DE4328851A1 - Mattierungszusammensetzung für Celluloseacetatfasern - Google Patents

Mattierungszusammensetzung für Celluloseacetatfasern

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Description

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mattierungszusammensetzung für Celluloseacetatfasern. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Mattierungszusammensetzung und ein Verfahren zur Mattierung von Celluloseacetatfasern sowie die Verwendung der mattierten Celluloseacetatfasern in der Herstellung von Zigarettenfiltern sowie textilen Produkten.
Die Mattierung von Celluloseacetatfasern kann nach verschiedenen Verfahren erfolgen. Aus Kronos Leitfaden, Grundlagen und Anwendung von Kronos Titandioxid, herausgegeben von den Kronos Titanfabriken, 1967, sind zwei Möglichkeiten zur Mattierung von Celluloseacetatfasern bekannt. Die eine Möglichkeit besteht darin, Acetatchips mit verhältnismäßig hohem Gehalt an TiO₂-Pigment (30 bis 50 Gew.-% TiO₂-Pigment) herzustellen. Dazu wird das TiO₂-Pigment in einem heizbaren Walzwerk intensiv in dem Celluloseacetat dispergiert. Der Mischung werden zunächst etwas Diacetonalkohol und Wasser zugefügt, um eine plastische Masse zu erhalten. Während des Mischprozesses verdampfen der Alkohol und das Wasser, so daß schließlich ein Celluloseacetat-Band gebildet wird, in dem das TiO₂-Pigment gleichmäßig verteilt vorliegt. Die daraus hergestellten Chips können entweder mit nicht pigmentiertem Celluloseacetat gemischt und dann in Aceton gelöst werden, sie können aber auch direkt in eine Spinnlösung eingebracht werden. Schließlich besteht die Möglichkeit, aus diesen Chips eine Celluloseacetat-Lösung in Aceton mit hohem TiO₂-Pigmentanteil herzustellen und dieses Konzentrat erst kurz vor den Spinndüsen in den Hauptstrom der Spinnlösung zu injizieren. Bei diesem Verfahren läßt sich die Scherkraft nur schlecht regulieren.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, ein Konzentrat von TiO₂-Pigment in verdünnter Celluloseacetat-Lösung mit Hilfe eines geeigneten Mahlaggregates, z. B. einer Kugelmühle, herzustellen. Die Lösung enthält etwa 7 Gew.-% Celluloseacetat und etwa 25 Gew.-% TiO₂-Pigment. Nach dem Dispergiervorgang werden grobe Anteile der Pigmentsuspension abfiltriert. In eine Celluloseacetatspinnlösung werden etwa 25% Cellulose in Aceton eingebracht und mit dieser intensiv vermischt. Diese Möglichkeit der Mattierung von Celluloseacetatfasern hat den Nachteil, daß TiO₂ dazu neigt, in den Acetatlösungen zu flokkulieren und sich abzusetzen, wodurch weitere Nachteile entstehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mattierungszusammensetzung bereitzustellen, mit der Celluloseacetatfasern wirtschaftlich und umweltfreundlich ohne großen Aufwand mattiert werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Mattierungszusammensetzung gelöst, die 15 bis 85 Gew.-% TiO₂, 15 bis 85 Gew.-% Paraffinöl und 0,5 bis 10 Gew.-% Dispergiermittel enthält.
Die erfindungsgemäße Mattierungszusammensetzung wird völlig ohne Dispergierschritte durch Einrühren in die zur Herstellung der Celluloseacetatfasern verwendete Spinnlösung eingebracht. Der Ausdruck Spinnlösung bedeutet ein Gemisch aus einem Lösungsmittel und Celluloseacetat, das so weit homogen und flüssig ist, daß es durch eine Spinndüse geleitet werden kann. Die erfindungsgemäße Mattierungszusammensetzung weist die für die Mattierung von Celluloseacetatfasern erforderliche Feinheit und Verträglichkeit auf. Darüber hinaus weist die Mattierungszusammensetzung durch die Zugabe des Dispergiermittels eine sehr geringe Flockungsneigung auf. Bei der Mattierungszusammensetzung bestehen keine Stabilitätsprobleme. Eine etwa 50 Gew.-% TiO₂ enthaltende Mattierungszusammensetzung weist eine Lagerstabilität von mehreren Monaten auf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Mattierungszusammensetzung 40 bis 75 Gew.-% TiO₂, 23 bis 59 Gew.-% Paraffinöl und 1 bis 2,5 Gew.-% Dispergiermittel enthält. Diese bevorzugte Mattierungszusammensetzung weist eine besonders gute Feinheit und sehr geringe Flockungsneigung auf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Viskosität der Mattierungszusammensetzung 0,1 bis 10 Pas·s [Brookfield RVF (100 Upm)] beträgt. Die erfindungsgemäße Mattierungszusammensetzung weist in diesem Bereich für die Viskosität besonders gute Eigenschaften bei der Mattierung von Celluloseacetatfasern auf.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß der Feststoffanteil in der Mattierungszusammensetzung 50 bis 70 Gew.-% beträgt. Die erfindungsgemäße Mattierungszusammensetzung zeigt in diesem Bereich für den Feststoffanteil besonders gute Filtertestwerte und gleichzeitig sehr geringe Flockungsneigung. Die Mattierungszusammensetzung zeigt insbesondere dann sehr gute Filtertestwerte und geringe Flockungsneigung, wenn der Anteil des Dispergiermittels 1,5 bis 2% des Feststoffanteils beträgt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß TiO₂ eine Partikelgröße von 0,2 bis 0,5 µm aufweist. In diesem Bereich für die Partikelgröße des TiO₂-Pigmentes werden mit der erfindungsgemäßen Mattierungszusammensetzung sehr gute Ergebnisse bei der Mattierung von Celluloseacetatfasern erzielt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist, daß das Dispergiermittel Polyacrylat, Lecithin, Lecithinderivat, Fettsäure oder Fettsäurederivat ist. Die erfindungsgemäße Mattierungszusammensetzung weist bei Verwendung des bevorzugten Dispergiermittels eine längere Haltbarkeit und sehr gute Filtertestwerte sowie sehr geringe Flockungsneigung auf.
Die Mattierungszusammensetzung wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß
  • a) Paraffinöl mit einem Dispergiermittel versetzt wird;
  • b) zu dem Gemisch gemäß (a) unter Rühren chargenweise Titandioxid zugegeben wird;
  • c) die Suspension gemäß (b) dispergiert wird;
  • d) die dispergierte Suspension gemäß (c) kontinuierlich perlgemahlen wird.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Mattierungszusammensetzung lassen sich vorteilhafterweise alle bekannten Naß-Dispergier- und/oder Klassierschritte anwenden. Die Feinheit oder der Überkornanteil kann somit in der Mattierungszusammensetzung optimiert werden. Die Mattierungszusammensetzung zeigt insbesondere nach der Perlmahlung gemäß (d) hervorragende Filtertestwerte und sehr geringe Flockungsneigung im Vergleich zu einer Mattierungszusammensetzung, die nur in einem Dissolver dispergiert wurde. Bei der Mattierung von Celluloseacetatfasern mittels der erfindungsgemäßen Mattierungszusammensetzung bleiben keine Bestandteile übrig, die entsorgt oder deponiert werden müssen.
Die Mattierungszusammensetzung kann je nach Feststoffanteil und nach der Menge des Dispergiermittels, bezogen auf den Feststoffanteil, eine Flüssigkeit, eine dünnflüssige, kaum thixotrope Slurry, eine leicht bis stark thixotrope Slurry (stabile dispergierte Suspension) oder eine leicht bis stark thixotrope Paste sein.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mattierungszusammensetzung direkt durch Einrühren in die zur Herstellung der Celluloseacetatfasern verwendete Spinnlösung eingebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mattierung von Celluloseacetatfasern mittels der erfindungsgemäßen Mattierungszusammensetzung behebt die Nachteile der eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Mattierung von Celluloseacetatfasern.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäß mattierten Celluloseacetatfasern in der Herstellung von Zigarettenfiltern sowie textilen Produkten.
Die Erfindung wird anhand der Beispiele erläutert.
Beispiel 1
In ein offenes Gefäß werden 3920 g Paraffinöl (Shell Ondina Oil G17)1) gegeben. Dazu werden 80 g eines Polyacrylats (TEGOMER AC 100)2) gegeben. Das Gemisch wird in einem Dissolver bei niedriger Drehzahl gerührt. Zu dem Gemisch werden während des Rührens chargenweise insgesamt 4000 g eines TiO₂-Pigments mit einer Partikelgröße von 0,3 bis 0,4 um gegeben. Die 50 Gew.-% Feststoff enthaltende Suspension wird 20 Minuten bei einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 14,5 m/s bei einem Zahnscheibendurchmesser von 7 cm dispergiert. Die dispergierte Suspension (Slurry) wird danach in einer 1,4 l fassenden Perlmühle bei einem Durchsatz von etwa 15 l/h kontinuierlich perlgemahlen. Nach der Einstellung der Förderpumpe auf den gewünschten Durchsatz wird ein Vorlauf von etwa 2 l entnommen, welcher in die Herstellung der Mattierungszusammensetzung zurückgeführt werden kann. Es werden etwa 3 l perlgemahlener dispergierter Suspension (Slurry) erhalten. Die erhaltene Zusammensetzung zeigte die folgenden Eigenschaften:
Feststoffgehalt: 50 Gew.-%
Dispergiermittel: 2 Gew.-%
Viskosität: 2480 mPa·s [Brookfield RVF (100 Upm)]
Feinheit: hoch
Siebrückstand5): <0,001 Gew.-%
Flockungsneigung: sehr gering
Farbe: weiß
Lagerstabilität: <6 Monate
Slurrystabilität in Aceton
(2 Gew.-% TiO₂)⁶): <1 Monat
Beschaffenheit: thixotrope Slurry
Die Mattierungszusammensetzungen der Beispiele 2 bis 6 wurden nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt.

Claims (9)

1. Mattierungszusammensetzung für Celluloseacetatfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattierungszusammensetzung 15 bis 85 Gew. % TiO₂, 15 bis 85 Gew.-% Paraffinöl und 0,5 bis 10 Gew.-% Dispergiermittel enthält.
2. Mattierungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattierungszusammensetzung 40 bis 75 Gew.-% TiO₂, 23 bis 59 Gew.-% Paraffinöl und 1 bis 2,5 Gew.-% Dispergiermittel enthält.
3. Mattierungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität der Mattierungszusammensetzung von 0,1 bis 10 Pas·s beträgt.
4. Mattierungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffanteil in der Mattierungszusammensetzung 50 bis 70 Gew.-% beträgt.
5. Mattierungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß TiO₂ eine Partikelgröße von 0,2 bis 0,5 µm aufweist.
6. Mattierungszusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergiermittel Polyacrylat, Lecithin, Lecithinderivat, Fettsäure oder Fettsäurederivat ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Mattierungszusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) Paraffinöl mit einem Dispergiermittel versetzt wird;
  • b) zu dem Gemisch gemäß (a) unter Rühren chargenweise Titandioxid zugegeben wird;
  • c) die Suspension gemäß (b) dispergiert wird;
  • d) die dispergierte Suspension gemäß (c) kontinuierlich perlgemahlen wird.
8. Verfahren zur Mattierung von Celluloseacetatfasern mit einer Mattierungszusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattierungszusammensetzung direkt durch Einrühren in die zur Herstellung der Celluloseacetatfasern verwendete Spinnlösung eingebracht wird.
9. Verwendung der mattierten Celluloseacetatfasern gemäß Anspruch 8 in der Herstellung von Zigarettenfiltern sowie textilen Produkten.
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