kosten der Papierherstellung aus Polyäthylen bedeutend gesenkte Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass man durch den Füllstoffzusatz Polyäthylenfibrillen mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 1 erhalten kann, was von Vorteil ist, wenn die Fibrillen aus wässriger Suspension zu Papier verarbeitet werden sollen; denn die Dichte beeinflusst das Verhalten der Fibrillen in wässrigen Dispersionen, und wenn die Fibrillen sich ähnlich, wie Cellulosefasern verhalten sollen, müssen sie Dichten von mehr als 1 aufweisen. ■ - - -.-■■■. .

Die erfindungsgemäss hergestellten Fibrilleh können in beliebigen Mengenverhältnissen mit Fibrillen anderen Ursprungs, wie' mit unbehandelten oder behandelten synthetischen Fasern oder mit natürlichen Cellulose- oder Holzzellstoffasern, gemischt werden» Durch Variieren der Mengenverhältnisse dieser verschiedenen Faserarten kann man Papiersorten mit sehrsunterschiedlichen Eigenschaften herstellen, die nach V/unsch mehr textilstoffartig oder mehr.papierartig sein können.

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Claims

Gulf Research & Development Company S-474 Patentansprüche

1. Kunstharzfibrille, insbesondere zur Herstellung von Papier, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einen thermoplastischen Kunstharz und einem im wesentlichen darin eingekapselten Füllstoff besteht und eine länge von etwa 1 bis 5 mm sowie einen Durchmesser von etwa 10 bis 30 μ aufweist.

2. Kunstharzfibrille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunstharz lineares Polyäthylen von hohem Molekulargewicht und der Füllstoff ein in Kohlenwasserstoffen unlöslicher Stoff ist.

3. Kunstharzfibrille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen einen Hochbelastungs-Schmelzindex, bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D1238-65T, Condition P, von weniger als 0,25 g/10 min aufweist und der Füllstoff ein anorganischer Stoff ist.

4. Kunstharzfi brille nach Anspruch 3, dadurch gejjppu&se lehnet, dass der anorganische Füllstoff in der Fibrille in Mengen von etwa 5 bis 50 ?£, bezogen auf das Gewicht ler füllst offhalt igen Fi brille* enthalten ist.

5. Kunstharzfibrille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der anorganische Füllstoff Calciumcarbonat, Titandioxid, Siliciumdioxid, Kaolin oder ein färbendes Pigment ist·

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6. Verfahren zur Herstellung füllstoffhaltiger Polyäthylenfibrillen gemäss Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein lineares Äthylenpolymerisat von hohem Molekulargewicht bei erhöhter Temperatur in.hochsiedenden. Kohlenwasserstoffen löst, in der lösung feine !Füllstoffteilchen dispergiert, die in den KohXenwasserstoffen unlöslich sind, die Lösung zu Fibrillen verspinnt und die füllstoff haltigen Fibrillen wäscht und raffiniert.

7c Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Äthylenpolymerisat mit einem Hochbelastungs-Schmelzindex, bestimmt nach der ASTM-Prüfnorm D1238-65T, Condition F, von weniger als 0,25 g/10 min verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch' 7» dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoff Calciumcarbonat, Titandioxid, Siliciumdioxid, Kaolin oder färbende Pigmente verwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den Füllstoff in der Lösung in Mengen bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die zu den Kohlenwasserstoffen zugesetzten Feststoffe, suspendiert und Fibrillen herstellt, die den Füllstoff in Mengen bis zu 50 $ ihres Gesamtgewichts enthalten. ""■·■"

10. Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Füllstoffe in Mengen von mindestens 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die zu den Kohlenwasserstoffen zugesetzten Feststoffe, zusetzt. -

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ORIGINAL INSPECTED