EP0071084B1 - Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern aus Polymerisatdispersionen - Google Patents
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/40—Formation of filaments, threads, or the like by applying a shearing force to a dispersion or solution of filament formable polymers, e.g. by stirring
Definitions
- the present invention relates to a device for the production of binding fibers, in particular for the production of nonwovens by the wet process with agents for bringing together polymer dispersions which contain anionic or nonionic dispersants and aqueous solutions containing cationic precipitants which cause fiber formation of precipitated polymer particles.
- anionic polymer dispersions can be processed into longer binding fibers if the dispersions are added in a thin jet to an aqueous cationic polymer solution, which causes fibrous precipitation of the polymer particles.
- the anionic dispersed polymers used must be those whose glass transition temperatures are between + 25 ° C and -52 ° C.
- these conditions lead to very short fibers or better fibrils, the length of which is specified in Example 1 of the last-mentioned publication with a maximum of 500 ⁇ m.
- the polymer dispersion is injected under pressure in a thin jet through narrow nozzles into the moderately stirred precipitation bath, the polymer having to have a certain glass transition temperature (Tg).
- Tg glass transition temperature
- fibrils are obtained by precipitation in a shear field which is generated by nozzles and in which the individual jets had a speed of at least 5 m / s.
- DE-A-2516 561 describes precipitation in a shear field with an average energy density of at least 5 W.s / cm3.
- the object of the present invention was to find a device which allows polymer dispersions of various chemical origins to be easily formed both into fibrils and into thin fibers which are at least 1 millimeter long and are suitable as binding fibers for the consolidation of nonwoven fabrics to process. Smaller binding fibers can get into the filtrate during dewatering, become deposited in the water cycle and lead to malfunctions. In addition, they are lost as binders for the fleece.
- a discharge space is preferably connected downstream of the homogenization space.
- binding fibers or fibrils with a length of 1 to 6 mm and more can be produced in the laminar-flowing precipitation bath with low shear springs.
- a stirrer 7 and the precipitating agent flowing in through a metering device 10 generate a drum 3 in the feed hopper 4 and a rotating precipitation bath in the homogenization chamber 8.
- the polymer dispersion is introduced in a thin stream from a container with a downstream nozzle 1.
- the resulting dispersion thread 2 travels downward in a spiral in the drum 3.
- the surface of the thread becomes closed by coagulation of the thread-like dispersion at least partially fixed.
- the coagulated dispersion thread is swirled into binding fibers or fibrils in a swirl chamber 5 and in the annular gap 6.
- the fibers or fibrils formed are fixed by final coagulation and transported into a drainage space 9.
- the pressure in the nozzle 1 and the width of the annular gap 6 fibers with different lengths, possibly fibrils, arise with more or less strong ramifications on the surface and the ends.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern, insbesondere für die Herstellung von Faservliesen nach dem Nassverfahren mit Mitteln zum Zusammenbringen von Polymerisatdispersionen, die anionische oder nichtionische Dispergiermittel enthalten, und von kationische Fällmittel enthaltenden wässrigen Lösungen, die eine Faserbildung gefällter Polymerteilchen bewirken.
- Zur Herstellung von Bindefasern ist eine Reihe von Verfahren bekannt. Nach der US-A-2 988 782 und zahlreichen Folgepublikationen, von denen vor allem die DE-B-23 26143 hervorgehoben werden soll, werden Polymerisate in einem Lösungsmittel gelöst, und die erhaltenen Lösungen in einem das Polymerisat nicht lösendem Lösungsmittel unter Einwirkung von Scherkräften gefällt, wobei die gefällten Polymerisatteilchen zerfasert werden. Hierbei entstehen, insbesondere wenn man besondere spezielle Bedingungen, wie sie die DE-B-2326143 lehrt, einhält, sehr kurze dünne Fäserchen, die üblicherweise auch «Fibrillen» genannt werden. Mit solchen Fibrillen kann man direkt z.B. synthetische Spezialpapiere herstellen. Zur Verfestigung von Faservliesen, wozu man Bindefasern benötigt, sind derartige Fibrillen jedoch nicht in allen Fällen geeignet, da sie zu kurze und zu stark verästelte Strukturen aufweisen. Hierfür benötigt man längere und dünnere Fasern.
- Aus der DE-B-21 59871 ist bekannt, dass man bestimmte anionische Polymerisatdispersionen zu längeren Bindefasern verarbeiten kann, wenn man die Dispersionen in dünnem Strahl zu einer wässrigen kationischen Polymerisatlösung gibt, wodurch eine faserförmige Ausfällung der Polymerisatteilchen bewirkt wird. Gemäss dieser Publikation müssen als anionisch dispergierte Polymerisate solche verwendet werden, deren Glasübergangstemperaturen zwischen +25°C und -52°C liegen. Diese Bedingungen führen aber zu recht kurzen Fasern oder besser Fibrillen, deren Länge im Beispiel 1 der letztgenannten Publikation mit maximal 500 um angegeben ist.
- Bisher wurden Bindefasern oder Fibrillen aus Polymerdispersionen oder -lösungen für die Verfestigung von Faservliesen immer durch Ausfällen der Dispersion oder Lösung mit einem Fällbad unter hohen Scherbeanspruchungen hergestellt. So wurde gemäss dem Patent US-A-2 999 788 die Fällung in einem Kessel unter starkem Rühren oder durch Einspritzen bei hoher relativer Geschwindigkeit des Fällbads vorgeschlagen. Die DE-A-16 60 628 beschreibt die Fällung nach Austritt der Dispersion aus Kapillaren durch ein an diesen Kapillaren unmittelbar vorbeifliessendes, turbulentes Fällbad. In der Patentschrift CH-A-487672 wird ein Fällaggregat beschrieben, das mit Rotoren und Scherblättern eine starke Scherung erzeugt. Nach der DE-A-2159871 spritzt man die Polymerdispersion unter Druck in dünnem Strahl durch enge Düsen in das mässig gerührte Fällbad ein, wobei das Polymere eine bestimmte Glastemperatur (Tg) haben muss. Nach der DE-A-23 26143 werden Fibrillen durch Fällung in einem Scherfeld erhalten, das durch Düsen erzeugt wird, und bei dem die einzelnen Strahlen mindestens 5 m/s Geschwindigkeit hatten. Schliesslich wird auch in der DE-A-2516 561 die Fällung in einem Scherfeld mit einer mittleren Energiedichte von mindestens 5 W.s/cm3 beschrieben.
- In allen diesen Fällen werden bei der Koagulation im Scherfeid nur sehr kleine oder kurze Fibrillen oder Bindefasern erhalten, selbst nach der DE-A-2159871 werden die Bindefasern höchstens 0,5 mm lang.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand in der Auffindung einer Vorrichtung, die es gestattet, in einfacher Weise Polymerisatdispersionen von verschiedener chemischer Herkunft sowohl zu Fibrillen als auch zu dünnen, mindestens 1 Millimeter langen Fasern, die sich als Bindefasern für die Verfestigung von Faservliesen eignen, zu verarbeiten. Kleinere Bindefasern können nämlich beim Entwässern ins Filtrat gehen, sich im Wasserkreislauf ablagern und zu Störungen führen. Zudem gehen sie so als Bindemittel fürdas Vlies verloren.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei der erfindungsgemäss
- a) eine Düse für das Einbringen der Polymerisatdispersion in einen Einzugstrichter sowie eine Dosiervorrichtung für das Fällmittel derart angeordnet sind, dass im Zusammenwirken mit einem Rührer in dem Einzugstrichter eine Trombe erzeugt wird,
- b) zwischen dem Rührer und dem Einzugstrichter eine Wirbelkammer angeordnet ist, die über einen Ringspalt in einem Homogenisierungsraum mündet.
- Bevorzugt ist dem Homogenisierungsraum ein Abflussraum nachgeschaltet.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass man im laminar strömenden Fällungsbad mit geringen Scherfedern Bindefasern oder Fibrillen mit einer Länge von 1 bis 6 mm und mehr herstellen kann.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Durch einen Rührer 7 und das durch eine Dosiervorrichtung 10 einströmende Fällungsmittel wird im Einzugstrichter 4 eine Trombe 3 und im Homogenisierungsraum 8 ein rotierendes Fällbad erzeugt. In Drehrichtung der Trombe 3 wird aus einem Behälter mit nachgeschalteter Düse 1 die Polymerisatdispersion in dünnem Strahl eingebracht. Der entstehende Dispersionsfaden 2 wandert in der Trombe 3 spiralenförmig nach unten. Dabei wird durch Koagulation der fadenförmigen Dispersion die Oberfläche des Fadens zumindest teilweise fixiert. In einer Wirbelkammer 5 und im Ringspalt 6 wird der koagulierte Dispersionsfaden zu Bindefasern bzw. Fibrillen verwirbelt. Im Homogenisierungsraum 8, im rotierenden überlaufenden Fällbad, werden die entstandenen Fasern bzw. Fibrillen durch endgültiges Koagulieren fixiert und in einen Abflussraum 9 transportiert. Je nach Umdrehungszahl und Form des Rührers 7, dem Druck in der Düse 1 und der Breite des Ringspaltes 6, entstehen Fasern mit unterschiedlichen Längen, ggf. Fibrillen, mit mehr oder weniger starken Verästelungen an der Oberfläche und den Enden.
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