DED0013330MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 11. Oktober 1952 Bekanntgemacht am 13. Dezember 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Erfindung bezieh* sich auf ein Verfahren zur Herstellung von dünnen, 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 Gewiclbtsteil NatriumcarboxymethylcellulOse
auf 3 bis 25. Gewicht-steile Faserstoff, und daß die NatriumcarboxymethylcellulOse
zum Ausflocken· 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 letzlere mitteinander
verbinden.
Es ist bereits bekannt, unvermahlene synthetische Kunstfasern großer Faserlänge in wäßriger
Aufschwemmung mit wasserlöslichen Cellulosederivaten, \vie 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 Nafcriumearboxymetlhylcellulose enthalten.
Bei diesen bekannten Verfahren ist aber eine soldhe 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 be-
kannten Verfahren wurde jedoch nicht in wäßriger Aufschwemmung gearbeitet, vielmehr war man
hiernach auf organische Lösungsmittel odier 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 Natriumcarboxymethylcellulose
verwendet wird, die zum Teil wasserlöslich und zum Teil in Gelform suspendiert
ist. Durch den wasserlöslichen Anteil wird eine feine Verteilung der Gelteikhen sichergestellt,
die sich ihrerseits nach ihrer Ausflockung nur an den Kreuzungsetellen 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, eigenrartiges
und gefälliges Aussehen sowie Weichheit das Material für viele Zwecke verwendbar, wo
Porosität und. Saugfähigkeit nicht gefordert
werden. Die Vereinigung aller dieser Eigenschäften 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 neuartige
Bahnerzeugnis kann übrigens in vielen Eigenschaften, z. B. im Gewicht und1 in der Festigkeit,
abgeändert werden, um den bestehenden Erfordernissen eines jeweiligen Verwendungszweckes
zu genügen/. Außerdem sind die Her-Stellungskosten des Bahnmaterials so niedrig, daß
das Material auch bei verhältnismäßig billigen Erzeugnissen wirtschaftlich verwendet werden kann.
Λ7"οη den vielen Verwendungszweckeo des erfinh
dungsgemäßen Materials, die durch dessen Eigen·- schäften möglich sind, seien genannt: Aufgußbeutel,
z. B. Teebeutel; Dekorationsstoffe, z. B. Drapierungen und Vorhänge; Verbandstoffe, z. B.
Menstruationsbinden; Filterstoffe, z. B. Milchfilter; Verpackungsstoffe einschließlich von Stoffen, zürn" :
Verpacken und Reinigen von optischen Linsen; Schablonenblättef 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 länger sind, und zwar bis· zur und
einschließlich der Länge von Textilfasern; in der
trotz der großen Länge der Fasern umd 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 Soja- ·..
bohneneiweiß.-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, diie, 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 seiden^-
ähnliches Aussehen,, das ungemindert in der erfin^- 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 Stabilitäti, thermoplastischer
Eigenschaften: usw. ausgewählt werden, um die in dem Enderzeugnis gewünschten jeweiligen Eigenschaften zu erhalten. Die Kunstfasern nehmen keim
Wasser an und werden in wäßrigen Lösungen, nicht merkbar abgebaut, so daß das ursprüngliche Fasergefüge
sowie ihre Eigenschaften beibehalten werden. Kunstfasern können außerdem in unbegrenzter
Menge von· gleichförmigen Fasern aus im Lande erhältlichen Stoffen und mit geringen
Kosten hergestellt werden.
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Um aus den- erfmdungsgemäß verwendeten
langen Fasern auf der Papiermaschine Bahnen herzustellen, müssen die Fasern in reichlichen Mengen
von AVasser 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
Sooo Teile Wasser wesentlich. Vorzugsweise wird 'jedoch etwa ι Teil Fasern auf io ooo 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 verursacht. 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 gleiche
zeitig 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 Natriumcelluloseglycolat genannt), die durch Umsetzung von Alkalicellulose
und Monochloressigsäure erhalten wird. Änderungen in den Eigenschaften der Natriumcarboxymethylcellulose
können beispielsweise durch Änderungen in dem Substitutionsgrad der Carboxymethylgruppen
je Anhydroglueoseeiiilheit des Cellulosemoleküls
oder durch Änderungen in der Substitutionsgleichbeit.
und der genauen Substitutionsstelle oder der genauen Substitutionsstellen, im
Cellulosetnolekül 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 zu-r Zeit
bei der Abstufung oder Differenzierung von Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnissen verwendet
\verden, nicht prädiziert werden kann. 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 Substitutiönswert
im Bereich von 0,3 bis 0,75 besitzen.
Ein Versuch, der zur Auswahl eines erfindungsgemäßen Natriumearboxymethylcelluloseerzeugnisses
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 Quadratzemtimeter ·
aufweist. Ist das unter Prüfung stehende Natriumcarboxymethylcelluloseerzeugnis für die Zwecke
der Erfindung geeignet, so werden auf dem Sieb viele sehr kleine mikroskopische Gelteilchen abgesetzt,
die — auf gleichbleibendes Gewicht ge-' trocknet und gewogen — etwa 2 bis 25 °/o<
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 gleichförmigen 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
A^erfahrens nicht verändert, und die in dem fertigen
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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 Klebeigenischaften hervorrufen.
In Zukunft werden weitere Erkenntnisse hinsieht-Hch 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 bestehen, wobei diese Stoffe dann anschließend in gewünschten Mengen zwecks
Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 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 Natriutncarboxymethylcelluloseerzeugnis hergestellt. Die Art, in der die Herstellung
erfolgt, ist nicht von Bedeutung. Beispielsweise wurde einfach die Natriumearboxymethylcellulose
als Trockenpulver unmittelbar dem wäßrigen Faserbrei zugegeben, der sich 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 Rühren geeigneten Rührvorrichtung.
Wie bereits erwähnt, sind die ausgewählten
Kunstfäden so geschnitten, daß Fasern von mindestens 6 mm Länge entstehen, die auch langer sein
können, und zwar bis zu einschließlich Textilfaserlänge. Vorzugsweise wird eine Kunstfaser verwendet,
deren Deniergrad im Bereich von 1V2 bis 5 Hegt.
Beispielsweise enthält eine bevorzugte Konzentration
des Breies .in der erwähnten Stufe des Verfahrens etwa 1V2 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 Bahn 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, gelbildenden 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 Natriumcarboxymetbylcellulöse auf
5 Teile Faser geändert werden.
Da der völlig lösliche Teil der gewählten Natriumcarboxymethylcellulose offensichtlich die
Dispersionseigenschafteiii, 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
Natriumcarboxymethylcellulose, deren Gehalt an dem letzterwähnten Teil hoch ist, eine gute Bindung
gibt, jedoch weniger, wirksam bei der Dispersion ist. Im allgemeinen muß eine Mindestrnenge
von 33A Teilen des völlig löslichen Teils der
Natriumearboxymetbylceilulose auf 100 Teile Faser
vorhanden sein, um eine einwandfreie Dispersion der Fasern zu erzielen, und es muß eine Mindest-,
menge von I1A Teil 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 go
allgemein nicht erwünscht ist, eine Konzentration von etwa 1 Teil des unlöslichen, gelbildenden Teils
zu 10 Teilen Faser zu übersteigen, da bei dieser Konzentration sowie 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
von 100 Teilen Faser auf etwa 5 Teile einer Natriumcarboxymethylcellulose 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 derBahnfestigkeit
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
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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 Stoff auf laufkastens 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.-Patentsehrift 2 045 095 besehrieben,
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 Verfahren verwendeten Fasern, die gegenüber den
bei der Papierherstellung üblicherweise verwendeten Fasern eine große Länge besitzen, zeigen 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 Verfahrens geändert werden
kann, ohne daß das gleichförmige Gefüge der Bahnen beeinträchtigt wird. Wird die in dem Stoffauflaufkasten
durchgeführte Verdünnung der Faserdispersion: erhöht und/oder die Größe der Berührungsfläche
zwischen Stoff auf laufkasten und Latigsieb
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 Faserkonzentration' im Stoffauflaufkasten und/oder durch
Erhöhung der zwischen dem Stoffauflaufkasten 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 ungeridhtete, 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 Lanigsiebes 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 Wirbeln1 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 Strömungsxichtung der Dispersion
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 beschrieben1 gebildet, jedoch wird eine zweite Faserdispersion, die
eine .andere ausgewählte Faser, z. B. Vinylchlorid1-Vinylacetat-Mischpolymerisat
-Faser, enthält, auf die Oberfläche der ersten Faserdiispersion im Stoffauflaufkasten
aufgeflutet, so daß das Absetzen der 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 gründ-
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lieh.und gleichmäßig'-"dispergiert uhd sind wegen
ihrer großen Länge in dem fertigen Bogen: gut sichtbar. Die Bahn besitzt eine sehr geringe Dichte,
die etwa im Bereich; vösj o,2 bis 0,4 g/cm3 liegt. Die
Zwischenräume zwischen den vermischten Fasern sind ebenfalls gut ^sichtbar und sind in einem
■''. dünnen Bogen so deutlich, daß es möglich ist, ohne
Schwierigkeiten durch den Bogen hindurchzusehen. Die Öffnungsgröße: des .Gefüges wird durch die
üblichen Porositätsversuche erkenntlich. Wird beispielsweise
ein Bogenrdes 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 erfindungsgemäße
Bahnherstellungsverfahren völlig unverändert zu bleiben, und behalten alle ursprünglichen
äußeren Eigenschaften; wie Glanz, Weichheit und Saugfähigkeit, bei. Wird der Bogen so gehalten, daß
er das Licht reflektiert, so hat er ein seidiges oder silberähnliches Aussehen,; wird er dagegen, in
dichter Berührung mit einer anderen Fläche ge-
'"■ halten, so ist er durchscheinend wie Glaspapier.
Die in dem bahnförmigem 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 Natriumcarboxymethylcellulose zusammengehalten werden, die eine Vorliebe zur Absetzung
oder Ablagerung an den Kreuzungspunkten
der Fasern besitzen und sich nicht über die zwischen den Fasern befindlichen Zwischenräume
hinweg spannen. ■ Diese Punkte oder Ablagerungen aus Natriumcarboxymethylcellulose sind sehr klein
und liegen in der Größe von Y25 bis */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 NatriumcarboxymethylceMuloseerzeugnissen
sichtbar werden.
Bei^ der Herstellung des erfindungsgemäßen
bahnförmigen Materials ist es ein Vorteil, daß je nach der Menge und Art der mit den Fasern, gemischten
Natriumcarboxymethylcellulose die Menge der Natriumcarboxymethylcelluloseausflockungen
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 Durchschnittszahl
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 dei: 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
Natriumcärboxymethylcellulose einen sehr dünnen, unmerklichen, durchsichtigen Überzug, der die
schwächende Wirkung vonWasser 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 n0
Nutzen und großer Verwertbarkeit ist. Nach Kenntnis der Beschreibung können natürlich durch
Fachleute viele Abänderungen im Bereich der Erfindung vorgenommen werden.
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE:!.Verfahren zur Herstellung von, dünnen, weichen, saugfähigen, porösen Faserstoffbahnen geringer Dichte aus einer stark verdünnten wäßrigen, mit Cellulosederivaten versetzten Aufschwemmung unvermahlener synthetischer Kunstfasern von einer Faserlänge von mindestens 6 mm, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Aufschwemmung eine Natriumcarboxymethylcellulose zugesetzt wird, die zum€09 736/326D 13330 YIl 155 fTeil 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 mindestens 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. 679334;
schweizerische Patentschrift Nr. 98799;
britische Patentschrift Nr. 674 577;
USA.-Patentschriften Nr. 2 572 932, 2 486 803, 320.
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