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Wasserfestes poröses Papier Die Erfindung betrifft ein wasserfestes
poröses Papier, welches eine verbesserte Naßfestigkeit hat und ein Verfahren zur
Herstellung desselben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung soll ein wasserfestes poröses Papier
hergestellt werden, welches eine erstaunlich hohe Naßfestigkeit, und zwar
von
wenigstens 50%, gelegentlich jedoch auch in einer bevorzugten Ausftihrungsform von
80% oder mehr besitzt. Der Ausdruck Naßfestigkeit" soll dabei das Verhältnis In
Prozentsätzen der Zerrelßfestigkelt des naßen Papiers zur Zerreißfestigkelt des
trockenen Papiers bezeichnen, wobei die Zerreißfestigkeit des naßen Papiers gemessen
wird, nachdem ein Probestück des trockenen Papiers bei 200C eine Stunde lang in
Wasser eingetaucht wurde.
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Weiterhin soll gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von
wasserfestem porösem Papier mit der obengenannten erstaunlich hohen Naßfestigkeit
vorgeschlagen werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein neues Filtermedium aus dem genannten
porösen Papier, welches einen guten Filterdurchlauf besitzt, auch wenn es für Filtrationszwecke
eingesetzt wird, bei denen eine hohe Genauigkeit in der Abtrennung benötigt wird.
Dabei soll unter einer hohen Genauigkeit in der Abtrennung verstanden werden, daß
ausschließlich und sämtliche derjenigen Festpartikel, welche in einem bestimmten
erwünschten Partikelgrößenberelch liegen, vollständig von der Flüssigkeit durch
die Filtration entfernt werden. Um so ein Ergebnis zu erzielen, kann man bisher
lediglich Filterpapiere versenden, welche eine große Anzahl von Poren mit einer
sehr gleichmäßigen Porengröße haben. Das Filtermedium gemäß der Erfindung eignet
sich für die Filtration von Nahrungsmitteln, wobei keine giftigen Materialien, z.
B.
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Formaldehyd während der Filtration in das Filtrat abgegeben werden,
und sich noch der Vorteil ergibt, daß das Filterpapier eine bessere Porosität und-eine
höhere Naßfestigkeit, wie bereits oben beschrieben, besitzt.
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Weiterhin betrifft' die Erfindung ein neues medizinisches Sterilisierpapier,
d. h. ein Papier | für verschiedene medizinische Verwendungszwecke, z.B. als Papiersack
für chirurgische Instrumente, Gazen, Bandagen 0. dgl. welcher dann verschlossen
wird, wobei diese mit Äthylenoxidgas 0. dgl. sterilisiert werden, bevor sie bei
chirurgischen Operationen verwendet werden. Dieses Papier hat verbesserte Naßfestigkeitseigenschaften,
Gasdurchlässigkeit, jedoch Bakterienundurchläsigkeit, es liegt sich durch Hitze
verschweißen und hat andere erwilnschte Eigenschaften.
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Es bestand seit langem ein Bedürfnis nach etnam naßfesten porösen
Papier, welches sowohl eine größere Durchlässigkeit als auch eine bessere Naßfestigkeit
besitzt, und zwar zur Verwendung als Filtermedium, z.B. in Filtergeräten wie Luftfilter,
Ölfilter, als Vorfilter, - also zur Anordnung vor dem endgültigen Filter, für Nahrungsmittelfiltergeräte,
z. B. zur F@ltration von Getränken wie Bier, alkoholfreie Getränke, Reiswein o.dgl,
ftir Fillergerätezur Filtration von Industriewasser, wie es in der Nahrungsmittelindustrie,
elektronischen Industrie 0. dgl.
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verwendet wird. Ein übliches naßfestes poröses Papier hat jedoch selten
eine Naßfestigkeit -von mehr als 30%. Weiterhin können Feinfiltermedien mit üblichem
naßfesten porösen Pspier nicht mlt entsprechendem Wirkungsgrad in Verfahren eingesetzt
werden, welche einen hohen Genauigkeitsgrad in der Abtrennung voraussetzen, weil
dann die Filtergeschwindigkeit bedeutend abfällt. Dies heißt also, wenn ein bekanntes
feinmaschiges Filterpapler verwendet wird,- dann nimmt das je Zeiteinheit erzeugte
Volurnenfiltrat sehr schnell ab, weil sich die Poren schneU zusetzen oder weil das
Papier höheren Drücken, wie sie zur Beschleunigung des Verfahrens angewendet werden,
nicht widerstehen kann Es ist also ersichtlich, daß die bisherigen Verfahren zur
Herstellung
vGn naßfestem porösem Papier bestimmte Mängel aufweisen.
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Nacll den üblichen Verfahren wird ein naßfestes poröses Papier im
allgemeinden hergestellt, indem 0, 05 - 0,10 Gewichtsteile eines wasserfesten Bindermaterials
zugesetzt wird. Ein derartiges Bindermaterial kann aus einer Emulsion eines warmhärtenden
Kunstharzes je Gewichtsteil Faser als Rohmaterial bestehen. Das Rohmaterial ist
beispielsweise ungemahlener Holzzellstoff, Baumwollzellstoff 0. dgl. Das Papier
wird dann aus dieser Mischung hergestellt und anschließend einer Hitzebehandlung
bei 80- 1200C unterworfen. Man kann auch das Papier gemäß üblichen Verfahren her-.
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stellen, wobei Faser als Rotlmaterial verwendet wird und es anschließend
zenit einer Lösung imprägnieren, welche eine Emulsion des warmhärtbaren Kunstharzes
enthält. Anschließend folgt wieder eine Iritzebehandlung, um das Papier wasserbeständig
zu machen. Manchmal wurden auch thermoplastische Kunstharze in Form einer Emulsion
verwendet, um ein wasserabstodendes Papicl- zu erzielen. Keines der so L2ellandelten
Papiere besitzt iedoeh eine ausreichende Naßfestigkeit, damit es als gutes Filtermedlum
für den angegebenen Verwendungszweck geeignet wäre, Hieraus ergibt sich, daß es
für den Fachmann äl1erst überraschend ist, daß bei der Herstellung von Papier gemäß
dem Verfahren der Erfindung ein unerwartetes vorteilhaftes Ergebnis erzielt wird.
Gemäß der Erfindung wird dabei am Anfang eine Faser eineg thermoplastischen Kunstharzes
- anstelle der bisher üblichen Beigabe einer Emulsion eines warmhärtbaren oder manchmal
auch eines thermoplastischen Kunstharzes - der Papiermasse zugegeben. Anschließend
wird Papier nach dem ueblichen Verfahren hergestellt. Das so erzielte Papier wird
dann einer Hitzebehandlung unterworfen, Wie bereits beschrieben, besitzt wasserfestes
poröses Papier, welches entsprechend den ueblichen Verfahren hergestellt wird, verschiedene
Nachteile,
weil ein warmhärtbares Kunstharz allgemein für die Erzielung der Wasserfestigkeit
verwendet wurde, Einer der Hauptnachteile liegt dabei darin, daß ein feinmaschiges
lilterpapier, z.B. eines mit einer Poren größe kleiner als 1,0µ, wetches entsprechend
den üblichen Verfahren hergestellt wird, nicht mit entsprechendem Wirkungsgrad bei
der Fil traiton eingesetzt werden kanu, wenn ein entsprechender, hoher Genauigkeitsgrad
bei der Abtrennung vor Kleinpartikeln erforderlich ist, da ei Ile atisgeprägte Abnahme
der F iltrationsgeschwindigkeit bei derartigen Zwecken auftritt. Diese Abnahme der
Filtratio'sgesch,vindigkeit ist auf eine unzureichende Naßfestigkeit der bekannten
Filterpapiere zurückzulühren, d.h. die Naßfestiguit ist für den hohen Druck nicht
ausreichend, welcher zur Beschleunigung des Verfahrens benötigt wird. Eine andere
Ursache liegt darin daß die bei der bekannten FillerpaLierherstellung verwendeten
warmhärtbaren Kunstharze leicht zur Filmbildung neigen, wenn sie beim Trocknungsprozeß
bei der Papierherstellung erhitzt werden, Auf <i'9se wird eine Anzahl von Poren
in dem erzielten Füterpapier mit geschmolzenem Kunstharz zugesetzt Weiterhin besaß,
wie bereits erwähnt, kein wasserfestes poröses Papier, welches entsprechend den
bekannten Verfahren hergestellt wurde, eine ausreichende Naßfestigkeit, um den hohen
Drücken zu widerstehen, wie sie im allgemeinen ber mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden
Filtrationsverfahrer angewendet werden. Dementsprechend wurde die F @ltriergeschwindigkeit
oder der anwendbare Druck sehr stark vermindert, woraus sich ein extrem unwirksamer
Arbeitsgang ergibt. Weiterhin waren die bekannten Verfahren zur Herstellung von
wasserfestem porösem Papier sehr kostspielig, weil ein teures, warmhärtbares Kunstharz
verwendet werden mußte, um dem hergestellten Papier die Eigenschaft der Wasserwiderstandsfähigkeit
zu verleihen. Weiterhin ist das durch die bekannten Verfahren erzielbare wasserfeste
poröse Papier nicht als Filtermedium für die Filtraticn von
Nahrungsmitteln,
Arzheimitteln oder Industriewasser geeignet, wie es in der Nahrungsmittelindustrie
und in der elektronischen Industrie o.dgl.
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verwendet wird. Dies ibL darauf zurückzuführen, daß das warmhärtbare
Kunstharz in seinem Aufbau giftige Vernetzungsmittel, z. B. Formaldehyd, enthält,
welche bei Verwendung des bekannten Papieres oftmals im Filtrat auftreten.
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Andere Naß teile des bekannten Papieres Eind folgende: Dds bekannte
warmhärtbare Kunstharze enthaltende Papier hat eine geringe Wasserfestigkeit, da
die Fasermaterialien, welche das Papier bilelen, z.B. Zellulosefaser o.dgl., leicht
quellen und dabei Flüssigkeit aufnehmen. Hieraus ergibt sich eine Änderung in der
Größe und in der Form der Poren im Filterpapier. Dies macht es unmöglich, eine Abtrennung
in dem obenangeführten Sinn mit dem erforderlichen Genauigdurchzuführen Weiterhin
sind bestimmte bekannte Filterpapiere, z. B. Papiere, welche anorganische Fasermaterialien,
z. 3. Asbest oder Glaswolle enthalten oder Papiere, welche Zellulosefaser enthalten,
ebenfalls nicht zufriedenstellend, weil einige der das Papier bildenden Fasern sich
oftmals vom Papier lösen, so daß Störungen bei nachfolgenden Arbeitsgängen auftreten.
Dieser lKlangel läßt sich ebenfalls der ungenügenden Wasserfestigkeit der bekannten
Papiere zuschreiben.
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Weiterhin, wenn bekannte Papiere. welche Asbest und/oder Zellulose
in ihrem Ausgangszustand enthalten, für die 1 iltration von Bier, Reiswein o. dgl.
verwendet werden, geht v;enigstens ein Teil des Geschmackes des Produktes infolge
der starken Absorptionskraft von Asbest und/oder Zellulose in unbehandeltem Zustand
verloren.
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Das obenerwähnte medizinische Sterilisierpapier wird benötigt, weil
es
in bestimmten Eigenschaften, wie Was serwide rstandsfähigkeit,
Gasdtlrcnlässigkeit, Batrterleanndurchlässigkelt, unter - Hitze Verschweißbarkeit
o. dgl. überlegen ist Wenn dle Wasserwiderstandsfähigkeit oder das Abweisen von
Wasser nicht genigend ist, dann vermehren sich die Bakterleu ziemlich schnell aufgrund
der Quellung der Fasermateriatien, was zur Folge hat, daß das Papier mit Ngsse,
die voll ist mit Bakterien, zugesetzt wird, Wenn/ medizinisches Sterllisierpapier
als Paplerbental fiir eine Gassterilisation verwendet wird, wird der Papierbeutel
zllerst evakuiert und dann mit Äthylenoxtdgas aus einer. Hochdruckgasquelle geftillt
Für diesen Zweck ist jedoch eine gute Luftdurchlässigkeit erforderlich. Weiterhin
muß gewährleistet sein, daß der Beutel sich unter Hitze sehr gut zuschwelßen list,
damit der Verpackungsvorgang wirkungsvoll gestaltet werden bann. Keine der üblichen
zur Verfügung stehenden medizintschen Sterilisierpapiere genügen jedoch all diesen
Erfordernissen gleichzeitig.
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Dementsprechend soll also gemäß der vorliegenden Erfindung ein neues
wasserfestes poröses Papier vorgeschlagen werden, welches eine neuartige Struktur
hat und welches von verschiedenen Mängeln frei ist, die bisher in Bezug auf die
mit üblichen Verfahren hergestellten wasserfesten porösen Papieraials unvermeidbar
angesehen wurden. Weiterhin soll gemäß der Erfindung ein neues Filtermedium vorgeschlagen
werden, welches aus diesem neuen porösen Papier besteht oder dieses enthält und
welches ebenfalls frei von den genannten Mängeln ist und darüber hinaus eine wesentlich
bessere Naßfestigkeit besitzt und das eine überlegene Flüssigkeitsdurchlässigkeit
hat, auch wenn es als Filtermedium für die Erzielung einer hohen Abtrenngenauigkeit
von Festkörpern aus einer Suspension verwendet wird, die sehr kleine, in einer Flüssigkeit
suspendierte Teilchen enthält.
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Weiterhin soll gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren für
eine wirtschaftliche großtechnische Herstellung dieses wasserfesten porösen Papieres
vorgeschlagen werden, wobei übliche Papiermaschinen ohne Einsatz irgendwelcher spezieller
Zusatzeinrichtungen verwendet werden können.
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Weiterhin soll gemäß der vorliegenden Erfindung ein das genannte poröse
Papier enthaltendes neues Filtermedium vorgesehen werden, welches besonders zum
Filtrieren von Nahrungsmitteln, Arzneimitteln, In der Nahrungsmittelindustrie, in
der elektronischen Industrie usw. verwendetem Wasser u. dgl. geeignet ist Weiterhin
soll gemaß der Erfindung ein neues medizinisches Sterilisterpapier vorgesehen werden,
welches sämtliche der bereits erwähnten Anforderungen gleichzeitig und gleichermaßen
erfüllt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht dabei darin, daß eine Faser
eines thermoplastischen Kunstharzes, welches z.B. Polyäthylen, Polypropylen, Polystyröl
0. dgl. enthält, einem fiblichen Rohmaterial zur Herstellung von Papier, z.B. Holzzellstoff,
Baumwoilzellstoff, Glasfaser, Asbest o. dgl. beigemischt wird und daß anschließend
Papier aus dieser Mischung entsprechend dem üblichen Verfahren zur Herstellung von
Papier einschließlich einer Erwärmung hergestellt wird und daß anschließend das
so erzielte Papier bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des jeweils in der Mischung
verwendeten thermoplastischen Kunstharzes erhitzt wird.
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Während der Herstellung des Papiers mittels einer üblichen Papiermaschine
werden sämtliche der jeweils verwendeten Fasern des thermoplastischen Kunstharzes
gleichmäßig durch den gesamten Aufbau des
blattförmigen Papiers
verteilt, teilweise auch in Abhängigkeit von der Struktur des Papiers, wobei die
benachbarten Teilchen fest aneinander gebunden werden. Während des nachfolgenden
Verfahrens, bei dem das Papier mit Wärme behandelt wird, schmelzen die das thermoplastische
Kunstharz enthaltenden Fasern, wobei sie aus ihrer ursprünglichen Faserform in eine
geschmolzene Masse übergehen, An den Stellen, die sie ursprünglich ehlgenommen haben,
lassen sie eine große Anzahl von winzigen Poren oder Freiräumen zurück, welche gleichmäßig
über den gesamten Aufbau des Papierblattes verteilt sind. Ein weiterer, durch eine
derartige Hitzebehandlung erzielter Vorteil liegt darin, daß alle freiliegenden
Oberflächen einschließlich der inneren Flächen der Poren und auch die flache Oberfläche
des Papierblattes vollständig mit geschmolzener thermcpliastischer Faser bezogen
sind. Die Porenöffnullen sind dementsprechend so wie sie entstehen in ihren Dimensionen
stabil. Auf diese Weise wird nicht nur Papier mit idealer Porosität erzielt. Die.
Form vielmehr jeder der Porenöffnungen macht das so erzielte Papier als Filtermedlum
geeignet. Zusätzlich führt das Schmelzen des thermoplastischen Knnstharzes an den
Berührungspunkten zu einer Verfestigung des Papiers und verleiht ihm eine überlegene
Naßfestigkeit und macht es wasserabweisend.
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Dementsprechend kann das Filtermedium, welches das nach dem obenerwähnten
Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte wasserabweisende poröse Papier enthält,
mit Vorteil auch für den Zweck der Filtration einer Suspension verwendet werden,
welche kleinste Partikel enthält, die ansonsten oft zu einer Verstopftitig der Poren
führen. Es wird dabei eine hohe Abtrenngenarngkeit und ein guter Filterdurehlauf
erzielt, was wesentlich für einaiwirksamen technischen Filtriervorgang beiträgt.
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Mit einer der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die
Filtration
von 100 cm3 einer wässrigen Lösung, welche 10g Phthaleyanin blau (organisches Pigment)
je Liter der Suspension enthält, wobei die Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße
von 0, 2 - 3, 0 µ besitzen und das Filterpapier gemäß der Erfindung verwendet wird,
bei Zmmertemperatur unter einem Druck von 1,4kg/cm² innerhalb von 30 Sekunden beendet
werden. Im Vergleich dazu benötigt man mit bekanntem Filterpapier als minimale Zeit
zur Durcllfflhrung der Filtration derselben Suspension unter denselben Bedingungen
300 Sekunden, in beiden Verfahren zu dem Zweck, die Festteilchen, welche einen Durchmesser
von 0,6 6 µ oder größer enthalten, zu entfernen. Darüber hinaus wird bei dem Verfahren
gemäß der Erfindung eine Ausbeute von 99,9% oder mehr hinsichtlich der gewinnung
der Festteilehen dieser Größenordnung erzielt.
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Das Filterpapier gemäß der Erfindung ist dementsprechend im Vergleich
zu dem bekannten Filterpapier besonders nützlich, wenn es zur Filtration einer Suspension
verwendet wird, die sehr kleine Teilchen enthält, Darüber hinaus besitzt das gemäß
dem beschriebenen Verfahren nach der Erfindung hergestellte wasserabweisende poröse
Papier überlegene Wasserbeständigkeitseigenschaften im Vergleich mit ähnlichem bekanntem
porösem Papier. So besitzt z. 3. eic poröses Papier, welches aus einer Mischung
aus Holzzellstoff und fi?olyäthylenfaser gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellt
wurde, eine Naßfestigkeit von 50% oder darliber, wogegen bei einem ähnlichen bekannten
porösen Papier es unmöglich ist, mit der Naßfestigkeit über 3b% zu kommen.
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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann irgendein
thermoplastisches Kunstharz verv-endet werden, solange es sich in Faserform entsprechend
einem üblichen Faserherstellungsverfahren bringen läßt.
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Brauchbare thermoplastische Kunstharze sind Polyolefine, z. B. Polyäthylen,
Polypropylen usw., Polystyrole, Polyamide, Polyacrynitrile, sich die fasern lassen,
Polyester und verschiedene Vinylpolymerlsate einschließlich Polyvinylchlorid, jedoch
aus schließlich von Polyvlnalalkohole n.
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Von den erwähnten thermoplastischen Kunstharzen sind Polyäthylen,
Poly-Propylen, Polystyrol und Polyacrylnltril besonders geeignet, wobei Poly-Ethylen,
Polypropylen und Polyaeryinltril die am besten geeignet sind.
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Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
kann irgendein Fasermaterial, wie es in dem Papierbrel verwendet wird, z. B. Holzzellwolle,
Baumwollzellwolle, Glasfaser, Asbest o. dgl.
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verwendet werden, welchem dann einer oder mehrere der thermoplastir
schen Kunstharzfasern in geeigneten Verhältnissen zugemischt werden.
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Obgleich jede beliebige Komblnation von bestimmten thermoplastischen
Kunstharzfasern und einer anderen Rohmaterialfaser verwendet werden kann, erwies
sich die Kombination von Holzzellstoff und einem Mitglied der Gruppe Polyäthlen,
Polyprop"Ien und Polystyrol und die Kombination 'von Glasfaser und einem Mitglied
der Gruppe Polyäthylen, Polypropylen und Polyacrylnltril bei der Durchfldhrung der
Erfindung als besonders geeignet.
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Obwohl Kombinationen in einem weiten Bereich von Anteilsverhältnissen
mogllch sind, werden bei der Durchfiihrung gemaß der Erfindung jedoch diejenigen
besonders bevorzugt, die 100 Gewichtsteiie Holzzellstoff oder Glasfaser, bezogen
auf das staubtroekene Gewicht; und 5 - 70 Gewichtsteile, vorzugsweise 10 - 60 Gewichteteile
und am meisten bevorzugt 20 - 50 Gewichtsteile der thermoplastlsche'n Kunstharzfaser
enthalten.
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Zur Gewinnung der im Verfahren gemäß der Erfindung benötigten Faser
kann irgendein übliches Verfahren zur Herstellung von Fasern aus einem
So
kann thermoplastischen Kunstharz angewendet werden. /z. 3. ein Verfahren, bei dem
das geschmolzene Kunstharz durch kleine Löcher gepreßt wird, um sol Fäden zu bilden,
welche dann in eine geeignete Länge geschnitten werden oder auch ein direktes Pulpe-Verfahren,
bei welchem die Polymerisation und die Faserherstellung zur gleichen Zeit durchgeführt
werden, bei der Durchführung der Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden.
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Die Elemente der ! "synthetischen Faser-Pulpe", welche Fasern eines
thermoplastischen Kunstharzes enthält und welche durch das obenbeschriebene Verfahren
hergestellt und bei der Durchführung der Erfindung verwendet wird, können im allgemeinen
eine Durchschnlttsgröße von 3 -50 Cl im Durchmesser und 1- 50mm in der Länge haben.
Die so erzielte "synthetische Faser-Pulpe" wird in entsprechenden Mengenanteilensmit
üblichem Papierbrei gemischt, welcher z.B. Holzzellstoff enthält und welcher bis
auf ein gewisses Maß herunter zerfasert oder gemahlen wurde.
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Der erforderliche Mählungqrad der Rohmaterial-Pulpe, zu welchem dann
die "synthetische Pulpe" gemäß der Erfindung zugegeben wird, hängt von dem jeweils
verwendeten speziellen Rohmaterial und dem beabsichtigten Verwendungszweck des Papierproduktes
u,dgl. ab. Eine Röschheit bzw. ein Mahlungsgrad von 200 - 500cc <Canadlen Standard
Freeness) für Holzzellstoff, 600 - 700cc für Glasfaser und 100 - 400cc für Asbest
liefert gute Ergebnisse. Wenn Holzzellwolle, Baumwollzellwolle oder Asbest verwendet
wird, kann man auch das Fasermaterial mit der synthetischen Faser-Pulpe mischen
und erst anschließend die Mischung mahlen.
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Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können auch
die üblichen Bindermaterialien, wie sie bei Papierherstellungsverfahren im allgemeinen
verwendet werden, z. B. modifizierte Polyacrylamide,
katlonisierte
Polyacrylamide u.dgl. verwendet werden. Die Verwendung eines Bindematerials ist
jedoch bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht unbedingt erforderlich.
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Weiterhin kann bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
irgendeines der bei der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Füllmaterialien,
z.B. Ton, Talk, Kalziumcarbonat, feinkörnige Kieselerde 0. dgl. rnit Vorteil entsprechend
den üblichen Bedingungen und Verfahren verwendet werden. Selbstverständlich müssen
nichtgiftige Füllmaterialien ausgewählt werden, wenn eine Filtration von Nahrungsmitteln,
Getränken 0. dgl. beabsichtigt ist.
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Übliche Papierhersteilungsmaschinen, z. B. Pulper, Raffineure (refiner),
Siebmaschinen (sc reen), Fourdrinier-Papie rmaschinen, Zylinder-Papiermaschinen
o. dgl. können bei der Durchführung der Erfindung mit Vorteil verBendet we-(len
wie sie sind, d. h. ohne jegliche Abänderung; dies ist einer der besonderen Vorteile
der Erfindung.
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Weiterhin kann bei der Durchführung der Erfindung die Wärmebehandlung
bei beliebiger Temperatur innerhalb des Bereiches des höchsten Schmelzpunktes der
verwendeten thermoplastischen Kunstharze und der Temperatur, bei welchem das fertiggestellte
Papier Qualitätsverluste erleidet, verwendet werden. Zur Bewerkstelligung der Hitzebehandlung
bei der Durchführung der Erfindung können übliche Erhltzungsmittel, z. B, Heißluft,
Infrarotlampen o. dgl. mit Vorteil verwendet werden.
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Der Temperaturbereich für die Hitzebehandlung bei der Durchführung
der Erfindung hängt von dem jeweils verwendeten speziellen thermoplastischen Kunstharz,
der als Rohmaterial verwendeten Pulpe u. dgl.
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ab. Temperaturen im Bereich von 100°- - 2000C können Im allgemeinen
mit Vorteil verwendet werden. Eine Temperatur Im Bereich von etwa
5
- 300C über dem höchsten Schmelzpunkt der verwendeten thermoplastischen Kunstharze
ist besonders elwifnsctit.
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Die für die Hitzebehandlung erforderliche Zeit liegt Im allgemeinen
zwischen etwa 10 Sekunden bis etwa 5 Minuten. Bei der praktischen Durchführung kann
der Ablauf kontinuierlich gewählt werden einschlieBZ 1 ich den Hitzebehandlungsverfahrensschritten
unter Verwendung von Heißluft, Infrarotlampe u.dgl., wobei die kontinuierliche Arbeitsweise
besonders günstig ist.
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Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung,
ohne dieselbe jedoch einzuschränken.
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Beispiel 1 50 Gewichtsteile NBKP (handelsübliche geblelchteKraft-Pulpe
aus Nadelhölzern aus Kanada) wurde etwa 15 Minuten gemahlen, wobei ein TAPPI-Prüfmahler
verwendet wurde, bis ein Mahlungsgrad (freeness) von 400cc erzielt war. Die Masse
wurde dann gründlich mit 50 Gewichtsteilen Fasern mit einem Durchschnittsdurdimesser
von etwa 20tU und einer Durchschnittslänge von etwa 2mm gemischt Die Fasern bestanden
aus Polyäthylen, welches ein hohes Raumgewicht hatte (Schmelzpunkt 125°C). Ein Papier
A wurde aus dieser Mischung entsprechend einem üblichen Papierherstellungsverfahren
hergestellt, wobei eine Testmaschine der Fourdrinter-Gattung verwendet wurde. Des
so erzielte Papier wurde dann 5 Minuten mit heißer Luft (14O0C) aus einem Heißlufttrockner
erhitzt.
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Die physikalischen Eigenschaften des so erzielten wasserfesten porösen
Papiers sind aus der untenstehenden Aufstellung I ersichtlich
Weiterhin
wurde ein Papier B als Kontrollpapier mit einem ähnlichen Verfahren wie beschrieben
hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß 5 Gewichtsteile eines warmhärtbaren Kunstharzes
der Epoxy-Gattung (Kymene 557, ein Handelensme, welcher filr bestimmte epoxy-modifizlerte
Polyacrylamld-Produkte verwendet wird und welche von der Firma Hercules Powder Company
vertrieben wird und das dem Fachmann gut bekannt ist)/ mit mit Gewiehtstellen des
NBKP gemischt wurden; anschließend wurde die Mischung einer Wärmebehandlung bei
einer Temperatur von 110°C unterzogen, Für Vergleichszwecke wurden Papier A und
Papier B so hergestellt, daß sie eine maximale Porengröße von 0,7µ hatten. Die maximale
Porengröße wurde dabei bestimmt, Indem die Abtrenngenauigkeit mit Fällen verglichen
wurde, in denen ein Membranftller bekannter Porengröße verwendet wurde. Die anderen
Meßwerte wurden entsprechend dem TAPPI-Standardverfahren ermittelt.
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Die Wasserdurchlässigkeit wurde bestimmt, Indem eine Flltratlon von
Leitungswasser unter einem Druck von 1,4 kg/cm2 durchgefifhrt wurde.
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Aufstellung I Papiergewicht (g/m²) A 100 B 102 Zugfestigkeit (kg)
12 11 Bruchdehnung (%). 5 3 Luftdurchlässigkeit (sec) 20 40 Naßfestigkeit (%) 80
30 maximale Porengröße (F) 0,7 0,7 Wasserdurchlässigkeit (sec/lOOcc) 55 110
Beispiel
2 100 Gewichtsteile Glasfasern mit einer Durchmesserdurchschnlttsgröße von 9,u und
einer durchschnittlichen Länge von 10 mm wurden mit 30 Gewichtsteilen eines Fasermaterials
gemischt, das aus Polypropylen bestand und welches eine durcbschnlttllche Durchmessergröße
von 3011 und eine Durchschnittslänge von 3mm hatte. Unter Verwendung dieser Mischung
wurde wie In Beispiel 1 beschrieben, ein Papier C hergestellt. Das so erzielte Papier
wurde dann durch eine Trockenkammer geleitet, die mit Infrarotlampen ausgerüstet
war und welche auf einer konstanten Temperatur von etwa 1700C gehalten wurde. Das
Papier bleibt dabei bei seinem Durchlauf in der Kammer durchschnittlich etwa eine
Minute. Während dieses Hitzebehandlungsverfahrens wurden die verwendeten Polypropylenfasern
mit befriedigendem Ergebnis an denjenigen, Punkten miteinander verschmolzen, an
denen die Fasern miteinander In Kontakt waren. Zur selben Zeit wurde die gesamte
Oberfläche des Fllterpaplers einschließlich der Innenfläche jeder Pore mit geschmolzenem
Kunstharz bedeckt. Weiterhin wurde zur Kontrolle ein Papier D hergestellt, wobei
10 Gewichtsteile einer wärmebindenden Polyvinylalkoholfaser mit 100 Gewichtsteilen
der Glasfaser gemischt wurden.
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Aus der Mischung wurde Papier hegestellt, das so erhaltene Papier
wurde mit einer Lösung durchnäßt, welche Epoxyktinstharz enthielt, und zwar so,
daß das fertiggestellte Papier 5 Gew. % Epoxykunstharz, bezogen auf das Gewicht
des Papiers eInschließlich der Imprägniermischung, hatte. Für Vergleichezwecke wurde
Papier C und D so hergestellt, daß sie eine maximale Porengröße von 3 hatten, Die
Ergebnisse hinsichtlich dieser Papiere sind in der nachstehenden Aufstellung II
zusammengestellt.
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Aufstellung II Papiergewicht (g/m²) C 150 D 155 Zugfestigkeit (kg)
5 5 Luftdurchlässlgkelt (sec) 7 7 Naßfe8tigkelt (ins) 65 12 maximale Porengröße
(p) 3 3 Wasserdurchlässigkeit (sec/100 cc) 12 15 Die verwendeten Meßverfahren und
Instrumente waren dieselben wie in Beispiel 1.
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Beispiel 3 Dieses Beispiel erläutert die Überlegenheit eines Filtermediums,
welches das poröse Papier gemäß der Erfindung enthält im Vergleich zu handelsüblic'h
erhältiichem Filterpapier, insbesondere wenn dieses für die Filtration von Nahrungsmittelmaterlalien
verwendet wird.
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Zu 100 Gewichtsteilen NBKP (handelsmäßig zur Verfügung stehender Holzzellstoff
wie in Beispiel 1 beschrieben) wurden 50 Gewichtsteile einer synthetischen Faser-Pulpe
zugegeben, welche Polyäthylen-Fasern enthielt. Die Mischung wurde mittels eines
Scheiben-Raffineurs auf einen Mahlungsgrad von 400°cc gemahlen. Der gemahlenen Pulpe
wurden eine aus kleinsten Teilchen bestehenden Tonerde hoher Reinheit zugegeben,
wobei die Teilchen eine Durchschnitsgröße von 211 hatten.
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Das Zugabeverhältnis der Teilchen betrug 20 Gew. Sc, bezogen auf das
Gewicht der Pulpe. Anschließend wurde aus der Pulpe unter Verwendung einer für Testversuche
geeigneten zylinder-Papiermaschine ein Papier hergestellt, welches ein Grundgewicht
von 150 g/m² hatte. Das so erzielte Papier wurde dann 2 Minuten lang bei einer Temperatur
von 1400C wärmebehandelt.
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Die Ergebnisse der Filtration von Milch unter Verwendung eines Filtermediums,
welches aus dem durch das erwähnte Verfahren erzielten porösen Papier bestand, sind
in der nachfolgenden Aufstellung III zusammengestellt im Vergleich zu dem Fall,
in welchem handelsübliches Filterpapier für Milch verwendet wurde.
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Aufstellung m Filterpapier gemäß i bekanntes der Erfindung ;F Iitßrpapier
1 Papiergewicht (g/m2) 150 148 Zugfestigkeit (kg) 10 8 Naßfestfgkeit (%) 70 30 maximale
Porengröße (p) û,8 1,0 Flltrationsgeschwindigkeit (sec/1OO cc> 22 35 Formalin
Im Filtrat (ppm) 0,2 3 Beispiel 4 Dieses Beispiel erläutert die Überlegenheit des
porösen Papiers gemäß der Erfindung gegenüber nach bekanntem Verfahren erzielten
porösen Papier, wenn es als medizinisches Sterillslerpapier verwendet wird.
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50 Gewichtsteilen eines synthetischen Faserbreles, welcher Polyäthylen=
fasern enthielt, wurden 50 Gewichtsteile NBKP zugegeben. Die Mischung wurde auf
einen Mahlungsgrad von 200cc gemahlen. Aus dieser Mischung wurde unter Verwendung
einer Fourdrinier-Papiermaschine ein Papier mit einem Grundgewicht von 50 g/m² hergestellt.
Dieses Papier wurde mit heißer Luft bei 1400C wärmebehandelt. Die Versuchsergebnisse,
welche sich ergaben, wenn das so erzielte Papier einer Gassterilisation
urrterworfen
wurde, sind aus der nachfolgenden Aufstellt IV ersichtlich.
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Zur Kontrolle wurde ein Papier aus NBKP hergestellt, welches entsprechend
dem üblichen Verfahren auf einen Mahlungsgrad von 200 cc gemahlen wurde und welches
3 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des NBKP, Kymene 557 enthielt, wobei das so erzielte
Papier einer Wärmebehandlung bei 1100C unterworfen wurde.
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Aufstellung IV Poröses Papier bekanntes poröses gemäß der Erfindung
~ Papier Papiergewicht (g/m2) 50 52 Zugfestigkeit (kg) 7,2 6,9 Naßfestigkeit (%)
75 22 gritche PrIifufg der undurchlässig undurchlässig Bazillendurchlässigkeit Äthylenoxid-Durchlässigkeit
gut gut Verschweißbarkeit unter Hitze möglich unmöglich Beispiel 5 Ein Papierbrei,
welcher 80 Gewichtsteile handelsüblichem NBKP und 20 Gewichtsteile etnerPolyacrylnltrll-Faser
(10,u Durchmesser, 5 mm Länge), welches zur Faserbildung geeignet war, bestand,
wurde mittels einer TAPPl-Maschine 15 Minuten auf einen Mahlungsgrad von 400cc gemahlen.
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Alls dem gemahlenen Papierbrel wurde unter Verwendung einer TAPPI-SLandard-HandblattmaschIne
Papier hergestellt. Dieses Papier wurde mit heißer Luft von 1200C 3 Minuten wärmebehandelt.
Zur Kontrolle wurde ein Papier aus einem Papierbrei, welcher 100 Gewichtsteile Baumwollzellstoff
und 5 Gewichtsteile Kymene 557 enthielt, mittels dieses Verfahrens hergestellt,
wobei in der Endstufe eine Wärmebehandlung bei 110°C angewendet
wurde.
Die Versuchsergebnlsse zeigt die nachfolgende Aufstellung V.
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Aufstellung V Papier gemäß bekanntes Papier der Erfindung 2 Papiergewicht
(g/m 3 100 98 Zugfestigkeit (kg) 13 8 B ruchdehnung (%) 4 2 Luftdurchlässlgkeit
(sec) 17 20 Naßfestigkeit (%) 70 15 maximale Porengröße (µ) 0, 5 1,2 Wasserdurchlässigkeit
(sec/100 cc) 37 75 Die angegebenen bevorzugten A usführungsformen können entsprechend
abgewandelt werden.