DE2508761A1

DE2508761A1 - Zellulosefasern, die im innern mit einem nassfest ausruestenden harz impraegniert sind

Info

Publication number: DE2508761A1
Application number: DE19752508761
Authority: DE
Inventors: Whitten Ray Bell; Kenneth Alfred Kuiken
Original assignee: Buckeye Cellulose Corp
Current assignee: Georgia Pacific Nonwovens LLC
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-09-09
Also published as: GB1494546A; NL7502379A; LU71981A1; FR2302373A1; SE7501978L; JPS51112978A; FR2302373B1; BE826361A

Description

(unsere Nr. 19 723) werden^in Form von Bahnen oder Flächengebilden hergestellte F.asern beschrieben, die leicht zu einer Faseraufschlämmung dispergiert werden können. Diese mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern besitzen die verhältnismäßig unverdrillte Strangßorm von Zellulcsefasern, die unter der Einengung einer Bahnbildung getrocknet v/urden. Sie verleihen Fasergebilden, denen sie einverleibt werden, erwünschte Eigenschaften wie Weichheit, Saugfähigkeit, Porosität und Springkraft.
/"im Innern mit JMaßfestigkeitsharz imprägnierte, ·

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Die vorliegende Erfindung betrifft die Bereitstellung verdrillter '(.twisted) Zellulo^sitrangfasern (ribbon fibers), die durch im wesentlichen innere Imprägnierung mit ITa ßfestigkeitsharzen modifiziert und versteift sind. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung verP-rillter harzimprägnierter Zellulosestrangfasern und die Verwendung dieser Pasermaterialien in Produkten mit erhöhter Saugfähigkeit, weicherem Griff, erhöhter Dochtgeschwindigkeit, größerem Volumen, verbesserter Porosität und verbessertem Verdichtungswiderstand oder Springkraft in nassem oder trockenem Zustand. Die erfindungsgemäßen, mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern entwickeln nach einer Bahnerzeugung aus ungemahlenen Paseraufschlämmungen keine Wasserstoffbrücken zwischen den Fasern, und sie ergeben keine Flächengebilde mit erkennbaren Naßfestigkeitseigenschaften. Werden die erfindungsgeiaäßen, mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern zu papierähnlichen Flächengebilden verformt und getrocknet, so expandieren die entsprechenden Gebilde unter Eildung einer flauschigen Matte, die ohne Bindemittel erzeugten Matten ähnlich ist, die man durch ablegen trockener Zellulosefasern mit Luft erhält. Die Expansion kann in Grenzen gehalten und-ein Grad papierartiger Bindung kann erzielt werden, indem man die mit Harz imprägnierten Fasern in einer Papiermaschine sorgfältig mahlt oder raffiniert.

Es wurde gefunden, daß Zellulosefasern nach imprägnieren im Innern mit Naßfestigkeitsharzen, Überführung in eine flauschige Masse und anschließendes !Trocknen der Fasern, und Härten-des Harzes sehr erwünschte und überraschende Veränderungen hin— -■·- ■ sichtlich der physikalischen und chemischen Fasereigenschaften, die für zahlreiche Verwendungen bedeutsam sind, erleiden.

Die erfindungsgemäß mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern erreichen eine einmalige Kombination physikalischer und . chemischer Eigenschaften, die sich in gesteigerter Pasersteif-

L. -j. , --UJ. Springkraft, von -,.-,-,

heit, erhöhter Fasern und Faserjgebil&en, , charakte-

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ristischer verdrillter Bandform, verminderter Quellbarkeit in Wasser^ verminderter Löslichkeit in konventionellen Zelluloselösungsmitteln, Unfähigkeit zur Ausbildung typischer Faserbrückenbindungen bei Papiererzeugungsverfahren, erwünschter Netzbarkeit und erhöhter biologischer Abbaubarkeit manifestieren. Die mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern widerstehen der Hydratation beim Mahlen und Veredeln im Zuge der Papierherstellung, vertragen jedoch diese Behandlung und v/erden dadurch nicht wesentlich abgebaut.

Die verschiedenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen, mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fas-ern machen diese für zahlreiche Anwendungsfälle besonders brauchbar, zum Beispiel für die Absorption von Flüssigkeiten, für die Filtration von Flüssigkeiten, zur Dämpfung, Isolierung und Volumenfiillung. Der Bereich der Eigenschaften für spezielle Anwendungsfälle kann eingestellt werden mittels Auswahl der Zellulosefasern, Art und Ausnaß der Imprägnierung mit Naßfestigkeitsharz und durch Herstellung von Mischungen aus harzimprägnierten Fasern und unbehandelten "Fasern und sonstigen Materialien.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Imprägnierung von getrockneten oder niemals getrockneten Zellulosefasern beliebiger Herkunft mit Naßfestigkeitsharz. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens treten sowohl bei ungebleichten, halbgebleichten oder vollständig gebleichten Fasern ein, ungeachtet der Methode der Faserisolierung. Die gebleichten oder ungebleichten Fasern aus Baumwolle oder Baumwollsamen sind zur erfindungsgemäßen Imprägnierung mit Naßfestigkeitsharz besonders geeignet.

Die Verwendung von Naßfestigkeitsharzen zur Verbesserung der Trocken- und Naßfestigkeit von zweidimensionalen Papierprodukten ist hinreichend bekannt, wobei in den bekannten Fällen die Funktion des polymeren Harzes in der Erhöhung des Ausmaßes der

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Bindung zwischen den Pasern in der Papierbahn besteht. 3o sind zum Beispiel Verfahren zur Herstellung von naßfesten Papieren bekannt, bei welchen man Sielaminharz-Kolloid. der Papiermasse der Papiermaschine zusetzt, siehe ü. ü·. Landes und G. A. Maxwell, Paper Trade Journal, Bd. .121, ³· 51, (1945). Die US-PS

2- 595 935 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Papier mit Naß- und Trockenfestigkeitseigenschaft, das verbesserte, thermisch härtende Harze verwendet, welche durch Kondensation eines alkalischen Polyamins mit einem Halogenhydrin hergestellt v/erden. In diesem Pail wird das Naßfestigkeitsharz in

■ konventioneller Weise angewandt unter Applikation auf die aufgeschrammten Pasern,· die dann direkt zur Papierbahn geformt und getrocknet werden, oder durch Applikation auf nasses vorgeforntes Papier, das dann getrocknet wird unter Bildung von naßfestem Papier.

In der Papierindustrie ist es üblich, mit Naßfestigkeitsharz beschichtete Pasern aus Abfall oder Altpapier in geringeren Mengen im Kreislauf wieder einzusetzen. Bei dieser Abfallverwertung entstanden Schwierigkeiten bei erneuter Aufschlämmung, so daß Methoden zum Wiederaufschlämmen des auf Naßfestigkeit behandelten Abfalls ausgearbeitet werden mußten. Mechanische Zerfaserung wird im allgemeinen als unerwünschter Kostenfaktor bei der Herstellung von naßfesten Papieren angesehen, Bei der konventionellen mechanischen Zerfaserung treten auch Paserschädigungen und Paserverkürzungen ein, durch die der Wert der aufgearbeiteten Pasern zusätzlich vermindert wird. Die Erkenntnis dieser Nachteile der mechanischen Methoden zur Zerfaserung von naßfesten Papieren hat die Porschung angeregt, Naßfestigkeitsharze zu entwickeln, die durch chemische Prozesse inaktiviert v/erden können, wodurch die Aufarbeitung von Pasern aus mit Naßfestigkeitsharz behandeltem -^apier zum Zwecke der Wiedereinführung in die Papierherstellung erleichtert wird. Derartige Bemühungen haben keine bemerkenswerte Erfolge gebracht. ♦

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Die chemische Vernetzung der inneren Elemente von Zellulosefasern ist wohl bekannt, siehe zum .Beispiel die UiS-PSS 3 224 926, 3 241 553 und 3 653 612. Diese Patentschriften beschreiben Ver- »fahren zur Herstellung vernetzter Zellulosefaserprodukte und deren Verwendung in verschiedenen Gebilden bezw. Strukturen Die Vernetzungsverfahren arbeiten mit relativ kleinen Molekü^JLen, die in die kleinen Räume innerhalb der Zellulosefasern eindringen, wobei durch die Vernetzung dann unelastische Verbindungen zwischen Zellulosemolekülen und nahen Hydroxylgruppen durch covalente Bindungen entstehen.

Die US-PS 3 756 913 beschreibt ein Verfahren mit spezieller Stufenfolge, das dazu führt, daß die ^ellulosefasern äußerlich mit Substantiven polymeren Verbindungen, die als Naßfestigkeitsharze dienen, überzogen sind. Dieses äußere Überziehen der .Fasern unterscheidet sich von der erfindungsgemäisen Imprägnierung der Pasern mit Naßfestigkeitsharzen im Innern.

Im Gegensatz zu den bekennten Verfahren zur Herstellung und Verwendung modifizierter und naßfest ausgerüsteter Zellulosefasern und diese enthaltender Gebilde wurde nun gefunden, daß im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Pasern, die so hergestellt wurden, daß sich praktisch keine Bindungen des Naßfes.tiglieits harze s zwischen den fasern während Herstellung und erster i'rocknung und Härtung ausbilden, außergewöhnliche Saugfähigkeit und Elastizität besitzen. Die Eigenschaften lassen sich messen an den Ergebnissen, die erhalten werden bei der Verarbeitung zu nassen und trockenen Bahnen oder .der Bildung vonMatt;en, und die sich insbesondere in saugfähigen Gebilden aus diesen Pasern manifestieren.

Ziel der Erfindung ist somit die Bereitstellung von diskreten Zellulosefasern, die im Innern mit beliebigen Naßfestigkeitsharzen imprägniert sind. Zeil der Erfindung ist weiterhin die Bereitstellung eines Verfahrens, durch welches ma

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festigkeitsharz imprägnierte fasern, zweckmäßig und wirtschaftlich herstellen kann, und zwar zwecks Verwendung in saugfähigen, elastischen, verdichtungsbeständigen Fasergebilden.

Die Erfindung betrifft ferner im Inneren mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Fasern, die einer nassen Formgebung unterworfen und getrocknet werden können, wobei man eine Bahn niedriger Dichte erhält.

Erfindungsgemäß werden im wesentlichen im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Fasern erzeugt, die durch verbesserte Eigenschaften gekennzeichnet sind, wie zum Beispiel durch erhöhte Dochtgeschwindigkeit (wicking rate) in Faserstrukturen oder- gebilden, verbesserte Springkraft und erhöhtes Volumen, erhöhte Quellung' u'na daVFenlen voß v.asserstcffbindungen in daraus hergestellten Fasergebild en * irfindungsgemäß werden Zellulosefasern in Wasser aufgeschlämmt und der pH-Wert der Aufschlämmung wird erhöht zwecks Steigerung der Faserquellung, dann wird Naßfestigkeitsharz zugegeben, wobei man fortgesetzt bei dem die Faserquellung verbessernden pH mischt und eis-— taucht, um cfa.e 'imprägnierung der inneren Faserflächen und Hohlräume mit dem Naßfestigkeitsharz zu steigern. Der pH-V/ert wird dann auf einen Vsert gesenkt, der die Faserkontraktion und die Polymerisation des Naßfestigkeitsharzes begünstigt, wobei weiter gemischt und getaucht wird. Die Faseraufschlämmung wird dann bis zu einer Konsistenz entwässert, bei welcher die imprägnierten Fasern voneinander getrennt oder zerfasert werden können, dann werden die Fasern isoliert und es erfolgt die Wärmehärtung des Naßfestigkeitsharzes gleichzeitig mit dem Trocknen der Fasern. Weitere Verfahrensstufen können angewandt werden, um zurückgebliebene Faserbündel zu entfernen, um flammfestmachende Verbindungen oder Farbstoffe zuzugeben oder die Faserprodukte für spezielle Verwendungen mechanisch oder chemisch zu konditionieren. Das erfindungsgemäße Verfahren er-

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zeugt eine neue ver:drille J3andfaser ('rxlfkoniiber), die im wesentlichen nur im Innern mit polymerisierteia Hautestigkeitsharz versehen oder imprägniert ist. Die Faserprodukte verleihen 'auf nassem oder trockenem Weg daraus hergestellten Matten oder Bahnen Höhe, verstärkte Dochtwirkung in der Masse oder in Bahnform und das Fehlen von Wasserstoffbindungs-Eigenschaften.

Erfindungsgemaßcwerden im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Zellulosefasern durch ein Verfahren erzeugt, dessen wesentliche Stufen darin bestehen, daß man eine erste Imprägnierung mit Naßfestigkeitsharz in einer Faseraufschlämmung bei höherem, die Faserquellung förderndem pH durchführt und in zweiter Stufe eine Faserkontraktion und Polymerisation des Naßfestigkeitsharzes bei niedrigerem pH. Die Verfahrensstufen werden im einzelnen nachstehend behandelt:

1) Aufschlämmen der Zellulosefasern; Es wurde gefunden, daß

Zellulosefasern verschiedenen natürlichen Ursprungs, vorzugsweise im Kocher behandelte un.d nie getrocknete Fa_sern,. in. ungebleichtem, teilweise gebleichtem oder vollständig gebleichtem Zustand, aus Hart- oder Y/eichhölzern oder Baumwoll-linters, dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt warden können. Getrocknete Fasern vorstehenden Ursprungs sowie nie getrocknete und getrocknete Fasern aus Esparto-Gras, Bagasse, Hanf, Flachs und anderen holzigen und Zellulosefaserquellen können als Rohstoffe verwendet werden.

Diese Fasern werden im Innern mit dem Naßfestigkeitsharz imprägniert, indem man sie zunächst in Wasser in einer Konzentration von etwa 1,5 bis etwa 2,5 und vorzugsweise etwa 2fo aufschlämmt, um die Fasern für die innere Imprägnierung vorzuquellen, zu dispergieren und zu konditionieren. Es erwies sich als vo-rteilhaft, die Faserkonzentration in der wässrigen Aufschlämmung auf etwa 2fo einzustellen, damit der Jbergang des Naßfestig-

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keitsharzes in die fasern verbessert wird. Höhere Konzentrationen der .Fa se rauf schlämmung erhöhen die Aufnahme des Naßfestigkeitsharzes durch die i'aser unter der Voraussetzung, daß wirk- *same Bewegung der lüasse aufrechterhalten wird.

2) Zugabe der Naßfestigkeitsharz-u'eststoffe beim pH-Wert der •ffaserquellung: Nach der Herstellung der .Faserauf se hlämmung gemäß Stufe 1 wird eine verdünnte Lösung des Naßfestigkeitsharzes zur .Faserauf schlämmung zugegeben, 'wässrige Lösungen werden bevorzugt, doch kann man auch lösungen des_ Naßfestigkeitsharzes in geeigneten organischen Verdünnungsmitteln verwenden. Die resultierende Aufschlämmung wird dann sorgfältig gemischt, um vor einer Einwirkungs- bezw. Tauchzeit anfänglichen Kontakt mit den Einzelfasern der Faseraufschlämmung herzustellen, wodurch das Eindringen und die Imprägnierung der .Fasern durch das Naßfesiigkeitsharz sichergestellt werden.

Bei der Zugabe der verdünnten Lösung des Naßfestigkeitsharzes wird der pH-Wert der Aufschlämmung auf etwa 5 bis etwa 11 eingestellt, entsprechend den pH-Eigenschaften des verwendeten Naßfestigkeitsharzes. Geeignete pH-Werte bei diesen Stufen der Zugabe des Naßfestigkeitsharzes liegen beispielsweise bei 9 bei neutralhärtenden Harzen, bei 7 bei Harnstoff/iTormaldehydharzen und bei 5 bei idelamin/ForiEsldehydharzen. Der pH-Wert wird mit Natriumhydroxyd oder anderen Chemikalien so eingestellt, daß man den höchstmöglichen pH ohne Ausfällung von Naßfestigkeitsharz erzielt, womit die .Faserquellung und das Eindringen und Ablagern des Naßfestigkeitsharzes auf den inneren Hohlraumflächen der Zellulosefaser gefördert werden. Erfindungsgemäß können sämtliche Typen von Naßfestigkeitsharzen verwendet werden, einschließlich Harnstoff/Formyldehydharze, Melamin/.Fo rmaldehydharze, Polyamid/Polyamin/Epichlorhydrinharze, Polyäthylenimin- und Dialdehydstärke-Harze.

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Der Aufschlämmung der Zeilulosefasern. werden etwa 8 bis etwa 20$ Naüfestigkeitsharz-Peststoffe, bezogen auf das Pasergewicht in der Aufschlämmung, in Porm einer verdünnten wässrigen Lösung von etwa 1 bis etwa 15 und vorzugsweise etwa 5^ iger Harzkonzentration zugesetzt. G-röüere Mengen an Naßfestigkeitsharz sind dem Verfahren nicht schädlich, können jedoch zu Schwierigkeiten bezüglich der wiedergewinnung des Naßfestigkeitsharzes und unwirtschaftlichem Arbeiten führen»

Der Zusatz des Naßfestigkeitsharzes führt zur Imprägnierung der Zellulosefasern im Innern mit etwa 2 bis etwa"6$ oder mehr an Naßfestigkeitsharz. T-ypischerweise wird eine innere Imprägnierung der fasern mit etwa 2,6 bis 3$ Naßfestigkeitsharz angestrebt. Wie bereits erwähnt, können zusätzliche Mengen an Naßfestigkeitsharz und Imprägnierung zu etwas verbesserten Paserprodukt,j=n führen, sie sind jedoch meist im Hinblick auf die erzielte Verbesserung der Pasereigenschaften unwirtschaftlich.

Das Naßfestigkeitsharz wird in Porin, einer verdünnten wässrigen oder organischen Lösung appliziert, um das Eindringen-in die Pasern zu erhöhen. Prisch bereitete Lösungen des Naßfestigkeitsharzes, in denen Naßfestigkeitsharzfeststoffe kleiner kolloidaler Größe vorliegen, werden bevorzugt, da sie das Eindringen in die Pasern erhöhen; das Eindringen wird jedoch im erfindungsgemäisen, mit zwei pH-Werten arbeitenden Verfahren auch mit. Ha-rzzubereitungen erreicht, die normale Lagerze'it hinter sich haben.

Beim Zusatz der Naßfestigkeitsharzfeststoffe zur wässrigen JPaseraufschlämmung benötigt man eine Misch- und ü'auchzeit, die zur Sicherstellung eines innigen Kontakts zwischen Naßfestigkeitsharzf eststoff en und Pasern ausreicht, wobei gefunden wurde, daß mit einer Mischzeit von etwa 15 Minuten bis etwa einer Stunde und einer zusätzlichen !auchzeit von etwa 30 Minuten bis zu etwa 15 Stunden die gewünschte Paserimprägnierung er-

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zielt wird. Es sei besonders bemerkt, daß-man während des Sauchens winter rühren kann, und daß Gesamtzeiten von etwa 45 Minuten bis etwa 16 Stunden hinsichtlich der Zugabe der Naß4 .festigkeitsharzfeststoffe wirksam sind, Während dem Mischen und Tauchen wird die Faseraufschlämmung vorzugsweise bei Raumtemperatur oder der durch das Mischen entstandenen Temperatur gehalten, wobei solche erhöhten Temperaturen die i'aserq.uellung vermindern und dabei die erwünschte Eindringung der Naßfestigkeitsharzf eststof fe ins J?aserinnere abnimmt. Um die Faserquellung weiter zu steigern, können leicht verminderte Temperaturen der Aufschlämmung von etwa 10 bis etwa 21⁰C angewandt" werden.

(3) Mischen und Tauchen in Gegenwart der Naftfestigkeitsharzfeststoffe beim pH-wert der Harzablagerung: Nach der imprägnierung der aufgeschlämmten Zellulosefasern mit dem Naisfestigkeitsharz beim erhöhten pH-Wert der Stufe 2 wird der pH-wert der Aufschlämmung gesenkt, vorzugsweise mit verdünnter Schwefelsäure (man verwendet 10?j ige wässrige Schwefelsäurelösungen, um jPaserverbrennungen zu vermeiden), worauf etwa 10 Minuten bis etwa 1 Stunde sorgfältig gemischt wird, ehe nochmals etwa 20 Minuten bis etwa 15 Stunden und vorzugsweise etwa 1 Stunde lang getaucht wird. Bei dieser Stufe bei niedrigerem pH ist zu beachten, daß man während dem Tauchen weiter rühren kann, und daß Gesamtzeiten von etwa 15 Minuten bis etwa 16 Stunden wirksam sind. In dieser Stufe wird eier pH-V/ert auf etwa 7 bis etwa 2,5 eingestellt, wiederum in Abhängigkeit von den pH-Eigenschaften des verwendeten Naßfestigkeitsharzes. -äs wurde gefunden, da'ß beispielsweise folgende pH-Werte in dieser dritten Stufe wirksam sindü J bei neutralhärtenden Harzen, 4,5 bei Harns t off/-formaldehyd harzen und 3,2 bei Melamin/JöOrmalde hy dharzen..-üiese Misch- und Tauchstufe wird bei Raumtemperatur, durchgeführt. Die Erniedrigung des pH_'werts führt zurjiaserkontraktion und Ablagerung des Imprägnierharzes innerhalb und auf den Oberflächen der Innenhohlräume der Zellulosefasern.. Durch die Senkung des pH-Werts werden auch günstige Bedingungen

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zur Härtung des ITsUfestigkeitsharzes geschaffen. Verdünnte Schwefelsäurelösungen werden zum »Senken des pll-toerts bevorzugt, doch können auch andere Mineralsäuren wie zum Beispiel Salzsäure und organische Säuren wie Essigsäure sowie saure Salze verwendet werden.

(4) Entwässern der Paseraufschlämmung; Nach der Imprägnierung mit dem Naßfestigkeitsharz und dessen Ablagerung auf den

Zellulosefasern in den Stufen 2 und 3 werden die im Innern imprägnierten Pasern aus der Paseraufschlämmung gewonnen und vorzugsweise bis zu einer Paserkonzentration von etwa 50 bis etwa 55/0 entwässert, welche sich zur Zerfaserung und zum Aufbauschen der Fasern eignet, wobei beim Entwässern die Pasermasse in unverdichteter form gehalten wird. Das Entwässern kann erfolgen, indem man auf einem iOurdrinier-Sieb eine unverdiente te JBahn mit einer Dicke von etwa 0,25 bis 0,3β cm und einem

ρ G-rundgewicht von etwa 35 g pro 774 cm bildet und diese auf einem trommeltrockner trocknet, so dau man die vorstehend genannte Paserkonzentration erhält. Obgleich eine derartige Bahn zur folgenden Zerfaserung geeignet ist, kann die erfindungsge- mäiie Zerfaserung jedoch an jeder beliebigen Bahn oder Masse erfolgen, die hierzu überhaupt verwendbar ist. Die Pasern können auch anstelle von Pourdrinier-Sieb und I'rommeltrockner in einem Sprühturm getrocknet werden. Die zur Zerfaserung verwendeten mechanischen Mittel können auch die Paserkonzentration beeinflussen.

(5) Zerfasern und Aufbauschen; Die unverdichtete und teilweise getrocknete Bahn gemäß Stufe 4) wird auf mechanischem Weg

in noch feuchtem Zustand in Pasern zerlegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zerfaserung und Aufbauschung der feuchten Paserbahn aus im Inneren mit NaJSfestigkeitaharz imprägnierten Pasern, indem man die Bahn tangential mit einer rotierenden Drahtbürste mit einem Durchmesser von 30,5 cm zu-

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sammenführt, die mit 3420 Umdrehungen pro Minute rotiert; ein Luftstrom fördert zusätzlich die Zerfaserung und trägt die mit Naufestigkeitsharz imprägnierten ü'asern von der Drahtbürste weg.

Eine weitere, zur Zerfaserung und Aufbauschung der partiell entwässerten, mit Naisf estigkeitsharz imprägnierten Pasern liegt in einem-Pulpe-Aufbauscher (wet pulp fluffer) vor, wie in die Improved Machinery Co., Inc., Nashua, New Hampshire liefert« Bei dieser Vorrichtung bewegen sich die feuchten Pasern durch eine Vielzahl in Schlitzen laufender rotierender Pinger, wobei der Aufprall der Pasern, ihre Verdichtung und Verkürzung vermieden werden. Die Vorrichtung ist*in der US-PS 3 725 193 näher beschrieben.

(6) Härten des Naßfestigkeitsharzes und Trocknen der Pasern:

Die zerfaserten und aufgebauschten, mit Nai3festigkeitsharz imprägnierten Pasern aus Stufe 5) v/erden solange erhitzt, daß das im Innern abgelagerte Naßfestigkeitsharz härtet und die Pasern trocknen. Besteht das Harz aus einem Harnstoff/Pormaldehydharz, zum Beispiel aus "Casco PH 335" (Herst. Borden Chemical Co., Columbus, Ohio), so liegt eine geeignete Trocknungs- und Härtungstemperatur bei 116⁰C. Diese Temperatur wird 20 bis 30 Minuten aufrechterhalten, .andere Nai'if estigkeitsharze besitzen optimale Härtungs- und Trocknungsbedingungen, die vom Hersteller angegeben v/erden. Die neutral härtenden Harze vom Polyamid/ Polyamin/Epichlorhydrin-Typ, zum Beispiel "Kymene 557" (Herst. Hercules, Inc., Wilmington, Delaware) können in den Pasern während 45 Minuten bei 121⁰C gehärtet werden. Dem Pachmann ist bekannt, daß zahlreiche Temperatur/Zeit-Beziehungen hinsichtlich der Härtung eines Naßfestigkeitsharzes bestehen, wobei im*allgemeinen höhere Temperaturen die Härtungszeit verkürzen, während man auch bei normalen Papiertrocknungstemperaturen und -zeiten und einer lagerung vor der Verwendung die Härtung des

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Naßfestigkeitshgrzes erreichen kann. Innerhalb der möglichen Zeit/Temperatur-Beziehung erfolgt die optimale Härtung des Naß— festigkeitsharzes bei den vom Hersteller angegebenen oder aus tier Literatur bekannten Daten.

Während das Faserprodukt aus Stufe 6) ein fertiges Produkt mit den durch die Erfindung erteilten Vorteilen darstellt,.wurde gefunden, daß in diesem Produkt eine bestimmte Menge von bis zu etwa 5fif bezogen auf das Fasergewicht, an Faserbündeln zurückgeblieben sein kann, auf Grund einer unvollständigen Zerfaserung in Stufe 5o Bei bestimmten Verwendungen ,der mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern, zum Beispiel in füchein und Nonwovens^mit dem . Schluß-endlich erwünschten Griff, Aussehen

und Porosität/"der niedrigen Dichte, Saugfähigkeit und Porosi-

.... 7in Fas ermahnen Gebrauch..machen, . . , , . _T„ , tat Können aerartige Faserbündel, auch in kleiner Menge, nachteilig sein. Die Nachteile zeigen sich in fleckigem Aussehen, verminderter Porosität und einer gewissen Ungleichmäßigkeit. Um diese negativen Ergebnisse zu vermeiden, werden zusätzliche Verfahrensstufen 7» S und 9 zur Entfernung derartiger Faserbündel vorgesehen.

(7) Erneute Aufschlämmung: Die getrockneten und gehärteten,

im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern gemäß Stufe 6 werden erneut in v.'asser auf ge schlämmt, und zwar mit Faserkonzentrationen von etwa ü,2 bis 3 und vorzugsweise 2fo oder weniger. Diese niedrigen Faserkonzentrationen führen dazu, daß die erwähnten Faserbündel freigelegt werden und abtrennbar.gemacht werden, zum Beispiel durch Sieben. Die erneut a-ufgeschlämmten Fasern werden zwecks Dispergierung in der wässrigen Aufschlämmung sorgfältig bewegt.

(8) Abtrennung der Faserbündel: Die Aufschlämmung aus den mit gehärtetem Naßfestigkeitsharz im Innern imprägnierten Fasern und Faserbündeln wird zerlegt, indem man die Aufschlämmung

/- die von den Vorteilen der erfindimgsgemäßen Fasern hinsichtlich

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über ein Sieb laufen laut. Bei diesem Sieb kann es sich um ein konventionelles ebenes Bett oder eine Trommel mit Siebschlitzen handeln. Ein derartiges Trommelsieb, das sich zur Durchführung dieser Verfahrensstufe als geeignet erwiesen hat, ist das Vibratorsieb Modell L-20, Hersteller Bird Machinery Co., South Waipole, Massachusetts. Zum Sieben können auch Siebe mit geschlitzten Platten verwendet.werden, wobei sich zum Abtrennen der Faserbündel Siebe mit Schlitzen von 0,33 mm. geeignet erwiesen, durch die die Fasern hindurchgehen und von denen die Faserbündel festgehalten werden.

(9) Erneutes Trocknen: Die imprägnierten Fasern werden nach Entfernung der Faserbündel gemäß Stufe S getrocknet. Diese Trocknung kann bei 116⁰O während 15 Minuten erfolgen. Trocknungatemperatur und -seit erzielt man zum Beispiel in einem Tunneltrockner, einem Trockenofen, Trockenturm oder anderen konventionellen Vorrichtungen zum Troeknen getrennter Fasern. Eine bevorzugte Form der Trocknung, die den Vorteil besitzt, dais sie zur Bildung einer losen Fasermatte führt, erfolgt auf einem Fourdrinier-Sieb. Die so erzeugte lose Matte aus im Inneren mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern besitzt kein Kohasionsvermögen auf Grund der bereits erwähnten fehlenden Wasserstoffbrückenbildung, und zum Zweck der Trocknung wird sie zwischen Bahnen aus dünnem Gewebe, Tüll oder Siebmaterial eingeschlossen. Diese umschließenden Materialien können endlos sein, so daß sie die imprägnierten Fasern während der Trocknung umgeben und danach zum erneuten Trocknen weiterer Faser— mengen zurückkehren.

Die durch das erfindungsgemääe Verfahren erzeugten, im Inneren mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern besitzen eine verdrillte, lockige Bandform und sind den relativ geraden Zellulosebandfasern, die in konventionellen, mit Naßfestigkeitsharz

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ausgerüsteten Papierbahnen erscheinen, unähnlich; in letzteren werden die fasern während des Trocknens eingeengt und zeigen eine charakteristische, im wesentlichen unver.drille Sandform. _#Die erfindungsgemäßen Fasern zeichnen sich auch dadurch aus, daß die Naßfestigkeitsharze, mit denen sie imprägniert wurden, im wesentlichen im Innern der Faserwände abgelagert sind. Me-,se Fasern sind von Natur ohne Wasserstoffbindungen, und sie sind in der üblichen Cupriäthylendiaminlösung, die von der Industrie zum Testen von Fasern eingesetzt wird, im wesentlichen unlöslich (weniger als 1OjS). Das erfindungsgemäße Faserpradukt besitzt auch eine äberraschend hohe lichtgeschwindigkeit (wicking rate) von etwa ü,7 bis 1,1 em/3ek. in Masse oder in .Sahnform. Das' Produkt besitzt niedrige Quellung in Waaser und kann in Arbeitsgängen der Papierherste-llung gemahlen oder veredelt werden, ohne daß eine wesentliche Faserbeschädigung oder -Verkürzung auftritt.

Die zur Feststellung der überraschenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Fasern verwendeten Tests, mit denen auch in nachstehenden. Beispielen gearbeitet wurde, werden wie folgt durchgeführt:

Te3t auf Saugfähigkeit und Naß- und Trockendichte

Flauschige, im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Fasern werden bei 22,2- 1,1 G und 50- 2fö iger relativer Feuchtigkeit konditioniert. Matten von 10,16 χ 10,16 cm aus 2 etwa gleichen Schichten, die um 180° gegeneinander gelegt werden, werden mit 2 und 4 g pro 10,16 χ 10,16 cm-Matte hergestellt-. Diese Matten werden zwischen Metallflächen gepresst und so zurechtgerichtet, daß man eine Probe von 10,16 χ 10,16 cm und 2 -.0,02 g bezw. 4- 0,l
und 0,25 g/cmr erhält.

2 -.0,02 g bezw. 4- 0,02 g bei den Dichten 0,10, 0,15, 0,20

Die Matten werden dann auf einer geneigten Fläche mit Wasser

gesättigt,

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und nicht aufgenommenes Wasser wird vorsichtig mit Löschpapier abgenommen. Dann wird das Gewicht der gesättigten Matte aufgezeichnet. Danach wird die J^atte auf eine Grundplatte gelegt, und langsam wird eine Belastungsplatte, die 0,07 kg/cm Last ergibt, auf sie gesenkt. Das dabei ausgepresste Wasser wird mit Löschpapier aufgenommen. Nach 45 Sekunden wird die Naßdicke gemessen und die Belastungsplatte entfernt. Das Gewicht der Matte wird zu diesem Zeitpunkt ermittelt un'd als 0,07 kg/

cm -Gewicht aufgezeichnet. Dann wird die Matte wieder mit Wasser gesättigt, nicht aufgenommenes Wasser wird mit Löschpapier entfernt, die Matte wird gewogen und das Gewicht wird als Gewicht nach erneuter Tränkung, ohne Belastung, bezeichnet. Aus den ermittelten Daten werden Naß- und Trockendichte berechnet und über die Trockendichte die Saugfähigkeitl Die Saugfähigkeit wird für 0,10, 0,15, 0,20 und 0,25 g/cm³ Trockendichte errechnet .

Test auf Dochtgeschwindigkeit (wicking rate)

Hierzu werden wie beim vorangegangenen Test Matten von 10,16 χ 10,16 cm Abmessung hergestellt, und zwar so, daß sie ein Gewicht von 3,30i o,1O g und eine Dichte von 0,250i 0,015 g/cm⁵ aufweisen. Diese Matten werden dann vertikal in einen Probenhalter eingespannt, wobei sie von mindestens zwei Elektroden nahe dem oberen bezw. unteren -^nde berührt werden. jJie Docht— zeit beginnt, wenn Kontakt zwischen den Elektroden am unteren Ende entsteht, und endet, wenn Kontakt zwischen den beiden oberen Elektroden hergestellt ist. Die Zeit zum Aufsteigen (wicking up) an der vertikalen Probe wird an 5 Proben ermittelt, und die einzelnen Probengewichte, Dichten, Zeiten und Geschwindigkeiten (in cm/Sek.) werden festgehalten. Die mittlere Docht— geschwindigkeit wird in cm/Sek. berechnet.

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ΐ rο pfka pa ζ i t ät

Zur Feststellung der Tropfkapazität werden Proben wie .in vorstehendem Test hergestellt. Die Matten werden auf einen Maschendraht mit quadratischen Maschen von 1,27 cm Abstand gelegt. Dann läßt man Wasser in einer Geschwindigkeit von 1 ml/ Sek. auf den Mittelpunkt einer Matte auftropfen. Die Zeit, die die Matte benötigt, ehe sie den ersten Wassertropfen von der Unterseite abgibt, wird aufgeschrieben, und die Tropfkapazität wird in Gramm Wasser pro Gramm Zellulose in der Matte wiedergegeben.

Test auf Naßkomprimierbarkeit und Trockendichte

Die Naßkomprimierbarkeit der im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten. Fasern wird ermittelt, indem man die Fasern in einem TAPPI-Desintegrator aufschlämmt und von Hand mit einem TAPPI-Gerät Bahnen schöpft, von denen Proben von 10,16 χ 10,16 cm mit einem Fasergrundgewicht von etwa 3,0 g/103 cm geschnitten werden können. Die naßen Proben werden dann über die ganze Fläche komprimiert und ihre Dicke wird'unter den steigenden Belastungen von 0, 0,013, 0,035, 0,053 und 0,070 kg/cm² gemessen. Dann wird die naße Matte bei 105 C getrocknet und das Trockengewicht wird bestimmt. Die Dicke der trockenen Matte wird bei 0 und 0,070 kg/cm last gemessen. Die scheinbare Naßdichte (g/cm ) wird aus der Naßdicke bei jeder Belastung und dem Trockengewicht der Matte ermittelt. Die Trockendichte (g/cm ) wird aus Trockendichte und Trockengewicht der Matte berechnet.

Um den Einfluß strenger Zerkleinerung auf die Trockendichte

/in 6oo ml V;a.sser

zu ermitteln, wurden luftgetrocknete 6 g-Proben in einer Küchenmaschine 2 Minuten lang zerkleinert. Hieraus wurden, dann 10,16 χ 10,16 cm-Proben wie für vorstehenden Test auf Naßkomprimierbarkeit und Trockendichte hergestellt. Die Proben

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wurden mindestens 1 Minute" bei 0^7 kg/cm - komprimiert und dann bei 105⁰C getrocknet. Das l'rockengewicht wurde aufgezeichnet und die Dicke der Matten wurde bei 0 kg/cm und 0,07 lcg/cm gemessen, wobei bei der Belastung von 0,07 kg/cm 1,5 Minuten zur Einstellung des Gleichgewichts gewartet wurde. Aus diesen Daten wurden die Trockendichten bei 0 und 0,07 kg/cm Belastung berechnet·

Unlöslichkeit in Cupriäthylendiamin

O',5 bis 1,0 g trockener Faserproben wurden in .tarierte 150 ml-Bechergläser eingewogen, wobei das Gewicht auf der Analysen- . waage auf 4 Dezimalen ermittelt wurde. Das Becherglas wurde ■ dann in ein Eisbad gestellt, worauf 28 ml 0,3-molare Cupri= äthylendiaminlösung zur Fasercjuellung zugesetzt wurden. Lösung und fasern wurden gerührt und die Probe wurde 10 Minuten stehengelassen. Nach 10 Minuten erfolgte Zusatz von 22 ml 1,0-molarer Gupriäthylendiaminlösung, worauf gerührt wurde und man insgesamt eine 0,5-molare Cupriäthylendiaminlösung erhielt, die zum Lösen unmodifizierter Zellulose befähigt ist. Die Probe wurde dann unter Kühlen und gelegentlichem Rühren 30 Minuten im Becherglas gelassen. Danach wurden 50 ml kalten Wassers zugegeben und eingemischt, um die Lösewirkung des Cupriäthylendiamins zu stoppen. Flüssiger Inhalt und Rückstand (ungelöste Zellulose) wurden über ein tariertes grobes Glasfilter filtriert und der Rückstand wurde mit kalter 0,2-molarer Cupriäthylendiaminlösung gewaschen, um gelöste Zellulose zu entfernen. Die Cupriäthylendiaminlösung wurde dann mit Wasser vom Rückstand abgewaschen und restliches Cupriäthylendiamin wurde mit verdünnter Salzsäure neutralisiert, bis die charakteristische tiefblaue Färbung des Cupriäthylendiamins verschwand. Der neutralisierte Rückstand wurde wieder auf das tarierte Filter gegeben und mit Wasser säurefrei gewaschen. Das den ungelösten Zelluloserückstand aufnehmende Filter wurde im Trockenschrank

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bei 1O5°G getrocknet, im Exsikkatcr abgekühlt und erneut gewogen. Die Gewichtszunahme entsprach dem ü-ewicht an in Cupri— äthylendiamin unlöslichen Bestandteilen und wurde in Prozent des ursprünglichen Probengewichts umgerechnet.

Test auf Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt

Hierzu v/erden aus naßem Zustand erstellte Proben verwendet. Eine an der Luft getrocknete Faserprobe von etwa 3 g wird 5 Minuten in 200 ml Wasser in einem TAPPI-Desintegrator aufgeschlämmt. Danach wird von Hand eine Bahn geschöpft. Diese wird

+ c

konditioniert, indem man Luft von 23,9- 1_S1 C und einer relativen feuchtigkeit von 54- 2$ hindurchleitet, bis nach 1,5 bis 2,5 Stunden Gewichtskonstanz erreicht int. Das konstante Pro— bengewicht wird aufgezeichnet und die Bahn wird 2 Stunden bei 105 G getrocknet- und erneut gewogen, worauf der prozentuale Feuchtigkeitsgehalt im Gleichgewicht aus der Gewichtsdifferenz

berechnet wird.

Test auf den Wasserzurückhaltungswert

Der Wasserzurückhaltungswert (WEY), der die Fähigkeit zum Aufsaugen und Pesthalten von Wasser wiedergibt, wurde an im Trokkenschrank getrockneten Proben von etwa 0,15 g Gewicht ermittelt. Diese wurden in einem bedeckten .Behälter mindestens 16 Stunden bei Raumtemperatur in 100 ml Wasser getaucht. Danach wurden diese Fasern in Trichterrohre gelegt, und diese wurden in Zentrifugenröhrchen eingeführt. Dann wurde mit einer relativen Zentrifugalkraft von 3000 G zentrifugiert. Die Geschwindigkeit für 3OOO G wurde innerhalb 2 Minute erreicht und insgesamt 10 Minuten beibehalten. Die zentrifugierten Proben wurden mit Pinzetten schnell aus den Röhrchen entnommen, in tarierte Wägefläschehen eingefüllt und gewogen. Die gewogenen

• Q

Proben wurden dann bis zur Gewichtskonstanz bei 110 G getrocknet und- erneut gewogen. Dann wurde der VvRV gemäß folgender

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Gleichung berechnet:

w — τι WEV = -j ·" X 100

worin W das Naßgewicht der zentrifugierten Probe,

D das Trockengewicht der zentrifugierten Probe und W-D das Gewicht des absorbierten Wassers bedeuten.

Beispiel I

Im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte, verdrillte Zellulosefasern werden hergestellt, indem man zunächst 402 kg (berechnet auf Trockengewicht der Piilpe)nie getrockneten, vollständig gebleichten Kraftzellstoff aus Kiefernholz aus dem Süden in V/asser auf schlämmt. Die Faserkonzentration wird auf 2,0$ eingestellt. Dann wurden 92 kg des Harzes "Gasco PH. 335" (Harnstqff/Formaldehyd-Naßfestigkeitsharz, Hersteller The Borden Co., Columbus, Ohio^als wässrige Lösung mit 35/£ Harzfeststoffgehalt mit 363 kg Wasser verdünnt und der .Faseraufschlämmung unter Eühren im Verlauf von 10 Minuten zugesetzt. Der pH-Wert der Aufschlämmung beträgt 7»1· Die Aufschlämmung wird dann noch 1 Stunde gerührt und anschließend eine Stunde lang stehengelassen.

Danach wird der pH-Wert mit 10$ iger Schwefelsäure unter Rühren auf 4»1 eingestellt, und nach der Säurezugabe wird noch 60 Minuten gerührt und getaucht. Nach dieser Einwirkungszeit beim niedrigeren pH wird die Aufschlämmung aus im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten fasern auf einer Fourdrinier-Papiermaschine auslaufengelassen, wobei man eine ungepresste feuchte Masse mit 35?o .Faserkonzentration erhält. Nach der Ausbildung der Masse auf dem Fourdrinier-Drahtnetz wird diese über Trommeltrockner geleitet, wo auf eine Faserkonzentration von 50^o getrocknet wird.

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Nach diesem Entwässern wird die Bahn aus im Innern mit Kaufes tigkeitsharz imprägnierten fasern mit 50>1 iger Faserkonzentration über einen Bürsten-Desintegrator geleitet, wobei eine Drahtbürste von 30,5 cm Durchmesser und 3420 Umdrehungen pro Minute verwendet wird. Die Bahn wird im Kontakt mit der Bürste zu einer Fasermasse zerfasert, die 95 Gew.<fo gesonderter Fasern und 5°/° kleiner Faserbündel enthält. Diese Fasermasse aus im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern wird mit Heißluft unter Bewegung in einem Härtungsturm getrocknet und gehärtet. Man läßt die Härtungstemperatur auf 120 G ansteigen, und die Fasermasse wird 30 Minuten bei dieser !Temperatur gehalten, damit die Fasern getrocknet und das Naßfestigkeitsharz gehärtet werden. Die trockenen Fasern werden dann aus dem Härtungsturm entfernt. Diese Fasern stellen ein erfindungsgemäiies Produkt aus im Innern mit NaUfestigkeitsharz imprägnierten Fasern dar. Wie bereits erwähnt, enthält diese Fasermasse jedoch noch etwa 5?° Faserbündel, die für einige Verwendungszwecke vorteilhafterweise abgetrennt und verworfen werden.

Empfiehlt sich die Entfernung der Faserbündel, so werden die harzimprägnierten Fasern in einer Konzentration von 1$ in Wasser aufge3chlämmt und die Aufschlämmung wird einem Vibrotor-Sieb zugeführt, das Schlitze von 0,33 mm aufweist. Das bei diesem Sieben zurückbleibende Material besteht im wesentlichen aus Faserbündeln, die verworfen oder in Produkten verwendet werden können, an die weniger hohe Anforderungen gestellt werden.

Die durch das Sieb hindurchgelangenden Fasern sind von Faserbündeln frei. Sie v/erden mit einer Faserkonzentration von 2^c/> in V/asser aufgeschlämmt und auf einer Fourdrinier-Maschine zu einer feuchten Bahn auslaufenkelassen. Die Bahn ist nicht-cohe^siv und wird zwischen Umhüllungsschichten aus BauEWolltüll

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über die Trommeltrockner geleitet, auf denen sie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1ü>9 getrocknet wird.

Nach dem Verfahren von .Beispiel I im Inneren mit fTaßfestigkeitsharz imprägnierte Fasern zeigen die aus Tabelle I ersichtlichen Eigenschaften:

Tabelle I

Im Innern imprag~ nierte Fasern

Harz in Faserbrei, <fo 2,88

W'asserriickhaltung WRV,

gH₂0/i00 g Faserbrei * 44

Unlösl. in Cupriäthylen-

diamin, $> ■ 89,9

Gleichgewichts-Feuchtigkeitsgehalt 7j9

Trockendichte, g/cm

0 kg/cm² ρ 0,027

0,07 kg/cnT 0,061

Naßdichte n. Schleudern

0 kg/cm , g/cm

1 Min. 0,027

2 Min. 0,029 4 Min. 0,034 8 Min. 0,049

ETaßdichte n-, Schleudern
0,070 kg/cm , g/cm^

1 Min. 0,059

2 Min. 0,061 4 Min. 0,066 8-Min. 0,078

Dochtgeschwindigkeit, cm/Sek. 1>11

Tropfkapazität

gH₂0/g Zellulosefasern 1-7»36

Absorptionsfähigkeit, 2 g Matte,
gH₉O/g Zellulose,
0,10 Luftfilz Dichte

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I-O (Beginn, unbelastete Hatte) 25,6

0,07 kg/ein^ . 9*7

F-O (Ende, unbelastete Matte) 19,6 0,25 Luftfilz Dichte

I-O. _p 22,6

0,07 kg/cnT 9,0

P-O 18,3

Absorptionsfähigkeit, 4 g Matte,

gH₉0/g Zellulose

0,TO Luftfilz Dichte

1-0 ₂ 22,2

0,07 kg/cm" 9,4

P-O 17_s0

0,25 Luftfilz Dichte

1-0 ₉ 18,1

0,07 kg/cnT 8,4

P-O 15,8

Die in Tabelle I wiedergegebenen Testwerte zeigen die verbesserten Eigenschaften der nach dem Verfahren von Seispiel I imprägnierten Pasern. IJach dem Verfahren von Beispiel I und andere erfindungsgemäß hergestellte Pasern eignen sich zur Herstellung von Gewebebahnen, Windelauflagen, Windelkernen und Papierhandtüchern. Ähnliche Eigenschaften zeigen nach dem Verfahren von Beispiel I hergestellte Pasern, bei denen keine Entfernung der Paserbündel erfolgte und als Naßfestigkeitsharz ein Polyacrylamid/Polyamin/Epichlcrhydrin-harz oder Dialdehydstärke-harz verwendet wurde«

Beispiel II

Im Inneren mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Zellulosefasern verdrillter Bandform werden hergestellt, indem man zunächst Kraftfasern aus Weichholz aus dem Süden mit einer Paserkonzentration von 2°J> in Wasser auf schlämmt. Dann v/erden 8$, bezogen auf das Pasergewicht in der Aufschlämmung, des Naßfestigkeitsharzes "Casco PJR 335" (Har-nstoff/Pormaldehydharz) in Porm einer verdünnten wässrigen Lösung zugesetzt, die 2 Gew.$ Harzfeststoffe enthält und aus einer Verratslösung mit 35$ Harz-

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feststoffen durch Verdünnung hergestellt worden ist. Die Aufschlämmung wird während der Zugabe des Naßfestigkeitsharzes gerührt, anschließend wird noch 15 Minuten weitergerührt. Der pH-Wert der Aufschlämmung beträgt während dieser 15 Minuten und einer v/eiteren i'auchzeit von 30 Minuten 7j5·

Nach der 30 minütigen Tauchzeit wird der pH-v/ert der Paseraufschlämmung auf 4»2 eingestellt, indem man unter Rühren im Verlauf von 1Ü Minuten 105'O ige Schwefelsäure zugibt. Nach dem Rühren wird die angesäuerte Paseraufschlämmung noch 20 Minuten getaucht.

Die mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten -Casern, werden dann auf einem Sieb abgelagert und man läßt die wässrigen Medien abtropfen. Anschließend wird die resultierende Pasermatte auf einem Trommeltrockner auf eine Konzentration von 45$ entwässert und danach unter Verwendung eines mechanischen Zerkleinerers mit rotierenden Schaufeln und eines Luftstroms in Einzelfasern zerlegt.

Die so getrennten, im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten fasern werden dann in einem Trockenschrank bei 105⁰C 16 Stunden getrocknet und gehärtet. Die einzelnen so erhaltenen Pasern besitzen eine niedrige Dichte bezw. große Höhe der Bahn, wie aus der folgenden Tabelle II ersichtlich, die die Werte für handgeschöpfte Bahnen mit einem G-rundgewicht von 3 g/103 cm² angibt:

Tabelle II

Harz a« trockener Paser 2,04$

Trockendichte, Belastung 0 0,028 g/cm^

Belastung 0,07 kg/cm 0,062 g/cnr

Harz a. unbehandelter trockener

Paser (Vergleich) 0,00$

Trockendichte, Belastung ü 0,082 g/cml

Belastung 0,70 kg/cm 0,135 g/cirr

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Die Werte der Iabelle II zeigen die Verbesserung hinsichtlich des Verdichtungswiderstandes, der geringen Dichte und der Sprungkraft von handgeschöpften Bahnen, die aus nach dem Verfahren von Beispiel II hergestellten Fasern erzeugt wurden, im Vergleich mit handgeschöpften Bahnen aus den gleichen, aber unbehandelten Fasern. Nach dem Verfahren von Beispiel II mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Fasern eignen sich mit Vorteil zur Herstellung von Windelauflagen, Handtüchern und Gebrauchtüchern. Nach dem Verfahren von Beispiel II aus Hartholzfasern hergestellte imprägnierte Fasern besitzen ausgezeichnete Filzeigenschaften und eignen sich besonders zur Herstellung von Pspkimai;erialien und Möbelpolstern.

Beispiel III

Zm Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Zellulosefasern verdrillter Bandform werden hergestellt, indem man zunächst nie getrocknete, gebleichte Kraftfasern aus V/eichholz aus dem Süden bei einer Faserkonzentration von 2$ in Wasser aufschlämmt. Dann werden 8$, bezogen auf das Fasergewicht in der Aufschlämmung, des Naßfestigkeitsharzes "Parez 607" unter Kühren in Form einer wässrigen Lösung zugesetzt, die 5 Gew.$ Harzfest-r stoffe enthält» "Parez 607" ist ein Melamin/Formaldehydharz der American Gyanamid Co., Wayne, New Jersey. Die Aufschlämmung wird während des Zusatzes des Naßfestigkeitsharzes und dann noch 15 Minuten gerührt. Der pH der Aufschlämmung hat während dieser 15 minütigen Poihrzeit und während einer weiteren 1/2 stündigen Tauchzeit den Wert 5«

Nach der 1/2 stündigen Sauchzeit wird der pH-Viert der Faserauf schlämmung auf 3,2 eingestellt, indem man unter Rühren im Verlauf von 10 Minuten 10?o ige Schwefelsäure zugibt. Nach dem Rühren wird die saure Faseraufschlämmung noch 20 Minuten getaucht.

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Die im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern werden aufgearbeitet, indem man sie auf einem oieb ablagert und die wässrigen Medien ablaufen läßt. Dann wird die resultierende Fasermatte auf einem Trommeltrockner auf eine Konsistenz von 45/'ό entwässert und anschließend unter Verwendung eines mechanischen Zerkleinerers mit rotierenden Schaufeln und eines Luftstroms in Einzelfasern zerlegte Die einzelnen harzimprägnierten Fasern werden sodann in einem Trockenschrank bei 1O5°G 16 Stunden getrocknet und gehärtet.

Um das nach dem Verfahren von Beispiel III hergestellte Produkt zum Testen vorzubereiten, werden die imprägnierten Fasern in einem TAPPI-Desintegrator im Gemisch mit 10 Gew.$ unbehandelten Zellulosefasern erneut in Wasser dispergiert. Das Gemisch aus im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Fasern und unbehandelten Zellulosefasern wird zu einer naßen handgeschöpften Bahn mit einem Grundgewicht von 12,2 g/645 cm ausgebildet. Diese Bahnen werden unter verschiedenen BeIastungen gepresst und getrocknet. Die Trockendichte unter einer

Belastung ^Ί angegeben:

Belastung von 0,56 kg/cm wird in der folgenden Tabelle III

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Probe

100$ ^behandelte Zellulosefasern

ο (Vergleich)

cd "

00 "

^ 90$ fasern gem. Bsp. Ill/

._. 10$ unbeh.Pasern

CO »

Tabelle III	trockene Bahndichte £/cnr
Naßdruck kg/cd	0,48 0,58 0,63
27 72 179	0,23 0,25 0,27
27 72 179

■58-

Me Ergebnisse aus Tabelle III zeigen deutlich die niedrigen Bahndichten, auch unter Druck, die nach dem Verfahren von Beispiel III hergestellte Pasern besitzen, verglichen mit den Dichten von Bahnen aus uniinprägnierten Fasern.

Beispiel IV

Im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Zellulosefasern verdrillter B_andform werden hergestellt, indem man zunächst niemals getrocknete gebleichte Kraftfasern aus Weichholz aus dem Süden mit einer Faserkonzentration von 2$ in Wasser aufschlämmt. Durch Zusatz von 10$ iger Natriumhydroxidlösung wird der pH-Wert der Faseraufschlämmung auf 10,3 eingestellt, dann werden unter Rühren 8$, bezogen auf das Pasergewicht in der Aufschlämmung, des ITaßfestigkeitsharzes "Kymene 557" in. Form einer wässrigen Lösung mit 5 Grew„$ Naßfestigkeitsharz zugegeben. "Kymene 557" ist ein neutral härtendes Polyamid/Poly= amin/Epichlorhydrin-Naßfestigkeitsharz der Hercules Powder Co., Wilmington, Delaware. Die Faseraufschlämmung wird während der Zugabe des ITaßfestigkeitsharzes und dann noch 15 Minuten gerührt. Während dieser 15 minütigen hührzeit und während einer weiteren 1 stündigen Sinwirkungszeit wird der pH bei 10,3 gehalten.

Nach dieser Tauch- oder Einwirkungszeit wird der pH-Wert der Faseraufschlämmung auf 7»5 eingestellt, indem man unter Hühren im Verlauf von 10 Minuten 10$ ige wässrige Essigsäurelösung zugibt. Dann folgt noch eine 20 minütige Tauch- oder Einwirkungszeit .

Die imprägnierten Fasern werden dann isoliert, indem man sie · auf einem Sieb ablagert und die wässrigen Medien abtropfen läßt. Dann wird die resultierende Fasermatte auf einem Trommeltrockner bis zu einer Konsistenz von 45$ entwässert, worauf die

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Zerlegung in Einzelfasern erfolgt unter Verwendung eines mechanischen Zerkieinerers mit einer rotierenden Schaufel und eines Luftstroms, der die abgesonderten Fasern hinwegträgt. Diese Fasern werden dann in einem trockenschrank bei 105 C 16 Stunden getrocknet und gehärtet, wobei man erfindungsgemäße Fasern erhält.

Zur herstellung eines Testprodukts aus den Fasern gemäß Beispiel IV werden diese in einem TAPPI-Desintegrator bei einer Faserkonzentration von 0,1^ in Wasser aufgeschlämmt und aus der Aufschlämmung werden in einem TAPPI-Handschöpfer Bahnen mit einem Grundgewicht von 3 g/103 cm geschöpft. Diese werden unter einer Belastung von 0,07 kg/qm naß gepresst und bei 105⁰C 2 Stunden getrocknet.

Die getrockneten Bahnen besitzen eine Dichte von 0,025 g/cm unter der Belastung 0 und eine Dichte von 0,061 g/cm unter der Belastung 0,07 kg/cm .

Aus sonst identischen, jedoch unimprägnierten Fasern hergestellte Bahnen besitzen die Dichte 0,082 unter der Belastung 0 und die Dichte 0, 135 g/cm unter der Belastung 0,07 kg/qm

Diese Tests zeigen wiederum die überraschende Fähigkeit der erfindungsgemäßen Fasern zur Erzeugung von Volumen, Sprungkraft und Verdichtungsbeständigkeit unter Belastung.

Obgleich die Erfindung am Beispiel von Zellulosefasern und Näßfestigkeitsharzen verschiedener Klassen beschrieben wurde, kann sie selbstverständlich auch auf andere, zur Harzabla— gerung im Inneren befähigte Fasern angewandt werden. Ferner können die erfindungsgemäßen Faserprodukte allein oder im Gemisch zur Herstellung von Kissen, Matten, Geweben, Bahnen und

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Fasergebilden verschiedenster physikalischer Eigenschaften, je nach den wünschen des Verbrauchers, verwendet werden.

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Claims

-Patentansprüche

1. Verfahren zur Herateilung von im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierten Zellulosefasern, dadurch gekennzeichnet, dali man

(1) die Zellulosefasern in der Dispergierung dienlicher Konzentration unter Bildung einer Faserauf sohl ännnung in Wasser aufschlämmt,

(2) den" pH-Wert der Paseraufschlämmung auf einen die Paserquellung fördernden Wert erhöht,

(3) das Naßfestigkeitsharz unter Rühren und Tauchen der Paseraufschlämmung beim genannten höheren pH zusetzt,

(4) den pH-Wert der Paseraufschlämmung auf einen die Paserkontraktion und Polymerisation des Naßfestigkeitsharzes bev/irkenden wert senkt,

(5) die PaseraufschlämEung auf eine der Paserjartrennung dienliche Konzentration entwässert und die Pasern voneinander trennt und

(6) die getrennten Pasern trocknet und das Naßfestigkeitsharz im Innern härtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die .getrockne-ten und gehärteten Pasern erneut aufschlämmt und zur Entfernung von Paserbündeln siebt.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zellulosefasern Holzfasern verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zellulosefasern Baumwollfasern verwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Naßfestigkeitsharzfeststoffe in einer Menge von etwa 8 bis etwa 20$, bezogen auf das Pasergewicht in der

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Aufschlämnmng, zusetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Naßfestigkeitsharz Harnstoff/Formaldehydhars verwendet.

7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Naßfestigkeitsharz Melamin/iormaldehydharz verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Naßfestigkeitsharz Polyamid/Polyamin/Spichlor= hydrinharz verwendet.

9« Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dab man die Zellulcsefasern mit einer JTaserkonzentration von etwa 1,5 bis etwa 2,5/£ auf schlämmt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzeit von Zusatz und Einwirkung des Naßfestigkeitsharzes beim höheren pH-'v/ert etwa 45 Minuten bis etwa 16 Stunden beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzeit von Zusatz und Einwirkung des Naßfestigkeitsharzes beim niedrigeren pH-Wert etwa 30 Minuten bis etwa 16 ötunden beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als höheren pH-vVert ¹J, als niedrigeren pH-Wert 4»5 einstellt und als Nai-ifestigkeitsharz Harnstoff/iOrmaldehydharz verwendet.

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13· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als höheren pH-Wert 5> als niedrigeren pH— V/ert 3» 2 einstellt und als Naüfestigkeitsharz Melamin/Formalde= hydharz verwendet.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als höheren pH-V/ert 10, als niedrigeren pH-Wert 7 einstellt und als Naßfestigkeitsharz Polyacrylamid/ Polyamin/EpichlorhycFrinharz verwendet.

15· Im Innern mit Naßfestigkeitsharz imprägnierte Zellulosefasern in der charakteristischen verdrillten Zellulosefaser^-^raD|§"Örm_t die keine Fähigkeit zur Wasserstoff bindung besitzen, zu mindestens S0°o in Cupriäthylendiamin unlöslich sind und in Jf'a serge bild en erhöhte Dochtgeschv/indigkeit ergeben.

16. Zellulosefasern nach Anspruch 15_f gekennzeichnet durch eine Dochtgeschwindigkeit in der Masse von 0,7 bis 1,1 cm/Sek. in Fasergebilden.

17· Zellulosefasern nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch einen Gehalt an Harnstoff/Formaldehydharz als Naßfestigkeitsharz.

18. Zellulosefasern nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Melamin/Formaldehydharz als Naßfestigkeitsharz.

19· Zellulosefasern nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Polyamid/Polyamin/Epichlorhydrinharz als Naßfestigkeitsharz.

Für: The Buckeye Cellulose Corporation Cincinnati, QSSfio, V.St.A.

•.H.J.Wolff Rechtsanwalt

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