DE2508455A1 - Basisches pigment enthaltende polyolefinfasern und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Basisches pigment enthaltende polyolefinfasern und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT
Aktenzeichen: HOE 75/F O56 Dr.MD/K
Datum: 26. Februar 1975
Basisches Pigment enthaltende Polyolefinfasern und Verfahren
zu ihrer Herstellung
Bereits seit längerer Zeit ist es bekannt, pigmententhaltende -Polyolefinfasern herzustellen. In der deutschen Auslegeschrift
1 292 301 wird erwähnt, daß man Pigmente und andere unlösliche
Verbindungen in "geringen Mengen" einer überhitzten und unter Druck stehenden Polymerlösung zusetzen und daraus durch Entspannungsverdampfung
Fasern bilden kann. Wendet man dieses Verfahren auf Polyolefine an, so erhält man hydrophobe Fasern, die
von Wasser nicht benetzt werden und deshalb in ihrer technischen Einsatzmöglichkeit beschränkt sind. Außerdem werden hier auch
keine Angaben auch darüber gemacht, ob und wie es möglich ist, die Fasern mit größeren Pigmentmengen auszurüsten. Es muß wohl
angenommen werden, daß "geringe Mengen" auf jeden Fall weniger als 20 Gew. -c/>, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern, bedeuten.
In der deutschen Offenlegungsschrift 2 252 759 wird ein ähnliches
Verfahren beschrieben, wobei berichtet wird, daß bis zu 50 Gew.-?£,
bezogen auf das Fasergewicht unlösliche Füllstoffe zugesetzt werden. Auch nach diesem Verfahren entstehen hydrophobe Fasern.
Auf die speziellen Schwierigkeiten bei der Herstellung hydrophiler
Polyolefinfasern, die zudem noch einen hohen Füllstoffgehalt
aufweisen, wird in dieser Anmeldung jedoch nicht eingegangen .
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In der deutschen Auslege schrift 2 121 512 wird ein Verfahren zur
Herstellung von Polymerfasern durch Entspannungsverdampfung einer
Emulsion aus einer Polymerlösung und einer wäßrigen Lösung eines Netzmittels beschrieben, bei dem auch Pigmente zugesetzt werden
können. Über die besonderen Schwierigkeiten dieser Maßnahme und deren Beherrschung wird aber auch hier nichts berichtet.
In keiner der genannten Veröffentlichungen wird beschrieben, wie
man hydrophile und basisches Pigment enthaltende Polyolefinfasern erhalten kann. Weder werden hydrophile Polyolefinfasern,
die mehr als 20 Gew. -°/o, noch viel weniger Polyolefinf asern, die
mehr als 50 Gew.-^έ eines basischen Pigments enthalten, erwähnt.
In der deutschen Patentanmeldung P 2k 2k 291-9 wird ein Verfahren
zur Herstellung von pigmententhaltenden hydrophilen Polyolefinfasern vorgeschlagen, bei dem das Pigment vorher hydrophobisiert
wird. Die Hydrophobisierung ist jedoch ein recht aufwendiger Verfahrensschritt.
Es wurden nun basisches Pigment enthaltende Polyolefinfasern
und ein Verfahren zu ihrer Herstellung durch Entspannungsverdampfung
einer überhitzten oder mindestens unter Eigendruck stehenden Suspension bestehend aus
a) einem basischen Pigment und
b) einer Emulsion aus einer Lösung eines Polyolefins in einem leicht siedenden Lösungsmittel für dieses Polymere und einer
wäßrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittels
durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck gefunden, bei dem die Suspension außerdem eine organische Säure in gelöster
Form enthält.
Als Polyolefin eignet sich Polyäthylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität zwischen 0,3 und 20 dl/g, vorzugsweise
zwischen 0,7 und 10 dl/g (bestimmt nach H. Vesslau, Kunststoffe
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^9 (1959) 23θ) und einer Dichte zwischen 0,93 und 0,97 g/cra .
Dieses Polyäthylen kann geringe Mengen von Comonomeren mit .3 bis 6 Kohlenstoff-Atomen enthalten, wobei jedoch die Dichte des
Copolymerisate zwischen 0,93 und 0,97 g/cm , vorzugsweise zwischen 0,9^· und 0,965 liegen muß. Ferner eignen sich als Polyolefine
Homo- und Copolymere des Propylens, vorzugsweise mit einem ataktischen Anteil zwischen 0-25 Gew.-$, wobei die
besten Eigenschaften resultieren, wenn der ataktische Anteil
zwischen 0-6 Gew. -°/o liegt. Als Copolymere des Propylens werden
statistische Copolymere mit 0,1-3 Gew.-^ Äthylen oder mit
0,1-2 Gew. -cfo Butylen bevorzugt. Es sind aber auch Blockcopolymer-e
mit Äthylen, sowie statistische Copolymere mit höherem Comonomergehalt
geeignet.
Als Hydrophilierungsmittel eignen sich grundsätzlich alle bekannten
Emulgatortypen, bevorzugt werden jedoch polymere Hydrophilierungsmittel
mit Amingruppen, Amidgruppen, Carboxylgruppen und/oder Hydroxylgruppen eingesetzt. Sehr gute Ergebnisse werden
insbesondere mit Polyvinylalkohol mit einer Lösungsviskosität (gemessen in einer 4 ^igen Lösung bei 20 C in Wasser) zwischen
k und 70 cp und einem Verseifungsgrad von 80 bis 99»5 c/o erreicht.
Das Hydrophilierungsmittel hat die Aufgabe, die mit basischem Pigment gefüllten Polyolefinfasern in Wasser gut dispergierbar
zu machen, so daß sie nicht nur gut bentzbar werden, sondern sich im Wasser auch leicht gleichmäßig verteilen lassen.
Das Lösungsmittel des Polyolefins muß hinreichend niedrig siedend
sein, so daß eine ausreichende Überhitzung und eine Entspannungsverdampfung
möglich ist, muß aber außerdem auch eine ausreichend hohe kritische Temperatur haben. Daher eignen sich
für das erfindungsgemäße Verfahren Kohlenwasserstoffe mit 5-7
Kohlenstoffatomen, bevorzugt cyclische oder acyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 5-6 Kohlenstoffatomen. Sehr gut geeignet
sind ferner auch chlorierte Kohlenwasserstoffe mit ein oder zwei Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methylenchlorid.
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Die Temperatur der Suspension kann in weitem Bereich zwischen
110 und 200 C schwanken, bevorzugt wird jedoch ein Temperaturbereich
zwischen 120 und 160 C. Die Suspension steht dabei unter
dem Eigendruck des Wasser - Lösungsmittel-Gemisches der mit einem Inertgas und/oder mit einer Pumpe erhöht werden kann.
Dis Suspension aus basischem Pigment und einer Emulsion aus einer Lösung des Polyolefins und einer Lösung des Hydrophilierungsmittels
soll möglichst gleichförmig sein. Das ist sowbhl bei diskontinuierlicher als auch bei kontinuierlicher Fahrweise
möglich, wenn diese Suspension in handelsüblichen Suspendier- und Emulgieraggregaten mit guter Stoffumwälzung und ausreichender
Scherwirkung hergestellt wird. Die Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigen sich sowohl bei Wasser-in-Öl-Emulsionen als auch bei Öl-in-Wasser-Emulsionen.
Zur Entspannungsverdampfung passiert die Suspension eine Düse, deren wichtigste Aufgabe die Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz
zwischen Suspension und Entspannungsraum ist. Der
Druck im Entspannungsraum wird so gewählt, daß das Lösungsmittel
für das Polymere zu mehr als 90 °/o verdampft. Dabei verdampft
natürlich auch ein Teil des Wassers. Der Druck soll im allgemeinen zwischen 10 und I5OO Torr vorzugsweise aber zwischen
50 und 800 Torr liegen. Die pigmenthaltigen Fasern werden im
wesentlichen in Wasserfeuchter Form erhalten und können in handelsüblichen Aggregaten zerkleinert und entwässert werden.
Geeignete basische Pigmente sind anorganische Verbindungen, deren wäßrige Suspenison einen pH-Wert hat, der zwischen 8 und
12 liegt, wie Oxide, Hydroxide, Carbonate und basische Sulfate von Metallen der 2. und 3· Hauptgruppe des periodischen Systems
oder Doppelsalze von Metallen der 1.,~2. oder 3· Hauptgruppe des periodischen Systems und gegebenenfalls eines anderen Metalles.
Beispiele von geeigneten Pigementen sind Magnesiumoxid Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid, hydratisiertes oder nicht
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hydratisiertes Aluminiumoxid, Bariumhydroxid, Calciumcarbonat,
Bariumcarbonat, basisches Aluminiumsulfat und Dolomit. Die
Kristallstruktur oder ddr Hydrationsgrad des verwendeten Pigments
sind dabei ohne Bedeutung.
Die Partikelgröße der zum Einsatz kommenden basischen Pigmentteilchen
kann in weitem Bereich schwanken, Meist werden die Pigmente in gemahlener Form eingesetzt, so daß ihr Partikeldurchmesser
zu 90 °/o kleiner als 50 /um, vorzugsweise zu 90 c/o
kleiner als 10 /um ist. Es können ohne weiteres auch Mischungen
von zwei oder mehreren basischen Pigmenten eingesetzt werden.
Die Menge des einzusetzenden basischen Pigments kann in weiten
Grenzen schwanken. Die Vorteile des Verfahrens zeigen sich besonders deutlich, bei einem Pigmenteinsatζ von mehr als 30 Gew.-$.
Im allgemeinen werden jedoch mehr als 50 Gew.-^o basisches Pigment
eingesetzt. Üblicherweise wird über einen Pigmentanteil von 90 Gewichtsprozent nicht hinausgegangen, da die Fasern dann
sehr kurz werden.
Die chemische Struktur der beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommenden organischen Säure kann in weitem Rahmen
variiert werden. Es sind sowohl Carbonsäuren als auch Sulfonsäuren geeignet. Als organische Reste dieser Säure kommen aliphatische,
aromatische oder alkylaromatische Reste in Frage, die
nichtcyclisch, monocyclisch oder bicyclisch sein können. Die
Zahl der genannten Säuregruppen und ihre Stellung zueinander haben nur geringe Bedeutung für das erfindungsgemäße Verfahren.
Bevorzugt werden entständige Monocarbonsäuren und Monosulfonsäuren
mit einem organischen Rest, der 6-30 C-Atome, vorzugsweise 8-20 C-Atome enthält. In gleicher ¥eise werden Dicarbonsäuren
mit 6-20 C-Atomen und polymere carboxylgruppenhaltige Verbindungen mit einer Säurezahl von 50-500 mg KOIl/g bevorzugt
eingesetzt. Neben Carboxylgruppen oder SuIfonsäuregruppen können
die verwendeten organischen Säuren auch andere funktioneile Gruppen und Heteroatome haben, jedoch verringern sich die Vorteile
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des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zunehmender Polarität dieser
funktioneIlen Gruppen und Heteroatome. Auch Gemische verschiedener
Säuren können eingesetzt werden, z.B. Gemische von Fettsäuren unterschiedlicher Kettenlänge und untersch.iedlich.er
Anzahl von Doppelbindungen, wie sie in technischen Prozessen anfallen.
Beispiele für vorzugsweise verwendete organische Säuren sind Benzoesäure, Benzoesulfosäure, Naphthalincarbonsäure - (i), Naphthalindicarbonsäure - (1,2), Naphthalinsulfosäure - (i), Naphthalinsulfosäure - (2), Adipinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Wachsoxidate mit seiner Säurezahl von 50-500 mg KOH/g und Säurewachs mit seiner Säurezahl von von 50-500 mg KOH/g.
Beispiele für vorzugsweise verwendete organische Säuren sind Benzoesäure, Benzoesulfosäure, Naphthalincarbonsäure - (i), Naphthalindicarbonsäure - (1,2), Naphthalinsulfosäure - (i), Naphthalinsulfosäure - (2), Adipinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, Wachsoxidate mit seiner Säurezahl von 50-500 mg KOH/g und Säurewachs mit seiner Säurezahl von von 50-500 mg KOH/g.
Die Menge der eingesetzten organischen Säure hängt etwas von ihrer chemischen Struktur ab. In der Regel werden zwischen 0,1
und 10 Gew. -°/o bezogen auf basisches Pigment eingesetzt. Besonders
bevorzugt wird der Bereich zwischen 0,5 und 5 Gew.-^έ.
Die Konzentration der organischen Säure in der Suspension variiert
zwischen 0,02-20 g/l je nabh angestrebten Gehalt an basischem Pigment in der Faser und je nach Art und Menge des
Hydrophilierungsmittels. Die Verweilzeit der organischen Säure
in der Emulsion beträgt meistens 10 Sekunden oder langer, vorzugsweise
langer als 2 Minuten. Extrem lange Verweilzeiten beeinträchtigen die Wirkung der Säure nicht.
Die säurehaltige Pigmentsuspension aus einem basischem Pigment
und einer Emulsion aus einer Lösung eines Polyolefins und einer wäßrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittel kann nach an sich
bekannten Verfahren hergestellt werden. Die organische Säure kann beispielsweise in flüssiger reiner Form oder in dem Lösungsmittel
für das Polymere gelöst der Suspension in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Betriebsweise zugesetzt werden.
Man kann die Bereitung der säurehaltigen Suspension auch in
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anderer Reihenfolge durchführen. So kann man z.B. der Polyolefinlösung
die organische Säure zugeben, das Pigment in dieser Mischlösung suspendieren und diese Suspension mit der wäßrigen
Lösung des Hydrophilierungsmittels emulgieren; oder man kann z.B. eine Lösung von Polyolefin und organischer Säure mit einer
wäßrigen Suspension von basischem Pigment und einer wäßrigen Lösung des Hydrophilierungsmittels emulgierend vermischen.
Bei diskontinuierlicher Arbeitsweise werden vorzugsweise Polyolefin,
basisches Pigment und organische Säure in reiner Form und Hydrophilierungsmittel in reiner oder gelöster Form, so
wie Wasser und Lösungsmittel für das Polymere in beliebiger Reihenfolge in ein kaltes Druckgefäß gegeben und die Suspension
durch gemeinsames Erhitzen aller Komponenten unter Einwirkung eines guten Rührers hergestellt.
Bei kontinuierlicher Arbeitsweise wird vorzugsweise eine Suspension
bestehend aus der Hauptmenge des Pigmentes in einer Lösung von organischer Saure in dem Lösungsmittel für das Polymere
hergestellt, mit dieser Suspension eine konzentriertere
Polyolefinlösung verdünnt - oder eine konzentriertere Polyolefinsuspension
verdünnt und anschließend zum Lösen des Polyolefins erhitzt. Die erhaltene Suspension von basischem Pigment in einer
Lösung von Polyolefin und organischer Säure wird dann mit einer wäßrigen Lösung des Hydrophilierungsmittel und mit einer wäßrigen
Suspension einer vergleichsweise kleinen Menge von Pigment in Wasser, die nach der Faserzerkleinerung und mechanischen partiellen
Entwässerung im Kreislauf zurückgeführt wird, zu einer Emulsion vermischt.
Bei allen Ausführungsformen wird auf eine Isolierung von hydrophobisiertem
basischem Pigment, die einen aufwendigen Trocknungsschritt erforderte, verzichtet. Es ist das überraschende
Ergebnis der Versuche und ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens, daß diese Isolierung nicht notwendig ist.
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Ohne Zusatz organischer Säuren führt der Einsatz von hydrophilen basischen Pigmenten zu erheblichen technischen Komplikationen.
Versuche haben gezeigt, daß nur ein Teil des hydrophilen basischen Pigmentes in die Fasern eingebaut wird, also
von einer Polyolefinhaut umschlossen wird. Etwa hO-JO c/o des
hydrophilen Pigmentes liegen in der ursprünglichen pudex'förmigen
Form vor und werden mit dem Wasser bei der mechanischen partiellen Entwässerung der Fasern fortgespült. Um Verluste zu
vermeiden sind daher recht aufwendige Abtrenn- und Rückführungsvorrichtungen für erhebliche Mengen von Pigment notwendig. Ein
anderer Teil des Pigmentes haftet nur lose an den Fasern an.
Bei der Zerkleinerung der Fasern, die in handelsüblichen Faserzerkleinerungsgeräten
vor sich gehen kann, werden die anhaftenden Pigmente von der Faser losgelöst und gehen wieder verloren oder
müssen in größerem Umfang zurückgeführt werden. Außerdem ist die Verteilung von basischem Pigment in den Fasern recht ungleichmäßig,
so daß es relativ viele kurze besonders pigmentreiche Fasern gibt, die beispielsweise bei der Herstellung eines Papierblattes
durch das Sieb gehen, wodurch sich auch bei der Papierherstellung Probleme der Abwasserverunreinigung oder der zusätzlichen
Rückführung dieses Anteils ergeben.
Es ist überraschend festzustellen, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die oben beschriebenen Probleme praktisch nicht auftreten. Das hydrophile basische Pigment wird
gleichmäßig und fast vollständig in die Polyolefinfaser inkorporiert.
Dadurch sind die Verluste bei der Entspannung, der Faserzerkleinerung oder der Papierherstellung gering. Diese
Vorteile zeigen sich in zunehmendem Maße mit steigender Konzentration an basischem Pigment in der Faser. Wenn mehr als 35
Gew. -c/o hydrophiles basisches Pigment in die Fasern eingebaut
werden soll, sind die Unterschiede schon so drastisch, daß die Fortlassung der organischen Säure zu unvertretbarem Aufwand
führt. Hydrophiles basisches Pigment enthaltende hydrophile
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Fasern aus Polyolefin mit mehr als 50 Gew.-f/o Pigment bezogen auf
Fasergewicht lassen sich erstmalig nach dem erfindungsgemäßen
■Verfahren herstellen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es,
daß bei Pigmentgehalten von 50 Gew.-5» und mehr (bezogen auf
Gesamtgewicht Pigment und Polyolefin) die Fasern bei der Entspannungsverdampfung
in sehr gleichmäßiger und kurzer Form anfallen, so daß in den meisten Fällen eine weitere Faserzerkleinerung
oder Homogenisierung der Faserlänge nicht erforderlich ist. Dieser Effekt ist ohne Pigment selbst bei sehr dünnen
Polymerkonzentrationen mit bekannten Mitteln nicht erreichbar.
Hydrophile Polyolefinfasern mit einem Gehalt an basischem Pigment von 50-90 Gew.-56 können als fasrige Füllstoffe in allen Faservliesen
eingesetzt werden. Gegenüber nichtfasfigen Füllstoffen
haben sie den Vorteil der besseren Retention bei der Herstellung dieser Vliese. Gegenüber hydrophilen Polyolefinfasern ohne
basisches Pigment haben sie den Vorteil der größeren Deckkraft in einem Vlies. Z.B. ist kalandriertes Papier, das die erfin—
dungsgemäßen Fasern enthält, opaker als kalandriertes Papier, das bekannte Polyolefinfasern enthält. Der hydrophile Charakter
der pigmenthaltigen Fasern ist notwendig, um die Fasern aus einer
wäßrigen Suspenison heraus - z.B. für die Papierherstellung verarbeiten au können.
Zur Demonstration der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Fasern seien folgende Beispiele aufgeführt
:
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In einem Druckbehälter A (siehe Fig.), der ein Volumen von 70 1
hat und mit einem fünfblättrigen Mehrstufen-Impuls-Gegenstrom-Rührer
B versehen ist, werden 0,6 kg Polyäthylen mit einer Dichte von 0,9-60 g/cm , einer reduzierten spezifischen Viskosität
von 1,4 dl/g und einer Molekulargewichtsverteilung M /M von 6,
sowie 2O 1 Hexan, 15 1 Wasser, einer Lösung von 40 g Polyvinylalkohol,
der eine Lösungsviskosität von 4 cp (4 $ig in Wasser
bei 20 c) und einem Verseifungsgrad von 98 c/o hat in Wasser, 2,4
kg Calciumcarbonat mit einer Partikelgröße von 90 °f>
kleiner als 8 /um, sowie 72 g technische Stearinsäure bei 140 C bei einer
Rührerdrehzahl von 600 Upm miteinander gelöst, emulgiert und suspendiert. Der Gesamtdruck im Kessel wird mittels Stickstoff
auf 16 kp/cm eingestellt. Nach Öffnung des Bodenventils C fließt
die Emulsion durch eine rohrförraige Düse D mit einem inneren Druckmesser von 4 mm und einer Länge von 1 ,20 m in ein Gefäß E,
in dem die Vakuumpumpe F für ein Vakuum von etwa 100 Torr sorgt und wo die entstandenen Fasern gesammelt werden. In den Fasern
verbliebene Hexanreste werden durch Überstreichen mit Dampf aus der Dampfleitung H unter Vakuum abgetrieben. Die wasserhaltigen
Fasern werden durch die verschließbare Öffnung G dem Gefäß E entnommen.
Die entstandenen Fasern enthalten nach partieller Entwässerung durch mechanisches Abpressen auf ca. 30 cß>
Fasergehalt 76,7 % des
eingesetzten Calciumcarbonates, d.h. die Retention beim Schritt
der Entspannungsverdüsung beträgt 96,0 c/o. Die erhaltenen Fasern
sind hydrophil und lassen sich ohne Schwierigkeiten in Wasser dispergieren. Werden in einem 1 1 Meßzylinder 2 g dieser Fasern
in 800 ml Wasser durch mehrmaliges Umschütteln gleichmäßig dispergiert und läßt man diese Fasersuspension genau 2 min. ruhen,
so sinken die Fasern in geringem Maße ab, so daß nach 2 min. das überstehende faserfreie Wasser ein Volumen von 30 ml einnimmt.
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Werden die aus so erhaltenen Fasern in einem Membranklassiergerät nach Brecht-Holl für 10 min./Sieb mit 0,5 atü Wasserdruck
und maximalem Hub klassiert, so bleiben bei 2 g Einwaage 32 fo
auf einem Sieb mit der Maschenweite 0,40 mm; 59 °β>
auf einem Sieb mit 0,12 mm Maschenweite, während 9 c/o durch das letztere
Sieb durchlaufen. Das bedeutet, daß die Fasern gleichmäßig und kurz sind, daß sie ohne weitere Zerkleinerung beispielsweise
für die Papierherstellung verwendet werden können.
Stellt man mit den aus Beispiel 1 erhaltenen Fasern auf einem
ο Rapid-Köthen-Blattbildungsgerät ein Papierblatt von 16O g/m
her, so beträgt der Gehalt an Pigment im Blatt 73 CJ>
d.h. die Pigmentretention im Faserverarbeitungsschritt ist 95 /&· Versucht
man dagegen ein pigmenthalt ige s Blatt aus 75 c/>
hydrophilem Pigment und 25 0Jo vergleichbaren Polyäthylenfasern, die kein Pigment
enthalten, zu machen, so findet man eine Pigmentretention von nur 21 cß>. Für alle Schritte zusammen, Faserbildung und Faserverarbeitung,
beträgt die Retention des Pigments 91»^- i/o.
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Es wird in der gleichen Weise verfahren wie in Beispiel 1, wobei
keine Stearinsäure zugegeben wird.
Die entstandenen Fasern enthalten nach partieller Entwässerung durch mechanisches Abpressen auf ca. 30 °/o Fasergehalt 43 cß>
Calciumcarbonat.
Werden diese Fasern entsprechend Beispiel 1 klassiert, so bleiben
89 °/o auf dem Sieb mit der Maschenweite 0,40 mm, 9 °/>
auf dem Sieb mit der Maschenweite 0,12 mm und 2 °/o der Fasern passieren
dieses Sieb. Obwohl diese Fasern gut hydrophil sind, sind sie in verdünnter Suspension nicht frei dispergierbar, sondern
hängen noch untereinander zusammen.
Erst nach zweimaliger Zerkleinerung in einem 12" Scheibenrefiner
der Firma Sprout-Waldron in bekannter Weise erreichen die Fasern
eine dem Beispiel 2 vergleichbare Länge. Die Klassierung ergibt dann 25 °/o auf dem 0,40 mm Sieb, 62 0Jo auf dem 0,12 mm Sieb und
13 °/o, die das 0,12 mm Sieb passieren. Nach partieller mechanischer
Entwässerung wie oben beträgt der Gehalt an Calciumcarbonat nur noch 36 °/o, das entspricht einer Pigmentretention für die
Faserherstellung von 45 °/o%
Bildet man aus den so zerkleinerten Fasern auf einem Rapid-Köthen-Blattbildungsgerät
ein Blatt von 160 g/m , so beträgt der Gehalt an Calciumcarbonat im Blatt nur noch 32 °/o. D.h. die Pigmentretention
von der Faserherstellung bis zur Faserverarbeitung beträgt nur 4o c/o. Es erscheint aussichtslos auf diesem "Wege
hydrophile Fasern mit mehr als 50 °/o Pigment zu erhalten. Die
nicht retendierte Pigmentmengen müssen in aufwendiger Weise zurückgenommen und wieder eingespeist werden.
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In gleicher Weise wie in Beispiel 1 werden 1,2 leg eines Polyäthylens
einer reduzierten spezifischen Viskosität von 3j*l· dl/s und
M/M von 6, dessen Dichte durch statistische Copolymerisation mit Buten auf Ο,9**5 g/cm gestellt worden ist, sowie 20 1 Cyclohexan,
IO 1 Wasser, eine Lösung von 50 S Polyvinylalkohol in
O,5 1 Wasser und 0,8 kg Dolomit mit einer Partikelgröße von
d = 2 /um und 16 g Naphthalinsulf ο säure- (2) emulgiert und
suspendiert und durch Entspannungsverdüsung Fasern hergestellt,
die in einem Scheibenrefiner in 3 Zerkleinerungsoperationen • zerkleinert werden.
Im Parallelversuch wird keine Naphthalinsulfosäure-(2) eingesetzt
und die entstandenen Primärfasern unter gleichen Bedingungen in 5 Zerkleinerungsschritten zerkleinert. Die sich
ergebende Faserlängenverteilung, die wie in Beispiel 2 beschrieben durchgeführt wurde, so wie die Pigmentgehalte nach
Entspannungsverdüsung, nach Zerkleinerung und nach Blattbildung
entsprechend Beispiel 3 geht aus der Tabelle 1 hervor.
_. Ohne Naphthalin- mit Naphthaliri-■Pxgment sulfosäure-(2) sulfosäure-(2)
Dolomit - Einsatz '' HO kO
$ Dolomit ^ nach Entspannungs- * 21 38
Verdampfung
56 Dolomit ' nach Zerkleinerung 17 36,5
56 Dolomit1^ im Blatt 13 3k
$> auf Ο,^Ο mm Sieb 17 22
56 auf O,12 mm Sieb 61 56
56 durch O,12 mm Sieb 22 22
Tabelle 1 { 'Jd Pigment bezogen auf Gewicht Dolomit und Poly
äthylen)
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Durch Emulgierung rind Suspendierung von 1,0 kg Polypropylen mit
einer reduzierten spezifischen Viskosität von 2,3 dl/g und 3» 3 °i°
heptanlöslichen Anteilen (i2 Std. Soxhlett), 20 1 Isopentan, 20 1 Wasser eine wäßrige Lösung von 60 g Polyvinylalkohol mit
einer Lösungsviskosität von 66 cp (k g/l in Wasser bei 20 C)
und einem Verseifungsgrad von 99 c/o, 1,0 kg Aluminiumoxidtrihydrat
mit einer Partikelgröße von d _ = 0,8 ,um und 25 g Säurewachs,
das durch Chromsäureoxidation aus Montanwachs erhalten wurde und
eine Säurezahl von 1^5, eine Verseifungszahl von 165 mg KOH/g
Wachs und einen Tropfpunkt von 81 C hat, und anschließender Entspannungsverdüsung
entsprechend Beispiel 1 - allerdings bei
" 2
25 kp/cm Druck über der Suspension und 250 Torr Druck im Entspannungsraum
- werden Polypropylenfasern hergestellt, die anschließend
in einer Stufe im Scheibenrefiner zerkleinert werden.
Im Vergleichsversuch ohne Säurewachs werden die bei Entspannungsverdüsung
entstehenden Fasern in zwei Zerkleinerungsstufen zerkleinert.
Die Pigmentgehalte sowie die Klassieranalyse geht aus
Tabelle 2 hervor.
Pigment ohne Säurewachs mit Säurewachs
# Pigment Einsatz 50 50
5ε Pigment nach Entspannungs- 21 43
verdampfung
$ Pigment nach Zerkleinerung 17 40,5
ia Pigment nach Blattbildung 15 38
56 auf 0,40 mm Sieb 17 19
% auf 0,12 mm Sieb . 64 55
ia durch 0,12 ma Sieb 19 26
Tabelle 2 {CJ>
Pigment bezogen auf Gesamtgewicht Pigment und Polyäthylen).
60983670800
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung von basisches Pigment enthaltenden
hydrophilen Polyolefinfasern durch Entspannungsverdampfung
einer überhitzten und mindestens unter Eigendruck stehenden Suspension aus
a) basischem Pigment und
b) einer Emulsion aus einer Lösung eines Polyolefins in einem leicht siedenden Lösungsmittel für dieses Polymere und
einer -wäßrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittels
durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck dadurch gekennzeichnet,
daß die Suspension außerdem eine organische Säure in gelöster Form enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als
Polyolefin Polyäthylen mit einer Dichte von 0,93 - 0,97 g/cm verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin Polypropylen mit einem ataktischen Anteil von
0 - 25 °l° verwendet wird.
h. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß
Polyvinylalkohol als Hydrophilierungsmittel verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß ein gesättigter C-- oder CV-Kohlenwasserstoff oder Methylenchlorid
als Lösungsmittel für das Polyolefin verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß die
Suspension vor der Entspannungsverdampfung eine Temperatur
hat, die zwischen 110°C und 200°C liegt.
7· Verfahren nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß die
Entspannungszone einen Druck zwischen 10 und I5OO Torr aufweis
8. Verfahren nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß 90 Ge\f.-°/o der Teilchen des basischen Pigmentes kleiner sind
al s 50 /um.
609836/0800
9. Verfahren nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumoxid,
Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Bariumhydrodid, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat, basisches
Aluminiumsulfat oder Dolomit als basisches Pigment verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß aliphatische,
aromatische oder alkylaromatische Carbon- oder
Sulfosäuren mit 8-20 C-Atomen oder polymere carboxylgruppenhaltige Verbindungen mit einer Säurezahl· von 50 - 500 mg
KOH/g als organische Säure verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß
0,1 - 10 Gew. -"/ο, vorzugsweise 0,5 - 5 Gew. -Jo organische Säure
pro Gewichtsteil basisches Pigment verwendet wird.
12. Basisches Pigment enthaltende hydrophile Polyolefinfasern,
dadurch gekennzeichnet, daß sie als basisches Pigment eine anorganische Verbindung, deren wäßrige Suspension ein pH-Wert
zwischen 8 und 12 hat, in Mengen von 50 - 90 Gew. -°/o enthalten
und nach dem Verfahren entsprechend Ansprüchen 1-11 hergestellt
sind.
609836/0800
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