DE1932012A1

DE1932012A1 - Zellulosefasermaterial und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1932012A1
Application number: DE19691932012
Authority: DE
Inventors: Hervey Laurence Robert Basil; George Donald Kirklin
Original assignee: Riegel Textile Corp
Current assignee: Riegel Textile Corp
Priority date: 1966-11-09
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1970-09-17

Description

(Patentanmeldung P 15 6l 756.8)

Erfindungsgemäß kann eine Zellstoffschicht oder Pappe, die mit einer üblichen Papiermaschine vom Zylinderbzw. "Fourdrinier"-Typ hergestellt wurde, und die normalerweise schwer zu zerfasern ist, auf mechanischem Wege außerordentlich leicht zerfasert werden, wenn die Pappe bzw. der Ansatz oder Eintrag zur Herstellung derselben mit bestimmten Mengen bestimmter Typen bzw. Gruppen chemischer Verbindungen imprägniert wird. Es wurde festgestellt, daß diese Typen bzw. Gruppen von chemischen Verbindungen in geeigneten Mengen angewandt die Kohäsion bzw. das Haftvermögen der damit behandelten Pulpe bzw. Pulpeschichten in ungewöhnlicher Weise wirksam herabsetzen, so daß,wenn die Pulpeschicht

■ '■■■- ² .-

getrocknet und einem mechanischen Abrieb- bzw. Zerkleine- --■: rungsvorgang unterworfen wird, die schichtbildenden Fasern im wesentlichen vollständig voneinander getrennt werden und ein sehr lockeres Fasermaterial bilden. Die Höhe bzw. Bauschigkeit dieses Materials ist um J5j5 1/3 oder mehr Prozent höher als diejenige desselben Materials, das vor dem Zerfaserungsvorgang nicht chemisch behandelt wurde.

Offenbar wird durch die ausgewählten hochwirksamen Chemikalien die übliche zwischen den Fasern bestehende Bindung aufgehoben bzw. herabgesetzt, so daß diese Chemi-™ kalien als ein das Haftvermögen zwischen den Fasern herabsetzendes Mittel wirken. Diese das Haftvermögen herabsetzende Wirkung offenbart sich auch darin, daß die Zugfestigkeit der behandelten Pulpeschicht bzw. Pappe nur ungefähr 1/3 bis 1/4 derjenigen einer gleichen unbehandelten Schicht ist. Typisch ist z.B. für eine behandelte Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 0,l4l kg/cm (2 pounds per sq. . inch) bei einer Schicht bzw. Pappe, die ein Gewicht von 0,130 kg/m (80 pounds per J)QOQ square feet) besitzt, im Gegensatz zu einer unbehandelten Schicht bzw. Pappe, die üblicherweise eine Zugfestigkeit von 0,421 bis 0,562 kg/cm (6 to 8 pounds per square inch) besitzt.

Die Chemikalien, welche diese bemerkenswerte Verminderung der Zugfestigkeit der Pulpeschicht bzw. Pappe sowie die vergleichsweise leichte · chanische Zerfaserbarkeit des Materials und das Anwachsen der Höhe bzw. Bauschigkeit des zerfaserten Materials bewirken, können allgemein als kationische langkettige Fet.talkylverbindung bezeichnet werden, die vorzugsweise mindestens 12 Kohlenstoffatome in mindestens einer Alkylkette aufweisen. Eines der wichtigen Merkmale dieser Verbindungen ist ihre kationische Natur, durch

- 3 - -00 9838/1859

die sie chemisch von den anionischen Fasern angezogen werden, Es scheint auch, daß die hoehwirksame Herabsetzung des Haftvermögens dieser Chemikalien langkettigen chemischen Verbindungen vom Fett-Typ eigen ist, Auch ist es vom Standpunkt wirksamer Herabsetzung des Haftvermögens wichtig, daß diese ehemischen Verbindungen mindestens 12 Kohlenstoffatome in der Alkylkette oder - falls eine Verbindung vom Dialkyltyp verwendet wird - in mindestens einer der Alkylketten aufweisen.

Die wirksamen Chemikalien können auch subgenerisoh in die folgenden Gruppen unterteilt werden; quaternäre Ammonium-Verbindungen, tertiäre, sekundäre und primäre Aminsalze. Einige der quaternären Ammonium-Verbindungen erwiesen sich als vorteilhafter als einige der Amine zur Verminderung der Zugfestigkeit der Schicht bzw. Pappe von üblicherweise 0,421, 0,492 bzw. 0,562 kg/cm² (6, 7, or 8 pounds per square inch) auf 0, l4l bzw. 0,211 kg/cm (2 or 5 pounds per square inch). Jedoch hat sich eine Anzahl der primären Amine des Langkettentyps mit etwa l6, oder mehr Kohlenstoffatomen als sehr wirksam in bezug auf die^Vermlnderüng des Haftvermögen erwiesen.

Im folgenden werden einige erläuternde, jedoch nicht einschränkende Beispiele der Chemikalien der oben erwähnten vier Gruppen angegeben:

Quaternäre Ammoniumsalze

Mono-Baumwollsamen^fettalkyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Mono-kokosfettalkyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Monostearyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Monooleyl-trimethyl-ammoniumchlorid,

- 4 - ■ 009838/1859

Mono-SoJafettalkyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Dilauryl-dimethyl-ammoniumchlorid, Difettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, mit hydrierten TaIg fettalkylresten, Disojafettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, N-Alkyl (C,g ^ »g)-dimethyl-benzyl-ammoniumohlorid, Kokosfettalkyl-dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid;

Tertiäre Aminsalze Monostearyl-dimethyl-amin-hydrochlorid;

Sekundäre Aminsalze

Dikokosfettalkyl-amin-hydroehlorid, Ditalgfettalkyl-amin-hydrochlorid mit hydrierten Pettalkyl resten,
Dioleyl-amin-hydrochlorid;

Primäre Aminsalze

Dodecyl-amin-hydrochlorid, Palmityl-amin-hydrochloridj Kokosfettalkyl-aminchlorid, Kokosfettalkyl-amin-acetat, Stearyl-amin-hydroehlorid, Stearyl-amin-acetat, Oleyl-amin-hydrochlorid, Oleyl-amin-acetat, Sojafettalkyl-aminchlorid, Talgfettalkyl-aminchlorid.

Jede oder mehrere der ausgewählten oben angeführten Verbindungen können der Pulpe oder der Pulpesohicht an

- 5 009838/1859

einer Anzahl verschiedener Stellen bzw. bei verschiedenen Verfahrensschritten im üblichen Pappeherstellungsverfahren zugesetzt werden. Z.B. können die Chemikalien dem sich in einem Materialbehälter befindenden Pulpbrei vor dessen Zuführung zur Papier- oder Pappemaschine zugegeben werden, was von Vorteil ist, wenn es erwünscht ist, daß die Chemikalien eine gewisse Zeit lang, z.B. 5 bis 10 Minuten, in Kontakt mit den Zellulosefasern sind, bevor der Brei der Papiermaschine zugeführt wird. Wenn ein längerer Kontakt der Chemikalien mit dem Brei vor Bildung der Schicht nicht notwendig oder erwünscht ist, können die Chemikalien an der ersten Kammer der Papiermaschine zugegeben werden.

In Abhängigkeit vom Typ der verwendeten Papier- oder Pappeherstellungsmaschine, der angestrebten Geschwindigkeit des Arbeitsvorgangs und vom angestrebten Grad der Imprägnierung' der Pasern mit den Chemikalien können die Chemikalien in die Schicht im Peuchtpreßabschnitt der Papiermaschine mittels einer bekannten Vorrichtung eingebracht werden, wie z.B. mittels einer die Größe dimensionierenden Presse (size press) od. dgl. Hierbei werden die Chemikalien in die zuvor gebildete Pulpeschicht bzw. Pappe eingebracht, während diese noch relativ feucht ist und bevor die Schicht bzw. Pappe endgültig auf der Maschine getrocknet wird.

Ein geeigneter Typ einer "Fourdrinier"-Papiermaschine und das Verfahren zur Papierherstellung auf dieser Maschine ist im US-Patent Nr. 2 488 700 von G.L. Bedwell, erteilt am 22. November 19^9, offenbart; und ein geeigneter Typ einer Zylindermaschine ist im US-Patent Nr. 2 005 8j39 von Jacob Edge, erteilt am 25. Juni 1935, offenbart. Hinsichtlich der Papiermaschinen und deren Verwendung bei der vorliegenden Erfindung wird auf diese Patente verwiesen.

- 6 -009838/1859

Die Menge der Chemikalie oder Chemikalien, die zu dem Pulpeeintrag, dem Brei oder zu der Pulpesohicht zugegeben wirdj ist wesentlich und kann mit dem Typ der verwendeten Pulpe und dem angestrebten Ausmaß der Verminderung des Haftvermögens in den unten angegebenen Grenzen variieren. Üblicherweise liegt diese Menge zwischen-o,1 und 5 Gewichts-· Prozent, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, und in den meisten Fällen sind die Chemikalien bereits hochwirksam am unteren Ende dieses Bereichs mit Mengen unter 1,0$.

Ein Bereich von 0,25 $ bis 0,5$ ist bevorzugt. In den meisten Fällen sollte die Menge über 0,1$ liegen. Die geringe Menge von 0,1$ ergibt bereits eine gewisse Weichheit der Pulpe. Um die Zerfaserbarkeit der Pulpe wesentlich zu verbessern sollte der Chemikalienzusatz nicht weniger als 0,25$ betragen. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens in technischem Maßstab unter Verwendung von Sulfitzellstoff werden die besten Resultate mit einer Menge von 0,j5$ bis 0,5$ erzielt. Bei Verwendung von Zellstoff, der durch das Sulfatverfahren gewonnen wurde, ist die Pulpe etwas härter und läßt sich weniger gut zerfasern. In diesem Fall sollten Mengen von 0,5$ oder etwas höher angewendet werden. Mengen von 1$ oder darüber sind normalerweise nicht erforderlich. Solche erhöhte Mengen können noch zu einer weiteren Verbesserung der Zerfaserbarkeit der Pulpe führen. Dieser Effekt rechtfertigt aber im allgemeinen die erhöhten Chemikalienkosten nicht.

Innerhalb des oben angegebenen Bereichs von 0,25$ bis 0,5$ ist die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen chemischen Behandlung der Pulpe zur Erhöhung der Zerfaserbarkeit der Pulpenlage im wesentlichen proportional der angewandten Chemikalienmenge. Es wurde z.B. gefunden, daß bei einer SuI-fltzellstoffpulpe eine Menge von 0,3>$,bezogen auf das Pulpentrockengewicht, die Zugfestigkeit der Pulpenlage auf 1/3 der Zugfestigkeit der unbehandelten Pulpenlage verringert.

QO9838/1859 - 7 -

Eine Verwendung von 0,5$ der Chemiklaie bei derselben Sulfitzellstoffpulpe führt zu einer Verringerung der Zugfestigkeit der Pulpenlage auf etwa l/h der Zugfestigkeit der uribehandelten Pulpenlage. Diese außerordentliche Verringerung der Zugfestigkeit der Pulpenlage wird von einer entsprechenden Verbesserung der Zerfaserbarkeitseigenschaften der Pulpenlage begleitet, so' daß die Lage sehr leicht zerfasert und ein bauschiges, sauberes und gleichförmig langfaseriges Material liefert..

Die vorliegende Erfindung ist praktisch auf alle üblichen Pulpetypen anzuwenden, die in üblicher Weise durch die wohlbekannten "Karft"-, Soda-, Sulfit- bzw. neutralen Sulfit-Verfahren hergestellt werden.

Als Rohmaterial, d.h. als Pasern, die erfindungsgemäß zu pulpen, zu imprägnieren und zu Schichten zu verarbeiten sind, kann irgendein oder eine Kombination von mehreren der verschiedenen Typen von Pulpematerialien dienen, die üblicherweise bei der Papier- und Pappeherstellung verwendet werden, beispielsweise Holz-, Baumwollinters-, Flachs-, Hanf-, Ramie-, Bagasse- und Espartofaserpulpen. Allgemein gesprochen ist es erwünscht, relativ langes Fasermaterial zu verwenden zur Erzielung einer maximalen Widerstandsfähigkeit der Einzelfasern und einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen Brechen, Zerpulvern und'Zerstäuben beim Zerfasern der Schicht,

Mach dem Einführen der Chemikalien in die Pulpeschicht bzw. Pappe an irgendeinem gewünschten oben erwähnten Punkt wird die geformte und imprägnierte feuchte Schicht dann über übliche Trocknungszylinder geführt, die normalerweise in einer Papiermaschine verwendet werden, um eine recht dichte, im wesentlichen getrocknete Pappe herzustellen mit einer Feuchtigkeilkyon etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent, die Üblicherwelse

009838/ 1859 '

• - 8 -

eine Stärke von etwa 1,6 bis 2,2 mm (l/l6 bis l/8 lnoh) aufweist, wobei die getrocknete Pappe Üblicherweise zu Rollen aufgewickelt zur Lagerung bzw. zum Versand kommt und schließlich zur mechanischen Zerfaserung gelangt, um das oben beschriebene hochlockere und bauschige zerfaserte Material herzustellen. Das fertige lockere Material kann für beliebige Zwecke verwendet werden, wie z.B. für Diaper, Monatsbinden oder andere sanitäre Produkte bzw* zum Ausstopfen bzw. Polstern, insbesondere wo ein bauschiges bzw. aufbauschendes Material benötigt wird. Die bauschigen und.voluminösen Eigenschaften/dieses Materials sind auch bei der Absorption von Körperflüssigkeiten von Vorteil.

Alle in den Anmeldungsunterlagen vorhandenen Angaben und Merkmale werden, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

Die erfindungsgemäße Pappe ist besonders voluminös und leicht und eignet sich insbesondere zur Verwendung als Filter bzw. Filterpapier und zu Verpackungszwecken und dergl.

Ansprüche

00 9838/ 18 59

Claims

Ansprüche (Deutsche Form)

flj Zellulosefasermaterial, insbesondere.Zellulosefaserschicht bzw. Pappe, bei der die Haftung zwischen den Fasern durch ein grenzflächenaktives Mittel in Form einer kationischen, langkettlgen Fettalkylverbindung,

herabgesetzt ist, nach Anspruch 1 des Patents

(Patentanmeldung P 15 6l 756.8), gekennzeich-· net durch einen Gehalt an grenzflächenaktivem Mittel von 0,25$ bis 1,0$, vorzugsweise 0,25 bis 0,5$, bezogen auf das Trockengewicht des Materials.
2. Zellulosefasermaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an grenzflächenaktivem Mittel von 0,3$ bis 0,5$* bezogen auf das * Trockengewicht des Materials.
3. Zellulosefasermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Ammoniumsalz oder ein Salz eines primären, sekundären oder tertiären Amins 1st.
4. . Zellulosefasermaterial nach einem der Ansprüche 1

bis 3> dadurch gekennzeichnet aus Holzzellstoff besteht.

daß es
5. Zellulosefasermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Dialkyldifettalkyl-ammoniumsalz 1st,

009838/1859

vmvraenm hawk muwokkk ί·/ι·Μ« · mavhkmokk vk*kik»«kk Mttwtinnm *··■ oo
6. Zellstoffpulpenschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit der Pulpenschicht auf etwa I/3 bis 1/4 der normalen Zugfestigkeit ohne oberflächenaktives Mittel herabgesetzt ist.
7. Verfahren zum Herstellen eines Zellulosefasermaterials nach Anspruch 5 des Patents ......... (Patentanmeldung P 15 6l 756.8) oder einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das grenzflächenaktive Mittel in die vorgeformte feuchte Pulpeschicht vor der abschließenden Trocknung eingebracht wird.

0098 3 8/1859

DR. EBICH NETJGEBATJES

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 26 - POSTFACH 81

ZWBIBRUCKBNSTaASSB 10

(NXBEK DKK DEUTBCHEK PATENTAMT)

8 MÜNCHEN

TELEFON (08U) Z24337 c. «92501

München

TEMEX 8-24477

An s ρ r U c he (Amerikanische Form)

2 4. JUMI1969

1. Zellstoffpulpenschicht, dadurch ge k en η ζ e i c h net, daß die Bindung zwischen den Pasern durch ein oberflächenaktives Mittel in Form einer kationischen langkettigen Fettalkylverbindung mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette und in einer Menge von 0,25$ bis 0,5$ herabgesetzt ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Zellstoffpulpenschicht, dadurch gekennzeichnet , daß die Pulpe durch Zusatz von etwa 0,25 bis 1,0 Gew.-$, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, eines oberflächenaktiven Mittels imprägniert wird, welches die Bindung zwischen den Fasern erniedrigt und eine kationische langkettige Fettalkylverbindung mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e 1 c h net, daß ein quaternäres Ammoniumsalz mit zwei Älkylgruppen und zwei Fettalkylgruppen als oberflächenaktives Mittel zur Herabsetzung der Bindung zwischen den Fasern verwendet wird.

4. Zellstoffpulpenschicht mit verbesserter Zerfaserbarkeit, wobei die Bindung zwischen den Fasern durch ein oberflächenaktives Mittel in Form einer langkettigen kationischen Fettalkylverbindung mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette herabgesetzt ist, das in einer Menge von 0,3$ bis 0,5$ angewandt wird und das die Zugfestigkeit der Pulpenschicht auf etwa l/j5 bis 1/4 der normalen Zugfestigkeit ohne oberflächenaktives Mittel herabsetzt.

5. Zellstoffpulpenschicht^nach Anspruch.1, wobei die Pulpe eine Holzzellstöffpulpe ist.

0 0 9838/1859

6. Verfahren zur Herstellung einer Pulpenschicht von einer Zellulosefaserpulpe, die sich zur mechanischen Zerfaserung unter Bildung eines lockeren Materials eignet, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe mit 0,25$ bis 0,5j£, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, einer kationischen, langkettigen Fettalkylverbindung als fasertrennendes Mittel mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette imprägniert wird und danach unter Ausbildung einer leicht mechanisch zerfaserbaren Schicht getrocknet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fasertrennende Mittel ein quaternäres Dialkyldifettalkyl-ammoniumsalz ist.

00 9838/1859