DE1239932B

DE1239932B - Verfahren zur Herstellung von ungewebten Faserbahnen aus pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Fasern

Info

Publication number: DE1239932B
Application number: DE1963G0038341
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Otto Hansen
Original assignee: Giulini Gebrueder GmbH
Current assignee: BK Giulini Chemie GmbH
Priority date: 1963-06-27
Filing date: 1963-06-27
Publication date: 1967-05-03

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

D 21h

Deutsche Kl.: 55f-16

Nummer: 1 239 932

Aktenzeichen: G 38341VI b/55 f

Anmeldetag: 27. Juni 1963

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht säc'h auf ein Verfahren zur Herstellung von ungewebten Faserbahnen aus pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Fasern unter Verwendung der üblichen Papierherstellungsmaschinen aus Stoffmassen, welche 50 Gewichtsprozent oder mehr, bezogen auf den trockenen Faserstoff, an anionisch eingestellten Kunststoffen oder Bitumen, gegebenenfalls in Gegenwart eines Emulgators, enthalten, und Fixierung der Kunststoffe durch Zugabe üblicher Aluminiumsalze.

Es ist bekannt, Kunststoffdispersionen in der Papiermasse zu verarbeiten, beispielsweise Polyvinylacetat in Sulfitzellstoff bzw. SuIfatzellstoff, - und aus diesen kunststoffhaltigen Papiermassen Papier mit besonderen physikalischen Eigenschaften herzustellen. Ferner ist bekannt, Hohlkörper aus faserhaltigen Stoffen herzustellen, denen vor ihrer Entwässerung Kunststoffe in Form wäßriger Suspensionen beigemengt waren. Auch die Herstellung von Fußbodenbelag durch Zugabe von Kunststoffen zur Papiermasse und spätere Entwässerung entweder auf dem Langsieb oder in Siebkästen nach Fällung der Kunststoffe ist bekannt. Diese Fabrikation entspricht auch der Herstellung von Lederfaserplatten durch Mitverwendung von synthetischen Latices in einer wäßrigen Lederfasernaufschlämmung nach dem Ausfällen der Latices entweder mit Aluminiumsulfat oder Aluminiumsulfat und Glykolsäure, Der Herstellung endloser kunststoffhaltiger Bahnen auf dem Langsieb der Papiermaschine stand aber bisher im Wege, daß die gefällten Kunststoffteilchen bei der Entwässerung des Faser-Kunststoff-Gemisches die Siebe der Papiermaschinen verklebten und ebenfalls die Naßfilze in den Naßpressen der Papiermaschinen verstopften.

Es wurde nun gefunden, daß sic'h Kunststoffe oder Bitumen, beispielsweise bis zu 5O°/o und mehr des Faserstoffgehaltes, mit in der Fasermasse verarbeiten lassen, wenn man der Fasermasse vorher etwa 6°/o Natriumaluminat oder die entsprechenden Mengen Kaliumaluminat, berechnet auf trockenen Faserstoff, zusetzt. Beim Fällen der anionisch eingestellten Kunststoff dispersion in der Fasermasse mit Aluminiumsulfat oder Aluminiumchlorid hydrolysiert das Alkalialuminat in Aluminiumhydroxyd und Natronlauge, die sich wiederum mit der beim Zusatz von Aluminiumsulfat oder Aluminiumchlorid mit der frei werdenden jeweiligen Säure umsetzt. Das frei werdende aktive Aluminiumhydroxyd umhüllt die Zellstoff- bzw. Holzschliff- bzw. Baumwoll- bzw. Ramie- bzw. Jutefaser oder sonstigen vegetabilisch oder animalisch und/oder anorganisch aufgebauten Fasern, wie Glasfasern, aus Mineralien. Gleichzeitig

Verfahren zur Herstellung von ungewebten
Faserbahnen aus pflanzlichen, tierischen oder
mineralischen Fasern ■.. .■ ' ,.νό

Anmelder:

Gebrüder Giulini G. m. b. H.,

Ludwigshafen/Rhein, Giulinistr. 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. Otto Hansen, Darmstadt

umhüllt das aktive Aluminiumhydroxyd den präzipitierten Kunststoff oder das Bitumen und schlägt sich mit den Präzipitaten auf die Fasern nieder. Durch diesen Kunstgriff entfällt während der Entwässerung auf dem Papiermaschinensieb ein Verkleben und ein Anhaften der Kunststoffe am Papiermaschinensieb wie an den Naßfilzen der Naßpressen der Papiermaschinen.

Die auf diese Art und Weise mit Kunststoff oder Bitumen beladene Papierbahn kann nach dem Verlassen der Papiermaschine oder in einem Arbeitsgang direkt vor dem Aufrollen in einem geheizten Kalander unter hohem Liniendruck satiniert werden, wobei, wenn das Präzipitat ein Thermoplast war, derselbe in der Fasermasse innerhalb der Papierbahn verschmolzen werden kann und die Papierbahn diffus transparent gestaltet. Auch läßt sich die Papier- oder Karton- bzw. Pappenbahn später in einer Heißpresse zu Platten verformen, die je nach Plastizität auch tiefziehfähig sein können. Will man Pappen tiefziehen, so kann man auch die nicht vorkalandrierte Pappenbahn direkt in das beheizte Tiefziehwerkzeug bringen. Will man kalt tiefziehen, so ist es bei harten Thermoplasten zweckmäßig, die Pappenbahn vorher in der Heißpresse zu einer diffus durchscheinenden Platte zu verpressen.

Als geeignete Kunststoffdispersionen haben sich vorwiegend anionisch eingestellte Dispersionen erwiesen, beispielsweise Copolymerisate aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril oder Vinylidenchlorid und Vinylchlorid oder Methacrylsäurebutylester, gegebenenfalls mit Methacrylsäureoktylester copolymerisiert, oder auch Copolymerate des Vinylacetates mit Maleinsäureanhydrid und Vinylchlorid usw.

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Auch Copolymerisate des Butadiens mit Acrylnitril oder Styrol in anionisch: eingestellten wäßrigen Dispersionen unter gleichzeitiger Mitverwendung von aktivem Zinkoxyd, Kolloidschwefel und Vulkanisationsbeschleunigern eignen sich in Gegenwart von Alkalialuminaten für die Herstellung kunststoffhaltiger Papier- und Pappenbahnen. Auch wäßrige Dispersionen thermohärtender Kunststoffe eignen sich für die Herstellung' kunststoffhaltiger Papier- und Pappenbahnen mit hohem Kunststoffgehalt in Gegenwart von Aluminaten, die in aktives Aluminiumhydroxyd konvertierbar sind, durch ein- oder mehrwertige Säuren oder ihrer Salze, wie Aluminiumchlorid oder Aluminiumsulfat.

Pappen in Gegenwart aktiven Aluminiumhydroxydes mit hohem Gehalt an thermohärtendem Kunststoff (in der Masse zugesetzt) lassen sich zu Platten wie zu beliebigen Formkörpern heiß verpressen, deren Härte von den jeweils eingesetzten Thermoplasten abhängig ist.

Anionisch eingestellte Latices aus Chlorbutadien in Verbindung mit Latex aus Polystyrol und einem Copolymerisat aus Methacrylsäurebutylester und Methacrylsäurehexylester, denen Sulfatzellstoff in der Masse in Gegenwart von Natriumaluminat zugesetzt wird, ergeben^; nach dem Fällen mit Aluminiumchlorid und Entwässern auf dem Langsieb einer Papiermaschine endlose Pappenbahnen, die sich vorzüglich als Fußbodenbelag eignen.

Bereits PIoetz und Scheuring (»Das Papier«, Bd. 9, 1955, S. 311 bis 316; Br. 10, 1956, S. 183 bis 189) erwähnen die Erhöhung der Retention durch Natriumaluminat bei der Papierherstellung.

Ploetz und Hohenschutz (»Das Papier«, Bd. 10, 1956, S. 406 bis 409) erreichen bei einem Gehalt von 50 bis 75% Al₂O₃, herrührend von Natriumaluminat, eine erhöhte initiale Naßfestigkeit der Papierbahn, wenn das Natriumaluminat in der Stoffmasse vorgelegt wurde.

Schließlich beschreiben Ploetz und Scheu ring (»Das Papier«, Bd. 10, 1956, S. 546 bis 553) den Einfluß von Natriumaluminat auf die Harzleimung. Die beiden Forscher geben einen Bereich an, innerhalb dessen die optimalen Leimungswerte liegen.

Mack (»Das Papier«, Bd. 13, 1959, S. 459 bis 469) beschreibt die Verwendung von Natriumaluminat während der Papierherstellung für die Erhöhung der Retention von Füllstoffen und Pigmenten. Das von Mack beobachtete optimale Ergebnis der Retention konnte durch den kombinierten Einsatz von Natriumaluminat und Aluminiumsulfat unter Einhaltung bestimmter Konzentrationen und durch das Einstellen eines pH-Wertes von 5 bis 5,5 in der Maschinenbütte erzielt werden.

Eine Arbeit von Leavitt, Andrews und Stannett (»Tappi«, Bd. 38, 1955, Heft 11, S. 664 bis 668) beinhaltet die Zugabe von anionisch eingestelltem Polyacrylsäureäthylester in Dispersionsform zur Papierstoffmasse und Ausfällen der Dispersion in Gegenwart von Aluminiumsulfat bei einem pH-Wert von 4,5. Bei diesem Verfahren wurde jedoch ohne Natriumaluminat gearbeitet.

Aus diesen Veröffentlichungen ist die Verarbeitungsmöglichkeit von 50% und mehr Kunststoffen, bezogen auf den trockenen Faserstoff, als wäßrige in Form anionisch eingestellter Dispersionen in der Papiermasse nicht zu entnehmen. Diese Verarbeitungsmöglichkeit ist erst dann gegeben, wenn der Papiermasse erfindungsgemäß vorher etwa 6% Natriumaluminat oder die entsprechenden Mengen Kaliumaluminat, bezogen auf trockenen Faserstoff, zugesetzt werden. Beim Ausfällen mittels AIuminiumsulfat oder Aluminiumchlorid werden dann die Kunststoffe fein verteilt auf die Fasern präzipitiert, ohne daß bei dem Entwässerungsprozeß auf der Papier- oder Kartonmaschine die Siebe und Filze verklebt oder versetzt werden.

Beispiel 1

100 Teile ungebleichter Sulfatzellstoff mit einem Mahlungsgrad von 25° nach S. R. (Schopper-Riegler) werden in der Mischbütte mit 6 Gewichtsteilen Natriumaluminat versetzt. Nach dem Lösen des Aluminates werden 100 Gewichtsteile einer 50%igen wäßrigen Dispersion mit anionischer Einstellung, enthaltend 50 Teile eines Copolymerisates aus 80 Teilen Vinylidenchlorid und 20 Teilen Acrylnitril — gegebenenfalls in bekannter Weise stabilisiert — zugesetzt. Nach der gleichmäßigen Verteilung im Holländer wird der Kunststoff mittels einer 5°/oigen Aluminiumsulfatlösung ausgefällt, bis ein pH-Wert der Stoffmasse von 5 vorliegt. Sobald der Kunststoff vollkommen gefällt ist, wird die Stoffmasse in üblicher Weise auf dem Langsieb zu einer Pappe mit einem Quadratmetergewicht von 500 g verarbeitet. Die Pappe wird anschließend in einer geheizten Etagenpresse auf Bahnen von 4 · 2 m bei einer Temperatur von 160° C und einem Druck von 120 kg/cm² während 8 Minuten verpreßt. Man erhält eine bernsteinfarbig aussehende, diffus transparente Platte, die sich für spangebendes Verarbeiten eignet, aber auch heiß verformen läßt.

Beispiel 2

Gleiche Gewichtsteile Vinylacetat und Methacrylsäurebutylester werden in einer wäßrigen Lösung, enthaltend 0,6 % Natriumlaureat, dispergiert und anschließend in bekannter Weise in Gegenwart von 0,2% Kalium-Persulfat (berechnet auf Monomere) unter Zusatz der berechneten Menge von Di-Natriumphosphat (zum Abbinden der entstehenden Schwefelsäure) copolymerisiert. Die Teile der Monomeren und der Laurinseifenlösung sind so abgestimmt, daß nach der Emulsionspolymerisation eine 40%ige wäßrige Kunststoffdispersion resultiert. 250 Teile dieser Dispersion werden im Holländer zu 200 Teilen gebleichtem Natronzellstoff mit einem Mahlungsgrad von 35° S. R. bei einer Stoffdichte von 4,5 zugegeben. Die Zellstoffmasse enthielt, bereits vor Zugabe der Kunststoffdispersion 6% Natriumalumininat, das bei der großen Verdünnung in der wäßrigen Fasersuspension bereits weitgehend hydrolysierte.

5 Minuten vor Ableeren des Holländers in die Bütte wird der Faserstoff-Kunststoff-Suspension so viel einer Aluminiumsulfatlösung zugegeben, bis ein pH-Wert von 4,8 vorliegt. Die Masse wird nunmehr auf dem Langsieb vorentwässert und zu einer endlosen Bahn mit einem Quadratmetergewicht von 180 g verarbeitet, die noch vor dem Aufrollen in einem geheizten Kalander bei einem Liniendruck von 200 kg/cm geglättet wird. Bei diesem Kalanderdurchgang plastifiziert der Kunststoff in der Bahn, die dadurch ein pergamentpapierartiges Aussehen erhält. Die so hergestellte Faserkunststoffbahn kann beispielsweise zu Lampenschirmen verarbeitet werden.

Beispiel 3

1000 Gewichtsteile ungebleichter Sulfatzellstoff werden mit einem Mahlungsgrad von 28° S. R. in der Mischbütte mit 6°/o Natriumaluminat versetzt. Anschließend werden 1000 Gewichtsteile einer wäßrigen, anionisch eingestellten Dispersion, enthaltend 500 Gewichtsteile eines Copolymerisates, bestehend aus 80% Vinylidenchlorid und 20% Acrylnitril, zugegeben. Nach gleichmäßiger Verteilung der Kunststoffdispersion in der Stoffmasse werden innerhalb von 20 Minuten gleichmäßig in dünnem Strahl 100 Gewichtsteile Di-Kresylphenylphosphat zwecks Plastifizierung des Copolymerisates eingerührt. Nach weiteren 20 Minuten Rühren in der Mischbütte wird mit Aluminiumchlorid gefällt. Nach Uberpumpen in die Maschinenbütte wird die Masse auf ein Kunststoffpapier mit einem Quadratmetergewicht von 100 g verarbeitet. Die Papierbahn wird anschließend in einem Superkalander, dessen Stahlwalzen auf 180° C erhitzt sind, zu einem nicht brennbaren Papier von hoher Trocken- und Naßfestigkeit satiniert.

Beispiel 4

500 Teile lohgare und 500 Teile chromgare Lederabfälle werden nach ihrem Vormahlen in Gegenwart von Wasser in einer Schlagkreuzmühle, im Holländer bei rotierender Holländerwalze, bei einer Stoffdichte von 3,8% mit einer wäßrigen Kaliumaluminatlösung versetzt, auf Lederfasern gerechnet 3,5% Kaliumaluminat. Unmittelbar nach Zugabe des Aluminates werden 1500 Teile einer etwa 35°/oigen wäßrigen, anionisch eingestellten Dispersion, enthaltend ein Copolymerisat aus 74 Teilen Butadien und 26 Teilen Acrylnitril, in die kaliumaluminathaltige Lederfaserkunststoffmasse gegeben. Nach dem Ausfällen wird bei pH 5 in die Maschinenbütte entleert und auf dem Langsieb entwässert. Getrocknet wird im Trockenkanal bei einer Temperatur von 58° C. Man erhält eine endlose Lederfaserbahn mit einem Quadratmetergewicht von 350 g, die während des Lagerns bei Raumtemperatur ausvulkanisiert. Diese Lederfaserbahn zeichnet sich durch ganz vorzügliche mechanische Festigkeitseigenschaften aus.

Beispiel 5

Teile Sulfatzellstoff mit einem Mahlungsgrad von 26° S. R. werden im Holländer mit 6 Gewichtsteilen Natriumaluminat versetzt. Nach dem Lösen des Aluminates werden 100 Gewichtsteile einer 55%igen wäßrigen Emulsion von Bitumen mit einem Erweichungspunkt von 62° C zugegeben. Als Emulgator der Bitumenemulsion dient Natfiumoleat. Nach

ίο gleichmäßiger Verteilung der Bitumenemulsion in der Stoff masse wird mit einer 10%igen Aluminiumsulfatlösung gefällt. Die Stoffmasse wird bei pH 4,8 zu einem Papier mit einem Quadratmetergewicht von g verarbeitet. Vor dem Aufrollen wird auf einem Glättwerk, das sich am Ende der Trockenpartie befindet, mit geheizten Stahlwalzen die Bitumenmasse in der Papierbahn verschmolzen. Es resultiert ein wasserabperlendes Papier, das im Straßenbau Verwendung findet.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von ungewebten Faserbahnen aus pflanzlichen, tierischen oder mineralischen Fasern aus Stoffmassen, welche 50 Gewichtsprozent oder mehr, bezogen auf den trockenen Faserstoff, an anionisch eingestellten Kunststoffen oder Bitumen, gegebenenfalls in Gegenwart eines Emulgators, enthalten, und Fixierung der Kunststoffe durch Zugabe üblicher Aluminiumsalze unter Verwendung der üblichen Papierherstellungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faserstoffbrei vor der Zugabe der Kunststoffdispersion etwa 6 Gewichtsprozent Natriumaluminat oder die entsprechenden Mengen Kaliumaluminat, bezogen auf den trockenen Faserstoff, zugesetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Das Papier, 9 (1955), S. 311 bis 316; 10 (1956), S. 183 bis 189, 406 bis 409, 546 bis 553; 13 (1959), S. 459 bis 469;
Tappi, 38 (1955), H. 11, S. 664 bis 668.

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