DE964921C - Verfahren zur Herstellung von duennen, weichen, saugfaehigen, poroesen Faserstoffbahnen geringer Dichte - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von duennen, weichen, saugfaehigen, poroesen Faserstoffbahnen geringer DichteInfo
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Description
AUSGEGEBEN AM 29. MAI 1957
D 13330 VII155 f
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von dünnem, weichen, saugfähigen, porösen Faserstoffbahnen geringer Dichte aus einer
stark verdünnten, mit Cellulosederivaten versetzten Aufschwemmung von unvermahlenen synthetischen
Kunstfasern, die eine Faserlänge von mindestens 6 mm aufweisen. Das neue Verfahren ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschwemmung eine solche Natriumcarboxymethylcellulose
zugesetzt wird, die zum Teil wasserlöslich ist und zum Teil in Gelform suspendiert, und zwar in
Mengen von etwa ι Gewidhtsteil Natriumcarboxymethylcellulose auf 3 bis 25 Gewichtsteile Faserstoff,
und daß die Natriumcarboxymethylcellulose zum Ausnocken gebracht wird, wodurch nach der
Entwässerung der Bahn auf dem Sieb der Maschine die Gelteile der Natriumcarboxymethylcellulose,
ohne chemisch verändert zu sein., sich an Kreuzungsstellen der Fasern festsetzen und letztere mit^
einander verbinden.
Es ist bereits bekannt, unvermahlene synthetische Kunstfasern großer Faserlänge in wäßriger
Aufschwemmung mit wasserlöslichen Cellulosederivaten, wie Methylcellulose oder Celluloseäthern,
zu behandeln. Derartige Mischungen liefern jedoch nur Erzeugnisse verhältnismäßig geringer Zugfestigkeit
bzw. lassen sich kaum gleichmäßig auf der Papiermaschine verarbeiten.
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Es ist ferner bereits bekannt, dünne, weiche, saugfähige, poröse Faserstoffbahnen aus Kunstfasern
herzustellen, die Ablagerungen aus wasserunlöslicher Natriumcarboxymethylcellulose enthalten.
Bei diesen· bekannten Verfahren ist aber eine solche Verbindung nicht nur an den
Kreuzungsstellen enthalten, sondern auch an den übrigen Stellen des Fasergefüges, wodurch die
Porosität desselben leidet. Man hat zwar auch ίο schon Faserstoffbahnen oder -vliese mit Cellulosederivatlösungen
oder Lacken oder auch mit Lösungsmitteln für die Kunststoffasern derart behandelt,
daß die Fasern· nur an den Kreuzungsstellen miteinander verklebten.. Nach diesem bekannten
Verfahren wurde jedoch nicht in wäßriger Aufschwemmung gearbeitet, vielmehr war man
hiernach auf organische Lösungsmittel oder Quellmittel für die Kunststoffasern angewiesen.
Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung
dagegen erhält man dünne, hochporöse, saugfähige, weiche Faserstoffbahnen von geringer Dichte und
gleichmäßigem Aussehen bei guter Zugfestigkeit aus gleichförmig vermischten und verwebten
Kunstfasern, die tatsächlich nur an den Kreuzungspunkten miteinander vereinigt sind, so daß die
Porosität des Fasergefüges im wesentlichen erhalten bleibt, ohne auf organische oder Faserlösungsmittel
angewiesen zu sein.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es von grundlegender Bedeutung, daß eine solche Natriumcarboxymethylceltulose
verwendet wird, die zum Teil wasserlöslich und zum Teil in Gelform suspendiert
ist. Durch den wasserlöslichen Anteil wird eine feine Verteilung der Gelteilchen sichergestellt,
die sich ihrerseits nach ihrer Ausflockung nur an den Kreuzungsstellen der Fasern festsetzen.
Das nach dem erfindungsgemäßen, Verfahren hergestellte Erzeugnis läßt sich besonders gut dort
verwenden, wo hohe Porosität und gute Saugfähigkeit erforderlich sind. Andererseits machen eigenartiges und gefälliges Aussehen sowie Weichheit
das Material für viele Zwecke verwendbar, wo Porosität und Saugfähigkeit nicht gefordert
werden. Die Vereinigung aller dieser Eigen^
schäften ist in der Technik seit langem erstrebt worden. Bei vielen Verwendungszwecken übertrifft
das neuartige Material bei- weitem die Ergebnisse, die mit den für diese Zwecke bisher erhältlichen
besten Stoffen erreicht werden konnten. Das neu-■50 artige Bahnerzeugnis kann übrigens in vielen
Eigenschaften, z. B. im Gewicht und in der Festigkeit, abgeändert werden, um den bestehenden Erfordernissen
eines jeweiligen Verwendungszweckes zu genügem. Außerdem sind die Her-Stellungskosten
des Bähnmaterials so niedrig, daß das Material auch bei verhältnismäßig billigen Erzeugnissen
wirtschaftlich verwendet werden kann*. Von den vielen Verwendungszwecken' des erfindungsgemäßen Materials, die durch dessen Eigenr
schäften möglich sind, seien genannt: Aufgußbeutel, z. B. Teebeutel; De'korationsstoffe, z. B.
Drapierungen und Vorhänge; Verbandstoffe, z. B. Menstruationsbinden; Filterstoffe, z. B. Milchfilfer;
Verpackungsstoffe einschließlich von Stoffen, zum Verpacken und Reinigen von optischen Linsem;
Schablonenblätter u. dgl.
Hauptziel der Erfindung ist die durch ein auf einer Papiermaschine durchgeführtes Naßverfahren
erfolgende Herstellung einer Bahn, zu deren Bildung Fasern verwendet werden, die völlig aus
Kunststoff bestehen und mindestens 6 mm lang und vorzugsweise langer sind, und zwar bis· zur und
einschließlich der Länge von Textilfasern; in der trotz der großen Länge der Fasern und- ihrer bei
der Suspendierung in Wasser vorhandenen Neigung zur Flockenbildung oder zum Zusammenballen eine
gleichförmige, geregelte Verteilung und Dispersion der Fasern erzielt wird und in der trotz des
Fehlens der Bindewirkung der Fasern an sich eine zusammenhängende Bahn guter Festigkeit .selbst in
sehr dünnen oder leichten Bahnen erzeugt wird, ohne daß die physikalischen Eigenschaften der
Bahn, z. B. ihre Porosität, Weichheit und ihr Aussehen, wesentlich geändert werden.
Wie erwähnt, bestehen die verwendeten Fasern völlig aus Kunstfasern, d. h. aus Fasern, die im
Großbetrieb durch Spinnen oder Ausziehen faserbildender Stoffe zu endlosen Fäden hergestellt
werden. Erwähnt seien von diesen Stoffen insbesondere die Fasern aus Celluloseestern", z. B.
Viskose- oder Acetatkunstseide; aus Celluloseäthern, z. B. Äthyl- umd'Benzylcellulose; aus Vinylverbindungen,
einschließlich Vinylchlorid, Vinylacetat und den Mischpolymerisaten dieser Stoffe;
aus Polymerisaten von Styrol; aus Polyamiden und
aus eiweißartigen Stoffen, z. B. Kasein und Sojabohneneiweiß. Bei der Verarbeitung von Fasern
von 6 mm Länge und mehr auf Papiermaschinen ■ müssen die Fasern gleichmäßig lang und dick sein.
Dies kann nur durch Verwendung von. Fasern· erreicht
werden, die, wie erwähnt, auf künstlichem Wege hergestellt sind.
Kunstfasern werden durch Spinnen oder Ziehen zu endlosen gleichförmigen Fäden gewünschten
Deniergrades in üblicher Weise hergestellt und können dann auf gewünschte Länge genau geschnitten
werden. Diese Kunstfasern kennzeichnen sich durch einen natürlichen Glanz oder ein seidenr
ähnliches Aussehen., das ungemindert in der erfinu dungsgemäßen fertigen Bahn erscheint und dadurch
der Bahn ein auffallendes und gefälliges Aussehen gibt, wie es bisher in den auf der Papiermaschine
gefertigten Erzeugnissen nicht erhalten, werden konnte. Aus diesem Gebiet der Kunststoffasern
können Fasern abweichender Saugfähigkeit/ Naßfestigkeit, chemischer Stabilität, thermoplastischer
Eigenschaften usw. ausgewählt werden, um die in dem Enderzeugnis gewünschten jeweiligen Eigenfschaften
zu erhalten. Die Kunstfasern nehmen kein Wasser an und werden in wäßrigen Lösungen nicht
merkbar abgebaut, so daß das ursprüngliche Faser- ;efüge sowie ihre Eigenschaften beibehalten
werden. Kunstfasern können außerdem in unbegrenzter Menge von gleichförmigen Fasern aus
m Lande erhältlichen Stoffen und mit geringen Kosten hergestellt werden.
Um aus den' erfindungsgemäß verwendeten
langen Fasern auf der Papiermaschine Bahnen herzustellen, müssen die Fasern in reichlichen Mengen
von Wasser dispergiert und suspendiert werden, 5 ohne daß die Fasern· zusammenkleben oder flocken.
Bisher sind Dispersionen von Fasern der erwähnten Länge meist unpraktisch angesehen worden, und
zwar wegen der Neigung der Fasern, sich beim Einbringen in Wasser zu Flocken oder Ballen zusammenzuschließen,
was besonders bei langen Fasern der Fall ist. Zur Durchführung der Erfindung ist
eine Faserdispersion von ι Teil Fasern auf 5000 Teile Wasser wesentlich. Vorzugsweise wird
jedoch etwa 1 Teil Fasern auf 10 000 Teile Wasser
verwendet (annähernd etwa 0,454 kg Fasern auf 5 t Wasser).
Zur Durchführung der Erfindung ist es ferner wesentlich, in der Suspension einen Stoff zu besitzen,
der eine freie Dispersion der Fasern verao ursacht. Wesentlich ist auch, einen Stoff zu haben,
der bei der Bahnbildung die Fasern in der Stellung festhält, in der sie abgesetzt oder abgelegt werden,
um der Bahn eine genügende Festigkeit und einen genügenden Zusammenhalt zu geben,, ohne gleicbzeitig
die gewünschten physikalischen Eigenschaften der Bahn, z. B. die Porosität, die Saugfähigkeit
und das Aussehen, zu verändern. Kunstfasern haben natürlich an. sich wenig Bindeeigenschaften
und bilden' keine sich selbst tragende Bahn, vor allem aber keine Bahn von verwendbarer
Festigkeit.
Es wurde gefunden, daß die obigen Forderungen durch ein einziges Mittel erreicht werden können,
das der wäßrigen Fasersuspension zugesetzt werden kann und das mit bemerkenswertem Erfolg sowohl
eine nicht flockende, gleichförmige Verteilung und. Dispersion der Fasern für bahnbildende Zwecke als
auch die gegenseitige Befestigung der in der Bahn abgelegten Fasern hervorruft, so daß ein zusammenhängendes
Gefüge von genügender Festigkeit erzielt wird, ohne daß die gewünschten Eigenschaften
der Bahn nachteilig beeinflußt werden, und ein bahnförmiges Material geschaffen wird,
das ungewöhnliche Vorteile und Verwendbarkeiten zeigt, wie dies bereits erwähnt wurde. Dieses
Mittel ist — wie erwähnt — eine besondere Art oder Form von Natriumcarboxymethylcellulose
(manchmal auch Natriumoelluloseglycolat genannt), die durch Umsetzung von Alkalicellulose
und Monochloressigsäure erhalten wird. Änderungen in den Eigenschaften der Natriumcarboxymethyloellulose
können beispielsweise durch Änderungen in dem Substitutionsgrad der Carboxymethylgruppen
je Anhydroglucoseeinheit des Cellulosemoleküls oder durch Änderungen in der Substitutionsgleichheit
und der genauen Substitutionsstelle oder der genauen Substitutionsstellen, im Cellulosemolekül erhalten werden. Alle diese Faktoren
sind jedoch außerordentlich schwierig zu regeln. Das erfindungsgemäß verwendete Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnis
ist ein Erzeugnis, bei dem einige Teile völlig löslich, andere Teile jedoch:
unlöslich sind-, aber die Fähigkeit haben, in.
Wasser dispergiert, getrennte Gelteilchen kleiner oder mikroskopischer Größe zu bilden.
Es wurde gefunden,, daß zur Zeit die Auswahl eines geeigneten Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnisses
zur erfindungsgemäßen Verwendung auf Grund der bekannten Änderungen im Herstellungsverfahren
oder durch Bezugnahme auf einen der üblichen Versuche, die zur Zeit
bei der Abstufung oder Differenzierung von Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnissen verwendet
werden, nicht prädiziert werden kann1. Beispielsweise
ist es bei der industriellen Herstellung von Natriumcarboxymethylcellulose üblich, das Erzeugnis
auf der Basis der Substitutionsgröße der Carboxymethylgruppe je Glucoseeinheit einzuteilen,
was im allgemeinen ein Maß der Löslichkeit des Erzeugnisses ist. Es wurde jedoch gefunden*, daß
einige Partien einer besonderen Sorte für die Zwecke der Erfindung nicht geeignet sind,, während
andere Partien der gleichen Sorte, die von dem gleichen Herstellungswerk erzeugt wurden, völlig
zufriedenstellend waren, trotzdem die Partien durch
Anwendung gleicher Herstellungsarten und unter gleichen Bedingungen hergestellt wurden. Die geeignetsten
Sorten von Natriumcarboxymethylcellulose, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden können, sind jedoch die im Handel erhältlichen Sorten, die einen Sübstitutionswert
im Bereich von 0,3 bis 0,75 besitzen.
Ein Versuch, der zur Auswahl eines erfindungsgemäßen Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnisses
durchgeführt wird, besteht darin, eine Probe des Erzeugnisses in Wasser zu dispergieren und
dann die Dispersion durch ein feines Sieb zu drücken, das 16 000 Maschen je Quadratzentimeter
aufweist. Ist das unter Prüfung stehende Natrium- * carboxymethylcelluloseerzeugnis für die Zwecke
der Erfindung geeignet, so werden auf dem Sieb viele sehr kleine mikroskopische Gelteilchen abgesetzt,
die — auf gleichbleibendes Gewicht getrocknet und gewogen ■— etwa 2 bis 25 % des Gewichts
der ursprünglichen Probe ausmachen. Offensichtlich ist der auf dem Sieb abgesetzte Teil der
Natriumcarboxymethylcellulose ©ine wasserunlösliche Form dieses Stoffes, während der Teil, der
mit dem Wasser durch das Sieb hindurch abströmt, eine wasserlösliche Form ist.
Sobald ein in der beschriebenen Weise gewähltes Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnis mit den
ausgewählten großen Fasern verwendet wird, ergibt sich eine nicht flockende, gleichmäßige Dispersion
der Fasern, die die Naßbildung einer geregelten gleidhförmigen Bahn neuartigen Aussehens
ermöglicht. Außerdem werden die zu einer Bahn umgebildeten Fasern an ihren Kreuzungsstellen
durch sehr kleine getrennte Teilchen der Natriumcarboxymethylcellulose miteinander verbunden, die
der Bahn einen Zusammenhalt geben und ein verwendungsfähiges Erzeugnis bilden, das die beschriebenen
unerwarteten Vorteile zeigt. Die verwendete Natriumcarboxymethylcellulose wird während der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens nicht verändert, und die in dem fertigen
Erzeugnis vorhandene Menge ist chemisch, genau gleich der zu Beginn des Verfahrens vorhandenen
Menge.
Die Annahme scheint berechtigt, daß die völlig löslichen Teile eines Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnisses
wahrscheinlich die Dispergierungseigenschaften, die unlöslichen gelbildenden
Teile dagegen die Klebeigenschaften hervorrufen·. In Zukunft werden weitere Erkenntnisse hinsieht-ίο
lieh der Herstellung von Natriumcarboxymethylcellulose
gewonnen werden, die die völlige Vorwegbestimmung der Eigenschaften der Cellulose
ermöglichen, so daß eine bestimmte Sorte für die Erfindungszwecke ausgewählt werden kann. Es ist
denkbar, daß Sorten hergestellt werden, die völlig aus löslichen Stoffen oder völlig aus unlöslichen,
gelbildenden Stoffen besteheni, wobei diese Stoffe
dann anschließend in gewünschten Mengen zwecks Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
■2O gemischt werden können. Bis dahin kann jedoch
die Erfindung erfolgreich und zufriedenstellend gemäß 'den hier gegebenen Lehren durchgeführt
werden.
Zu einer erfindungsgemäß erfolgenden Bahnbildung wurde zuerst ein verhältnismäßig dicker
Brei der gewählten Kunstfaser in Wasser mit dem ausgewählten Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnis
hergestellt. Die Art, in der die Herstellung erfolgt, ist nicht von Bedeutung. Beispielsweise
wurde einfach, die Natriumcarboxymethylcellulose als Trockenpulver unmittelbar dem
wäßrigen Faserbrei zugegeben, der sieb in einer Mischvorrichtung, z. B. einem üblichen Holländer,
befand. Wird ein Holländer als Mischvorrichtung verwendet, so wird die Holländerwalze hoch über
das Grundwerk des Holländers gestellt, so daß kein Aufschluß der Faser stattfindet und die Walze nur
als Rühr- und Mischvorrichtung wirkt. Vorzugsweise kann aber auch die pulverförmige Natriumcarboxymethylcellulose
vor dem Zusatz zum Faserbrei in Wasser vorgemischt werden. Dieses Vermischen
kann in einer beliebigen Mischvorrichtung erfolgen, beispielsweise einem Behälter mit einer
zum. langsamen Rühre» geeigneten Rührvorrichtung. Wie bereits erwähnt, sind die ausgewählten
Kunstfäden so geschnitten, daß Fasern von mindestens 6 mm Länge entstehen, die auch länger sein
können, und zwar bis zu einschließlich Textilfaserlänge. Vorzugsweise wird' eine Kunstfaser verwendet,
deren Deniergrad im Bereich von 1V2 bis 5 liegt.
Beispielsweise enthält eine bevorzugte Konzentration des Breies in der erwähnten Stufe des
Verfahrens etwa I1Za Teile Faser auf etwa 50 Teile
Wasser, obwohl dies natürlich weitgehend geändert werden kann, so wie es für passend befunden wird.
Vor der Bildung einer Bah» wird dann der Brei auf . die vorstehend erwähnte Konsistenz stark verdünnt.
Die dem Brei zugesetzte Menge der Natriumcarboxymethylcellulose hängt teilweise von der
Menge an unlöslichen, geilbildenden Teilen und der Menge an. löslichen Teilen des gewählten Erzeugnisses,
teilweise auch von den gewünschten Eigenschaften der Bahn ab. Ganz allgemein kann diese
Menge von einem Teil der gewählten Natriumcarboxymethylcellulose auf 25 Teile Faser bis
ι Teil der Natriumcarboxymetbylcellulose auf 5 Teile Faser geändert werden.
Da der völlig lösliche Teil der gewählten Natriumcarboxymethylcellulose offensichtlich die 7»
Dispersionseigenschaften, der unlösliche, gelbildende Teil aber die Klebeigenschaften hervorruft,
gibt eine in kleinen Mengen vorhandene Natriumcarboxymethylcellulose, deren Gehalt an
dem ersterwähnten Teil groß ist, gute Dispersionseigenschaften, jedoch nur eine schwache Bindung,
während eine in kleinen Mengen vorhandene
Natriunicarboxymethylceilulose, deren Gehalt an dem letzterwähnten Teil hoch ist, eine gute Bindung gibt, jedoch weniger wirksam bei der Disper-
sion ist. Im allgemeinen muß eine Mindestmenge von 3V4 Teilen des völlig löslichen Teils der
Natriumcarboxymethylcellulose auf 100 Teile Faser vorhanden sein, um eine einwandfreie Dispersion
der Fasern zu erzielen, und es muß eine Mindestmenge von I1AiTeU des unlöslichen gelbildenden
Teils auf 100 Teile Faser vorhanden sein, um eine selbsttragende Bahn herzustellen. Vorzugsweise
wird meistens mit weit über diesen unteren. Grenzmengen liegenden Mengen gearbeitet, obwohl es
allgemein nicht erwünscht ist, eine Konzentration von etwa 1 Teil des unlöslichen, gelbildenden Teils
zu 10 Teilen Faser zu übersteigen, da bei dieser Konzentration sowi£ bei höheren Konzentrationen
die hergestellte Bahn für die meisten Zwecke zu steif wird. Bei einem bestimmten Beispiel, das jedoch
nur zur Erläuterung der Erfindung angeführt, nicht als Begrenzung aufzufassen ist, wurden ein
gutes Bahngefüige und eine sehr weiche, biegsame Bahn mittlerer Zugfestigkeit durch Verwendung 10»
von 100 Teilen Faser auf etwa 5 Teile einer Natriumcarboxymethyloellulose erhalten, deren Gehalt
an gelbildenden Stoffen 25% betrug. Wurde
-der Natriumcarboxymethylcellulosegehalt auf etwa 12 Teile erhöht, so ergaben sich ein gutes Bahngefüge
und eine sehr merkbare Erhöhung der Bahn^ festigkeit mit einem geringen Verlust an Weichheit
und Biegsamkeit. Nach Erhöhen der Natriumcarboxymethylcellulose auf 20 Teile wurde eine
sehr kräftige und steife Bahn bei gutem Bahngefüge erhalten.
Nachdem aus der gewünschten Menge an Fasern und Natriumcarboxymethylcellulose ein Brei gebildet
ist, wird die Bahn hergestellt. Zur Herstellung der Bahn wird der die Natriumcarboxymethylcellulose
enthaltende Faserbrei in den Stoffauflaufkasten einer Papiermaschine entsprechend
der Wassermenge eingeführt, die dem Stoffauflaufkasten
getrennt zufließt, um die vorerwähnte stark verdünnte Faserdispersion zu bilden. Vorzugsweise
wird diese Stufe des! Verfahrens unter Verwendung einer Vorrichtung durchgeführt, wie sich in der der
Anmelderin eigenen USA.-Patentschrift 2 045 095 beschrieben ist, auf die für weitere Einzelheiten des
Aufbaus und der Wirkungsweise verwiesen sei. Ein wesentliches Kennzeichen dieser Vorrichtung ist
die Verwendung eines zur Aufnahme der verdünnten Faserdispersion bestimmten Stoffauflaufkastens,
der mit dem Langsieb einer Langsiebpapiermaschine zusammenarbeitet, das> vor der
Stirnseite des Stoffauflaufkastens in einer geneigten Ebene verläuft. Durch diese neuartige Anordnung
des Stoffauflaufkastens und des Langsiebes ist es möglich, eine gleichförmige Ablage der
vermischten Fasern auf dem Sieb zu bilden, um ίο aus der stark verdünnten Faserdispersion das erfindungsgemäße
Bahngefüge herzustellen.
Wie in der USA.-Patentschrift 2 045 095 beschrieben,
wird der größte Teil des Wassers von den Fasern während des Absetzens der Fasern auf
den schräg liegenden Teil des Langsiebes abgeschieden und fließt frei in einen Sammeltrog oder
Auffangtrog, aus dem es zur Wiederverwendung entnommen wird. Ein Teiltrocknen der auf dem
Langsieb befindlichen- Bahn kann mittels Saugkästen erfolgen, über die die Bahn läuft. Schließlich
wird die Bahn von dem Langsieb, abgegautscht und durch eine übliche Trockenpartie aus Trockenzylindern
geführt, von denen einer oder alle dampfbeheizt sind, um das Trocknen zu erleichtern!. Die
Bahn wird dann zu einer Rolle aufgewickelt.
Bei der Durchführung der Erfindung ist es besonders wichtig, zum Verlagern der Faserdispersion
Pumpen, Fördervorrichtungen od. dgl. zu verwenden, die frei von scharfen Kanten und rauhen
Oberflächen sind. Die bei dem erfindungsgemäßen \*erfahren verwendeten Fasern, die gegenüber den
bei der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Fasern eine große Länge besitzen, zeigen1 die
Neigung, an jedem scharfen Vorsprung, mit dem sie in Berührung kommen, zu haften. Sehr oft
bilden sich an diesen· Vorsprängen kleine Faserablagerungen, die nach Erreichen eines genügenden
Gewichtes losreißen und sich ohne Auflösen auf der Bahn absetzen, so daß sich in der fertigen Bahn
unerwünschte Knoten und Klumpen bilden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das Gewicht oder die Dicke der erzeugten
Bahnen über einen großen Bereich, durch
einfache Regelung des Verfahrene geändert werden kann, ohne daß das gleichförmige Gefüge der
Bahnen beeinträchtigt wird. Wird die in dem Stoffauf laufkasten durchgeführte Verdünnung der Faserdispersion:
erhöht und/oder die Größe der Berührungsfläche zwischen Stoffauflaufkasten und Langsieb
herabgesetzt, können Bahnen abweichender Dicke hergestellt werden. Es lassen sich mit dem
neuen Verfahren dünne, feine, gazeartige Bahnen herstellen, die das Aussehen' eines Schleiers oder
.Spinngewebes haben und etwa 3,75 g/m2 wiegen. Andererseits kann durch Erhöhung der Faserkon^
zentration im Stoff auf laufkasten und/oder durch Erhöhung der zwischen dem Stoffauf lauf kasten und
dem Langsieb vorhandenen Berührungsfläche das Gewicht der Bahnen bis zu 0,35 kg/m2 erhöht
werden.
Für die meisten; Zwecke soll wohl eine Bahn gebildet werden, deren Fasern ohne ausgesprochene
Orientierung abgelegt sind. Derartige Bahnen besitzen sowohl in Längsrichtung als· auch in Querrichtung
eine ungefähr gleich große Zugfestigkeit. Eine derartig ungerichtete, gleichförmige Ablage
der Fasern kann erfindungsgemäß durch eine sorgfältige Regelung des aus wäßriger Faserdispersion
bestehenden, in dem Stoffauflaufkasten befindlichen Stromes relativ zu der Bewegungsgeschwindigkeit
des Langsiebes erzielt werden. Im allgemeinen setzen sich die Fasern auf dem Sieb entsprechend
der in dem Stoffauflaufkasten herrschenden Fließrichtung der Faserdispersion an der Berührungsfläche
mit dem Langsieb ab. Sobald die Strömungsgeschwindigkeit der Faserdispersion mit der Bewegungsgeschwindigkeit
des Langsiebes richtig in Übereinstimmung gebracht ist, werden die Fasern in Form von kleinen Wirbeln abgelegt, die der
Bahn ein gleichförmiges Gefüge und ein sehr auffälliges
und angenehmes Aussehen geben. Es kann aber auch eine Bahn gebildet werden, deren Fasern
entweder in Längsrichtung oder in Querrichtung orientiert sind. Diese Herstellung ist leicht möglich,
wenn die Strömungsrichtung der Dispersion S5 in dem Stoffauflaufkasten beeinflußt wird. Läuft
beispielsweise das Langsieb mit einer niedrigen Geschwindigkeit, so lagern sich die Fasern in
Querrichtung der Papiermaschine ab; läuft das Langsieb mit höheren Geschwindigkeiten, so lagern
•sich die Fasern im allgemeinen in Längsrichtung der Papiermaschine ab.
Durch Verwendung einer Papiermaschine ist es natürlich möglich, je nach Leistungsfähigkeit der
zur Verfügung stehenden Maschine Faserbahnen endloser Länge und jeder gewünschten Breite zu
bilden. Bahnbreiten bis zu 5 m lassen sich mit den heutigen, Papiermaschinen leicht herstellen. Das
neuartige Bahnmaterial kann also in großen Mengen und mit verhältnismäßig geringen Kosten
hergestellt werden.
Im allgemeinen werden die erfindungsgemäßen Bahnen völlig aus einer ausgewählten bestimmten
Faser, z. B. einer Viskosekunstseidenfaser, hergestellt, jedoch können, wenn beispielsweise die
Bahn zur Herstellung durch Wärme verschließbarer Teebeutel verwendet werden soll, vorzugsweise
mehr als eine Faserart verwendet und verschiedenartige Konzentrationen, der entsprechenden
Fasern in gegenüberstehenden Flächen der Bahn abgesetzt werden. Eine derartige Abwandlung der
Erfindung kann leicht durch das Verfahren erfolgen, das in der der Patentinhaberin eigenen
USA.-Patentschrift 2414833 beschrieben· ist. Hierbei
wird die Bahn wie vorstehend beschrieben gebildet, jedoch wird eine zweite Faserdispersion, die
eine andere ausgewählte Faser, ζ. B. Vinyldhlorid1-Vinylacetat-Mischpolymerisat-Faser,
enthält, auf die Oberfläche der ersten Faserdispersion im Stoffauflaufkasten aufgeflutet, so daß das Absetzen der iao
zweiten Faser vorwiegend in der oberen Fläche der Bahn erfolgt.
Das erfindungsgemäße bahnförmige Material besitzt ein auffallendes und neuartiges Aussehen und
Gefüge, das die Bahn von allen bisher hergestellten Erzeugnissen unterscheidet. Die Fasern sind gründ1-
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Hch und gleichmäßig dispergiert und sind wegen ihrer großen Länge in dem fertigen Bogen gut
sichtbar. Die Bahn besitzt eine sehr geringe Dichte, die etwa im Bereich von: 0,2 bis 0,4 g/cm3 liegt. Die
Zwischenräume zwischen den vermischten Fasern sind ebenfalls gut sichtbar und sind im einem
dünnen Bogen so deutlich, daß es möglich ist, ohne Schwierigkeiten durch den Bogen hindurchzusehen.
Die Öffnungsgröße des Gefüges wird durch die ίο üblichen Porositätsversuche erkenntlich. Wird beispielsweise
ein Bogen des neuartigen bahnförmigen Materials, der 10,5 g/m2 wiegt, einem Vakuum von
12 mm .unterworfen, so strömt Luft mit einer Geschwindigkeit
von 23,5 1 je cm2 je Minute durch
den Bogen hindurch. Dies ist nahezu das Achtfache
der Porosität der meisten porösen Bogen gleichen Gewichtes, die bisher auf Papiermaschinen erzeugt
worden sind.
Die Fasern selbst scheinen durch das erfmdungsgemäße
Bahnherstellungsverfahren völlig unverändert zu bleiben und behalten alle ursprünglichen·
äußeren Eigenschaften, wie Glanz, Weichheit und Saugfähigkeit, bei. Wkd der Bogen so gehalten, daß
er das Licht reflektiert, so hat er ein seidiges oder silherähnliches Aussehen.; wird er dagegen in
dichter Berührung mit einer anderen Fläche gehalten,
so ist er durchscheinend wie Glaspapier.
Die in dem bahnförmigea Material befindlichen Fasern besitzen keine für das unbewaffnete Auge
sichtbare Stütze. Infolge des offenen Gefüges und der. geringen Dichte ist es daher für jeden Betrachter
überraschend, daß das Material eine Zugfestigkeit besitzt.
Durch Verwendung besonderer Farbstoffe und durch mikroskopische Prüfung wurde festgestellt,
daß die Fasern der Bahn durch sehr kleine Ausflockungen
von Natriumcarboxymethyloellulose zusammengehalten werden, die eine Vorliebe zur Absetzung
oder Ablagerung an den Kreuzungspunkten der Fasern besitzen und sich nicht über die
zwischen1 den Fasern befindlichen Zwischenräume hinweg spannen. Diese Punkte oder Ablagerungen
aus Natriumcarboxymethylcellulose sind sehr klein und liegen in der Größe von 1J25 bis x/4 mm2. Sie
bilden zwischen den Fasern eine Art Punktverbindung, die die Fasern in der abgelegten Lage verriegelt.
Da die Natriumcarboxymethylcellulose während der Durchführung des Verfahrens chemisch
nicht geändert worden ist, sind diese Ablagerungen offensichtlich die kleinen gelähnlichen Teilchen, die
in den üblichen Natriumcarboxymethylcel'luloseerzeugnissen sichtbar werden.
BeL der Herstellung des errindungsgemäßen
bahnförmigen Materials ist es ein Vorteil, daß je nach der Menge und Art der mit den Fasern gemischten
Natriumcarboxymethylcellulose die Menge der Natriumcarboxymefihylcelluloseausflockungen
in der Bahn weitgehend geändert werden kann. Ferner ist es von Vorteil, daß für die meisten
Zwecke eine genügende Zugfestigkeit mit sehr kleinen Mengen der Ausflockung erzielt wird. Beispielsweise
wurde eine Bahn· hergestellt, die ein Gewicht von 10,5 g/m2 hatte, in der die Durchschnitts- I
zahl an Punkten aus Natriumcarboxymethylcellulose nur etwa 7 je mm2 betrug und die Bahn
dennoch eine Zugfestigkeit von 400 g/cm besaß. Vorzugsweise wird der Prozentsatz an Natriumcarboxymethylcellulose
in der fertigen Bahn im Bereich von ι bis 5 Gewichtsprozent gehalten, da dies
eine genügende Festigkeit ohne schädliche Beeinträchtigung der gewünschten Weichheit und Porosität
der Bahn ergibt.
Die kleine Menge sowie die Art der Ablagerungen
der Natriumcarboxymethylcellulose in der Bahn zusammen mit der großen Länge der Fasern
erklärt wohl die überraschende Porosität, Weichheit und Durchsichtigkeit des fertigen' Erzeugnisses.
Die Natriumcarboxymethylcellulose selbst ist praktisch durchscheinend und ist in der fertigen
Bahn unsichtbar, da sie aus kleinen und weit voneinander
getrennten Ablagerungen besteht, was das Aussehen, der Bahn begünstigt.
Das einzigartige Gefüge des bahnförmigen Materials kann weiter durch einen Versuch bewiesen
werden, bei dem ein Bogen des Materials in beliebiger Richtung zerrissen wird. Das Trennen
der Teile erfolgt durch ein Auseinanderziehen der Fasern, so daß eine Büttenpapierkante oder ein
Büttenrand entsteht, bei dem die langen losen Enden der getrennten Fasern deutlich sichtbar sind. go
Das vorstehend beschriebene Material ist für alle gewünschten Zwecke außergewöhnlich gut im
trockenen Zustande verwendbar, besitzt aber geringe Naßfestigkeit. Zur Behebung dieses Mangels
kann jede in der Papierherstellung bekannte Behandlung zur Erhöhung der Naßfestigkeit erfolgen.
Die Naßfestigkeit des bahnähnlichen Materials läßt sich beispielsweise dadurch erhöhen, daß das
Material durch ein Bad aus Viskoselösung hindurchgezogen· wird. Diese Lösung bildet über den
Fasern und besonders über den Ablagerungen aus Natriumcarboxymethylcellulose einen sehr dünnen,
unmerklichen, durchsichtigen Überzug, der die schwächende Wirkung von Wasser verhindert, ohne
daß die gewünschten Eigenschaften! des Materials,, wie Weichheit, Saugfähigkeit und Porosität, beeinflußt
werden.
Vorstehend ist ein neuartiges bahnförmiges Material und ein Verfahren zur Herstellung dieses
Materials beschrieben worden, das von großem Nutzen und großer Verwertbarkeit ist. Nach
Kenntnis der Beschreibung können natürlich durch Fachleute viele Abänderungen im Bereich der Erfindung
vorgenommen werden.
Claims (5)
- Patentansprüche-.i. Verfahren zur Herstellung von dünnen, weichen, saugfähigen, porösen Faserstoffbahnen geringer Dichte aus einer stark verdünnten iao wäßrigen, mit Cellulosederivaten versetzten Aufschwemmung unvermahlener synthetischer Kunstfasern von einer Faserlänge von min^ destens 6 mm, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Aufschwemmung eine Natriumcarboxymethylcellulose zugesetzt wird, die zumTeil wasserlöslich ist und zum Teil in Gelform suspendiert, und zwar Mengen von etwa ι Gewichtsteil auf 3 bis 25 Gewichtsteile Faserstoff, und daß die Natriumcarboxymethylcellulose zum Ausflocken gebracht wird, wodurch nach der Entwässerung der Bahn aus dem Sieb der Maschine die Gelteile der Carboxymethylcellulose ohne chemisch verändert zu sein, sich an den Kreuzungsstellen der Fasern festsetzen und letztere miteinander verbinden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Aufschwemmung ververwendet wird, die 5000 bis 10 000 Teile Wasser auf iTeil Kunstfaser, insbesondere Viskosekunstseide, enthält.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Menge der Natriumcarboxymethylcellulose so bemessen wird, daß auf 100 Teile Faserstoff mindestensao 3)75 Teile völlig wasserlöslicher Natriumcarboxymethylcellulose und 1,25 bis 10 Teile wasserunlöslicher, gelbildender Natriumcarboxymethylcellulose vorhanden sind.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Natriumcarboxymethylcellulose verwendet wird, bei der auf einem Sieb von 16 000 Maschen/cm2 etwa 2 bis 25 °/o, bezogen auf das Trockengewicht, zurückbleiben.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Natriumcarboxymethylcellulose verwendet wird, die einen Substitutionsgrad von 0,3 bis 0,75 aufweist und 2 bis 25 Gewichtsprozent wasserunlösliche, gelbildende Teilchen enthält.In.Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 679 334;
schweizerische Patentschrift Nr. 98 799;
britische Patentschrift Nr. 674577;
USA.-Patentschriften Nr. 2 572 932, 2 486 803, 228 320.© 609 736/326 12.56 (709 524/310 5. 57)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED13330A DE964921C (de) | 1952-09-23 | 1952-10-12 | Verfahren zur Herstellung von duennen, weichen, saugfaehigen, poroesen Faserstoffbahnen geringer Dichte |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB2384952A GB715932A (en) | 1952-09-23 | 1952-09-23 | Improvements in porous fibrous web material and method of making same |
DED13330A DE964921C (de) | 1952-09-23 | 1952-10-12 | Verfahren zur Herstellung von duennen, weichen, saugfaehigen, poroesen Faserstoffbahnen geringer Dichte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE964921C true DE964921C (de) | 1957-05-29 |
Family
ID=25970629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DED13330A Expired DE964921C (de) | 1952-09-23 | 1952-10-12 | Verfahren zur Herstellung von duennen, weichen, saugfaehigen, poroesen Faserstoffbahnen geringer Dichte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE964921C (de) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH98799A (de) * | 1923-01-12 | 1923-10-01 | Besso Michele Angelo | Flächengebilde aus Fasern. |
DE679334C (de) * | 1936-05-17 | 1939-08-03 | Egon Eloed Dr Ing | Verfahren zur Herstellung von Seidenpapier |
US2228320A (en) * | 1937-10-08 | 1941-01-14 | Carter Carburetor Corp | Method of making filter paper |
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-
1952
- 1952-10-12 DE DED13330A patent/DE964921C/de not_active Expired
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