DE6925092U - Zellulosefaserbahn. - Google Patents

Description

Erfindungsgemäß kann eine Zellstoff- oder Pappebahn, die mit einer üblichen Papiermaschine vom Zylinder- bzw. "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

getrocknet und einem mechanischen Abrieb- bzw. Zerkleinerungsvorgang unterworfen wird, die schichtbildenden Pasern im wesentlichen vollständig voneinander getrennt werden und eine sehr lockere Pasermaterialbahn bilden. Die Höhe bzw. Bauschigkeit dieser Pasermaterialbahn ist um 33 1/3 oder mehr Prozent höher als diejenige derselben Pasermaterialbahn,. die vor dem ZerfaserungsVorgang nicht chemisch behandelt wurde.

Offenbar wird durch die ausgewählten hochwirksamen Chemikalien die übliche zwischen den Pasern bestehende Bindung aufgehoben bzw. herabgesetzt, so daß diese Chemikalien als ein das Haftvermögen zwischen den Pasern herabsetzendes Mittel wirken. Diese das Haftvermögen herabsetzende Wirkung offenbart sich auch darin, daß die Zugfebtigkeit der behandelten Pulpeschicht bzw. Pappe nur ungefähr 1/3 bis IM derjenigen einer gleich unbehandelten Schicht ist. Typisch ist z.B. für eine behandelte Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 0,l4l kg/cm bei einer Schicht bzw. Pappe, die ein Gewicht von 0,130 kg/m besitzt, im Gegensatz zu einer unbehandelten Schicht bzw. Pappe, die üblichen
besitzt.

2 üblicherweise eine Zugfestigkeit von 0,421 bis 0,562 Kg/cm

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

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die sie chemisch von den anionischen Pasern angezogen werden. Es scheint auch, daß die hochwirksame 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 chemischen Verbindungen mindestens 12 Kohlen stoffatome in der Alkylkette oder - falls eine Verbindung vom Dialkyltyp verwendet wird - in mindestens einer der Alkylketten aufweisen.

Die wirksamen Chemikalien können auch subgenerisch 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 auf 0,l4l bzw. 0,211 kg/cm . Jedoch hat sich eine Anzahl der primären Amine des Langkettentyps mit etwa 16, 18 oder mehr Kohlenstoffatomen als sehr wirksam in bezug auf die Verminderung des Haftvermögens erwiesen.

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

Quaternäre Ammoniumsalze

Mono-Baumwollsamenfettalkyl-triiHethyl-ammoniumchlorid, Mono-kokosfettalkyl-trimethyl-Lmmoniumchlorid, Monosteary1-trimethy1-ammoniur-^{v Ί} orid, Monooleyl-trimethyl-ammoniumchj-orid,

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Mono-Sojafettalkyl-trimethyl-ammoniumchlorid, Dilauryl-dimethyl-ammoniumchlorid, Difettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, mit hydrierten TaIgfettalkylresten, Disojafettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, N-Alkyl (C₁₀ ,,, , A -dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid, Kokosfettalkyl-dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid;

Tertiäre Aminsalze

Monostearyl-dimethyl-amin-hydrochlorid;

Sekundäre Aminsalze

Dikokosfettalkyl-amin-hydrochlorid, Ditalgfettalkyl-amin-hydrochlorid mit hydrierten Pettalkylresten,

Dioleyl-amin-hydrochlorid;

Primäre Aminsalze

Dodecyl-amin-hydrochiorid, Palmityl-amin-hydrochlorid, Kokosfettalkyl-aminchlorid, Kokosfettalkyl-amin-acetat, Stearyl-amin-hydrochlorid, Stearyl-amin-ac etat, Oley]-amin-hydrochlorid, Oleyl-amin-acetat, Sojafettalkyl-aminchlorid, Talgfettalkyl-aminchlorid.

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

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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 Fasern mit den Chemikalien können die Chemikalien in die Schicht im Feuchtpreßabschnitt 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 frucht 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 1949, c^fenbartj und ein geeigneter Typ einer Zylindermaschine ist im US-Patent Nr. 2 005 839 von Jacob Edge, erteilt am 25. Juni 1955* offenbart. Hinsichtlich der Papiermaschinen und deren Verwendung bei der vorliegenden Erfindung wird auf diese Patente verwiesen.

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Die Menge der Chemikalie oder Chemikalien, die zu dem Pulpeeintrag, dem Brei oder zu der Pulpeschicht zugegeben wird, 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 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, und in den meisten Fällen sind die Chemikalien bereits hochwirksam am unteren Ende dieses Bereichs mit Mengen unter l,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,\% 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 0,3$ bis 0,5$ erzielt. Bei Verwendung von Zellstoff, der durch das SuIfatverfahren 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 Pulpenläge im wesentlichen proportional der angewandten Chemikalienmenge. Es wurde z.B. gefunden, daß bei einer Sulfitzellstoffpulpe eine Menge von 0,3$,bezogen auf das Pulpentrockengewicht, die Zugfestigkeit der Pulpenlage auf 1/3 der Zugfestigkeit der unbehandelten Pulpenlage verringert.

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Eine Verwendung von 0,5 % der Chemikalie bei derselben Sulfitzellstoffpulpe führt zu einer Verringerung der Zugfestigkeit der Pulpenlage auf etwa IM der Zugfestigkeit der unbehandelten 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 wohl- '· bekannten "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 "erschiedenen Typen von Pulpematerialien dienen, die üblicherweise bei der Papier- und Pappeherstellung verwendet werden, beispielsweise Holz-, Baumwo11inters-, Flachs-, Hanf-, Ramie-, Bagasse- und Espartofaserpulpen. Allgemein gesprochen ist es erwünscht j relativ langes Fasermaterial zu verwenden zur Erzielung einer maximalen Widerstandsfähigkeit der Einzelfasern und 3iner hohen Widerstandsfähigkeit gegen Brechen, Z^rpulvern und Zerstäuben beim Zerfasern der Schicht.

Nach dem Einführen der Chemikalien in die Pulpeschicht bzw. Pappe an irgendeiner gewünschten oben erwähnten Stelle wird die geformte und imprägnierte feuchte Schicht dann über übliche Trocknungszylinder geführt, wie sie in einer Papiermaschine verwendet werden, um eine, im wesentlichen getrocknete Pappe herzustellen mit einer Feuchtigkeit von etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent, die üblicherweise

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' Ine Stärke von etwa 1,6 bis 3,2 mm aufweist, wobei die _ trocknete Pappe normalerweise zu Rollen aufgewickelt zur Lagerung bzw. zum Versand kommt und schließlich zur mechanischen Zerfaserung gelangt, um das oben beschriebene hochlockere und bauschige zerfaserte Material bzw. Faservlies 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. Überraschenderweise hat sich gezeigt,daß das erfindungsgemäß hergestellte Material eine besonders hohe Feuchtigkeitsaufnahmekapazität aufweist. Diese ist wesentlich höher, als bei üblichen zerfaserten Zellulosefasern. Dies ist umsomehr überraschend, als die verwendeten Chemikalien üblicherweise dazu dienen ein derartiges Fasermaterial hydrophob, d.h. wasserabstoßend zu machen, sodaß zu erwarten wäre, daß die Saugfähigkeit des Materials geringer würde. Der überraschende Effekt ist offenbar darauf zurückzuführen, daß die Bauschigkeit und Voluminösität des erfindungsgemäßen Materials so groß ist, daß eine außergewöhnlich hohe Feuchtigkeitsaufnahmekapazität entsteht.

In Fig. 1 ist ein Bogen der erfindungsgemäßen Zellulose faserbahn bzw. Pappe perspektivisch dargestellt. Diese Pappe ist besonders voluminös und leicht und eignet sich insbesondere zur Verwendung als Filter bzw. Filterpapier und zu Verpackungszwecken.

1. Ansprüche

Claims (8)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Zellulosefaserbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durch ein grenzflächenaktives Mittel in Form einer kationischen langket-

tigen Fettalkylverbindung mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen in mindestens einer Alkylkette und in einer Menge von OyI bis 5,0 # i» imprägniert sind.

2. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des grenzflächen aktiven Mittels unter 1,0 i» liegt.

3. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Menge des grenzflächen aktiven Mittels 0,25 & bis l,0# beträgt.

4. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit der .Bahn auf etwa 1/3 bis 1/4 der normalen Zugfestigkeit ohne oberflächenaktives Mittel herabgesetzt

ist.

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5. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, daß sie «u»

zerfasertii. und gelockert' ist.

6. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennz eichnet_t daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Aiumoniumsalz oder ein Salz eines primären, sekundären oder tertiären Amins ist.

7. Zellulosefaserbahn nach einem del? Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Holzzellstoff fasern besteht.

8. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichne t, daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Dialkyldifettalkyl-ammoniumsalz ist.

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