DE2758671C2

DE2758671C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung leichter anorganischer Faservliesstoffe

Info

Publication number: DE2758671C2
Application number: DE2758671A
Authority: DE
Inventors: Bernard William Holyoke Mass. Conway; Nelson Leroy Wilbraham Mass. Fegley; James Simsbury Conn. Moran
Original assignee: Dexter Corp
Current assignee: Dexter Corp
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1988-11-10
Also published as: NO780246L; BE863133A; IT1093274B; DK28378A; FI63452C; IN147911B; NL7800876A; JPS5394658A; FR2378889A1; ES466375A1; BR7800447A; ZA78151B; GB1543305A; FR2378889B1; AU3264878A; FI63452B; IT7819612A0; AR218653A1; CA1068144A; DK156228B

Description

j5 Die Erfindung betrifft Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung leichter anorganischer Faservliesstoffe, bei dem die anorganischen Fasern in einer Dispergierflüssigkeit dispergiert und anschließend nach einer weiteren

Verdünnung der Dispersion unmittelbar der Vliesbildungszone einer Naßvliesanlage zugeführt werden, in

welcher unter Abtrennung der Dispergierflüssigkeit die Faservliesbahn gebildet wird.

Anorganische, fasrige Bahnmaterialien, wie Glasfaserpapiere, werden bereits eine ganze '-Veile hergestellt,

haben den Papierhersteller aber ständig vor besondere Probleme gleichförmiger Faserverteilung gestellt. In diesem Zusammenhang ist in der Fachwelt anerkannt, daß Gleichförmigkeit der Faserdispersion vor der Blait- oder Bahnbildung untrennbar an gleichförmige Faserbildung innerhalb des entstehenden Bahnmaterials gebunden ist. Aufgrund der mit der Erzielung der notwendigen gleichförmigen Fasersuspension verbundenen Schwierigkeiten hatten die erhaltenen anorganischen Faserbahnen mit Fasern von geringem Durchmesser ein hohes Flächengewicht, d.h. etwa 50g/m² und darüber, da die schwereren Materialien dick genug waren, um die ungleichförmigen Eigenschaften der anfallenden Faseranordnung zu maskieren. Beim typischen Papiernaßverfahren sind die Fasern Glasfasern mit einem Durchmesser im μηΊ-Bereich und werden dem Dispersionsmedium in Form von von kontinuierlichen Vielfach-GIasseidensträngen geschnittenen Bündeln zugeführt. Das Dispersionsmedium ist gewöhnlich eine wässrig-saure Lösung und kann etwas viskos sein, um die Dispersion und

so Isolierung der einzelnen Fasern innerhalb des Vielfach-li-aserbündels zu fördern und zu erhalten. Die Fasern im Dispersionsmedium werden in einem Holländer gerührt oder bewegt um die Bündel aufzut'ennen, und dann wird das Material in Aufbewahrungsbehälter überführt, die herkömmliche Mischeinrichtungen enthalten, um die Fasern in dem gewünschten Suspensionszustand zu halten. Wie man sich denken kann, führt ungenügendes Rühren beim anfänglichen Dispergieren der Fasern zu unvollständiger Trennung der Glasfasern, und in dem erhaltenen kontinuierlichen Bahnmaterial sind Faserbündel zu erkennen.

In den letzten Jahren sind längere Glasfasern als für die herkömmliche Papierherstellung, nämlich Fasern mit einer Länge zwischen etwa 0,63 und 2,54 cm und darüber verwendet worden. Wurden jedoch diese Fasern nach bislang bekannten Techniken dispergiert. hat sich gezeigt, daß die Einzelfasern dazu neigten, sich im Holländer und in den Aufbewahrungsbehältern zu verschlingen und nicht leicht erneut dispergiert werden konnten, was zu Klumpen oder Zusammenballungen oder anderen Unregelmäßigkeiten im Bahn- oder Blatterzeugnis führte. Auch wurde festgestellt, daß sich die langen Glasfasern wieder zur Bildung von Faserbündeln aneinanderlagerten, die die Anordnung eines Heuhaufens oder einer Spinne zeigten. Wenngleich diese »Heuhaufen« in schweren Materialien und für bestimmte Anwendungszwecke hingenommen werden können, wo das ästhetische Erscheinungsbild des Blatt- oder Bahnmaterials nicht von Bedeutung ist, werden sie doch als Hauptnachteile bei leichten

b5 Materialien und für solche Anwendungszwecke angeschen, wo die Glasfläche einen Oberflächenschleier bildet oder eine glatte Oberfläche einer verstärkten Kunststoffstruktur bieten soll.

Die dickeren, schweren Flächenmaterialitn wurden in Vinyl-Bodenfliesen und dergleichen verwendet, um zu Maßbcstiindigkcit zu führen. Doch hat das schwere Glasmaterial mäßige Harzeindringeigenschaften und des-

halb mäßige Laminatbildung, was zu einer Tendenz dieser Fliesen zum Auseinandergehen der Laminate führt Dünne, leichte, handgeschöpfte Flächenmaterialien mit guter Faserverteilung können bei geeigneten Vorsorgemaßnahmen einzeln hergestellt werden. Doch wurde die gleichförmige Faserverteilung, die notwendig ist, um die visuell wahrnehmbaren Dichteschwankungen, die als »Wolken oder Trübungseffekt« bezeichnet werden, zu beseitigen, gekoppelt mit beträchtlicher Senkung isolierter Faserbündel oder »Heuhaufen«, auf kontinuierlichen Papierherstellungsmaschinen bei der Herstellung leichten Glasfaserbahnmaterials nicht erreicht.

Bei der kontinuierlichen Papierherstellung im Produktionsmaßstab wird Langfaser-Bahnmaterial typischer-H weise aus sehr verdünnen Fasersuspensionen unter Verwendung einer Schrägsieb- oder ähnlichen Papierma-

H schine hergestellt. In einer solchen Maschine wird ein herkömmlicher Stoffauflauf-Kasten des offenen Typs von

|| ausreichendem Volumen verwendet, um für die Bahnbildungszone eine ruhige und verhältnismäßig spannungs-

p freie Flüssigkeit zu schaffen. Der Vorteil eines solchen Stoffauflauf-Kastens besteht darin, daß in ihm genügend

« Zeit zum Freisetzen von Luftblasen aus der Fasersuspension vor der Bahnbildung besteht. Diese Lösung eines

|f erwünschtermaßen ruhigen und spannungsfreien Fluids hat jedoch für Suspensionen mit langen Glasfasern

H einen entscheidenden Nachteil. Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Luftblasen im Stoffauflauf-Kasten freigesetzt

Il werden, sie leicht die Bildung von Faser-»Heuhaufen« zulassen und sogar fördern. Die Blasen tragen diese

|| Faserbündel an die Oberfläche und lassen sich an der Oberfläche des Bahnmaterials im Augenblick von dessen

p Bildung abscheiden. Dies führt nicht nur zu einem unannehmbaren Blatt- bzw. Bahnmaterial unter dem Gesichts-

ffs; punki der visuellen Erscheinungsform, sondern ruft auch ein unregelmäßiges und rauhes Oberflächengefühl

g hervor, das durch einfaches Führen einer Hand über die Oberfläche des Blattmaterials leicht nachweisbar ist.

If Aus der DE-OS 24 54 354 ist zwar ein Glasfaservlies mit einem Binderanteil von 15% bekannt, doch war die

?h Faserverteilung völlig unbefriedigend. Die Fasern waren zusammengeklumpt und die Matte ^.!gte sehr grobe

jsj Inhomogenitäten und ein entsprechend schlechtes Aussehen (S. 18, Z. 7—12). Zur Erzielung einer gleichförmigen

<j|i Faserdispersion, d. h., um das Auftreten von Faseraggregationen in den Endprodukten zu verringern, wurde

v£ nach diesem Stand der Technik vorgeschlagen, eine Vorbehandlung der Ausgangs-Glasfasern mit einem kationi-

^ sehen grenzflächenaktiven Mittel durchzuführen, das eine organische Komponente oder ein Stickstoff, Schwefel,

FS Phosphor oder Antimon aufweisendes Salz enthält. Die Mechaniken der Bildung der Faserdispersion erschei-

; ■' nen herkömmlich, die Arbeitsweise mit Vorbehandlungen aufwendig.

|>i Die US-PS 37 58 375 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Faservlieses aus Glasfasern, die in einer

Flüssigkeit dispergiert sind, wobei die Dispersion auf einen durchlässigen, sich bewegenden Trpger aufgebracht

I^ wird, auf dem die Fasern zurückgehalten werden, während die Flüssigkeit entfernt wird. Sie ist insDesondere mit

I" der Bildung von Vliesen aus langen Fasern (im Bereich von 20 mm Länge) befaßt und auf das Problem der

■; 1 Vermeidung der Bildung von Klumpen, Büscheln oder Knoten von Fasern gerichtet.

Dieses bekannte Verfahren ist darauf ausgerichtet, die Bildung vor, Knoten und dergleichen durch Geraderichten und Trennen der Fasern zu vermeiden, bevor sie in die dispergierte Flüssigkeit gelangen. Nach diesem Stand der Technik soll sogar jede wesentliche Turbulenz vermieden werden: wie in Spalte 4, Zeilen 53/54 ·" festgestellt, »ist es nicht wünschenswert, Rühr- oder Mischeinrichtungen zu verwenden, die dazu neigen wurden,

die längeren Fasern zu brechen oder zu verkürzen.«

In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße ; Verfahren derart zu verbessern, daß leichte, gleichförmige Glasfaservliese mit einem Minimum an Einzelfaserbündelfehlern und ohne sichtbare Faserdichteschwankungen im Produktionsmaßstab hergestellt werden können.

: Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.

:-., Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden näheren Beschreibung und der Zeichnung.

Die einzige Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm einer zur Bildung des erfindungsgemäß hergestellten leichten anorganischen Fjscrvliesstoffs bevorzugt angewandten Technik.

Wie zuvor erwähnt, besteht ein Hauptfaklor zur Erzielung der gewünschten gleichförmigen Faserverieilung in dem anfallenden Faservliesstoff im Erreichen einer vollständigen, gleichförmigen Fasersuspension der Glasfasern im Dispersionsmedium und im Zuführen der intakten Dispersion zum Bereich der Vliesbildung.

Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Qualität einer wäßrigen Faserdispersion und ihr Zuführvermögen zur Vlieshildungszone einer Papiermaschine. Hierzu gehören die Art der Faser, einschließlich der Faserzurichtung und des Zustandes der für die Faserzufuhr verwendeten Fadenstränge, das Schneiden, die Zusammensetzung und Eigenschaften des Dispergiermediums, die Leistung der Misch- oder Dispergiei vorrichtung und die Behandlung des Faservorratsmaterials nach dem Verlassen der Dispergie/vorrichtung. Obgleich jeder dieser Faktoren wichtig ist. hat c, sich erfindungsgemäß gezeigt, daß ein erheblicher und bedeutender Faktor die Verweilzeit der Käsern innerhalb des Systems zwischen dem Punki ist, an dem sie in die Dispergiervorrichtung gelangen und dem Punkt, an dem sie aus der Dispersion an der Vliesbildungszone der Papiermaschine entnommen werden. So wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die besten Ergebnisse durch völliges Weglassen der bislang verwendeten Aufbewahrungsbehälter und durch Verwendung einer in die Stoffleitung eingebauten Dispergiervorrichtung anstelle der in der Vergangenheit verwendeten Chargenmischer erzielt werden. Im Zusammenhang mit dem ω Weglassen der Aufbewahrungsbehälter steht die sofortige Zufuhr der dispergierten Fasern zu einer Verdünnungsstation und die Verwendung eines glatten Stoffauflauf-Kastens mit geringem Volumen, gekennzeichnet durch hohe Turbulenz und hohe Materialgeschwindigkeit. In einem solchen System erfolgt der Strom der Fasersuspension von der Dispergiervorrichtung zur Vliesbildungszone der Papiermaschine innerhalb von wenigen Sekunden, und die Verweilzeit in der Dispergiervorrichtung ist ein die Ze!?, für den Durchgang der Glasfasern durch das System steuernder Hauptfaktor. Eine so'che Zeitsteuerung ist wichtig, da es sich gezeigt hat, daß optimale Dispersion hnger Glasfasern relativ rasch erreicht wird, d. h. innerhalb etwa I bis IO min. und in dem am gleichförmigsten dispergierten Zustand nur 4 bis 5 min gehalten wird. Danach neigen die Glasfasern wieder

zur Ansammlung, hängen aneinander oder bilden die unerwünschten »Heuhaufen« oder die zuvor erwähnten Vielfaser-Bündel. Es wird natürlich erkennbar, daß das Naßpapier-Verfahren ein dynamisches System ist, das durch zahlreiche andere Bedingungen oder Faktoren innerhalb des Systems beeinflußt wird, wie die Viskosität des Dispersionsmediums, die Faserkonsistenz, die Geschwindigkeit, mit der die Fasern der Dispergicrvorrich-

tung zudosiert werden, und zahlreiche andere Verfahrensveränderliche. Folglich wird die genaue Vcrweil/.cil ν

von diesen verschiedenen Bedingungen oder Faktoren abhängen. Annehmbare Ergebnisse wurden mit gesteuerten Verweilzeiten in der Dispergiervorrichtung von weniger als 10 min und im allgemeinen von etwa 1 bis 7 min erzielt. Ein günstiger Arbeitsbereich fällt zwischen etwa 2 und 6 min, während die bevorzugte Verwcilzcit ₍>:

etwa 2,5 bis 5 min beträgt. ' i

to Wenngleich als erfindungsgemäß zu verwendende anorganische Fasern im wesentlichen alle herkömmlichen ;;£

anorganischen Materialien, die in Faserform im Handel erhältlich sind, wie Asbest, Mineralwolle und dcrglci- '*

chen, verwendet werden können, werden Glasfasern im allgemeinen bevorzugt. Die Glasfasern variieren beträchtlich in der Dicl.u, obgleich bei der bevorzugten Ausführungsform die Faserdurchmesscr im gröberen Faserbereich, wie zwischen etwa 5 und 15 μιη, liegen. Natürlich können für besondere Anwendungs/weckc auch Fasern mit etwas feinerem oder gröberem Durchmesser verwendet werden. Die Glasfasern stellen den Hauplanteil des Fasergehalts dar, vorzugsweise soviel wie möglich von diesem. So sind etwa 85 bis 40% oder mehr der Fasern innerhalb der Vliesslruklur anorganisch, und vorzugsweise Glasfasern. Wie hier beispielhaft angegeben, können Gemische verschiedener Arten und Größen von Glasfasern verwendet werden, oder das Vlies kann aus !

n.i'Am^nUTmAn A -« ..«-J ΓΙ »ΧΩ*. * -» f~l |_n^f_n^_n__n U«. _»~ll. . I»

IIUI WlItVl blllLtgbllrlllUIIUUIUUb «Uli VJiUJItIjVI Il llVlgbllbllt JVIII.

Aufgrund der Art bevorzugt verwendeter Glasfasern ist es im allgemeinen wünschenswert, einen Binder in dem anorganischen Vliesmaterial vorzusehen. Wenngleich ein Binder als verdünnte Lösung zur Anwendung gelangen kann, nachdem das Vlies hergestellt ist, oder in die Faserzufuhr als Teil des Dispersionsricdiums eingearbeitet sein kann, werden im allgemeinen bevorzugt Binderfasern geschaffen, die bis zu etwa 10 bis 15% des Gesamtfasergehalts und vorzugsweise etwa 5 bis 10% ausmachen. Zahlreiche Binderfasern können mit guten Ergebnissen verwendet werden, darunter haben sich Polyvinylalkoholfasern als überlegene Ergebnisse

hinsichtlich des Besprühens mit Klebern und dergleichen nach der Bildung liefernd erwiesen. Die Bindl>;rfasern '

verbessern auch die Handhabungseigenschaften des Vlieses durch die Papiermaschine hindurch. Vorzugsweise werden die Fasern in der Trockenpartie der Maschine aktivii:! oder wenigstens weich gemacht, um das Vliesmaterial mit der gewünschten strukturellen Vollständigkeit zu versehen.

Die Binderfa^ern werden der Fasersuspension vorzugsweise während oder nach dem Verdünnen der Faserkonsistenz und vor dem Überführen der Suspension in den Stoffauflauf-Kasien der Papiermaschine zugcsci/l. So können die Polyvinylalkohol-Fascrn, die als Binderkomponentc der Faserbahn wirken, t/iit einer Flügelpumpe mit einstellbarer Drehzahl in Strömungsrichtung gesehen hinter der Verdünnungsstufe bequem zugcseizt werden, ohne mil der Dispersion der Glasfasern in dem gleichförmig dispergieren Faservorratsmatcriat störend ■

J5 in Wechselwirkung zu treten. Wenn gewünscht, können nachfolgend Leimpressenbehandlung oder andere '

Binderbehandlungen angewandt werden, in Abhängigkeit von der speziellen Endverwendung, für die das Vliesmaterial vorgesehen ist.

Speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnung hat es sich bei der bevorzugten Technik als wünschenswert erwiesen, lange Glasfasern gesteuert oder dosiert zuzuführen, um die besten Faserdispersionseigenschaften zu erreichen. Die Fasern werden vorzugsweise mit einer gewählten Geschwindigkeit in eine kontinuierlich arbeitende, in die Leitung eingebaute Dispergiervorrichtung dosiert und aus dieser direkt der Verdünnungs- und Vliesbildungszone der herkömmlichen Papiermaschine zugeführt Diese Anordnung beseitigt die Notwendigkeit, die dispergieren Fasern in einer Materialbütte oder einem anderen Aufbewahrungsbehälter zu halten, sowie die sich daraus ergebende Verschlechterung der Dispersionsqualität. Zudem ist es ein Vorteil der Erfin-

dung, daß die kontinuierliche Dispergierausstattung verhältnismäßig einfachen Aufbau aufweist und wenig ■■

kostspielig ist, verglichen mit einer herkömmlichen Ausrüstung zur Herstellung des Ausgangsmaterials. Wenn gewünscht, können die Fasern vorgeschnitten und mit einer Trockenfaser-Dosiereinrichtung zugeführt werden, oder sie können als kontinuierliche Stränge zugeführt und so geschnitten werden, wie sie der eingebauten Dispergiervorrichtung zugeführt werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Schneidvorrichtung am Einlaß zur Dispergier orrichtung vorzusehen, so daß Glasstränge kontinuierlicher Länge von Spulen zugeführt und iur die unmittelbare Zufuhr zur Dispergiervorrichtung geschnitten werden können. Diese Zufuhr kontinuierlicher Fasern liefert ausgezeichnete Steuerungsmöglichkeit sowohl der Faserlänge als auch der Geschwindigkeit, mit der die Fasern der Dispergiervorrichtung zugeführt werden. Außerdem ermöglicht dies Flexibilität, indem es die

Verwendung verschiedener Faserlängen und eine Regelung der Faserlängen erlaubt :

Werden vorgeschnittene Fasern verwendet, ist es möglich, die Faserzufuhrgeschwändigkeh zur Dispergiervorrichtung zu steuern, indem ein Wiegeband oder dergleichen zwischen der Trockenfaser-Dosiereinrichtung und der Faserdispergiervorrichtung verwendet wird, wobei die Trockenfaser-Dosiereinrichtung als Vorzufuhreinrichtung wirkt, bei der die Geschwindigkeit durch ein Signal von dem Wiegeband moduliert und gesteuert wird, um die gewünschte Zufuhrgeschwindigkeit der Fasern zu erreichen.

Die als Dispersionsmedium verwendete Flüssigkeit wird auch dem Einlaß der Dispergiervorrichtung züge- ;.'''■

führt, um darin die gewünschte Faserkonsistenz zu liefern. Diese Flüssigkeit ist eine wäßrig-saure Lösung, die ein 1}

geeignetes Mittel zum Steuern der Viskosität des Dispersionsmediums enthalten kann. So wird nach einer '§

bevorzugten Ausführungsform eine wäßrige Lösung verdünnter Schwefelsäure mit einem pH zwischen 2 und 4 £i

und einer ausreichenden Menge eines die Viskosität gestaltenden Mittels verwendet Typischerweise entwickelt Ϊ£

die Lösung eine Viskosität zwischen etwa 0,005 und 0,020 Pa-s. Das viskositätsgestaltendc Mittel kann ein |j5

natürliches oder synthetisches Material oder deren Gemische sein. Die Mittel sind vorzugsweise wasserlösliche gä

Materialien, wie Harze oder natürliche Kautschuke, die allein oder in Kombination mit anderen Materialien fS

verwendet werden können, um die gewünschte Viskosität zu liefern. Beispiele für natürliche Gum-Materialien sind lohanncsbrot- und Guar-Gum-Derivate. Von diesen werden die Guar-Gum-Derivate vorgezogen, und ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einer wäßrigen Lösung eines handelsüblichen Guar-Gum-Derivats erhalten. Zusätzlich zu den natürlichen Viskositätsreglern ist es auch möglich, synthetische Materialien, wie höhcr-molckularc Harze, Dispersionsmittel, grenzflächenaktive Mittel und dergleichen zu verwenden, um die ; Eigenschaften des Dispersionsmediums zu steuern. Diese synthetischen Materialien sind vorzugsweise wasserlöslich und in der für die Glasfasern verwendeten sauren Umgebung stabil. Unter den synthetischen Viskosiiätsre-','i>rn sind bevorzugte Harze Polyacrylamidpolymeie, die in verdünnten wäßrigen Lösungen bei geringer Konzentration (z. B. 0,025 bis 0,2%) verwendet werden können, um die gewünschte Viskositätskontrollc zu bieten.

Das viskose Dispersionsmedium wird verwendet, da es verhindert, daß sich die Fasern während des Dispersionsvorgangs verwirren, und dazu beiträgt, die Fasern während des Durchgangs der Suspension durch die Dispergiervorrichtung in ihrem dispergierten Zustand zu halten. Die Viskosität der Lösung wird erkennbar die erforderliche Verwcilzeit beeinflussen und muß auf die jeweils speziell verwendete Faser und Faserkonsistenz eingestellt werden. Ein Medium von hoher Viskosität und eine kurze Verweilzeit könnten zu einem nicht ausreichend dispergierten Fasermaterial führen, während geringe Viskosität und eine lange Verweilzeit zum »Übcrdispergicren« und zur Bildung von »Heuhaufen« und anderen größeren Unzulänglichkeiten führen könnte. Eine Viskosität im Bereich von etwa 0,005 bis 0.010 Pa-s und eine Verweilzcit von etwa 2,5 bis 5.0 min hat sich ■ils '/.¹J "Uten Di^ersionscr^cbnissen führend erwiesen. Natürlich kennen such andere Zusätze, wie Dispcrsionshilfsmittcl. z. B. grenzflächenaktive Mittel, wie Natriumhexametaphosphat dem Dispersionsmedium zugesetzt werden, um die gewünschte Kontrolle über die dispergierten Fasern zu erreichen und dazu beizutragen, die Rekombination von Fasern zu unerwünschten Haufen-anordnungen oder Knäueln zu verhindern.

Wie erwähnt, wurde gefunden, daß die Fasern in dem Dispersionsmedium recht schnell dispergiert werden und innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit einen Spitzenprozentsatz an dispergierten Fasern erreichen, worauf Jic Fasern dazu neigen, leicht aneinander zu hängen oder gebunden zu sein, um die unerwünschten »Heuhaufen« oder Knäuel zu bilden. So ist es nach dem Erreichen optimaler Dispersion wünschenswert, das Rühren für eine begrenzte Zeitdauer beizubehalten und die Verweilzeit der Fasern in der Dispergiervorrichtung so zu steuern, daß längeres Rühren vermieden wird. In diesem Zusammenhang wurde auch gefunden, daß selbst nach dem Erreichen optimaler Dispersion bei der gewünschten Verweilzeit die Rühreinrichtungen innerhalb der Dispergiervorrichtung nicht ohne Schaden für die Qualität der Dispersion abgeschaltet werden können. Natürlich wird di Oberflächenbehandlung der Fasern deren Fähigkeit zum Überstehen einer verlängerten Verweilzeit beträchtlich beeinflussen. Für die meisten der derzeit im Handel erhältlichen Glasfasern jedoch wurde gefunden, daß die optimale Verweilzeit zwischen 2,5 und 5 min liegt, wenn mit einem Dispersionsmedium einer Viskosität von etwa 0,005 bis 0,010 Pa -s und einem pH von etwa 2 bis 3 bei einer Temperatur der Lösung von etwa 27 bis 38"C und einer Faserkonsistenz von etwa 0,3 bis 1,0% gearbeitet wird. J5

Vorzugsweise sollte die Dispergiervorrichtung von der Art sein, die eine verhältnismäßig glatte innere Oberfläche aufweist und frei ist von Kanten oder Oberflächen, an denen die langen Glasfasern oder -fäden sich verhaken oder hängen bleiben. Die Dispergiervorrichtung kann jedoch aus einer Vielzahl von Misch- oder Dispcrgicrstationcn oder -kammern mit kontinuierlichem Strom direkt von Station zu Station bestehen, um die gewünschten Vcrweilzcit-liigenschaften zu ergeben. 4'>

Die besondere Gestaltung der Dispergiervorrichtung kann natürlich variieren, solange sie die gewünschte Funktion der Trennung der einzelnen Fasern oder Fäden aus den ihr zugeführten Bündeln erfüllt und eine gleichförmige Dispersion der Einzelfasern bildet, während die Faserdispersion durch die Dispergiervorrichtung innerhalb der gewünschten Verweilzeit geführt wird. Die Fasern werden dem durch die Dispergiervorrichtung strömenden Dispersionsmedium zudosiert, um die gewünschte Faserkonsistenz zu liefern. Gewöhnlich ist die Konsistenz wesentlich höher als die Faserkonsistenz im Stoffauflauf-Kasten, und zwar um einen Faktor von 10 bis 100.

Erfindungsgemäß liegt die Faserkonsistenz im Bereich von etwa 0.3 bis 1,3% mit einem bevorzugten Bereich von etwa 0.5 bis 05%.

Wie zuvor erwähnt, bewegt sich die Faserdispersion rasch von der Dispergiervorrichtung zur Vliesbildungszone der Papiermaschine und erreicht in der Tat das Papiermaschinensieb innerhalb weniger Sekunden nach dem Verlassen der Dispergiervorrichtung. Während dieser Zeit jedoch wird die Faserkonsistenz der Dispersion so eingestellt, daß das Fasermaterial stärker verdünnt wird. Dies kann erreicht werden, indem die Dispersion einem getrennten Durchström-Mischbehälter zugeführt wird, wo sie mit dem Sieb- oder Abwasser-Hauptstrom vom Vlicsbildungsvorgang gemischt wird. Die Faserkonsistenz wird von einem Wert von 03 bis 13% auf einen Wert von etwa 0,005 bis 0.05% verdünnt. So ist die Verdünnung ersichtlich größer als 10 :1 und gewöhnlich 15 bis 25 : 1. um die stark verdünnte Fasersuspension zu liefern, die dem Stoffauflauf-Kasten der Papiermaschine zugeführt wird.

Wie in der Zeichnung angedeutet, ist der erfindungsgemäß verwendete Stoffauflauf-Kasten anders als der offene Stoffauflauf-Kasten herkömmlicher Papiermaschinen mit geneigtem Sieb und weist eine glatte Umrißli- eo nie und ein vermindertes Volumen auf, so daß die stark verdünnte Fasersuspension rasch durch den Stoffauflauf-Kasten zur Vliesbildungszone fließt. Der Stoffauflauf-Kasten mit dem verminderten Volumen und der glatten Umrißlinie erhöht nicht nur die Durchlaufgeschwindigkeit der Fasersuspension, sondern auch den Grad der statistischen Turbulenz unmittelbar über der Bildungszone. Der erhöhte Turbulenzgrad verhindert ein Ansammeln von Schaum- und Fasermassen, die sonst an die Oberfläche schwimmen und Knäuel oder andere Fasermangel hervorrufen würden. Die Strömungskontrolle der verdünnten Faserdispersion kann nach einem geeigneten Mechanismus hierfür, wie eine Flögelpumpe mit variabler Drehzahl, erreicht werden, vorausgesetzt jedoch, daß die Pumpe eine glatte Bauweise aufweist und frei von Elementen ist, die in der Strömung Wirbel

hervorrufen oder anderweitig Faserverwirrungen auslösen würden. So verhindert der crfindiingsgemüLl vcr wendete Stoffauflauf-Kasten, daß die Faserdispersion längere Zeit gehalten wird, wodurch verhindert wird. daU die dispergierten Fasern rekombinieren und Mängel in der Vliesstruktur bilden.

Die folgenden Beispiele dienen dem besseren Verständnis und der weiteren Veranschaulichung der Krfindung. ohne sie hierauf zu beschränken. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich alle Teile auf das Gewicht.

Beispiel 1

Mit einer Papiermaschine von Produktionsgröße wurde ein leichtes Glasfaser-Vliesmaterial hergestellt. Gla.sfasern mit einem Faserdurchmesser von 9 μπι wurden von von Spulen zugeführten Glasseidensträngen auf eine Länge von 1,27 cm geschnitten. Die geschnittenen Fasern wurden direkt in eine eingebaute Dispergiervorriehtung mit 0,454 kg/min zugeführt. Die eingebaute Dispergiervorrichtung hatte eine Kapazität von 379 I und wurde mit einem Durchsatz von 114 l/min betrieben, entsprechend einer Vcrweilzeit von etwas mehr ;ils 3 min. Das verwendete Dispersionsmedium war eine verdünnte Schwefelsäurelösung mit einem Guar-Gum-Derivai in ausreichenden Mengen, um der Lösung eine Viskosität von etwa 0,005 Pa-s bei einem pH von 2.3 und einer Temperatur von 31°C zu verleihen. Die Faserdispersion wurde mit einer Faserkonsistenz von 0.4% von der Dispergiervorrichtung zu einem Mischbehälter geführt, wo die Faserkonsistenz auf ein Verhältnis von ctw;i 24 : 1 verdünnt wurde. Der verdünnten Suspension wurden Polyvinylalkoholfasern in Mengen /ugesci/t, die für pin? PnlvvinulalWnhotfiiscr-Konzcntratiori von 89^0. bezogen auf düs Gewicht der Cüiisiuscrn, ü'jsrcichic". !?ic Faserdispersion wurde dann einem Hochgeschwindigkeits-Stoffauflaufkasten von geringem Volumen bei einer Konsistenz von 0,017% zugeführt, und es bildete sich ein Glasfaservlies in mittlerer Produktionsgesehwindigkeii Das anfallende Vliesmaierial halle ein Flächengewicht von 13,6 g/m², eine Dicke von 84 μιτι und eine Lufiporosität von 8263 l/min/IOOcm² bei 1.2 mbar Druck. Das leichte Vliesmaterial hatte eine Trockcnzugfestigkcii von 507 g/25 mm in Maschinenrichtung und 333 g/25 mm in Querrichtung. Es zeigte eine Zungenwciierreißfestigkeit von 34 g in Maschinenrichtung und 44 g in Querrichtung.

Aus verschiedenen Teilen des Vliesmaterials entnommene Proben zeigten eine Hauptfehlerzahl von 0 bis 2 und eine Nebenfehlerzahl von 0 bis 5 pro 9,3 m², korrigiert berechnet auf ein Flächengewicht von 17 g/m². AK Hauptfehler gilt ein Faserbündel entweder undispergierter oder teilweise dispergierter Natur oder in Knäuelanordnung, während als Nebenfehler 2 oder 3 Fasern gelten, die undispergiert geblieben sind oder zusammengezo gen wurden. Als gewerblich akzeptable Leichtmaterialien werden solche angesehen, die etwa 10 oder weniger und vorzugsweise 5 oder weniger Hauptfehler auf 9,3 m² Vliesmaterial haben. Die Nebenfehler werden nicht als wesentlich angesehen. Das Vliesmaterial zeigte auch eine gleichförmige Faserverteilung, im wesentlichen ohne jede Dichte-veränderung bei visueller Prüfung.

J5 Beispiele Il bis Vl

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde auf der gleichen Papiermaschine wiederholt, ausgenommen einige Veränderungen der Arbeitsbedingungen, der Faserzurichtung und des Flächengewichts des hergestellten Materials. Die Ergebnisse sind nachfolgend in der Tabelle zusammengestellt:

Tabelle

	Faser	Beispiel	III	IV	V	Vl
	9μΓη(%)	Il
45	Ι3μιη(%)		46	90	70	22
	Binder (%)	70	46	—	22	70
	Flächengewicht (g/m²)	22	8	10	8	8
	Dicke (μηι)	8	18.3	22.0	22.4	23,1
50	Luftporosität (l/min)	19,8	115	133	138	115
	Trockenzugfestigkeit (g/25 mm)	123	6552	4742	5512	6149
	Maschinenrichtung	5648
	Querrichtung		609	1828	1456	1121
55	Zungen-Weiterreißfestigkeit (g)	1109	765	1034	1362	1037
	Maschinenrichtung	915
	Querrichtung		60	40	62	89
	Fchlerzahl pro 9,3 m²	51	44	60	63	99
b0	Hauptfehler	51
	Nebenfehler		0-4	0-3	0-1	0
	0-3	0-5	7-14	1-4	2-4
	3-4

Beispiele VfI bis IX

Die Arbeitsweise der vorhergehenden Beispiele wurde auf einer kleinen Produktionsmaschine unter Verwendung von Glasfasern kleineren Durchmessers und ohne Binderfasern wiederholt. In jedem Falle stellten die
Glasfasern 100% der Faserkomponente dar ur:d hatten 1,27 cm Lange und 6 μηι Durchmesser. Das Flächengcwicht und die Fehlerzahl pro 9.3 m² sind unten angegeben. Die hohe Zahl der Nebcnfehler spiegelt den sehr
feinen Faserdurchmesser und die subjektive Bestimmung des Prüfers wieder, in jedem Falle wird aber das
Vlicsnmcrial vom kommerziellen Standpunkt aus als vollkommen angesehen.

Beispiel	Flächcngewichl Fehler	Haupt-	Nebcn-
	(g/m²)	1	241
VII	15.8	0	386
Viii	16.6	0	215
IX	17.6	Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung leichter anorganischer Faservliesstoffe, bei dem die anorganischen Fasern in einer Dispergierflüssigkeit dispergiert und anschließend nach einer weiteren Verdünnung der Dispersion unmittelbar der Vliesbildungszone einer Naßvliesanlage zugeführt werden, in welcher unter Abtrennung der Dispergierflüssigkeit die Faservliesbahn gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Fasern eine Faserlänge von etwa 0,63 cm bis 2,54 cm aufweisen, daß die anorganischen Fasern eine Dispergiervorrichtung bei einer Konzentration von 03 bis 13% unter Einhaltung einer Verweilzeit von weniger als 10 min durchlaufen und anschließend unter weiterer Verdünnung auf 0.05& bis

ίο 0,005% nach wenigen Sekunden die Vliesbildungszone erreichen, daß zur Vliesbildung ein glatte Umrißlinien aufweisender Stoffauflaufkasten von geringem Volumen verwendet wird, in dem die Faserdispersion hohen Turbulenzen und Strömungsgeschwindigkeiten ausgesetzt ist, wobei eine gleichförmige Faservliesbahn mit einem Flächengewicht von 5 bis 30 g pro m² derart erzeugt wird, daß auf 93 m² weniger als 10 Faserbündel oder -knäuel, bezogen auf ein Flächengewicht von ?7 g pro m², feststellbar sind, und daß an irgend einer

Stelle des Verfahrens bis zu 15 Gew.-% Bindemittel zubegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder zu Beginn in die Dispersion in Faserform eingegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 10 Gew.-% Binder, vorzugsweise Polyvinylalkohol zugegeben werden.

4. Veri'Jiren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit in der Dispergiervorrichtung 1

bis 7 rnirr, vorzugsweise 2,5 bis 5 min ist 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsflüssigkeit eine

wässrig-saure Lösung ist, die ein die Viskosität steuerndes Mittel, vorzugsweise ein natürliches Harz oder ein Polyacrylamid, enthält 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die wässrige Dispersionsflüssigkeit einen pH von 2 bis 4 und eine Viskosität von 0,005 bis 0,020 Pa · s (5 bis 20 cP) hat

7. Verfahren nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Faserdispersion in der Dispergiervorrichtung auf eine Faserkonzentration von 03 bis 0,9% eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als anorganische Fasern ein Gemisch von Fasern unterschiedlicher Durchmesser im Mikrometer-Bereich gewählt wird.