DE2255152B2 - Produkt mit flocken- bzw. splitterähnlichen porösen Strukturen von polymeren Materialien und Verfahren zur Herstellung desselben sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Bahnmaterial - Google Patents

Produkt mit flocken- bzw. splitterähnlichen porösen Strukturen von polymeren Materialien und Verfahren zur Herstellung desselben sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Bahnmaterial

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Takeshi Uotani
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Description

in der Wf die Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Komponente, Vp das spezifische Volumen der polymeren Komponente, Va das Füllvolumen der feinzerteilten anorganischen Komponente (bei Verdichtung mit 10 kg/cm2) und Vf das wahre spezifische Volumen der anorganischen Komponente ist, und daß die Struktur eine Mehrzahl von darin enthaltenen feinen irregulären Hohlräumen aufweist, wobei die solche Hohlräume begrenzenden Wände eine Dicke von nicht mehr als 5 μ haben.
2. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymere Komponente ein Olefin-Polymeres, insbesondere Polyäthylen oder Polypropylen, Polyäthylenterephthalat oder eine polyolefinhaltige Mischung ist.
3. Verfahren zur Herstellung der Produkte mit Flockenstrukturen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man (1) eine Mischung der feinzerteilten anorganischen Komponente in einer Gewichtsfraktion W1 und der polymeren Komponente in einer Gewichtsfraktion 1 - Wf in einem Lösungsmittel dispergiert, dessen Siedepunkt unter dem Erweichungspunkt der polymeren Komponente liegt und das in der Lage ist, die polymere Komponente bei erhöhten Temperaturen aufzulösen, wobei Wf der oben angegebenen Gleichung (I) genügt, (2) besagte Dispersion zur Auflösung der polymeren Komponente in dem Lösungsmittel aufheizt und (3) besagte erhitzte Mischung unter einem Druck von zumindest dem selbst erzeugten Druck der Mischung durch eine Düse oder Öffnung in eine Zone von niedrigerem Druck und geringerer Temperatur zur Abdampfung des Lösungsmittels extrudiert bzw. herausspritzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Lösungsmittel dispergierte Mischung aus feinzerteilter anorganischer Komponente und polymerer Komponente in einem geschlossenen System auf eine ausreichende Temperatur erhitzt wird, daß der selbst erzeugte Druck zumindest 5 kg/cm2 ausmacht und daß die aufgeheizte Mischung unter einem Druck, der zumindest gleich dem selbst erzeugten Druck ist, durch eine Düse oder Öffnung in eine Zone von praktisch atmosphärischem Druck extrudiert bzw. herausgespritzt wird.
5. Verwendung der Produkte mit fiockenähn- (>5< licher Struktur nach Anspruch 1 zur Herstellung von flächenhaften Strukturen aus einem mit feinzerteilten anorganischen Substanzen hochbeladenen faserbildenden organischen Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man (1) die flocken- oder faserähnlichen porösen Strukturen in einem flüssigen Medium dispergiert, in dem diese praktisch unlöslich sind, (2) mechanische Kräfte auf besagte Dispersion unter Zerschlagen bzw. Zerkleinern der Strukturen zu feinfaserigen Strukturelementen einwirken läßt, (3) besagte Strukturelemente in zwei- oder dreidimensionaler Form zur Bildung eines Netzes oder Bahnmaterials mit aneinandergrenzendcn Strukturelementen, die an ihren Kontaktbereichen »verhakt« und/oder verbunden sind, abscheidet und (4) das flüssige Medium von dem Bahnmaterial entfernt.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die flocken- oder splitterähnlichen porösen Strukturen in einem wäßrigen Medium zusammen mit Holzstoffmasse verarbeitet.
Die Erfindung bezieht sich auf neue flocken- bzw. splitterähnliche poröse Strukturen aus mit feinzerteilten anorganischen Materialien beladenen faserbildenden synthetischen Polymermaterialien, in denen das feinzerteilte anorganische Material derart enthalten ist, daß seine nützlichen Eigenschaften wirksam zur Geltung kommen. Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Strukturen sowie auch auf die Erzeugung von Bahnmaterialien aus mit feinteiligen anorganischen Substanzen beladenen Polymeren mit flocken- oder splitterähnlicher Struktur.
Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, die Eigenschaften von flächenhaf'en Gebilden aus organischen polymeren Materialien durch Einbringen von feinzerteilten anorganischen Substanzen zu verbessern, von denen einige bereits weitgehend in der Praxis zur Herstellung von Gummibahnen, Kunststoffolien oder -filmen oder in der Papierherstellung angewandt werden.
In diesen Bereichen werden feinzerteilte anorganische Substanzen als Verstärkungsmittel oder zum Zweck der Steigerung der Dimensionsstabilität, Steifheit, Wärmebeständigkeit, Witterungsbeständigkeit oder Bedruckbarkeit oder auch als Füllstoff zur Verminderung der Produktkosten angewandt. Anorganische Substanzen haben Eigenschaften, die den organischen polymeren Materialien abgehen, wie eine lohe Resistenz gegenüber thermischer Verformung, hohe Steifigkeit und eine hohe Oberflächenaktivität. Diese nützlichen Eigenschaften der anorganischen Substanzen wurden bislang jedoch zwangsweise nicht voll ausgenutzt.
Es wurde nun gefunden, daß zur völligen Ausnutzung der nützlichen Eigenschaften einer feinzerteilten anorganischen Substanz diese im porösen Produkt in Mengenverhältnissen anwesend sein sollte, die durch die folgende Gleichung gegeben sind:
Wf > W
fc,
(1)
in der Wf die Gewichtsfraktion der feinzcrteiiten anorganischen Substanz im Produkt und Wfc die
Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz in einer gedachten Kompositstruktur ist, die durch Verdichten der feinzerteilten anorganischen Partikeln unter einem Druck von 10 kg/cm2 und vollständige Ausfüllung der Hohlräume mit dem Polymeren erhalten worden ist, und Wp(min) die erforderliche Gewichtsfraktion des Polymeren, um der Kompositstruktur ausreichende mechanische Eigenschaften zu verleihen und vorzugsweise zumindest gleich 0,1 ist.
Wfc wird als kritische Gewichtsfrakt ion der feinzerteilten anorganischen Substanz bezeichnet und kann durch folgenden Ausdruck wiedergegeben werden:
Wfc=V,/{V,
in dem Vp das spezifische Volumen des Polymeren, Vj- das wahre spezifische Volumen der feinzerteilten anorganischen Substanz und V„ ihre »Sperrigkeit« bzw ihr Füll volumen ist Va kann durch Messung des Volumens eines gegebenen Gewichts feinzerteilter anorganischer Substanz bestimmt werden, die unter einem Druck von 10 kg/cm2 verdichtet wurde.
Die faserbildendes organisches Polymaterial und eine feinzerteilte anorganische Substanz umfassende erfindungsgemäße Kompositstruktur ist mithin stark mit feinzerteilter anorganischer Substanz beladen. Wenn die Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz unter dem kritischen Wert von Wrc liegt, ist es nicht möglich, die nützlichen Eigenschaften der feinzerteilten anorganischen Substanz in der Kompositstruktur völlig zur Entfaltung zu bringen oder auszunutzen. Auf der anderen Seite sind jedoch auch Strukturen unerwünscht, bei denen die Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz über 0,9 liegt, da diese nur mindere mechanische Eigenschaften haben. Die Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz in der Struktur sollte daher der folgenden Gleichung genügen:
Gemäß der Erfindung wird also eine flocken- oder splitterähnliche poröse Struktur aus einem stark mit einer feinzerteilten anorganischen Substanz beladenen faserbildenden organischen polymeren Material vorgeschlagen, in der die feinzerteilte anorganische Komponente in einer Gewichtsfraktion Wf und die Polymerkomponente in einer Gewichtsfraktion 1 - Wf enthalten ist, wobei W1 der folgenden Beziehung genügt
0,9 > W,
V.-V1),
in der W5 die Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Komponente, Vp das spezifische Volumen der polymeren Komponente, Va das Füllvolumen der feinzerteilten anorganischen Komponente unter 10 kg/cm2 und V1 das wahre spezifische Volumen der feinzerteilten anorganischen Komponente ist, wobei die Struktur eine Mehrzahl von feinen irregulären Hohlräumen aufweist, bei denen die Dicke der die Hohlräume bildenden Wände nicht größer als 5 μ ist. Es ist nun schwierig, ein solches Kompositprodukt aus stark mit feinzerteilter anorganischer Substanz beladenem Polymermaterial durch bloßes Zusammenmischen beider Komponenten in verteiltem Zustand und Extrusion der geschmolzenen Mischung herzustellen. Transport und Extrusion einer solchen Mischung erfordern übermäßige Scherkräfte und führen zu einem raschen Verschleiß der benutzten Ausrüstung.
Gemäß der Erfindung wird daher ein Verfahren zur
ίο Erzeugung der oben definierten flocken- oder splitterähnlichen porösen Struktur vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die feinzerteilte anorganische Komponente in einer Gewichtsfraktion W1 und die Polymerkomponente in einer Gewichtsfraktion 1 — Wf in einem Lösungsmittel dispergiert, das einen Siedepunkt unterhalb des Erweichungspunktes der Polymerkomponente besitzt und in der Lage ist, die Polymerkomponente bei erhöhten Temperaturen aufzulösen; daß man diese Zusammensetzung auf eine ausreichende Temperatur zur Auflösung der Polymerkomponente in besagtem Lösungsmittel aufheizt und die aufgeheizte Zusammensetzung unter einem zumindest autogenen oder sclbstentwickelten Druck durch eine Düse in eine Zone von geringerem Druck und niedrigerer Temperatur zur Verdampfung des Lösungsmittels extrudiert bzw. herausspritzen läßt.
Die hier angeführte »feinzerteilte anorganische Substanz« ist in der Lage, ein 100-mesh-Sieb der japanischen Industrienorm zu passieren und hat eine maximale Korngröße von bis zu 500 μ. Zu Beispielen für solche anorganischen Substanzen gehören etwa Asbest, Aluminiumoxid, Antimontrioxid, Baryt, CaI-ciumcarbonat, Calciumsulfat, Kaolin-Ton, Ruß, Diatomeenerde, Feldspatpulver, weiße Porzellanerde (terra abla), Quarz, Graphit, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Magnesiumoxid, Glimmer, Molybdändisulfid, Agalmatolith-Ton, Sericit (sericite), pyrogene Kieselsäure, feinzerteilte Kieselsäure, amorphe Kieselsäure, Quarzsand, Silicat, Titanoxid. Wismutweiß, Schieferpulver u.dgl. Eine Mischung von zwei oder mehreren dieser anorganischen Substanzen kann ebenfalls verwendet werden.
Als »Polymermaterial« oder »polymere Komponente« wird hier eine faserbildende organische lineare hochmolekulare Verbindung verstanden, die Stabilisatoren, Antistatikmittel, flammenverzögernde Mittel und andere herkömmliche Zusätze aufweisen kann. Beispiele für die Polymermaterialien sind Polyolefine wie Polyäthylene, Polypropylen, Polybuten-(l), PoIystyrol und Polyisobutylen; Polyamide wie Polyhexamethylensebacinamid, Polycaprolactam und PoIypyrrolydon; Polyester wie Polyäthylenterephthalat, Poly(/i - valerolacton) und Poly - [p - (/< - oxyäthoxy)-benzoat]; Polycarbonate, Polyurethane, Polyäther wie Polyoxymethylen und Poly - [p - (2,6 - dimethylphenoxid)]; Homopolymere und Copolymere von Vinylverbindungen wie Acrylnitril, Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylidenchlorid und Methylmethacrylat, sowie ein Copolymeres von Vinylalkohol und Äthylen,
das durch Hydrolyse eines Copolymeren von Vinylacetat und Äthylen erhalten wird. Eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymeren kann ebenfalls verwendet werden.
Eigenschaften typischer Polymermaterialien und
f>5 feinzerteilter anorganischer Substanzen, die bei der praktischen Durchführung der Erfindung verwendet werden können, sind in den nachfolgenden Tabellen I und Il angegeben.
Ί-
Tabelle I
i Fr e d
Feinzerteilte anorganische Substanz Teilchengröße V1 (ml/g) Spezifische Oberfläche
M (ml/g) 1,91 (m2/g)
Feinzerteilte Kieselsäure A Mittel 0,50 150
0,020 2,09
Feinzerteilte Kieselsäure B Mittel 0,51 80
0,040 6,00
Feinzerteilte Kieselsäure C 0,010 bis 0,040 0,45 1,50 380
Diaiomeenerde 95% 0,55 20
10 oder weniger 1,81
Magnesiumcarbonat Mittel 0,46 20
0,1 1,70
Ton 98% 0,38 20
2 oder weniger 0,87
Talkum 98% 0,37 1,3
4 oder weniger 1,10
Calciumcarbonat A Mittel 0,38 6
1,4 0,70
Calciumcarbonat B Mittel 0,40 2
4,0 2,»
Calciumcarbonat C Mittel 0,4! 2,5
1,0 1,39
Magnesiumcarbonat/Calcium- — 0,43 14
carbonat (Gewichtsverhältnis 4/3) 1,49
Feinzerteilte Kieselsäure/Calcium- — 0,46 50
carbonat (Gewichtsverhältnis 3/2) 1,31
Diatomeenerde/Calciumcarbonat — 0,48 14
(Gewichtsverhältnis 4/3) 1,29
Magnesiumcarbonat/Talkum — 0,42 12
(Gewichtsverhältnis 4/3)
Tabelle II
Polymer
Er-
weichungs
punkt
ml/g) CC)
1,05 135
1,10 100
1,09 160
0,86 232
0,77 200
0,70 150
0,95 160
0,88 24C
0,84 140
Polyäthylen von hoher Dichte .. Polyäthylen von geringer Dichte
Kristallines Polypropylen
Polyacrylnitril
Polyäthylenterephthalat
Polyvinylchlorid
Polystyrol
Nylon-66
Polymethylmethacrylat
In Tabelle I ist Va das Füllvolumen bzw. der Raumbedarf der feinzerteilten anorganischen Substanz und wird unter einer Last von 10 kg/cm2 in der nachfolgend angegebenen Weise gemessen.
Die Messung erfolgt bei einer Temperatur von 25° C unter trockenen Bedingungen unter Verwendung eines Zylinders von 15 cm Höhe und 2/ \fjtcm Innendurchmesser mit einem abnehmbaren flachen Boden sowie einem mittels eines Luftzylinders auf- und abbewegbaren Kolben, der in der Lage ist, eine Last von 10 kg/cm2 aufzuprägen. Eine bestimmte Menge (Wg) der zu messenden feinzerteilten anorganischen Substanz wird ausgewogen und in den Zylinder gebracht.
Diese Probe wird im Zylinder durch leichtes Klopfen gegen den Zylinder mit einem Holzhammer nivelliert. Eine Last von 10 kg/cm2 wird dann dem (Plungen)Kolben über den Luftzylinder aufgeprägt und 1 Stunde lang belassen. Der Kolben wird dann abgehoben. Eine weitere Portion (Wg) der Probe wird in den Zylinder eingebracht und die allgemeine Verfahrensweise, wie oben beschrieben, wiederholt. Dieses Verfahren wird insgesamt zehnmal wiederholt. Das
Volumen der im Zylinder aufgeschichteten Probe (10 χ Wg) wird dann gemessen und das Füllvolumen der Probe daraus berechnet.
Der bei dieser Messung verwendete Wert von W hängt von der speziellen feinzerteilten anorganischen Substanz ab und wird in folgender Weise bestimmt: Eine angemessene Portion der Probe wird gewogen und in einen mit Skala versehenen Glaszylinder mit einem Innendurchmesser von 2/|/-nTcm und einer
Länge von 30 cm mit flachem Boden gebracht, so daß der Zylinder bis zu einer Höhe von etwa 20 cm mit der Probe gefüllt werden kann. Der Zylinder wird dann mit einer Geschwindigkeit von 1 Hz (60mal pro Minute) aus 2 cm Entfernung auf eine feste Ober-
öo fläche fallengelassen. Die Füllhöhe der Probe im Zylinder nimmt dabei allmählich bis auf einen Gleichgewichtswert ab. Aus diesem Wert und dem Gewicht der Probe wird die Schüttdichte (bulk density) der Probe berechnet und als W in obiger Bestimmung angepaßt.
Die in Tabelle I angegebenen Werte von Vf wurden nach einem Verfahren gemäß JIS-K-5101 bestimmt. Die Werte für den Erweichungspunkt und Vp, die in
Tabelle II angegeben sind, wurden nach Verfahren gemäß ASTM D-1526 bzw. JIS-K-6760 bestimmt.
Im Hinblick auf typische Systeme aus Polymeren und feinzerteilter anorganischer Substanz wurden Werte für die kritische Gewichtsfraktion [Wfc) der feinzerteilten anorganischen Substanz gemiiß Gleichung 2 berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle III wiedergegeben.
Tabelle III
Polymeres — feinzerteilte anorganische Substanz W1, χ KX)
Polyäthylen von hoher Dichte — fein
zerteilte Kieselsäure A 42,7
Polyäthylen von hoher Dichte — fein
zerteilte Kieselsäure C 15,9
Polyäthylen von hoher Dichte — CaI-
ciumcarbonat A 59,3
Kristallines Polypropylen — Magne-
siumcarbonat 44,7
Kristallines Polypropylen — Diato
meenerde 53,4
Kristallines Polypropylen — Ton 76,2
Kristallines Polypropylen — Talicum .. 68,6
Polyäthylen von hoher Dichte — CaI-
ciumcarbonat A 61,6
Polyäthylen von hoher Dichte — CaI-
ciumcarbonat C 31,4
Polyäthylen von hoher Dichte — Ton.. 75.*;
Kristallines Polypropylen — Diato-
meenerde/Calciumcarbonat
(Gewichtsverhältnis 3 2) 56.8
Polyäthylenterephthalat — feinzerteilte
Kieselsäure/Calciumcarbonat
(Gewichtsverhältnis 4/3) 42.8
Nylon 66 — feinzerteilte Kieselsäure A 38.4
Polyvinylchlorid - feinzertcilte Kiesel
säure A 33,2
Kristallines Polypropylen — feinzerteilte
Kieselsäure/Calciumcarbonat
(Gewichtsverhältnis 4/3) 51.4
Kristallines Polypropylen — Polyäthylen
von niedriger Dichte (50/50) feinzer
teilte Kieselsäure A 43,6
Wie aus Gleichung 2 hervorgeht, ist die kritische Gewichtsfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz um so kleiner, je größer die Differenz zwischen dem scheinbaren bzw. effektiven und dem wahren spezifischen Volumen der anorganischen Substanz ist, was die Auswahl der chemischen Zusammensetzung innerhalb eines weiten Bereichs ermöglicht. Bevorzugte anorganische Substanzen sind feinzerteilte Kieselsäure, basisches Magnesiumcarbonat, Diatoincenerde, Calciumcarbonat und eine Kombination derselben.
Wie das erste Beispiel der Tabelle III zeigt, sollte ein System aus Polyäthylen von hoher Dichte und feinzerteilter Kieselsäure A zumindest 42,7 Gewichtsprozent Kieselsäure enthalten. Das entspricht einem Wert von zumindest 57,5 Volumprozent an feinzerteilter Kieselsäure A. Allgemein ist die Volumfraktion der feinzerteilten anorganischen Substanz in erfindungsgemäßen Kompositstrukturen höher als die des Polymermaterials.
Lösungsmittel, die für die Erzeugung der flocken- oder splitterähnlichen porösen Struktur verwendet werden können, sollten einen Siedepunkt unterhalb des Erweichungspunktes des angewandten Polymeren haben und in der Lage sein, das Polymere unter Extrusionsbedingungen aufzulösen. Sie sollten dem Polymeren sowie den Materialien gegenüber, aus denen die angewandte Apparatur besteht, praktisch inert sein.
ίο Zur Veranschaulichung können als geeignete Lösungsmittel beispielsweise Kohlenwasserstoffe genannt werden wie Butan, Hexan, Cyclohexan, Penten, Benzol und Toluol; ferner halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Chloroform, Methylchlorid, Propylchlorid, Trichloräthyien, Trichlorälhan, Tetrachloräthylen, Tetrachloräthan und Chlorbenzole; Alkohole wie Methanol, Äthanol. Propanol und Butanol; Ketone wie Aceton, Cyclopentanon, Methyläthylketon und Hexafluoraceton; Ester wie Methylacctat, Äthylacetat und ;-Butyro!aceton, Äther wie Älhyläther, Tetrahydrofuran und Dioxan; Nitril wie Acetonitril und PropionitrihTrifluoressigsäure, Tetrachlorkohlenstoff, Schwefelkohlenstoff. Nitromethan, Wasser. Schwefeldioxid und eine Kombination derselben. Abhängig von der Natur des besonderen Polymermaterials sollte das geeignete Lösungsmittel angemessen ausgewählt werden.
In der Praxis wird eine Mischung der feinzerteilten anorganischen Substanz in einer Gewichtsfraktion W1- und des Polymermaterials in einer Gewichtsfraktion von 1 - Wx dispergiert in einem Lösungsmittel, das den obengenannten Erfordernissen genügt, hergestellt und zur Auflösung des Polymermaterials in besagtem Lösungsmittel in einem geschlossenen Gefäß erhitzt.
Der Anteil des dabei angewandten Lösungsmittels sollte vorzugsweise derart sein, daß die resultierende erhitzte Mischung mit darin aufgelöster Polymerkomponente genügend fließfähig ist, um gepumpt werden zu können. Die Mischung wird unter einem »autogenen« oder selbst erzeugten Druck von zumindest 5 kg/cm2 vorzugsweise von zumindest 10 kg cm2 gehalten und unter diesem autogenen Druck oder höheren Drücken durch eine Düse in eine Zone von geringerem Druck und niedrigerer Temperatur, vorzugsweise in die umgebende Atmosphäre /ur praktisch augenblicklichen Verdampfung des Lösungsmittels unter Zurücklassung der gewünschten flocken- oder splitterähnlichen Struktur extrudiert. Diese Extrusion unter Druckentlastung in eine Zone von geringerer Temperatur kann auch als »Herausspritzen« bezeichnet werden.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens kann irgendeine geeignete Apparatur einschließlich eines herkömmlichen Autoklavs verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie mit einer geeigneten Öffnung versehen ist, durch welche die erhitzte Mischung unter erhöhten Temperaturen und Drücken extrudiert bzw. ausgeworfen werden kann. Zweckmäßig kann ein kontinuierlicher Extruder verwendet werden, der Mittel zur Verdichtung, Druckaufprägung, Erhitzung, Messung oder Dosierung sowie einen Extrusionskopf mit einer Düse oder Düsen aufweist.
Gemäß der Erfindung wird schließlich noch ein Verfahren zur Herstellung von Bahnmaterialien bzw. flächenhaften Gebilden aus dem stark mit feinzerteilter anorganischer Substanz beladenen faserbildenden organischen polymeren Material vorgesehen, das folgende Maßnahmen umfaßt: (1) Dispergieren der flok-
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ken- oder splitterähnlichen porösen Strukturen der oben beschriebenen Art in einem flüssigen Medium, in dem diese praktisch unlöslich sind, (2) Aufprägen mechanischer Kräfte auf diese Dispersion zum Zerschlagen besagter Strukturen unter Bildung feinfaseriger Strukturelemente, (3) Ablagerung besagter Strukturelemente in zwei- oder dreidimensionaler Form zur Bildung eines Vlieses oder Bahnmaterials mit aneinandergrenzenden Strukturelementen, die an ihren Kontaktbereichen »verhakt« und/oder verbunden sind, (4) Entfernung des flüssigen Mediums von dem Bahnmaterial und (5) gegebenenfalls Kalandrieren des Bahnmaterials.
Das flüssige Medium, in dem die flocken- oder splitterähnlichen porösen Strukturen dispergiert werden können, sollte vorzugsweise unter solchen Medien ausgewählt werden, die flüchtig (z. B. mit einem Siedepunkt von deutlich unter 200° C), billig, nicht toxisch, nicht explosiv und bequem rückzugewinnen oder zu verwerfen sind. Beispiele für bevorzugte flüssige Medien umfassen Wasser und halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid. Trichlorethylen, Tetrachloräthylen, Trichloräthan und Trichlortrifluoräthan. Das Wasser kann Zusätze enthalten, wie sie bei einem normalen Schlagprozeß zur Erzeugung von Papierzeug verwendet werden, wie oberflächenaktive Mittel und Dispergierungsmittel.
Beim Schlagen und/oder Verfeinern der flocken- oder splitterähnlichen Strukturen zur Bildung der feinfaserigen Strukturelemente können bequem unterschiedliche Typen von Schlagwerken und/oder Feinzeugholländer der Papierherstellung benutzt werden. Für die Ablagerung der feinfaserigen Strukturelemente zur Bildung eines Bahnmaterials oder Vlieses können übliche Papiermaschinen geeignet verwendet werden. Da die flocken- oder faserähnlichen Strukturen gemäß der Erfindung in einem wäßrigen Medium erfolgreich zerschlagen und/oder verfeinert werden können, können sie zusammen mit Holzschliff bzw. Zellstoffmasse für Erzeugung einer sowohl einfaserige Strukturelemente gemäß der Erfindung als auch zerschlagene Cellulosefasern enthaltenden gemischten Masse bzw. von gemischtem Papierzeug verarbeitet werden. In der Praxis können die flocken- oder splitterähnlichen Strukturen gemäß der Erfindung und eine Zeil- bzw. Holzstoffmasse zusammenlaufend in einer oder mehreren herkömmlichen Einrichtungen zerschlagen oder verfeinerl werden.
Alternativ können die flocken- oder splitterähnlichen Strukturen gemäß der Erfindung auf vorbestimmte Feinheit bzw. freie Beweglichkeit zerschlagen und, oder verfeinert werden, und nach Zusatz von Holzstoffmasse kann der Zerschlag- und/oder Verfeinerungsprozeß fortgesetzt werden. Die Mengenverhältnisse von erfindungsgemäßen Strukturen zu Holzstoffmasse sind nicht kritisch und hängen von den gewünschten Eigenschaften sowie der beabsichtigten Verwendung der endgültigen bahnähnlichen Strukturen ab. Vorzugsweise sollte das Gewichtsverhältnis von flocken- oder splitterähnlichen Strukturen zu Holzstoffmasse jedoch bei zumindest 10:90 liegen, wenn die Vorteile der bahnähnlichen Produkte gemäß der Erfindung voll zur Geltung kommen sollen.
Das hier beschriebene Verfahren zur Erzeugung bahnähnlicher Strukturen bietet gegenüber Verfahren nachdem Stand der Technik in verschiedener Hinsicht technische Vorteile: Selbst wenn die Polymerkomponente aus einem hydrophoben Polyolefin besteht.
können die flocken- oder splilterähnlichen poröser Strukturen gemäß der Erfindung erfolgreich zusammen mit hydrophiler cellulosehaltiger Pulpe in einerr wäßrigen Medium zerschlagen und, oder verfeinerl werden zur Bildungeines Bn-is, in dem die feinfaseriger Strukturelemente gut dispergiert sind. Aus dem resultierenden Brei können brauchbare Bahnmalerialier erzeugt werden. Diese Tatsache Uißt erkennen, dal: die flocken- oder splitterähnlichen Strukturen unc ίο bahnähnlichen Produkte gemäß der Erfindung leidlich hydrophil sind und daß die nützlichen liigenschafter der feinzerteilten anorganischen Substanz in den Strukturen gemäß der Erfindung voll ausgebildet oder ausgenutzt werden können.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten« flächenhafte Produkte /eigen eine gesteigerte Nach verarbeitbarkeit verglichen mit ähnlichen Produkten die durch Verfahren nach dem Stand der Technik erhalten werden, da erstere geringere Dichten besitzer
und mehr Hohlräume enthalten und folglich in einerr größeren Ausmaß unterschiedliche Mittel adsorbierer können, die darauf angewandt werden. So können der flächenhaften Strukturen gemäß der Erfindung Antistatikmittel, flammenverzögernde Mittel und "ander«
Additive bequem beigebracht werden. Ferner könncr sie zu Komposit- oder Schichtstrukturen nach her kömmlichen Verfahren verarbeitet werden, die cir Imprägnieren der flächenhaften Strukturen mil einen Monomeren oder einer Lösung eines polymeren Ma
ienals umfassen.
Die flächenhaften Produkt gemäß der Erfindung können bei einer geeigneten Temperatur kalandrieri werden. Es wurde gefunden, daß die kalandrieren bzw preßgewalzten Produkte einen überraschend hoher
Anfangsmodul (initial modulus) besitzen. Sie besitzer weiter cmc ausgezeichnete Dimensionsstabilitai. Sc erleidet beispielsweise ein kalandriertes Bahnmaterial das nach dem srfindungsgemäßen Verfahren aus 40 Gewichtsteilen Polyäthylen von hoher Dichte unc
60 üewichtsteilen feinzerteilter Kieselsäure erhaltet wird, wenig oder keine Schrumpfung, wenn es au: lemperaturen leicht unterhalb des Schmelzpunklei des Polyäthylens aufgeheizt wird. Beim Brenner brennt es weiter mit wenig oder keiner Schrumpfung
Diese Ergebnisse sind überraschend und nach derr Verhalten vergleichbarer flächenhafter Produkte aus ruiyatnylen, die nach herkömmlichen Verfahren er halten werden, durchaus unerwartet, da in herkömmlicher Weise erzeugte Produkte bei bloßer Annaherung an eine Wärmequelle stark schrumpfen.
Nach Wunsch können die erfindungsgemäßen Hachenhaften Produkte geprägt bzw. gepreßt werden um ihnen em papierähnliches Aussehen zu verleiher oder den Weißheitsgrad, die Undurchsichtigkeit und
«der die Aufnahme von Druckfarben zu steigern.
Uie flachenhaften Produkte gemäß der Erfinduni sind in den Bereichen brauchbar, in denen flächenhatte Produkte nach dem Stand der Technik Anwendüngen finden. Unter anderem sind sie besonders
brauchbar als Papierersatz für die Druckerei, da sie in Anbetracht der starken Beladung mit feinzerteiltei anorganischer Substanz eine ausgezeichnete Aufnahmefähigkeit für Druckfarben besitzen. Die flocken- oder sphtterahnlichen Strukturen gemäß der Erfindung fl" u ΐ.0™ als Ausgangsmaterial für die Erzeugung flachenhafter Produkte, wie vorstehend beschrieben, brauchbar, sondern auch als primäres oder sekundäres hormmatenal für die Erzeugung mannigfaltige!
* MQ
Wärmeisolierungen, Packungen, Schallabsorber und Absorptionsmittel. Die flocken- oder splitterähnlichen Strukturen gemäß der Erfindung können auch durch Pressen und Walzen zu bahnähnlichen Materialien geformt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter an Hand von Beispielen erläutert, bei denen die feinzerteilten anorganischen Materialien und polymeren Komponenten solche sind, wie sie in den Tabellen I und II aufgeführt sind, wenn nichts anderes angegeben wird.
Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Anfangsmodul der bahnähnlichen Strukturen wurden an Proben von 1 cm Länge bei 25° C und 65% relativer Feuchtigkeit mit einer Ziehgeschwindigkeit von 50% pro Minute bestimmt. Der Biegemodul der Proben wurde durch Messen des Ausmaßes der Durchbiegung bzw Ablenkung einer an einem Ende gehaltenen Probe bei 25°C und 65% relativer Feuchtigkeit und Berechnung nach folgender Gleichung bestimmt:
E = 3ρ/*/2νίι2
in der E der Biegemodul, ρ die Dichte der Probe, / die vorragende Länge der Probe, j; das Ausmaß der Durchbiegung bzw. Ablenkung am vorragenden Ende der Probe und h die Dicke der Probe ist. Die hervorragende Länge der Probe wurde so festgelegt, daß y/l einen Wert innerhalb des Bereiches von 0,2 bis 0,4 hatte. In den Beispielen sind alle Teile in Gewicht zu verstehen.
Beispiel 1
Eine Mischung von 60 Teilen feinzerteilter Kieselsäure mit einem Füllvolumen (bulkiness) von 2,0 mg/g, 40 Teilen Polyäthylen von hoher Dichte und 850 Teilen Methylenchlorid wurde in einen Autoklav gegeben und unter Rühren auf eine Temperatur von 200° C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs wurde mit Stickstoff auf einen Bereich von 60 kg/cm2 gebracht. Diese Bedingungen wurden etwa 10 Minuten lang aufrechterhalten. Nach Ablauf dieser Zeit wurde die Mischung durch eine am Boden des Autoklavs vorgesehene Düse mit einem Durchmesser von 1,0 mm in
ι ο eine Luftatmosphäre herausgespritzt. Das so erhaltene Produkt bestand aus gesonderten flockenähnlichen Strukturen mit feinporösen Körpern mit einer Vielzahl von irregulären Hohlräumen darin, wobei die Dicke der hohlraumbildenden Wände geringer als 5 μ war.
Beispiele 2 bis 55
zo In der im Beispiel 1 allgemein beschriebenen Art und Weise wurden Mischungen von Polymerkomponenten, feinzerteilten anorganischen Komponenten und Lösungsmitteln, wie sie in der nachfolgenden Tabelle IV angegeben sind, in einen Autoklav gebracht, unter Rühren aufgeheizt und unter Druck gesetzt und dann durch eine am Boden des Autoklavs vorgesehene Düse herausgespritzt. Die Komponenten und Mengenverhältnisse der jeweiligen Beschickung und die Ausspritzbedingungen sind in Tabelle IV ange-
}o geben sowie auch das Aussehen der Produkte. Alle Produkte waren poröse Körper mit Hohlräumen vor irregulärer Konfiguration, wobei die hohlraumbildenden Wände eine Dicke von weniger als 5 μ hatten
Tabelle IV Beispiel
Eingesetzte Mischung
Polyäthylen von hoher Dichte 30 Teile
feinzerteilte Kieselsäure A 70 Teile
Methylenchlorid 800 Teile
Polyäthylen von hoher Dichte 60 Teile
feinzerteilte Kieselsäure B 40 Teile
Methylenchlorid 800 Teile
Polyäthylen von hoher Dichte 50 Teile
feinzerteilte Kieselsäure B 50 Teile
Methylenchlorid 800 Teile
Polyäthylen von hoher Dichte 15 Teile
feinzerteflte Kieselsäure A 85 Teile
Methylenchlorid 850 Teile
Polyäthylen von hoher Dichte 40 Teile
feinzerteilte Kieselsäure B 60 Teile
Methylenchlorid 800 Teile
Polyäthylen von hoher Dichte 30 Teile Calciumcarbonat A 70 Teile
Methylenchlorid 800 Teile
Ausspritzbedingungen
15O0C,
60 kg/cm2,
Düsendurchmesser
1 mm
2200C,
80 kg/cm2.
Düsendurchmesser
1,5 mm
220°C,
80 kg, cm2,
Düsendurchmesser 1,5 mm
1500C, 62 kg; cm2. Düsendurchmesser 1 mm
1500C, 55 kg/cm2, Düsendurchmesser 1,5 mm
200°C, 60 kg/cm2, Düsendurchmesser 1 mm
Produkt
feine flockenähnliche
Struktur
feine spliUerähnliche
Struktur
feine splitterähnliche
Struktur
feine flockenähnliche Struktur
feine flockenähnliche Struktur
feine flockenähnliche Struktur
13 2255 152 ~ 1 Fortsetzung Alisspritzbedingungen 14 Produkt
__ _
200° C,		 feine flockenähnliche
Eingesetzte Mischung 20 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Beispiel Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile Düsendurchmesser
8 Calciumcarbonat B 750 Teile 1 mm
Methylenchlorid 220° C, feine splitterähnliche
50 Teile 80 kg cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 50 Teile Düsendurchmesser
9 Magnesiumcarbonat 800 Teile 1.5 mm
Methylenchlorid 200 C, feine flockenähnliche
30 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 70 Teile Düsendurchmesser
10 Magnesiumcarbonat 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid ! 70 C, feine fiockcnähnlichc
15 Teile 58 kg/cm2. Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 85 Teile Düsendurchmesser
11 Magnesiumcarbonat 820 Teile 1 mm
Methylenchlorid 180 C, feine flockenähnliche
40 Teile 59 kg cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 60 Teile Düsendurchmesser
12 Diatomeenerde 780 Teile 1 mm
Methylenchlorid 180 C, feine flockenähnliche
20 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile Düsendurchmesser
13 Diatomeenerde 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 190° C. feine flockenähnliche
20 Teile 62 kg/cm2. Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile Düsendurchmesser
14 Ton 750 Teile 1 mm
Methylenchlorid 150° C, feine splitterähnliche
40 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 60 Teile Düsendurchmesser
15 Talkum 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 150° C, feine fiockenähnliche
20 Teile 62 kg/cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile Düsendurchmesser
16 Talkum 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 200" C, feine flockenähnlichc
40 Teile 60 kg, cm2, Struktur
Polyäthylen von hoher Dichte 60 Teile Düsendurchmesser
17 feinzerleihe Kieselsäure A 700 Teile 1 mm
Trichlortrifluoräthan 200^C, feine flockenähnliche
40 Teile 60 kg, cm2. Struktur
Kristallines Polypropylen 60 Teile Düsendurchmesser
18 feinzerteilte Kieselsäure B 780 Teile 1 mm
Methylenchlorid 1500C, feine flockenähnliche
40 Teile 62 kg/cm2. Struktur
Kristallines Polypropylen 60 Teile Düsendurchmesser
19 feinzerteilte Kieselsäure B 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 200° C, feine fiockenähnliche
6OTdIe 65 kg/cm2 Struktur
Kristallines Polypropylen 40 Teile Düsendurchmesser
20 feinzerteilte Kieselsäure B 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 200° C, feine flockenähnliche
50 Teile 62 kg/cm2, Struktur
Kristallines Polypropylen 50 Teüe Düsendurchmesser
21 feinzerteilte Kieselsäure B 780 Teile 1 mm
Methylenchlorid
Fortsetzung
Beispiel Eingesetzte Mischung I 30 Teile Ausspritzbedingungen Produkt
22 Kristallines Polypropylen 70 Teile 155° C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure A 810 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
15 Teile 1 mm
23 Kristallines Polypropylen 85 Teile 150° C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure A 810 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
50 Teile 1 mm
24 Kristallines Polypropylen 50 Teile 150° C, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
25 Kristallines Polypropylen 70 Teile 230"C, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 800TeUe 65 kg cm2, Struktur
Benzol. Düsendurchmesser
30 Teile 1,5 mm
26 Kristallines Polypropylen 70 Teile 150 C, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
15 Teile 1 mm
27 Kristallines Polypropylen 85 Teile 150 C, feine flockenähnhVhe
Magnesiumcarbonat 820 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
40 Teile 1 mm
28 Kristallines Polypropylen 60 Teile 150 C, feine splitterähnliche
Calciumcarbonat A 750 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
29 Kristallines Polypropylen 70 Teile 220" C, feine flockenähnliche
Calciumcarbonat 650 Teile 65 kg/cm2, Struktur
Benzol 150 Teile Düsendurchmesser
Butan 30 Teile 1 mm
30 Kristallines Polypropylen 70 Teile 3 5O°C, feine flockenähnliche
Calciumcarbonat 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
50 Teile 1 mm
31 Kristallines Polypropylen 50 Teile 180 C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure/ 68 kg/cm2, Struktur
Calciumcarbonat (Gewichts Düsendurchmesser
verhältnis 3/2) 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 80 Teile
32 Kristallines Polypropylen 70 Teile 180° C, feine flockenähnliche
Diatomeenerde/Cfllcium- 60kg/cm2, Struktur
carbonat (Gewichtsverhältnis Düsendurchmesser
4/3) 800 Teile 1 mm
Methylenchlorid 40 Teile
33 Kristallines Polypropylen 60 Teile 180° C, feine flockenähnliche
Diatomeenerde 750 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
34 Kristallines Polypropylen 70 Teile 150° C, feine flockenähnliche
Diatomeenerde 800 Teile 65 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
35 Kristallines Polypropylen 70 Teile 180" C, feine flockenähnliche
Talkum 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchorid Düsendurchmesser
1 mm
17 2 255 152 φ Aussprit'bedingungen 18 Produk.
Fortsetzung ISOC,
60 kg,-cm2,		 feine fiockenähnliche
Struktur
Beispie! Eingese'yte Mischung Düsendurchmesser
36 Kristallines Polypropylen
Ton		 20 Teile
80 Teile		 i mm
Methylenchlorid 800 Teile 236 C, feine flockenähnliche
62 kg/cnr, struktur
37 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Talkum 70 Teile 1 mm
Cyclohexan 800 Teile 200' C, feine flockenähnliche
60 kg/cm2, Struktur
38 Polyäthylenterephthalat 60 Teile Düsendurchmesser
Ö 5 mm
Calciumcarbonat 40 Teile 240 C, feine flockenähnliche
Methylenchlorid 150 Teile 65 k» cm2, Struktur
39 N ν lon 66 60Teiie Düsendurchmesser
feinzerteilte Kieselsäure A 40 Teile 1,5 mm
Wasser 500 Teile 200 C, feine flockenähnliche
60 kg/cm2, Struktur
40 Polyoxymethylen 50 Teile Düsendurchmesser
feinzerteilte Kieselsäure B 50 Teile 1,5 mm
Methylenchlorid 800 Teile 150 C. feine flockenähnliche
55 kg cm2, Struktur
41 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Magnesiumcarbonat/Calcium- 70 Teile I mm
carbonat (Gewichtsverhältnis
4 3) 160 C, feine flockenähnliche
Methylenchlorid 800 Teile 60 kg cm2, Struktur
42 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Magnesiumcarbonat 65 Teile 1 mm
Titanoxid 5 Teile 160 C, feine flockenähnliche
Methylenchlorid 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
43 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Magnesiumcarbonat/Talkum 70 Teile 1 mm
(Gewichtsverhältnis 4/3) 160 C, feine flockenähnliche
Methylenchlorid 800 Teile 58kg;cm2, Struktur
44 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Polyäthylen von niedriger 10 Teile 0,8 mm
Dichte
feinzerteille Kieselsäure B 60 Teile 230 C, feine splitterähnliche
Methylenchlorid 800 Teile 80 kg/cm2, Struktur
45 Polyacrylnitril 50 Teile Düsendurchmesser
feinzerteilte KieselsäureA 50 Teile 1 mm
Wasser 300 Teile 190" C, feine flockenähnliche
Acetonitril 500 Teile 80 kg/cm2, Struktur
46 Kristallines Polypropylen 30 Teile Düsendurchmesser
Polymethylmethacrylat 10 Teile 1 mm
Magnesiumcarbonat 60 Teile
Methylenchlorid 600 Teile 200 C, feine flockenähnliche
Butan 200 Teile 53 kg/cm2, Struktur
47 Polyäthylenterephthalat 50 Teile Düsendurchmesser
feinzerteilte KieselsäureA/ 50 Teile 0,5 mm
Calciumcarbonat (Gewichts
verhältnis 3/2) 230 C, feine flockenähnliche
Methylenchlorid 750 Teile 65 kg/cm2, Struktur
48 Polyäthylen von hoher Dichte 40 Teile Düsendurchmesser
Magnesiumcarbonat 60 Teile 1 mm
Hexan 750 Teile
Fortsetzung
Beispiel Eingesetzte Mischung 60 Teile
40 Teile
300 Teile
50 Teile		 Ausspritzbedingungen Produkt
49 Polyvinylchlorid
feinzerteilte Kieselsäure
Methylenchlorid
Hexan		 60 Teile
40 Teile
500 Teile		 2000C,
80 kg/cm2,
Düsendurchmesser
0,8 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
50 Polyäthylen von niedriger
Dichte
feinzerteilte Kieselsäure B
Methylenchlorid		 50 Teile
50 Teile
600 Teile		 1800C,
60 kg, cm2,
Düsendurchmesser
0.8 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
51 Polyäthylen von niedriger
Dichte
Magnesiumcarbonat
Methylenchlorid		 40 Teile
60 Teile
750 Teile		 1800C1
55 kg/cm2,
Düsendurchmesser
0,8 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
52 Polyäthylen von niedriger
Dichte
feinzerteilte Kieselsäure A
Methylenchlorid		 40 Teile
60 Teile
700 Teile		 160 C,
60 kg, cm2,
Düsendurchmesser
0,8 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
53 Polyäthylen von niedriger
Dichte
Diatomeenerde
Methylenchlorid		 30 Teile
70 Teile
820 Teile		 160'C,
60 kg, cm2,
Düsendurchmesser
0,8 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
54 Polyäthylen von hoher Dichte
feinzerteilte Kieselsäure B
Methylenchlorid		 60 Teile
40 Teile
650 Teile
50 Teile		 155 C,
60 kg, cm2,
Düsendurchmesser
0,5 mm		 feine flockenähnliche
Struktur
55 Polyäthylen von hoher Dichte
feinzerteilte Kieselsäure B
Methylenchlorid
Butan		 220 C,
68 ki>/cm2,
Düsendurchmesser
1 mm		 splitterähnliche Struktur
Beispiel 56
Eine Mischung von 30 Teilen Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren mit 12 Gewichtsprozent Vinylacetat und einem V1, von 1,08, 70 Teilen feinzerteilter KieselläureA und 800 Teilen Methylenchlorid wurde in einen Autoklav gegeben und unter Rühren auf eine Temperatur von 1800C erhitzt. Der Innendruck des Autoklavs wurde mit Stickstoff auf einen Bereich von 60 kg/cm2 angehoben. Diese Bedingungen wurden etwa 15 Minuten lang aufrechterhalten. Nach Ablauf dieser Zeit wurde die Mischung durch eine am Boden des Autoklavs vorgesehene öffnung mit einem Durchmesser von 1,0 mm in eine Luftatmosphäre herausgespritzt. Die Produkte waren flockenähnliche Strukturen mit feinporösen Körpern mit einer Mehrzahl von darin enthaltenen irregulären Hohlräumen.
Beispiel 57
Ein Brei aus 40 Teilen kristallinem Polypropylen, 60 Teilen feinzerteilter Kieselsäure A und 0,2 Teilen //-(4-Oxy-3,5-di-tert-butylphenyl)-propionsäureeslcr von Pentaerythrit in 800 Teilen Mcthylenchlorid wurde in einen Breitank gegeben und mittels einer am Boden des Tanks vorgesehenen Pumpe durch eine Rohrleitung zu einer Heizzone geschickt, wo er auf eine Temperatur von 1300C erhitzt wurde. Der Brei wurde dann unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur zur Bildung einer homogenen Dispersion in einen Homogenisator geschickt und dann unter deinem
Druck von 58 kg/cm2 durch eine am Kopf des Homogenisators vorgesehene Düse mit einem Durchmesser von 1,0 mm in die atmosphärische Luft herausgespritzt. Als Produkte wurden auf diese Weise flockenähnliche Strukturen mit feinporösen Körpern erhal-
ten, die eine Mehrzahl von irregulären Hohlräumen darin aufwiesen.
Beispiele 58 bis 73
Die allgemeine Verfahrensweise, wie sie im Beispiel 57 beschrieben ist, wurde wiederholt. Komponenten und Mengenverhältnisse des jewel igen breis und Ausspritzbedingungen sind in Tabelle ν any.-6, geben, in der auch das Aussehen der Produkte angeführt ist. Alle Produkte waren f>orose ICorp^r mit γ i^e gulären Hohlräumen, wobei die Dicke der wiche I lohlräume bildenden Wände geringer als 5 μ u Ji.
Tabelle V
Beispiel Eingesetzte Mischung 60 Teib Ausspritzbedingungen Produkt
58 Polyäthylen von hoher Dichte 40 Teile 220° C feine splitteräbnliche
QtriiVtiir
feinzerteilte Kieselsäure B 650 Teile 68 kg/cm',
Methylenchlorid 50 Teile Düsendurchmesser
Butan 30 Teile 1 mm
59 Polyäthylen von hoher Dichte 70 Teile i55°C, leine flockenähnliche
Ctriilrtnr
feinzerteilte Kieselsäure A 820 Teile 60 kg/cm2. jirUKiur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
15 Teile 0,5 mm
60 Polyäthylen von hoher Dichte 85 Teile 150°C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure A 850 Teile 58 kg/cm2, struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
50 Teile 0,5 mm
61 Polyäthylen von hoher Dichte 50 Teile 200° C, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 750 Teile 62 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
62 Polyäthylen von hoher Dichte 70 Teile 160 C. feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 800 Teile 60 kg, cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30Teile 0,5 mm
63 Kristallines Polypropylen 70 Teile 150 C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure A 820 Teile 58 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
40 Teile 0,5 mm
64 Kristallines Polypropylen 60 Teile 155fC, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat 750 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid 20 Teile Düsendurchmesser
0 5 mm
65 Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile 160 C, feine flockenähnliche
Calciumcarbonat A 500 Teile 58 kg, cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
30 Teile 1 mm
66 Kristallines Polypropylen 70 Teile 155 C, feine flockenähnliche
Magnesiumcarbonat/Calcium- 57 kg/cm2, Struktur
carbonat (Gewichtsverhältnis Düsendurchmesser
4/3) 800 Teile 0,5 mm
Methylenchlorid 80 Teile
67 Polyäthylen von hoher Dichte 20 Teile 200QC, feine splitterähnliche
feinzerteilte Kieselsäure C 800 Teile 50 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
80 Teile 1 mm
68 Kristallines Polypropylen 20 Teile 200C, feine splitterähnliche
feinzerteilte Kieselsäure C 800 Teile 60 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
70 Teile 1 mm
69 Polyäthylen von hoher Dichte 30 Teile 200 C, feine flockenähnliche
feinzerteilte Kieselsäure C 1000 Teile 50 kg/cm2, Struktur
Methylenchlorid Düsendurchmesser
50 Teile 1 mm
70 Polyäthylen von hoher Dichte 50 Teile 180cC, sehr feine
feinzerteilte Kieselsäure C 10OG Teile 50 kg/cm2, flockenähnliche
Methylenchlorid Düsendurchmesser Struktur
20 Teile 1 mm
71*) Polyäthylen von hoher Dichte 80 Teile 200° C, extrem feine
feinzerteilte Kieselsäure B 1000 Teile 50 kg/cm2, flockenähnliche
Mcthylenchlorid Düsendurchmesser Struktur
1 mm
*\ So fein, daß die Aufsammlung des Produktes mit einem Netz schwierig war.
Fortsetzung
Beispiel
72
73
Eingesetzte Mischung
Kristallines Polypropylen
feinzerteilte Kieselsäure A
Methylenchlorid
Kristallines Polypropylen
Calciumcarbonal
Methylenchlorid
15 Teile
85 Teile
850 Teile
70 Teile
30 Teile
1000 Teile Ausspritzbedingungen
Produkt
extrem feine
flockenähnliche
Struktur
extrem feine
flockenähnliche
Struktur
Beispiel 74
In einem Autoklav wurden 80 Teile Polyäthylen von hoher Dichte (MI = 0,3), 20 Teile feinzerteilte Kieselsäure (C) und 1000 Teile Methylenchlorid auf eine Temperatur von 200" C erhitzt und das Polyäthylen in Methylenchlorid gelöst. Beim Aufheizen wurde der Innendruck im Autoklav auf etwa 40 kg/cm2 erhöht. Der Innendruck wurde weiter mit Stickstoff auf 50 kg/cm2 gebracht. Die Mischung wurde dann durch eine am Boden des Autoklavs vorgesehene Düse mit einem Durchmesser von 1,0 mm herausgespritzt. Das so erhaltene Produkt hatte einen bahn- bzw. netzartigen Zusammenhalt mit bzw. aus Flocken von irregulärer Konfiguration. Durch Beobachtung des Querschnitts des Produktes wurde gefunden, daß es eine Mehrzahl von irregulären Hohlräumen aufwies mit Wänden von weniger als 5 μ Dicke.
Beispiel 75
Eine Mischung von 40 Teilen Polyäthylen von hoher Dichte (MI = 0,3), 60 Teilen feinzerteilter Kieselsäure (B) und 1000 Teilen Methylenchlorid wurde in einen Autoklav gegeben und durch Stickstoff auf einen Druck von etwa 10 bis 15kg/cm2 gebracht. Der Autoklav wurde auf eine Temperatur von 200" C aufgeheizt und die erhitzte Mischung dann durch am Boden des Autoklavs vorgesehene öffnung mit einem Durchmesser von 1,0 mm in eine Luftatmosphäre herausgespritzt. Die so erhaltenen Produkte hatten flockenähnliche Struktur und bestanden aus Polyäthylen mit gleichmäßig darin dispergierter feinzerteilter Kieselsäure.
Unter Verwendung einer Schleudervorrichtung (blastgraph) wurden 40 Teile Polyäthylen und 60 Teile feinzerteilte Kieselsäure kompoundiert, jedoch konnte keine homogene Dispersion erhalten werden.
Beispiel 76
Eine Dispersion mit sehr feinfaserigen Struktur elementen wurde durch Rühren bzw. Bewegen von 8 g flockenähnlicher Strukturen bzw. Produkte, wie sie nach Beispiel 1 erhalten werden und 1,51 Methylenchlorid in einem Saftmixer mit 10 000 Upm für eine Dauer von 3 Minuten hergestellt Unter Verwendung einer Handpapiermaschms ähnlich derjenigen, wie sie im TAPPI-Standardverfahren verwendet wird, wurde aus der Dispersion eine flächenhafte Struktur erzeugt Das Produkt war ein hochweißes, undurchsichtiges und bauschiges bzw. dickes Bahnmaterial. Es hatte eine Festigkeit von 0,5 kg/mm2 und eine Bruchdehnung von 40%. Das Bahnmaterial wurde dann zwischen einem Paar Kalandrierwalzen kalandriert zur Bildung eines glatten synthetischen Bahn- 1800C,
kg/cm2,
Düsendurchmesser
mm
200°C.
kg/cm2,
Düsendurchmesser
mm
materials mit einer Porosität von 40,1%. Das endgültige Bahnmaterial hatte eine Dicke von 125 μ, ein Flächengewicht von 118,4 g/m2, eine Festigkeit von 3,1 kg/mm2, eine Bruchdehnung von 34%, einen Anfangsmodul von 130 kg/mm2 und einen Biegemodul von 300 kg/mm2.
Beispiel 77
Unter Verwendung unterschiedlicher herausgespritzter Produkte wurden bahnähnliche Strukturer in der im Beispiel 76 beschriebenen Art und Weise hergestellt. Die bahnähnlichen Strukturen wurder unter Bedingungen kalandriert, wie sie in Tabelle VIi angegeben sind, zur Herstellung von synthetischer Bahnmaterialien. Die Eigenschaften der Endprodukt« sind in Tabelle VI wiedergegeben.
Tabelle VI
Aussprit?- Kestigkcii
produkt
nach (kg mnri
Beispiel 1,9
2 4,4
3 3,5
4 1,7
5 2,7
6 1,5
7 1,3
8 2,6
9 2,4
10 2,4
11 2,0
12 1,5
13 2,3
14 2,1
15 1,1
16 3,7
17 2,1
18 2,5
19 2,7
20 2,5
21 1,3
22 1,2
23 3,0
24 2,4
25 2,6
26
Anfangsmodul
(kg mnri
133
86
101
127
120
95
123
73
93
97
47
72
97
75
93
31
89
97
95
84
133 85 71 95
101
Bruch Biege
dehnung modul
(%l (kg mm:)
21 330
89 240
75 300
20 303
41 250
55 113
42 271
77 255
40 345
43 350
105 92
27 145
3,7 180
40 170
2,5 185
110 85
23 190
35 211
75 170
47 214
4 231
3 208
77 237
11 241
13 230
Porosität
43 34 33 40 37 41 43 38 42 39 41 47 44 46 51 34 44 39 41 42 47 53 35 47 36 542/5
19
Ausspritzprodukl
nach Beispiel
44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
Festigkeit
(kg/mm2)
1,2
2,7 1,2
1,7
2,3
1,2
2,3
1,2
1,4
1,3
1.3
4,7
1,5
1,3
1,4
2,2
0,7
1,7
2.7
3,1
1,0
2,3
2,7
2,1
2.0
2,4
3,5
2,3
Ausspritzprodukt nach Beispie!
2—17 48 50—56 18—37
49 38 47
25
Fortsetzung
Anfangs- Bruch
modul dehnung
kg/mm2) (%)
115 7
55 79
65 17
71 19
89 45
41 57
47 78
51 25
89 30
111 3
75 7
130 3
121 11
85 13
112 4
100 15
75 31
111 13
155 5
99 27
55 37
63 104
87 63
91 27
47 100
125 45
85 110
41 99
Biege Orosi-
modul tät
<g/mm2) (%)
190 55
111 43
135 54
137 53
211 47
95 48
93 35
100 44
151 43
172 51
155 44
255 31
244 44
180 43
235 45
217 37
80 60
200 40
370 34
212 36
250 25
111 37
115 35
119 39
93 33
279 45
211 38
85 44
Tabelle VII
in die umgebende Atmosphäre herausgespritzl. Die so erhaltenen Produkte waren diskrete flockenähnliche Gebilde mit porösen Körpern mit einer Mehrzahl von irregulären Hohlräumen darin, wobei die
Dicke der die Hohlräume bildenden Wände geringer als 5 μ war.
Unter Verwendung von Wasser als flüssiges Medium wurde eine Mischung von 45 g der trockenen flockenähnlichen Gebilde und 5 g Holzstoffmasse in
ίο einem Scheibenzerkleinerer (disc refiner) unter Schlagbedingungen von einer Faserkonzentration von 1,0% und einer lichten Weite von 0,2 mm zu einer wäßrigen Dispersion mit gleichmäßig darin dispergierten sehr feinfaserigen Strukturelementen zerschlagen. Per Hand
wurde aus dieser Dispersion mittels einer T APPl-Standard-Papiermaschine ein Bogen erzeugt, der hochweiß, undurchsichtig und bauschig bzw. dick war und eine Zähigkeit von 0,06 kg/mm2 und eine Bruchdehnung von 5,1 % hatte.
Beispiel 79
Eine Mischung von 70 Teilen wasserfreiem Gips
und 30 Teilen Polyäthylen von hoher Dichte wurde in 720 ml Methylendichlorid in einem Autoklav dispergiert, und in diesen wurde Stickstoff bis zu einem Druck von etwa 10 kg/cm2 eingeführt. Der Autoklav wurde dann zur Auflösung des Polyäthylens im Melhylendichlorid aufgeheizt. Nach Anstieg der Innentemperatur auf 1800C wurde ein am Boden des Autoklavs vorgesehenes Ventil geöffnet und die Mischung durch dieses unter Durchtritt durch eine am Ende des Ventils vorgesehene öffnung von 1,0 mm Länge und 1.0 mm Durchmesser in die umgebende Atmosphäre entlassen. Als Produkt wurde ein Flockenbündel von flockenähnlichen Strukturen erhalten, die eine etwas steifere Beschaffenheit halten als die flockenähnlichen Strukturen, die nach einem ähnlichen Verfahren mit feinzerteilter Kieselsäure als anorganischer Komponente erhalten werden.
Ähnliche Ergebnisse wurden mit gebranntem Gips und hydratisiertem Gips erhalten.
Temperatur
125
135
180
Kalandrieren
Druck
(kg, cm2)
20
20
10
Geschwindigkeit (m/min)
Beispiel
Eine Mischung von 60 Teilen feinzerteilter Kieselsäure B, 40 Teilen Polyäthylen von hoher Dichte und Teilen Methylenchlorid wurde in einen Autoklav gegeben und unter Rühren auf eine Temperatur von 2000C erhitzt. Der Innendruck im Autoklav wurde mit Stickstoff auf einen Bereich von 50 kg/cm2 erhöht. Diese Bedingungen wurden etwa 5 Minuten lang aufrechterhalten. Nach Ablauf der Zeit wurde die Mischung durch eine am Boden des Autoklavs vorgesehene öffnung mit einem Durchmesser von 1 mm
Beispiel 80
Flockenähnliche Strukturen mit 60 Gewichtsprozent feinzerteilter Kieselsäure A und 40 Gewichtsprozent Polyäthylen von hoher Dichte wurden unter Bedingungen hergestellt, wie sie im Beispiel 17 angewandt wurden. Durch Eintauchen von 1 kg dieser flockenähnlichen Strukturen in 1001 Wasser und Zerschlagen der Mischung in einer Zerschlagvorrichtung (refiner) wurde ein für die Papierherstelluni brauchbarer Brei erzeugt. Zu diesem Brei wurde eir Füllstoff sowie Leim und zähigkeitssteigernde Mitte hinzugefügt und mit Aluminiumsulfat fixiert in einei Weise, wie es herkömmlicherweise bei der Papier herstellung praktiziert wird. Danach wurde ein feuch ter Bogen erzeugt und bei einer Temperatur von 8O0C getrocknet. Bei Verwendung von 5 Gewichtsprozen (bezogen auf die Fasern des Brns) eines Acrylamid polymeren als zähigkeitssteigerndes Mittel wurde eil Bahnmaterial mit einer Zähigkeit von 3.0 kg cm erhalten. Dieses Bahnmaterial wurde dann bei eine Temperatur von 1000C und einem Walzendruck voi 50 kg/cm2 kalandriert zur Erzeugung eines kalandriei ten Produktes mit einer Zähigkeit bzw. Festigkei
von 16 kg/cm2 mit besseren mechanischen Eigenschaften in Wasser als aus natürlichen Fasern hergestellte Papierbahnen.
Beispiel 81
Unter Verwendung von Wasser als flüssiges Medium wurde eine Mischung von (1) 90Teilen von nach dem Verfahren gemäß Beispiel 18 hergestellten flockenähnlichen Strukturen mit 40 Teilen feinzerteilter Kieselsäure B und 60 Teilen kristallinem Polypropylen mit (2) 10 Teilen einer Holzstoffmasse bei einer Faserkonzentration von etwa 1 Gewichtsprozent zur Bildung eines Breis zerschlagen. Aus einem Anteil des so erhaltenen Breis wurde ein feuchter Bogen hergestellt und bei einer Temperatur von 8O0C getrocknet zur Bildung eines Bahnmaterials mit einer Dichte von etwa 0,2 g/cm3 und einer Bruchlänge von etwa 70 m. Durch Kalandrieren bei einer Temperatur von 1050C und einem Walzendruck von 50 kg/cm2 wurde die Bruchlänge des Bahnmaterials auf einen Bereich von etwa 700 m erhöht.
Zu einem anderen Anteil des Breis wurden etwa 5 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der Fasern) eines zähigkeitssteigernden Mittels (ein Acrylamid polymeres) hinzugefügt und daraus ein Bahnmaterial erzeugt. Die Zähigkeit dieses so erhaltenen Bahnmaterials war etwa doppelt so hoch wie die des aus dem Brei ohne Zugabe von zähigkeitssteigernden Mitteln erzeugten Produktes. Die Zähigkeit konnte weiter durch Kalandrieren des Bahnmaterials erhöht werden.
Beispiel 82
Eine Mischung von 5 kg Holzstoffmasse und 5 kg nach dem im Beispiel 17 beschriebenen Verfahren erzeugten flockenähnlichen Strukturen mit 40 Gewichtsprozent Polyäthylen von hoher Dichte und 60 Gewichtsprozent feinzerteilter Kieselsäure A wurde in 1000 kg Wasser zur Bildung eines wäßrigen Breis mit einer Faserkonzentration von 0,3 Gewichtsprozent und einer Feinheit bzw. freien Beweglichkeit (freenes) von 240 cc verschlagen. Zu diesem Brei wurden 0,7 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der Fasern) eines zähigkeitssteigernden Mittels (ein Acrylamidpolymeres) hinzugefügt und durch Zusatz von Aluminiumsulfat ausgeflockt. Aus diesem Brei wurde ein feuchtes Bahnmalerial gebildet und bei 80 bis 900C getrocknet zur Herstellung eines weißen und steifen Bogens mit einer Dichte von 0,5 g/cm3. Dieser Bogen wurde dann bei einer Temperatur von 85° C und einem Walzendruck von 50 kg/cm kalandriert zur Bildung eines Produktes mit einem Flächengewicht von etwa
90 g/m2 und einer Zähigkeit von 3,15 kg/1,5 cm. Das Produkt war hinsichtlich der Undurchsichtigkeit Bahnmaterialien überlegen, die aus 100% Holzstoffmasse erhalten wurden.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Produkt mit flocken- oder splitterähnlicher poröser Struktur mit einer feinzerteilten anorganischen Komponente und einer polymeren Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Komponente in einer Gewichtsfraktion Wj- und die polymere Komponente in einer Gewichtsfraktion 1 — Wf vorliegt, wobei W1 der folgenden Gleichung genügt:
DE2255152A 1971-11-12 1972-11-10 Produkt mit flocken- bzw. splitterähnlichen porösen Strukturen von polymeren Materialien und Verfahren zur Herstellung desselben sowie dessen Verwendung zur Herstellung von Bahnmaterial Expired DE2255152C3 (de)

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Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2255152A1 DE2255152A1 (de) 1973-07-19
DE2255152B2 true DE2255152B2 (de) 1973-10-18
DE2255152C3 DE2255152C3 (de) 1974-06-06

Family

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