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Es ist bereits bekannt, Kunststoffasern dadurch herzustellen, dass man eine Kunststoffolie uniaxial reckt, durch Einwirkung äusserer mechanischer Kräfte, wie Reiben, Drehen, Bürsten oder Behandlung mit gerillten
Walzen oder Schlagen zerfasert und die Fasern dann in Stücke schneidet. Es ist ferner bekannt, eine Folie chemisch explodieren zu lassen, um sie zu zerfasern. Diese Verfahren sind jedoch in technischer Hinsicht unbefriedigend, da die Verfahrensstufen kompliziert sind und chemische Verbindungen verwendet werden müssen.
Es ist nun Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von kurzen Fasern zu schaffen, das einfach und unter geringeren Kosten durchführbar ist und für verschiedenste Zwecke insbesondere für die Papierfabrikation gut brauchbare Fasern liefert.
Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von kurzen Fasern auf Basis von kristallinen Polyolefinen und dieses Verfahren ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Folien- oder Plattenmaterial aus einem Gemisch von 5 bis 50 Gew.-Teilen eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren mit einem Vinylacetatgehalt von mindestens 5 Gew.-% oder dessen Verseifungsproduktes mit einem Versei- fungsgrad von 1 bis 100% und 100 Gew.-Teilen eines kristallinen Polyolefins insbesondere isotaktisches Poly- propylen, Niederdruckpolyäthylen, Hochdruckpolyäthylen, Poly- (4-methylpenten -1), Poly - (3 -methylbuten -1), Polybuten-1), Polypenten-1, isotaktisches Polystyrol oder ein kristallines Copolymeres dieser Olefine.
dessen
Schmelzpunkt höher liegt als der Erweichungspunkt des Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren oder dessen Versei- fungsproduktes, uniaxial, zweckmässig in einem Verhältnis von zumindest 3 : 1, zwischen Walzen gereckt wird, wobei der Abstand der Walzenspalte aufeinanderfolgender Walzenpaare mindestens viermal grösser ist als die Breite des ursprünglichen Folien- oder Plattenmaterials, anschliessend das gereckte Material zerschnitten wird und das zerschnittene Material im wässerigen Medium, insbesondere in einem 0, 005 bis 0, 1% eines kationischen, anionischen oder nichtionischen Netzmittels enthaltenden wässerigen Medium zu kurzen Fasern vermahlen wird.
Beispiele für die im Verfahren der Erfindung verwendbaren reckfähigen kristallinen Polyolefine sind kristal- lines Polypropylen, Niederdruck-Polyäthylen und Hochdruck-Polyäthylen, Poly- (4-methyl-penten-l), Poly- (3- - methyl-buten-1), Polybuten-1, Polypenten-1, isotaktisches Polystyrol und kristalline Copolymerisate von
Olefinen. Die geeigneten kristallinen Polyolefine haben, wie erwähnt, Schmelzpunkte, die oberhalb des Er- weichungspunktes des Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats oder dessen Verseifungsprodukts liegen. Diese Poly- olefine können geringe Mengen Stabilisatoren, Entformungsmittel, Antistatika, Pigmente und andere Hilfs- stoffe enthalten.
Wenn der Anteil des Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren oder dessen Verseifungsproduktes im Gemisch mit dem kristallinen Polyolefin unter 5 Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile des Polyolefins liegt, hat es nur eine geringe
Wirkung als Bindemittel, während bei Verwendung von mehr als 50 Gew.-Teilen beim Recken Schwierigkeiten auftreten.
Zum Vermischen der Polymeren können die üblichen Mischer verwendet werden. Ein geeigneter Mischer ist z. B. eine Strangpresse mit einer Dulmadge-Torpedo-Schnecke.
Das kristalline Polyolefin oder das Gemisch kristalliner Polyolefine wird mit dem Copolymeren oder dessen
Verseifungsprodukt zu einer Folie oder einer Platte verarbeitet. Es können die üblichen Vorrichtungen, z. B.
Strangpressen mit einer Schlitzdüse oder Folienblasmaschinen verwendet werden, Folien- oder Plattenmaterial, das durch langsames Abkühlen erhalten wurde, lässt sich zu feineren Fasern mahlen als Material, das rasch abgekühlt wurde. Beim Recken mit gleichzeitiger Einschnürung des Reckgutes, was durch Recken zwischen Walzen erzielt wird, kann ein besonders hoher Orientierungsgrad vor allem mit Plattenmaterial erreicht werden, das ein stärkeres Recken erlaubt als Folienmaterial. Wenn aber Folien- oder Plattenmaterial gereckt wird,. : während man die beiden Enden der Folie durch Klammern festhält oder das Recken bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, wird die Einschnürung verringert und bloss ein verhältnismässig niedriger Orientierungsgrad erzielt und dementsprechend das Vermahlen des Reckgutes zu feinen Fasern erschwert. Man kann z. B.
Folien- oder Plattenmaterial aus kristallinem Polypropylen mit einer Dichte von mindestens 0, 890, aus kristallinem Niederdruck-Polyäthylen mit einer Dichte von mindestens 0, 942 oder aus kristallinem Hochdruck-Polyäthylen mit einer Dichte von mindestens 0, 919 verwenden. Das Folien- oder Plattenmaterial wird vor dem Recken erhitzt. Die Recktemperatur hängt von der Art des jeweils verwendeten Polymeren ab und liegt unterhalb des Schmelzpunktes des kristallinen Polyolefins. Das uniaxiale Recken wird bei einem Reckverhältnis durchgeführt, das durch das Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Beschickungswalze und der Aufwickelwalze bestimmt wird.
Je höher der Kristallinitätsgrad, je höher der Orientierungsgrad und je dünner die Folie, umso leichter lässt sich das Material in Längsrichtung spalten, und umso schwieriger wird das Zerschneiden der Fasern in Querrichtung. Zur Herstellung feiner Fasern ist es daher erwünscht, das Folien- bzw. Plattenmaterial möglichst stark zu recken und die Folie so dünn wie möglich zu machen. So soll z. B. eine Folie aus isotaktischem Polypropylen nach dem Recken vorzugsweise so dünn sein, dass ihre Doppelbrechung einen Wert von mindestens 2, 5 X 10 besitzt.
Unter einem kristallinen Polyolefin ist ein Polyolefin zu verstehen, welches eine Molekülstruktur hohen Ordnungsgrades besitzt und im Röntgenstrahlenbeugungsspektrumdeutlich Kristallstruktur zeigt. Im vorliegenden
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Fall ist unter einem kristallinen Polyolefin ein solches zu verstehen, welches, bestimmt durch Röntgenstrahlenbeugungsspektrum, eine Kristallinität von mindestens 30% zeigt.
Das im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens einzuhaltende Reckverhältnis beträgt, wie erwähnt, zweckmässig zumindest 3 : 1, jedoch wird. in der Regel ein möglichst hohes Reckverhältnis eingehalten. Das tatsächlich einzuhaltende Reckverhältnis kann ohne weiteres experimentell optimal festgelegt werden und ist von der Stärke des zu reckenden Folien- oder Plattenmaterials, vom Molekulargewicht des Polyolefins und von den allenfalls vorliegenden Pigmenten od. dgl. abhängig.
Das orientierte Folienmaterial wird gewöhnlich zu Längen von etwa 2 bis 20 mm zerschnitten.
Beim Mahlen in Wasser wird das stark orientierte Material mehr oder weniger stark reorientiert. Hiedurch erhält man gekräuselte und sich leicht verfilzende Fasern. Das Zerfasern zu groben Fasern lässt sich ohne vollständiges Abtrennen des Wassers leichter durchführen. Gegebenenfalls können die groben Fasern zu feineren Fasern weiter verarbeitet werden.
Vorzugsweise wird die Konzentration der Fasern in der Zerfaserungsvorrichtung und in der Vorrichtung zur Herstellung noch feinerer Fasern so hoch wie möglich gehalten, um Störungen im Betrieb zu vermeiden. Das zerschnittene Material aus den Folien oder Platten soll langsam unter allmählichem Erhöhender Scherkräfte vermahlen werden.
Die erfindungsgemäss hergestellten Fasern lassen sich besonders gut zu einem Faserbrei dispergieren, der von Papierstoff nicht unterschieden werden kann, wenn man dem Mahlwasser 0, 005 bis 0, 10/0 eines kationak- tiven, anionaktiven oder nichtionischen Netzmittels zusetzt, jedoch lassen sich erfindungsgemäss hergestellte
Fasern wegen ihres Gehalts an einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren auch ohne Verwendung eines Netz- mittels gut dispergieren.
Zum Mahlen können die üblichen in der Papierindustrie zur Ganzzeugherstellung verwendeten Mahlapparate verwendet werden. Zur Herstellung von feinfaserigem Ganzzeug können die üblichen Kegel- oder Scheiben- mühlen verwendet werden.
Das erhaltene Fasermaterial hat eine ausgezeichnete Wärmekapazität und einen sehr guten Griff, ist ge- kräuselt und eignet sich zur Herstellung von Vliesstoffen oder Bahnen, da die einzelnen Fäden gut voneinander getrennt und miteinander verfilzt sind. Weiterhin kann dieses Fasermaterial auch als Füllstoff verwendet wer- den. Pulverförmiges Material kann auch zur Herstellung von Bindemitteln und pulverförmigen Formmassen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäss hergestellten Fasern lassen sich ohne Verwendung weiterer Zusätze gut zu Papier verarbeiten, wobei die üblichen Papiermaschinen verwendet werden können.
Die Papierbahn wird in der Trockenpartie getrocknet und anschliessend ohne Druck oder bei einem Druck von unter 50 kg cm und bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisats oder dessen Verseifungsproduktes, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Polyolefins verpresst, um lediglich das Copolymerisat oder dessen Verseifungsprodukt zu erweichen. Hiedurch werden die Fasern aneinander gebunden und man erhält ein sehr starkes synthetisches Papier. Zur Herstellung glatter Papiere führt man das Papier noch durch Glättpressen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden durch Ausführungsbeispiele näher erläutert.
B eis piel 1 : 100 Gew.-Teile isotaktischen Polypropylens vom Schmelzindex 8 werden mit 20 Gew.-Teilen eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren (Vinylacetatgehalt 25 Gew. -0/0) mittels einer Strangpresse mit einer Schnecke mit einem Schneckendurchmesser von 30 mm, einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 20 und einer Düsentemperatur von 2100C vermischt. Das Gemisch wird zu einem Stab mit einem Durchmesser von etwa 2 mm stranggepresst. Der Stab wird zu Scheiben zerschnitten, die in einer Folienblasmaschine mit einem Schneckendurchmesser von 40 mm, einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 22 und einem Düsendurchmesser von 75 mm und mit Luftkühlung (Lufttemperatur 200C) zu einem Folienschlauch verarbeitet werden.
Der Folienschlauch hat in zusammengefallenem Zustand eine Breite von 120 mm und eine Wandstärke von 0, 05 mm.
Der Folienschlauch wird in eine mittels Heissluft auf 1300C erhitzte Reckvorrichtung eingeführt, in der eine Beschickungswalze und eine Aufwickelwalze in einem Abstand von 2 m angeordnet sind. Der Folienschlauch wird infolge der unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden Walzen um das 13fache gereckt. Der orientierte Folienschlauch hat in zusammengefallenem Zustand eine Breite von 30 mm und eine Wandstärke von 0, 015 mm. Der Folienschlauch wird zu Längen von 10 mm zerschnitten. 120 g der erhaltenen Stücke und 10 1 Wasser sowie 40 ml einer 0,5%gen wässerigen Lösung eines nichtionischen Netzmittels werden in eine kleine Mahlvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 23 1 gegeben und 5 min ohne Druck, 15 min bei einem Druck von 1 kg, 6Q min bei einem Druck von 2 kg und nochmals 60 min bei einem Druck von 3 kg vermahlen.
Man erhält Fasern mit einer Länge von 1, 0 bis l, 5 mm und einer Breite von 10 bis 30 Il,
250 ml des erhaltenen Faserbreies und 36 ml einer l,'7igen wässerigen Lösung von Polyvinylalkohol wer-
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Schliesslich wird das erhaltene Papier 1 min bei 1150C und einem Druck von 2 kg/cn geglättet.
Beispiel 2 : 100 Gew.-Teile des im Beispiel 1 verwendeten isotaktischen Polypropylens vom Schmelz-
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index 8 und 30 Gew.-Teile eines Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren, (Schmelzindex 2, Vicat-Erweichungs- punkt 830C, Vinylacetatgehalt 5 Gew. -0/0) werden gemäss Beispiel 1 vermischt und zu einem Stab mit einem
Durchmesser von etwa 2 mm stranggepresst, der mittels einer Schneidvorrichtung zu Scheiben zerschnitten wird.
Die Scheiben werden bei einer Temperatur von 210 C mittels einer Folienblasmaschine mit einem Schnecken- ! durchmesser von 40 mm, einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 22 und einem Düsendurchmesser von
75 mm und unter Verwendung von Kuhlluft (Lufttemperatur 20 C) verarbeitet. Man erhält einen Folienschlauch, der in zusammengefallenem Zustand eine Breite von 120 mm und eine Wandstärke von 0,05 mm besitzt.
Der erhaltene Folienschlauch wird in eine Reckvorrichtung eingeführt, die mit Heissluft auf 1300C erhitzt wird. Der Abstand zwischen der Beschickungswalze und der Aufwickelwalze beträgt 2 m. Der Folienschlauch wird infolge der unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der beiden Walzen um das 13fache gereckt.
Man erhält einen Folienschlauch, der in zusammengefallenem Zustand eine Breite von 30 mm und eine Wand- stärke von 0, 015 mm besitzt.
Der erhaltene Folienschlauch wird zu Längen von 10 mm zerschnitten. 120 g der erhaltenen zerschnittenen Stücke und 101 Wasser sowie 5 g einer 50 gew.- < igen wässerigen Lösung eines nichtionischen Netzmittels werden in eine kleine Mahlvorrichtung mit einem Fassungsvermögen von 23 1 ge- geben, worauf das Gemisch 5 min ohne Belastung, 15 min unter einem Druck von 1 kg, 60 min unter einem
Druck von 2 kg und nochmals 60 min unter einem Druck von 3 kg vermahlen wird. Man erhält Fasern mit einer
Länge von 1, 0 bis 1, 5 mm und einer Breite von 10 bis 30 u.
Die wässerige Stoffsuspension wird auf eine Tappi-Papiermaschine gegeben, mit Wasser auf eine Faserkon- zentration von 0, 057% verdünnt, die Papierbahn wird gepresst und in üblicher Weise getrocknet. Anschliessend wird die Papierbahn zweimal bei 700C unter einem linearen Druck von 100 kg/cm bei einer Umdrehungsge- schwindigkeit von 280 Umdr/min mittels eines Dreiwalzen-Kalanders gepresst und hierauf 10 min bei 1400C und einem Druck von 0, 05 kgl c zwischen zwei chromplattierten Stahlplatten wärmebehandelt.
Das erhaltene Papier hat folgende physikalische Eigenschaften :
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<tb> Flächengewicht <SEP> 192 <SEP> g/m <SEP> ! <SEP>
<tb> Zerreissfestigkeit <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> kg/15 <SEP> mm <SEP>
<tb> Berstfestigkeit <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> kg/cm2 <SEP>
<tb> Zugfestigkeit <SEP> 98, <SEP> 1 <SEP> g <SEP>
<tb> Helligkeit <SEP> 80%
<tb> Opazität <SEP> 89%.
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Das hergestellte Papier aus Synthesefasern hat eine ausgezeichnete Zugfestigkeit im Vergleich zu üblichem Papier und eine der Helligkeit des letzteren etwa gleiche Helligkeit.