DE2329783A1

DE2329783A1 - Synthetisches papier

Info

Publication number: DE2329783A1
Application number: DE2329783A
Authority: DE
Inventors: Edgar Dipl Chem Dr Fischer; Klemens Dipl Chem Dr Gutweiler
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1973-06-12
Filing date: 1973-06-12
Publication date: 1975-01-09
Also published as: IT1014920B; FR2233442B1; DK133793C; GB1443581A; BE816224A; LU70274A1; DK133793B; DK311774A; FI176274A; NO742109L; IE39494L; NL7407669A; IE39494B1; FR2233442A1

Description

FARDWEItKE HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT vormale Meister Lucius A Brüning

Aktenzeichen: HOE 73/F 157 Datumt 8. Juni 19^3 Dr.MD/Κ Synthetisches Papier

Es ist bekannt, daß aus thermoplastischen Polymeren nach verschiedenen Verfahren faserartige Gebilde hergestellt werden können, die zur Herstellung von synthetischem Papier geeignet sind. So beschreibt die deutsche Patentschrift 1 290 040 ein Verfahren zur Herstellung einer Suspension von faserartigen Teilchen aus synthetischen, faserbildenden Polymeren, bei dem eine unter Druck stehende Lösung eines synthetischen Polymeren bei einer oberhalb des Siedepunktes des Lösungsmittels liegenden Temperatur durch eine Öffnung hindurch in einen unter niedrigeren Druck stehenden Raum ausgepreßt wird. Dabei wird ein zusammenhängendes faserartiges Geflecht erhalten, das nach bekanntem Verfahren weiter zerkleinert und dann zur Papierherstellung verwendet werden kann·

Ein ähnliches Verfahren wird in der deutschen Offenlegungsschrift 1 951 609 beschrieben, bei dem eine unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur stehende Polyolefinlösung in Gegenwart einer oberflächenaktiven Verbindung aus einem geschlossenen Behälter in die Atmosphäre auegespritzt wird, wobei eine als Polyolefin-Mikroflocken-Agfjregation bezeichnete Masse erhalten wird.

409882/04S6

Schließlich ist auch aus der deutschen Offeniegungsschrift 2 121 512 ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Papieres aus einem Polyolefin bekannt, bei dem eine Emulsion aus einer Polymerlösung und Wasser gebildet und diese dann bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck aus einem geschlossenen Behälter ausgestoßen wird, wobei man ein faseriges, zur Papierherstellung verwendbares Material gewinnt.

Die gewonnenen Fasermaterialien zeichnen sich durch eine Reihe von hervorragenden Eigenschaften aus. Überraschenderweise haben beispielsweise die aus Polyolefinen nach dem Emulsionsverfahren hergestellten Pasern eine Struktur, die der von Cellulosefaser^ außerordentlich nahe kommt. Das dürfte einer der Gründe dafür sein, daß derartige synthetischen Fasermaterialien in allen Verhältnissen mit Cellulose««Pulp mischbar sind und auf konventionellen Papierverarbeitungsmaschinon eingesetzt werden können. Papiere, die Polyolefinfaser-Pulp enthalten, fallen außerdem durch eine sehr gute Opazität.und eine bessere Dimensionsstabilität als reines Cellulosepapier auf.

Schließlich ist auch das Herstellungsverfahren für einen Polyolefinfaser-Pulp bemerkenswert einfach. Beim Austritt der heißen und unter erhöhtem Druck stehenden Polyolefin-115sung oder Polyolefinemulsion aus einer Düse kommt es zu •liier schlagartigen Verdampfung des Lösungsmittels, wodurch das in der Düse vororientierte Polymere in Faserform auskristallisiert. Die so erhaltene Grobfaser braucht anschließend nur noch in einem Refiner zermahlen zu werden, um dann direkt in der Papierverarbeitung eingesetzt werden zu können.

409882/0486

Zur Erhöhung der Hydrophilie der Polyolefinfaser wird.die Faserhereteilung vorteilhaft in Gegenwart eines Schutzkolloide oder Netzmittels vorgenommen, bevorzugt setzt man al· Schutekolloid Polyvinylalkohol ein.

Unbefriedigend ist jedoch noch die Festigkeit der unter Zumiechung von Polyolefinfaser-Pulp hergestellten Papiere. In dieser Hinsicht sind sie dem konventionellen Cellulosepapier noch unterlegen. Es stellte sich deshalb die Aufgabe, durch geeignete Zusätze die Festigkeit der Faser-Faserbindung von Polyolefinfaser-Pulp enthaltenden Papiere zu verbessern.

Es wurde nun gefunden, daß Polyolefinfasern, die 0,5 bis 5 Gew.-% Polyvinylalkohol enthalten, dann bei der Verarbeitung BU Papieren.gegebenenfalls im Gemisch mit Cellulosefaser^ eine gute Faser-Faserbindung geben, wenn sie vor der Verarbeitung zu Papieren mit einer Aldehydcarbonsäure der Formel

C-R-C

umgesetzt werden, wobei Rt (-CH--) und η eine ganze Zahl von 1 - k oder Null bedeutet.

Die Aufbringung des Polyvinylalkohole auf die Faser kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Beim Emulsionsverfahren nach DOS 2 121 512 kann man ihn direkt der Emulsion zusetzen. Beim Flashverdampfen einer Polyraerlöeung nach DBP 1 290 OUO kann man die sich bildende Faser in einer wässrigen Polyvinylalkohol-Losung auffangen oder man kann die

409882/0486

fertige Faser nachträglich mit einer solchen Lösung behandeln. Die auf dem Polyolefinfasermaterial haftende Menge von Polyvinylalkohol beträgt im allgemeinen 0,5 - 5 Gew.-56 vorzugsweise jedoch 1 - 3 Gew.-56. Es werden Polyvinylalkohole mit einem Verseifungsgrad von 75 - 99 °h% vorzugsweise 80 - 99 56 eingesetzt.

Die zur Verstärkung der Faser-Faserbindung eingesetzten Aldehydcarbonsäuren reagieren mit den OH-Gruppen des Polyvinylalkohole unter Ausbildung von Acetalgruppen.

Folgende Aldehydcarbonsäuren können z. D. eingesetzt werden: Glyoxylsäure, Forraylessigsäure, ß-Forraylpropionsäure, Glutaraldehydsäure und Adipinaldehydsäure. Besonders vorteilhaft ist Jedoch die Verwendung von Glyoxylsäure.

Die Aldehydcarbonsäuren werden in Mengen von 2,5 - ^O Mol 96, vorzugsweise jedoch von 5 - 25 96 bezogen auf die OH-Gruppen des Polyvinylalkohole eingesetzt.

Die Acetalisierung der mit Polyvinylalkohol beschichteten Polyolefinfaser mit den Aldehydcarbonsäuren wird nach den bekannten Methoden der Acetalieierung ausgeführt. Die in Wasser gelöste Aldehydcarbonsäure wird dem Polyolefinfaeer-PuIp in einem Reaktionsgefäß mit guter Rührmechanik zugesetzt. Das Wasser kann nun nach bekannten Methoden mit siedenden Schleppmitteln, wie Methylenchlorid oder Benzol abgeschleppt werden. Obwohl die Aldehydcarbonsäuren die Acetalisierung selbst katalysieren, kann noch eine zusätzliche Säure wie p-Toluolsulfonsäure, Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure in katalytisehen Mengen zugesetzt werden.

Die Acetalisierung, mit oder ohne zusätzliche Säure als Katalysator, kann aber auch oline ein Abschleppmittel durch Ab-

409882/0486

ziehen des Wassers unter Vakuum bei Temperaturen< 80°C durchgeführt werden. In diesem Fall erwies sich der Rotationsverdampfer als geeignetes Aggregat.

Auch der Polyvinylalkohol selbst kann mit Aldehydcarbon säuren acetalisiert werden, und der acetalisierte Polyvinylalkohol nach den oben angeführten Verfahren auf die Polyolefinfaser aufgezogen werden.

Besonders günstige Ergebnisse werden erhalten, wenn durch Plash-Verdampfung hergestellte Fasern erfindungsgemäß mit Polyvinylalkohol und einer Aldehydcarbonsäure behandelt werden. Derartige Fasern haben eine Oberfläche von mehr als 1 m /g, normalerweise zwischen 2 und 15O m /g, wie es durch die Gasabsorptionsmethode an gefriergetrockneten Proben festgestellt wird· Besonders geeignete Fasern haben eine Faserlänge unter 20 na (gemessen nach dem Tappi-Test T 232 SU 68), vorzugsweise zwischen 0,5 und .10 mm· Typische Fasern dieser Art haben ein· Länge zwischen 1 und 5 nim. Die nach dem Flash-Verfahren hergestellten Fasern können geschnitten oder gemahlen werden« um so dl« gewünschte Länge zu erhalten. Das kann vor oder nach der Behandlung mit der Aldehydcarbonsäure erfolgen.

Der Polyolefinfaser-Pulp kann au· den verschiedensten Polyolefinen hergestellt werden. Bevorzugt werden Niederdruck-Polyäthylen, Hochdruckpolyäthylen und Polypropylen. Die Eigenschaften des Polyolefinfaser-Pulps lassen sich jedoch in erwünschter Weise auch dadurch variieren, daß Copolymerisate aus Äthylen, Propylen oder Buten untereinander oder Copolymerisate mit anderen alphaolefinisch ungesättigten Monomeren eingesetzt werden. Das Molekulargewicht der eingesetzten Polyolefine liegt im allgemeinen zwischen

409882/0486

2O 0OO und 1 0OO 000.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen synthetischen Papiere vird der Polyolefinfaser-pulp vorzugsweise im Gemisch mit Cellulosefasern eingesetzt. Im allgemeinen soll die Menge der Polyolefinfasern nicht unter 20 Gew.-56 und nicht über 70 Gew.-5t bezogen auf das synthetische Papier liegen. Bevorzugt werden jedoch Mengen von ^O bis 60 Gew.-56 an Polyolefinfasern.

Aus dem so mit Bindemittel vorbehandelten Fasermaterial

läßt sich mit bekannten Papiermaschinen eine zusammenhängende

Papierbahn herstellen. Das erhaltene Papier kann in ver-

2
schiedenen Dicken oder m Gewichten hergestellt werden. Ea lassen sich sowohl Leichtpapiere als auch schwerere Erzeugnisse herstellen, die ein pappeähnliches Aussehen haben. Sie können für viele Verpackungszwecke benutzt werden, besonders zum Verpacken von Waren, die gelegentlich im Freien gelagert werden. Zu solchen Packmaterialien gehören Poetsäcke, Zementsäcke und GemUsebehälter. Dünne Papierblätter können als Batteriescheidewände, als elektrische Papiere in Kondensatoren oder zur Umhüllung von elektrischen Kabeln verwendet werden. Die Produkte haben «in hohes elektrisches Isoliervermögen, gute Väreebeständigkeit und sehr hohe Naßfestigkeit. Weiterhin können Hochleistungsdruckpapier·, Piltrierpapiere, Bauabdeckungen, Papierteller und Innenauskleidungen «us den synthetischen Papieren hergestellt werden.

In den nachfolgenden Beispielen werden die Paser-Faser-Bindungen angegeben, die an aus wässriger Suspension abgeschiedenen Blätter mit einem Scott- Prüfgerät gemessen wurden. Die Faser-Faser-Bindung wurde gemessen nach

409882/0486

"TAPPI ROUTINE CONTROL METHODS, RC-308 Test for interfiber bond using the internal bond tester, issued 1961, reissued 196^4*·. Die Messung erfolgte mit dem "Internal bond tester, Model B^M der Scientific Instruments and Equipment Division.

409882/0486

-B-

Beispiele

228 g Polyäthylen-Pulp (150 g Trockensubstanz) mit 2,5 ^c/> Polyvinylalkohol (70/98) wurden in einem 10 1-Reaktionsgefäß, das mit einem starken Rührwerk und einem Wasserabscheider versehen war, in k 1 Methylenchlorid dispergiert. Dazu wurden wechselnde Mengen Glyoxylsäure + I/2 H_0, in 250 ml Wasser gelöst, gegeben. Der Ansatz wurde zum Sieden erhitzt und mit dem siedenden Methylenchlox-id das Wasser abgeschleppt

Der Pulp wurde abgesaugt und durch Durchsaugen von Luft das anhaftende Methylenchlorid entfernt. Anschließendwurde der Pulp zweimal in Wasser dispergiert und bis zu einem Trockengewicht von 25 ^> abgesaugt. Der Pulp wurde mit gebleichtem Fichtensulfitzellstoff (Mahlgrad i*O°SR) im Verhältnis 5O/5O Gewichtsteilen (bezogen auf die Trockensubstanz) gemischt.

Die Papierblätter wurden nach der TAPPI - Standart - Vorschrift T - 205 m - 58 hergestellt.

Vereuch	Zugesetzte Menge GIyoxy1a äure	Mit Glyoxylsäure acetalisierte OH- Gruppen des Poly vinylalkohole ($)	Faser- Faser- Bindung (ecott units)
Vergleich	0	0	67
1	2 β		102
2	3 β	20	1 1 1
3	5 S	33	80

409882/0486

Claims

Ansprüche

h.)Polyolefinfasern, die 0,5 - 5 $ Polyvinylalkohol enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor der Verarbeitung zu Papier mit einer Aldehydcarbonsäure der Formel

^C - R -

COOH

wobei R = (-CH»-) und η = ο» oder eine ganze Zahl von 1 - k bedeutet, umgesetzt werden.
2. Polyolefinfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aldehydcarbonsäure Glyoxylsäure eingesetzt wird.
3. Polyolefinfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin aus Niederdruckpolyäthylen, Hochdruckpolyäthylen oder Polypropylen besteht.

k. Synthetisches Papier, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Polyolefinfasern gemäß Anspruch 1 gegebenenfalls im Gemisch mit Cellulosefasern besteht.

409882/0486