DE2105681C3

DE2105681C3 - Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Fasersuspensionen

Info

Publication number: DE2105681C3
Application number: DE2105681A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Hoffmann; Nikolaus Dr. Schoen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1971-02-08
Publication date: 1975-10-02
Also published as: CH171372A4; FR2124574A1; DE2105681B2; DE2105681A1; FR2124574B1; SE381066B; LU64746A1; FI51831C; BE779049A; NO132732B; CH555920B; JPS5842319B1; FI51831B; NO132732C; NL7201578A; CA970115A; CH555920A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ideal disf>ergierter Fasersuspensionen, die auf Papiermaschinen zu textlien Vliesen verarbeitet werden können.

Es ist bekannt, daß die Verarbeitung langer Fasern auf Papiermaschinen zu Flächengebilden mit Schwierigkeiten verbunden ist, die darin begründet sind, daß die Fasern in zum Teil dichten Bündeln oder lockeren Büscheln auf dem Sieb abgelegt werden, wobei ein ungleichmäßiges und wenig textiles Flächengebilde entsteht. So lehrt z. B. die deutsche Oflenlegungsschrift 1635 689, daß sich bei einer Verarbeitung von Fasermischurrgen auf einer Papiermaschine die Verwendung von Fasern verbietet, die 'anger als 12 mm sind. Andererseits weisen jedoch gerade solche Vliese, welche aus längeren Fasern hergestellt werden, besonder« wertvolle Eigenschaften auf.

Weshalb bislang die Herstellung von Vliesen mit wertvollen textlien Eigenschaften auf der Papiermaschine unter Verwendung längerer Fasern nicht möglich war, liegt in erster Linie in der Tatsache begründet, daß die Faserbündel von Oberflächenkräften sowie durch Verklebung der Faserpräparation und der oligomeren Bestandteile der Faser zusammengehalten werden und selbst durch extrem hohe Verdünnung (0,01%) der Fasersuspension nicht aufgelöst werden können.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Fasersuspensionen ideal dispergieren d. h. vollständig in Einzelfasern auflösen kann, wenn die Fasern unter Verwendung bestimmter Polymerer als Suspendierhilfsmittel suspendiert werden, welche sowohl hydrophile als auch hydrophobe Segmente aufweisen. Gegebenenfalls auftretende Verklebungen oder Verschweißumgen der Faserbündel können ohne Schwierigkeit aufgelöst werden, wenn man die mit dem erfindungsgemäßen Hilfsstoff behandelten Fasern bei sehr hoher Faserkonzentration (1 bis 5%) mit einem Propeller-Rührer oder in einem Pulper oder in einem Holländer (mit hochgestellten Messern) aufcchlägt. Dabei ist außerordentlich überraschend, daß lange und dünne Fasern (etwa 28 mm/3,3 dtex) selbst bei 5%jger Faserkonzentration nicht verspinnen, da es nämlich eine bekannte Tatsache ist, daß derartige Fasern in Wasser schon bei Konzentrationen von 0,5% und insbesondere beim Aufschlagen im Pulper oder Holländer vollständig verspinnen.

Aus der US-PS 3067087 ist es zwar bereits bekannt, als HiÜsstoße solche Verbindungen zu verwenden, die jeweils ein hydrophobes und ein hydrophiles Segment aufweisen. Diese Verbindungen haben sich denjenigen deutlich unterlegen erwiesen, die im Molekül mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente enthalten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von auf der Papiermaschinezu Vliesen verarbeitbaren Fasersuspensionen durch Suspendierung von synthetischen oder natürlichen Fasern in Wasser unter Mitverwendung eines die Suspendierung fördernden Hilfsstofles. das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Hilfsstoff eine höhermolekulare organische Verbindung mit Segmentstruktur eingesetzt wird, in der mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente enthalten sind, wobei der Gehalt an hydrophilen Polyglykoläthersegmenten 75 bis 99 Gewichtsprozent, an hydrophoben Segmenten 25 bis I Gewichtsprozent beträgt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich auch die Verwendung der nach diesem Verfahren zugänglichen Fasersuspensionen zur Herstellung von Faservliesen auf der Papiermaschine.

Bei den L^eim erfindungsgemäßen Verfahren als Suspendierhilfsmittel einzusetzenden Substanzen handelt es sich um höhermolekulare Verbindungen, welche 1 bis 25, vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent an hydrophoben Segmenten und 75 bis 99, vorzugsweise 90 bis 98 Gewichtsprozent an hydrophilen Polyäthersegmenten aufweisen. Das Molekulargewicht der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsmittel kann in weiten Grenzen schwanken und liegt im allgemeinen zwischen 2000 und 100 000, vorzugsweise 5000 und 50000.

Unter hydrophilen Polyäthersegmenten sind insbesondere Polyäthylenäthersegmente zu verstehen. Diese Polyäthylenglykoläthersegmente können jedoch auch geringe Mengen an schwach hydrophoben Gruppierungen enthalten. Derartige in den hydrophilen Polyglykoläthersegmenten mögliche schwach hydrophobe Gruppierungen sind z. B. Propylenoxideinheiten, Butylenoxideinheiten u. dgl., die beispiels weise auf dem Wege der Copolymerisation von Äthylenoxid mit höheren Alkylenoxiden eingebaut werden. Der Anteil an Äthylenoxid in diesen gemischten Polyglykoläthern muß jedoch mindestens so bemessen sein, daß der Polyäther wasserlöslich ist.

Unter hydrophoben Segmenten sind beliebige die Hydrophobie der beim erfindungsgemäßsn Verfahren einzusetzenden HilfsstoiTe erhöhende Atomgruppicrungen zu verstehen, insbesondere Gruppierungen, welche aus mindestens 3, vorzugsweise mindestens 6 Kohlenstoffatomen bestehen. Die hydrophoben Segmente können endständig sowie als Zwischenglieder in den erfindungsgemäß zu verwendenden Segmcntmolekülen eingebaut sein. Außer reinen bzw. substituierten KohlenwasserstofTresten kommen auch PoIysiloxanreste in Betracht.

Aminostickstoff, Schwefel, Silizium oder Äthersauerstoff aufweisen, wie z. B.

(X = Alkylen, Phenylen oder

Alkyl
-Si-O-

-Si-;

Y = -NH-

AJkyl
—O—, -S-).

Typische Beispiele für derartige hydrophobe Grup-(ierungen sind:

1. Gegebenenfalls ungesättigte C₃-C_l8-Alkylreste wie n-Propyl, n-Hexyl-, Decyl-, Stearyl- oder Oleyl-Reste,

2. Ca-Qa-A&ylenreste _wj_e Trimethylen, Hexamethylen-, Decamethylen- oder Okdecamethylen-Reste und entsprechende isomere Reste wie

z. B. 1,2-PropyIen-Reste,

3. Q-Qg-Ajryl-Reste wie Phenyl-, Phenylalkyl-, Alkylphenyl-, Naphüiyi-Reste,

4. entsprechende Q-Qg-Phenylenreste wie Phe- Die unter 1 bis 7 beispielhaft aufgeführten hydronylen-, Diphenylenalken- oder Naphthylenreste, phoben Gruppierungen können selbstverständlich

5. Reste, die neben den obengenannten Kohlen- 15 auch indifferente Substituenten, wie z. B. Halogenwasserstoffsegmenten Estergruppierungen auf- atome, Alkyl- bzw. Arylreste usw. tragen.

weisen, wie z. B. I_n (j_en beim erfindungsgemäßen Verfahren einzu

setzenden Hilfsstoffen sind beliebige Kombinationen der hydrophoben Gruppen im gleichen Molekül denkbar.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Hilfsstoffe geeignet, welche mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente besitzen, insbesondere solche, welche endständig mindestens ein hydrophobes Segment aufweisen.

Typibche Beispiele für die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe sind Verbindungen der nachstehenden Formeln I bis VI

— O — CO— X — CO-O-

(X = Ce-Cjg-Alkylen oder Arylen),

6. Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasserstoffsegmenten Urethangruppierungen aufweisen, wie z. B.

— O — CO — NH-X — NH- CO-O —

(X = C₆-C₁₈-Alkylen oder Arylen),

7. Reste, welche neben den obengenannten Kohlenwasserstoffsegmenten Heteroatome, insbesondere

A₁-O-

O O

Il !!

-(CH₂-CH₂-O)_n-O-C-B-C-O

Il

-(CH₂-CH₂-O)_n-O-C-NH-B-NH -C (CH₂-CH₂-O)_n-A₂
O

O-

-(CH₂-CH₂-O^A₂

O O

Il Il

-C-B-C-O-(CH₂-CH₂-O O

O)_n

Il

-C-

-B -CA₄
O

-C-NH-B-NH-C-O(CH₂CH₂O)_n-J^C-NH-B-NH-C-A
A₅~ O -(CH₂-CH₂- Oi_n-(B - O)₁₁ -(CH₂-CH₂ — O)_n- H
(A₅I₃_,-N-^CH₂-CH₂-O)_n-(B -O)_n-(CH₂-CH₂-O)_n-H]_x

(H)

(III)

(IV)

(V)

(Vl)

In diesen Formeln können z. B. stehen: Aj bzw. A₂ für Wasserstoff, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffreste, aliphatische oder aromatische Acylreste, Alkylaminocarbonylreste oder Arylaminocarbonylreste; A₃ bzw. A₄ für NH₂, Hydiu.-.yi (wobei gegebenenfalls Kohlendioxidabspaltung eintreten kann). Reste der Formel RO—, RNH-, R —CO —O, R₂N oder R(OCH₂CH₂),, — O—, in denen R ein gegebenenfalls substituierter aromatischer oder aliphatischer Rest sein kann; A₅ für eine Alkyl- oder Arylgruppc; B für eine Alkylen- oder Arylengruppe; η bzw. ri für ganze Zahlen von mindestens 5 vorzugsweise 25 bis 500; m für eine ganze Zahl von O bis 10 und χ für 1 oder 2.

Es ist für die Eignung der durch die Formeln I bis VI beispielhaft angeführten Hilfsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von entscheidender Bedeutung, ob die Reste A₁ bis A₆ und/oder der Rest B den wesentlichen hydrophoben Bestandteil des Moleküls ausmachen, obwohl Verbindungen mit endständigen hydrophoben Gruppen als bevorzugt zu betrachten sind. Wesentlich ist jedoch, daß das Molekül 1 bis 25 Gewichtsprozent an hydrophoben Segmenten der oben definierten Art enthält. So können z. B. die Reste Ai bis A₆ niedere, zur Hydrophobie kaum beitragende Alkylreste wie Äthyl- oder Butylreste und der Rest B einen stark hydrophoben Rest, beispielsweise einen Decamethylcnrest darstellen. Andererseits kann z. B. bei m = O der Rest B ganz entfallen, so daß dann zumindest jeweils einer der Reste A₁ bis A₍₎ einen stark hydrophoben Rest darstellen muß.

Die Herstellung der beim ernndi'ngsgemäßen Vcrfahren einzusetzenden Hilfsmittel gelingt nach bekannten Methoden der präparativen organischen Chemie. Die folgenden Herstellungswegc sind z. B. besonders geeignet:

Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen bzw. aromatischen Diisocyanaten und anschließender Anknüpfung von endständigen Alkyl- oder Arylresten, indem man das Molverhältnis von Polyglykoläther zu Düsocyanal so wählt, daß an den Kettenenden NCO-Gruppen vorliegen, die man mit Alkoholen, primären oder sekundären Aminen, Phenolen oder einwertigen Polyätheralkoholen umsetzt, oder indem man das obige Molverhäknis so wählt, daß endstandige Hydroxylgruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aromatischen Monoisocyanaten oder anderen monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Reagenzen umsetzen kann.

Umsetzung von Polyglykoläthern mit vorzugsweise zwei endständigen Hydroxylgruppen mit aliphatischen bzw. aromatischen Dicarbonsäuren oder deren Estern, Chloriden und andere; wobei vorzugsweise an den Kettenenden dieser Umsetzungsprodukte Alkyl- oder Arylreste angeknüpft werden, indem man das Molverhältnis Polyglykolether zu Dicarbonsäure bzw. Dicarbonsäurederivate so wählt, daß endstandige Hydroxylgruppen vorliegen, die man mit aliphatischen oder aromatischen Monoisocyanaten oder anderen monofunktionellen mit Hydroxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden Reagenzien umsetzen kann; oder indem man das obige Molverhältnis so wählt, daß endständig freie Carboxylgruppen vorliegen, die man mit monofunktionellen Alkoholen oder mit Monoisocyanaten bzw. anderen gegenüber Carboxylgruppen unter Verknüpfung reagierenden monofunktionellen Reagenzien umsetzen kann, bzw. daß z. B. endstandige Estergruppen vorliegen, die man mit monofunktionellen Alkoholen umestern kann.

Umsetzung von einseitig verschlossenen Polyglykoläthern der allgemeinen Formel

RO-(CH₂CH₂O)_n-H

40

(n = 5 bis 500), die einen aliphatischen oder aromatischen Rest tragen und die in bekannter Weise aus Alkoholen bzw. Phenolen oder Aminogruppen aufweisenden Verbindungen unter Addition von Äthylenoxid gegebenenfalls im Gemisch mit höheren Alkylenoxiden hergestellt werden können, mit aliphatischen oder aromatischen Diisocyanaten, wobei die einseitig verschlossenen Poly glykoläther auch im Gemisch mit unverschlossenen Polyglykoläthern eingesetzt werden können. Vorzugsweise wählt man hierbei die Mol-Verhältnisse so, daß die Endprodukte Alkyl- oder Arylgruppen aufweisen. An Stelle der Diisocyanate können z. B. auch Dicarbonsäuren bzw. Dicarbonsäurederivate eingesetzt werden. Man kann die einseitig verschlossenen Polyglykoläther auch beispielsweise mit Monoisocyanaten umsetzen, wobei im Falle der Verwendung von Monoisocyanaten mit hydrophoben Resten und Startermolekülen bei der Herstellung der Polyäther mit ebenfalls hydrophoben Resten Moleküle mit zwei hydrophoben und einem hydrophilen Segment entstehen.

Die zur Herstellung der Hilfsstofie geeigneten Polyglykoläther, welche in den Hilfsstoffen die hydrophilen Segmente darstellen, sind wie bereits dargelegt, vorzugsweise Polyäthylenglykole bzw. Copolymerisate aus Mischungen von Äthylenoxid und höheren Alkylenoxiden, die vorzugsweise zwei endstandige Hydroxylgruppen aufweisen. Als Startermoleküle zur Polyglykolätherbildung können beliebige, vorzugsweise zwei, gegenüber Alkylenoxiden aktive Wasserstofiatome aufweisende Verbindungen, wie z. B. Wasser, Äthylenglykol, Propylenglykol Amine usw., eingesetzt werden. Als Startermolekü'e kommen andererseits auch hydrophobe Verbindungen in Betracht, wie insbesondere höhere Glykole, wiez. B. Decamethylenglykol, Polytetrahydrofurandiol usw. bzw. Amino- oder Hydroxylgruppen aufweisende Polysiloxane, sowie Phenole usw. Es können jedoch auch Polyglykoläther mit drei, gegebenenfalls auch vier Hydroxylgruppen eingesetzt werden, deren Moleküle eine sternförmige Struktur aufweisen und die z. B. unter Verwendung von 3- bzw. 4werligen Alkoholen als Startermoiekül erhalten werden. Je nach Art der Startermoleküle können die hydrophilen Polyglykoläthersegmente hydrophobe Gruppen enthalten, welche in ihrer Wirkung den übrigen in den erfindungsgemäß einzusetzenden Hilfsstoffen enthaltenen hydrophoben Segmenten gleichzusetzen sind, d. h. bei der Berechnung des Anteils an hydrophoben Segmenten in den Hilfsstoffen, welcher erfindungsgemäß zwischen 1 und 25% liegen muß, berücksichtigt werden müssen.

Bei der Herstellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Hilfsstoffe können natürlich auch Gemische von verschiedenen Polyglykoläthern eingesetzt werden.

Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen geeignete Monoisocyanate sind z. B. Phenylisocyanat. Tolylisocyanat, Dodecylisocyanat. Stearylisocyanat usw.

Zur Verschlüsselung endständig — NCO-Gruppen geeignete Verbindungen sind z. B. Stearylamin, N-Methyl-Stearylamin. Cyclohexylamin, Anilin, Methylanilin. Butylamin, Dodecylamin, Cyclohexanol. Butanol, Äthanol. Decanol. Dodecanol, Stearylalkohol und Nonylphenol usw.

Geeignete Polycarbonsäuren sind insbesondere Dicarbonsäuren wie Phthalsäure, iso-Phthalsäure, Terephthalsäure. Bernsteinsäure. Glutarsäure. Adipinsäure, Pimelinsäure usw. bzw. deren Derivate wie z. B. Ester niedriger Alkohole.

Zur Verschlüsselung endständiger Hydroxylgruppen geeignete Monocarbonsäuren sind z. B. Essigsäure. Buttersäure, Stearinsäure. Benzoesäure. Naphthalinmonocarbonsäure usw. bzw. deren Ester. Halogenide, Anhydride usw.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Substanzen werden nach dem für Umsetzungen von Isocyanaten bzw. Estern oder Carbonsäuren mit Glykolen üblichen Bedingungen durchgeführt, z. B. durch Vermischen gegebenenfalls in Lösung bzw. Zusammenschmelzen oder Erhitzen der Reaktionsteilnehmer z. B. entsprechend der Lehre der deutschen Offenlegungsschrift 1 495 749.

Nach erfolgter Kettenverlängerung der Polyglykoläther v/erden gegebenenfalls die Endgruppen eingeführt. Dabei können die monofunktionellen zur Verschlüsselung der Endgruppen dienenden Verbindungen unter Umständen auch bereits dem Ausgangsgemisch in geeigneter Menge zugegeben werden.

Die Anzahl der Polyglykolätherblöcke im Molekül läßt sich durch die Wahl der Molverhältnisse dei Reaktionsteilnehmer einstellen. So entstehen z. B. aus 1 Mol Diisocyanat bzw. 1 Mol Dicarbonsäure-(derivat) und 2 Mol Polyglykoläther überwiegend Moleküle mit 2· Polyglykolälhersegmenten, aus 2 Mol Di isocyanat bzw. 2 Mol Dicarbonsäure-(derival) unc

3 Mol Polyglykoläther entstehen vorwiegend Mole- hochwertigen Vliesen zu verarbeiten. So sind z. B. külc mit drei Polyglykoläthersegmenlen usw. noch aus Fasern der Länge 45 mm bei einem Titer Anstatt mit Diisocyanaten bzw. Dicarbonsäuren von 6,7 dtex Suspensionen zugänglich, welche ohne und deren Derivaten können auch mit anderen Schwierigkeiten auf der Papiermaschine zu Vliesen difunklionellen Verbindungen, die mit Hydroxylgrup- 5 mit guten textlien Eigenschaften verarbeitet werden pen unter Verknüpfung reagieren, hydrophile Scg- können. Bei abnehmenden Titer sinkt naturgemäß mente verknüpft bzw. hydrophobe Segmente einge- auch die Faserlänge, welche die Herstellung von baut werden, d. h.. daß beispielsweise auch difunktio- Vliesen mit guten textlien Eigenschaften durch Vernelle Epoxide zur Herstellung der erfindungsgemäß arbeitung der erfindungsgemäßen Suspension geeinzusetzenden Substanzen geeignet sind. Im Sinne to stattet. Zum Beispiel können jedoch nach dem erfinder vorliegenden Erfindung sind auch verzweigte dungsgemäßen Verfahren aus Fasern des Titers bzw. sternförmige Moleküle geeignet, die nicht nur 3,3 dtex und einer Länge von 35 mm, des Titers durch verzweigte Polyäther, sondern auch durch Ein- 1,6 dtex und einer Länge von 28 mm oder des Titers satz von Isocyanaten bzw. Polycarbonsäuredcrivaten 1,0 dtex und einer Länge von 20 rnm noch zu usw. mit drei oder mehr funktioneilen Gruppen er- 15 Suspensionen verarbeitet werden, welche die Herhalten werden können. stellung von Vliesen mit guten textlien Eigenschaften

Für das erfindungsgemäßc Verfahren besonders auf der Papiermaschine gestatten,
geeignete Hilfsstoffe sind wie bereits dargelegt, Seg- Ebenso können gekräuselte Fasern, 1. B. des Titers mentmoleküle mit hydrophoben Endgruppen. Die 6,7 dtex und der Länge 25 mm bzw. des Titers 3.3 dtex HHfsstoffe sind im allgemeinen wenigstens teilweise 20 und der Länge 15 mm nach dem erfindungsgemäßen löslich, d. h., daß es zur Herstellung von wäßrigen Verfahren zu Suspensionen verarbeitet werden, welche Lösungen oft erforderlich sein kann, die Hilfsstoffe die Herstellung von Vliesen mit guten textlien Eigenaufzuschmelzen und bei erhöhter Temperatur mit schäften gestatten.

Wasser zu vermischen bzw. zu dispergieren. Us ist Die beim erfindungsgemäßen Verfahren unzuset-

auch möglich, beim erfindungsgemäßen Verfahren 25 zenden höhermolekularen Hilfsstoffe können bei der

Lösungen der Hilfsstoffe in Alkoholen bzw. Alkohol Herstellung der Fasersuspensionen entweder der waß-

Wasser-Gemischen bzw. anderen hydrophilen Lö- rigen Fasersuspension zugesetzt werden oder nach

sungsmitteln einzusetzen Falls die Hilfsstoffe beim dem Verspinnen auf die Faserfläche aufgebracht oder

erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht in Form auch bei der Herstellung der Fasern eingesponnen

von Lösungen eingesetzt werden, sondern auf die 30 werden.

Faseroberfläche aufgebracht oder bei der Herstellung Besonders geeignet sind die beiden letztgenannten der Fasern eingesponnen werden, kann selbstver- Verfahrensweisen, weil man hierbei mit sehr geringen ständlich auf die Mitverwendung derartiger Hilfs- Hilfsstoffmengen auskommt und nur geringfügige lösungsmittel verzichtet werden. Verunreinigungen des Maschinenwassiers verursacht. Die beispielhaft aufgeführten Methoden zur Her- 35 Die Menge des beim erfindungsgemäßen Verfahren stellung der beim erfindungsgemäßen Verfahren ein- einzusetzenden Hilfsstoffes beträgt 0,01 bis 3, vorzugszusetzenden Hilfsstoffe können beliebig variiert und weise 0,05 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das abgewandelt werden, da die Art der Verknüpfung der Fasergewicht.

hydrophilen und hydrophoben Segmente von völlig Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. so

untergeordneter Bedeutung ist und lediglich das 40 durchgeführt werden, daß man die zu suspendierende

Verhältnis hydrophiler Segmente zu hydrophoben Faser mit einer etwa 0,5%igen Lösung des höher-

Segmenten zu beachten ist. molekularen Hilfsstoffes in Wasser tTänkt, auf einen

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können glatte. Wassergehalt von etwa 30% abpreßt und anschließend

kräuselfähige oder gekräuselte Synthesefasern wie nach bekanntem Verfahren schneidet. Die geschnittene

z. B. Polyamidfasern. Polyesterfasern. Polyacrylnitril- 45 Faser wird schließlich in einer Konzentration von

fasern. PVC-Fasern. Äthylen-Vinyl-Acetat-Copoly- beispielsweise 2 bis 5% in Wasser eingetragen und

mer-Fasern. Polypropylenfasern. Polyurethanfasern, dann mit einem Rührer etwa 10 bis 15 Minuten ver-

Polycarbor.atfasern oder Vinyliden-Acrylnitrilfasern rührt. Die Suspension kann dann nach Verdünnung

eingesetzt werden. Ferner eignen sich Fasern auf auf die übliche Faserkonzentration aaf der Papier-

Cellulosebasis wie reine Celiulosefasern. Regenerat- 50 maschine verarbeitet werden.

Cellulosefasern oder Celiuloseacetatfasern. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Her-Für die HersteHang textiler Flächengebildc sind stellung von Fasersuspensionen, deren Konzentration möglichst lange und dünne Fasern erwünscht, da sie in weiten Grenzen schwanken kann. Im allgemeiner dem Vlies hohe Festigkeit und textlien Charakter liegt die Konzentration der erfindungsgemäöen Susverleihen. Die Verarbeitung solcher Fasern auf nassem 55 pensionen zwischen 1 und 10, vorzugsweise 1 und 5 GeWege bereitet jedoch um so mehr Schwierigkeiten. wichtsprozent. Vor der Verarbeitimg von höherton d. h.. die Homogenisierang der Fasersuspension wird zentrierten Suspensionen ist demzufolge gegebenen immer schwieriger je langer und dänner die Fasern fells eine Verdünnung aof eine Konzentration «for sind. So sräd z. B. dünne, auf der Papiermaschine derlich. wie sie fiir die Verarbeitung auf der Papier hergestellte Vliese (Flächengewicht etwa 40gm²i 60 maschine üblich ist.

aas 22 mm langen Fasern vom Titcr 6.7 dtex schon Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vor

sehr ungleichmäßig aufgebaut; längere Fasern des behandelten Fasern können jedoch bei einem Viel

gleichen Titers liefern nach den Methoden des Standes fachen der üblichen Konzentration auf der Papier

der Technik bei Verarbeitung ihrer Suspensionen maschine verarbeitet werden, wenn man mit weit

auf der Papiermaschine völlig unbrauchbare Flächen- 65 gehend enthärtetem Wasser arbeitet raid dem Ma

gebilde. Durch das erfindungsgemä6e Verfahren ist schmenwasser geringe Mengen eines Alkali- bzw

es nun jedoch möglich. Fasern mit wesentlich höherer Ammonmmsalzes polyfunktioneHer Säuren wie ζ. ϊ

Länge auf nassem Wege auf der Papiermaschine zu Polyacrylsäure. Polymethacrylsäure. Carboxymethy

cellulose. Alginsäure, Maleinsäurecopolymerisatc, Poly phosphorsäure usw. zusetzt. Besonders geeignet ist Polyacrylsäure mit einem über 200000 liegenden Molekulargewicht, welche in Form ihres Alkali- bzw. Ammoniumsalzes schon bei 5 bis 50 ppm ihre volle Wirkung entfaltet.

Beispiel I
a) Präparation der Faser

400 Gewichtsieile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden in 2000 Gewiichtsteilen einer 0,5%igen Lösung eines höhermolekularen HilfsstofTs, hergestellt aus 2 Mol i'olyäthylenglykoIäther(MG 6000), 1 Moleines Gemisches aus 65% 2,4-Toluylendüsocyanat und 35% 2,6-Toluylendiisocyanat und 2 Mol Stearylisocyanat gemäß deutscher Offenlegungsschrift 1 495 749.4 suspendiert und nach 5 Minuten von der Lösung abgetrennt, so daß sie noch etwa 25 bis 30% Feuchtigkeit enthält

b) Suspension und Verarbeitung
auf der Papiermaschine

400 Gewichtsteile (Trockengewicht) der präparierten Faser werden in 15 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert und mit einem Propeller-Rührer (800 U/Min.) 15 Minuten gerührt, anschließend auf eine Faserkonzentration von 0,1% verdünnt und auf der Papiermaschine zu einem Vlies verarbeitet. Das Vlies (Flächengewicht 40 g/m²) ist gleichmäßig, von hoher "Naßfestiigkeit und enthält keine Faserbündel.

Vergleichsbeispiel 1
(Vergleich ohne Präparation)

400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden in 400000 Gcwichtsteilen Wasser suspendiert (höhere Konzentrationen der unpräparierten Faser führen leicht .rur Verspinnung) und auf der Papiermaschine verarbeitet (Flächengicwicht 40 g/m²).

Das gebildete Vlies ist sehr ungleichmäßig und besteht zu etwa 80% aus Faserbündeln.

Verglcichsbeispiel 2
(Vergleich mil nicht erfindungsgemäßem Emulgator)

400 Gewichilsteile Polyamidfaser (28 mm'3,3 dtex) werden nisamrr.cn mit 20 Gewichtsteilen eines neutralen Fmulgators (hergestellt aus 1 Mol Stcarylalkohol und 15MoI Äthylenoxid) 15 Minuten mit einem Propcllcr-Rührer in 40000 Gcwichtsteilen Wasser verrührt (höhere Konzentrattonen verspinnen), anschließend auf 0,1% verdünnt and auf der Papiermaschine zu einem Vlies verarbeitet {Flächengewicht 40 g/m²).

Das gebildete Vlies is* nur geringfügig gleichmäßiger als das nach Beispiel 2 hergestellte, besteht jedoch noch m etwa 50 bis 60% aas Faserbündeln.

Beispiel 2

400 Gcwichtstetlc Polyamidfasern (40 mm 6,7 dtex) werden wie im Beispiel la) präpariert und anschließend m 20OtK) Gcwichtsteilen Wasser 15 Minuten reit einem Propcllcr-Rührer (800 U/Min.) verrührt.

Nach dem Verdünnen auf 0,1% wird die Fasersuspension auf der Papiermaschine verarbeitet. Man erhäil ein gleichmäßiges Vlies hoher Naßfcstigkeii ohne Faserbündel (Flächengcwicht 40 g/rn²).

Verglcichsbeispiel 3
(Vergleich zu Beispiel 2)

400 Gewichtsteile Polyamidfaser (40 mm/6,7 dtex) werden in 400000 Gewichtstcilen Wasser (0,1%) suspendiert und gerührt. Nach 3 bis 4 Minuten ist das Fasermatcriai in der Rührbüttc zum Teil versponnen, das nur mit Schwierigkeiten auf dem Sieb der Papiermaschine abgelegt werden kann. Statt eines Vlieses ίο erhält man zahlreiche ncbcncinanderliegendc Faserklumpen.

Beispiel 3

50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), 100 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser (25 mm/3,3 dtex) werden wie im Beispiel 1 a) präpariert und in 20 000 Gewichtsteilen Wasser suspendiert. Die Fasersuspension wird anschließend in einem Voith-Pulper(l300 U/Min.) 15 Minuten durchmischt und nach Verdünnen auf 0,1% auf der Papiermaschine verarbeitet. Man erhält ein sehr gleichmäßiges und voluminöses Vließ hoher Naßreißfestigkeit.
25

Vergleichsbeispiel 4
(Vergleich zu Beispiel 3)

50 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser (20 mm/ 6,7 dtex), 100 Gewichtsteile gekräuselte Polyesterfaser

(10 mm/6,7 dtex), 250 Gewichtsteile glatte Polyesterfaser (25 mm 3,3 dtex) werden in 400 000 Gewichtsteilcn Wasser suspendiert und in der Rührbütte verrührt. Schon nach 1 bis 2 Minuten beginnt das Fasermatcriai zu verspinnen.

Beispiel 4

400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/3,3 dtex) werden wie im Beispiel la) präpariert und in 2OOO0 Gewichtsteilen Wasser, dem 100 ppm eines Copolymeren aus 70% Acrylamid und 30% Acrylsäure zugesetzt sind, 15 Minuten verrührt. (Die Polycarbonsäure aus Acrylamid und Acrylsäure hat ein Molgewicht von etwa 2 · 10⁶ und liegt als Na-SaIz vor, pH der Lösung ist 7 bis 8.)

Anschließend wird die Fasersuspension mit 10 ppm

Copolymer-Na-Salz enthaltendem Wasser (über

Ionenaustauscher enthärtet) auf eine Konzentration

von 0,6% verdünnt und auf einer Steüsieb-Papier-

maschine verarbeiten.

Trotz der um den Faktor 6 erhöhten Konzentration erhält man ein voflkommfn bündelfreies, gleichmäßiges Vlies hoher Naßfestigkeit

Beispiel 5

400 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 ram/3.3 dtex|

werfen wie im Beispiel la) präpariert und in 2000C

Gewichtstcilen Wasser (das 150 ppm des im Bei-

spid 11 genanntes Copolymeren enthält) 15 Minutes

verrührt.

Anschließend wir J die Fasersuspension mit nical

VOTbehandeftem Wasser (20° DHK welches 50 ppm

des rm Beispiel 11 genannten Copolymere enthalt

6S auf 0,6% verdünnt und auf einer Sterfeäeb-Papiep

maschme verarbeitet

Man erhält ein sehr gleichmäßiges Vlies ohm Bündel.

Beispiel 6

a) 130 Teile Polyäthylenglykol mit dem durchschnittlichen Molgewicht von 6500 wurden mit 400 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt, wobei zur Entfernung von Wasser 70 Teile Toluol aus der Lösung abdestilliert wurden. Anschließend wurden der Lösung unter Rühren 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat zugefügt und 3 Stunden unter Rückfluß gekocht. Danach wurden aus der Lösung 250 Teile Toluol abdestilliert Der viskose Rückstand wurde im Vakuum bei 60⁰C von restlichem Lösungsmittel befreit. Das weiße, feste Produkt wurde unter Rühren in heißem Wasser gelöst, wobei die Konzentration der Lösung 10% betrug.

b) 400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) werden mit einer 0,5%igen Lösung der im Beispiel 6a) beschriebenen Substanz gemäß Betspiel 1 a) präpariert und in 20 000 Gewichtsteile.! Wasser (welches 150 ppm eines Copolymeren aus 60% Acrylamid und 40% Acrylsäure-Na enthält; Molgewicht etwa 6 10*) 15 Minuten verrührt.

Nach dem Verdünnen mit Wasser (20° DH), welches ppm des genannten Copolymeren-Na-Salzes enthält, wird die Fasersuspension bei einer Büttenkonzentration von 0,5% auf dem Steilsieb abgelegt

Das erhaltene Vlies ist sehr gleichmäßig und enthält keine Faserbündel.

Beispiel 7

Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) wurden mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen [7a), 7b), 7c)] Substanzen gemäß Beispiel 1 a) präpariert und wie im Beispiel 4 (unter Zusatz von 120 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt.

Anschließend wurden die Fasersuspensionen mit Wasser (20⁰DH), unter Zusatz von 50 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren, auf 0,6% verdünnt und auf dem Steilsieb abgelegt

Die dabei erhaltenen Vliese sind bündelfrei und von hoher Gleichmäßigkeit

Herstellung der verwendeten Substanzen

a) 130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6500) wurden mit 450 Teilen Toluol zum Sieden erhitzt Zur Entfernung von Wasserspuren wurden 100 Teile Toluol abdestflfiert Unter Sieden wurden 4,2 Teile Hexamethylendiisocyanat zugesetzt and weitere 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend wurden 5,4 Teile Stearylamm zugefügt and weitere 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt Durch Abdestfllieren, zum Schluß im Vakuum, wurde das Toluol beseitigt Bei 40⁰C unter Röhren wurde das feste, weiße Produkt in eine iO%ige wäßrige, schwach viskose Losing überführt.

b) Der Versuch a) wurde wiederholt, jedoch wurden nor 2,7 Teile Stearylamm zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen worden konstant gehalten. Bei 30⁰C konnte unter Rühren eine I0%ige wäßrige, stark viskose Lösung hergestellt werden.

c) Der Versuch a) wurde wiederholt mit der Abänderung, daß 4v2 Teile Hexamethylendhsocyanat und 0,1 Teil einer 20%igen Lösung des Triisocyanates

S = P (V^V-NCo)

W-/ /3

in Methylenchlorid, die Lösung und das Hexamethylendiisocyanat wurden vorher gemischt, dem Polyäthylenglykol/Toluol-Gemisch zugefügt wurden. Die übrigen Reaktionsbedingungen wurden konstant gehalten. Nach Umsetzung mit 5,4 Teilen Stearylamin und Entfernung des Lösungsmittels wurde eine weiße, feste Substanz erhalten. Eine 10%ige wäßrige Lösung dieses Produktes ließ sich bei 30⁰C unter Rühren herstellen. Die Lösung war schwach viskos.

Beispiel 8

300 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) und 100 Gewichtsteile Polyamidfaser (28 mm/1,6 dtex) wurden mit der nachstehend beschriebenen Substanz (0,5%ige Lösung) gemäß Beispiel 1 a) präpariert und in 25 000 Gewichtsteilen Wasser (nach Zusatz von 100 ppm eines Copolymeren aus 50% Acrylamid und 50% Acrylsäure-Na; Molgewicht etwa 4,5 · ΙΟ⁶) 15 Minuten gerührt

Anschließend wurde die Fasersuspension auf 0,4% verdünnt (Wasser von 20⁰DH und Zusatz von 60 ppm des obengenannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmäßigen und bündelfreien Vlies abgelegt

Herstellung der Präparationssubstanz

195 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6500, das Produkt zeigte in wäßriger Lösung einen pH-Wert von 7) wurden geschmolzen und unter Stickstoffatmosphäre auf 180° C erhitzt Bei 180° C wurden unter Rühren 3,3 Teile Orthoameisensäuretrimethylester zugefügt und die Reaktion 6 Stunden bei dieser Temperatur fortgeführt Danach wurden 8,1 Teile Stearyl amin zugefügt und weitere 2 Stunden bei 180⁰C gerührt und danach abgekühlt. Das gelbliche, feste Reaktionsprodukt konnte unter Rühren in eine 10%ige wäßrige Lösung überfuhrt werden.

Beispiel 9

200 Gewichtsteile Polyamid (20 ram/1,6 dtex) und 200 Gewichtsteile Polyamid (20 mm/33 dtex) wurden mit der nachstehend beschriebenen Substanz gemäß S» Beispiel la) präpariert und in 25000Gewichtsteilen Wasser (unter Zusatz von 150 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) 15 Minuten verrührt

Anschließend wurde die Fasersuspeion auf 035% verdünnt (mit Wasser von 20° DH und unter Zusate ss von 50 ppm des im Beispiel 4 genannten Copolymeren) und auf dem Steilsieb in einem gleichmäßigen Vlies abgelegt

Herstellung der PräparationssQbstanz

130 Teile Polyäthylenglykol (Molgewicht 6000) worden unter Stickstoff bei 80⁰C geschmolzen end mit 1 Teil 10%iger Schwefelsäure, 5,5 Teilen Terephthalsäure sowie 500 Teilen Toraol vermischt. Unter Rühren wurden 100 Teile Toluol teilweise als Azeotrop mit Wasser abdestilrieri. Anschließend wurden 43 Teik Mysistylalkohol zugefügt und weiter 100 Teile Toluol abdestilliert. Die Reaktionsiösung wurde noch 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt danach wurde das rest-

liehe Lösungsmittel abdestillicrt (Vakuum). Das erhaltene weiße Produkt konnte bei 25' C unter Rühren in eine 5%ige wäßrige Lösung überfährt werden.

Beispiel 10

400 Gewichtsteile Polyamidfaser (20 mm/1,6 dtex) wurden mit 0,5%igen Lösungen der nachstehend beschriebenen [1Oa), 10b), 1Oc)] Substanzen gemäß Beispiel 1 a) präpariert und in 25 000 Gewichlsteilen Wasser (unter Zusatz von 160 ppm des Na-Salzes der Polyacrylsäure [Molgewicht etwa 0,6 · 10*"]) 15 Minuten verrührt.

Anschließend wurden die Fasersuspensionen mit · Wasser (10⁰DH), Unter Zusatz von 50 ppm der obengenannten Polyacrylsäure-Na, auf 0,3% verdünnt und auf dem Steilsieb in gleichmäßigen, bündelfreien Vliesen abgelegt.

a) 130 Teile Polyäthylenglykol (durchschnittliches Molgewicht 6500) wurden unter überleiten von Stickstoff mit 4,9 Teilen Adipinsäure vermischt und unter Rühren 4 Stunden auf 170 C erhitzt. Danach wurden 4,3 Teile Mysistylalkoho! untergemischl und weitere 2 Stunden auf 170 C erhitzt. Nach dem Erkalten wurde ein gelbliches, festes Produkt erhalten, welches sich in kaltem Wasser löst, wobei schwach viskose Lösungen entstehen.

b) Unter überleiten von Stickstoff wurden 130 Teile Polyäthylenglykol {Molgewicht 6500) auf 175 C erhitzt und unter Rühren mit 6,1 Teilen Sebazinsäure gemischt. Es wurde 6 Stunden bei 175 C gerührt und nach Zugabe von 4,3 Teilen Mysistylalkohol weiter 2 Stunden bei 180 C. Nach dem Erkalten lag ein festes Reaktionsprodukl vor, welches sich in eine 10%ige wäßrige Lösung überführen ließ.

c) Der Versuch b) wurde wiederholt, jedoch wurden an Stelle der Sebazinsäure 5,2 Teile Korksäure zugesetzt. Die Reaktionsbedingungen sowie die Menge an Mysistylalkohol wurden konstant gehalten. Das gelbliche, feste Reaktionsprodukt läßt sich vollständig in eine 10%ige wäßrige Lösung überführen.

Claims

21 05 68! Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von auf der Papiermaschine zu Vliesen verarbeitbaren Fasersuspensionen durch Suspendierung von synthetischen öder natürlichen Fasern in Wasser unter Mitverwendung eines die Suspendierung fördernden Hilfsstoßes, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstoff eine höhermolekulare organische Verbindung mit Segmentstruktur eingesetzt wird, in der mehrere alternierend angeordnete hydrophobe und hydrophile Segmente enthalten sind, wobei der Gehalt an hydrophilen Polyglykoläthersegmenten 75 bis 99 Gewichtsprozent, an hydrophoben Segmenten 25 bis 1 Gewichtsprozent beträgt.

2. Verwendung der gemäß Anspruch 1 hergestellten Fasersuspensionen zur Herstellung von Faservliesen auf der Papiermaschine, dadurch gekennzeichnet daß dem in der Papiermaschine verwendeten Wasser geringe Mengen eines Alkalibzw. Ammoniumsalzes einer polyfunktionellen Siui e zugesetzt wird.

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