DE2508455C2

DE2508455C2 - Verfahren zur Herstellung von basisches Pigment enthaltenden hydrophilen Polyolefinfasern

Info

Publication number: DE2508455C2
Application number: DE2508455A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 6238 Hofheim Gordon
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1975-02-27
Publication date: 1982-07-01
Also published as: AU498922B2; GB1523501A; IT1055903B; CA1069661A; ZA761176B; BE839031A; NO760653L; NL7601745A; FR2302355B1; ES445386A1; GR60055B; SE7602342L; PT64846A; LU74428A1; DK82576A; US4098757A; FR2302355A1; PT64846B; CH596331A5; FI760495A

Description

a) basischem Pigment und ι ο

b) einer Emulsion aus einer Lösung eines Polyolefins in einem leicht siedenden Lösungsmittel für dieses Polymere und einer wäßrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittels

\ ϊ

durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension außerdem 0,t bis 10Gew.-%, bezogen auf das basische Pigment, einer aliphatischen, aromatischen oder alkylaromatischen Carbon- oder Sulfosäure mit 8—20 C-Atomen oder einer polymeren carboxylgruppenhaiiigen Verbindung mit einer Säurezahi von 50—500 mg KOH/g in gelöster Form enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin Polyäthylen mit einer Dichte von 0,93—0,97 g/cm³ verwendet wird.

3. Verfahren nach Ansprrch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin Polypropylen mit einem ataktischen Anteil von 0—25% verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1—3, dadurch ge- jo kennzeichnet, daß Polyvinylalkohol als Hydrophilierungsmitte: verwendet wird.

5. Verfahren nach Ansp~ich 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesättigter Cj- oder (^-Kohlenwasserstoff oder Methylerdilorid als Lösungs- a mittel für das Polyolefin verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension vor der Entspannungsverdampfung eine Temperatur hat, die zwischen 110⁰C und 200°C liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungszone einen Druck zwischen 10 und 1500 Torr aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 —7, dadurch gekennzeichnet, daß als basisches Pigment 50 bis ti 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge Pigment plus Polyolefin, einer anorganischen Verbindung, deren wäßrige Suspension einen pH-Wert zwischen 8 und 12 hat, eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1—8, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß 90 Gew.-°/o der Teilchen des basischen Pigmsntes kleiner sind als 50 μη).

10. Verfahren nach Anspruch 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesiumoxid, Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Bari- rumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat, basisches Aluminiumsulfat oder Dolomit als basisches Pigment verwendet werden.

Bereits seit längerer Zeit ist es bekannt, pigmententhaltende Polyolefinfasern herzustellen. In der DE-AS 92 301 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.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern, bedeuten.

In der DE-OS 22 52 759 wird ein ähnliches Verfahren beschrieben, wobei berichtet wird, daß bis zu 50 Gew.-°/o, 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.

In der DE-AS 21 21 512 wird ein Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern durch Entspannungsverdampfung einer Emulsion aus einer Pöiyrneriösurig 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 nicht 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.-%, noch viel weniger Polyolefinfasern die mehr als 50 Gew.-% eines basisches Pigments enthalten, erwähnt.

In der DE-OS 24 24 291 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.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von basisches Pigment enthaltenden hydrophilen Polyolefinfasern durch Entspannungsverdampfung einer überhitzten und mindestens unter Eigendruck stehenden Suspension aus

a) basischem Pigment und

durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension außerdem 0,1 bis lOGew.-°/o, bezogen auf das basische Pigment, einer aliphatischen, aromatischen oder alkylaromatischen Carbon- oder Sulfosäure mit 8—20 C-Atomen oder einer polymeren carboxylgruppenhaltigen Verbindung mit einer Säurezahl von 50—500 mg KOH/g 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. Wesslau, Kunststoffe 49 (1959) 230) und einer Dichte zwischen 0,93 und 0,97 g/cm³.

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/cm¹, vorzugsweise zwischen

0,94 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.-% ·ί liegt Als Copolymere des Propylens werden statistische Copolymere mit 0,1— 3Gew.-% Äthylen oder mit 0,1 —2 Gew.-% Butylen bevorzugt Es sind aber auch Blockcopolymere mit Äthylen, sowie statistische Copolymere mit höherem Comonomergehalt geeignet ι ο

Als Hydrophilierungsmittel eignen sich grundsätzlich alle bekannten Emulgatortypen, bevorzugt werden jedoch polymere Kydrophiüerungsmittel mit Amingruppen, Amidgruppen, Carboxylgruppen und/oder Hydroxylgruppen eingesetzt Sehr gute Ergebnisse werden insbesondere mit Polyvinylalkohol mit einer Lösungsviskosität (gemessen in einer 4°/oigen Lösung bei 20⁰C in Wasser) zwischen 4 und 70 cp und einem Verseifungsgrad von 80 bis 99,5% erreicht. Das Hydrophilierungsmittel hat die Aufgabe, die mit basischem Pigment gefüllten Polyolefinfasern in Wasser gut dispergierbar zu machen, so daß sie nicht nur gut benutzbar werden, sondern sich im Wassu- 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.

Die Temperatur der Suspension kann in weitem Bereich zwischen 110⁰C und 200⁰C schwanken, bevorzugt wird jedoch ein Temperaturbereich zwischen 120⁰C und 160⁰C. Die Suspension steht dabei unter dem Eigendruck des Wasser-Lösungsmittel-Gemische;» der mit einen. Inertgas und/oder mit einer Pumpe erhöht werden kann.

Die Suspension aus basischem Pigment und einer Emulsion aus einer Lösung des Polyolefins und einer Lösung des Hydrophilierungsmittels soll möglichst -15 gleichförmig sein. Das ist sowohl bei diskontinuierlicher als auch bei kontinuierlicher Fahrweise möglich, wenn diese Suspension in handelsüblichen Suspendier- und Emulgieraggregaten mit guter Stoffumwälzang und ausreichender Scherwirkung hergestellt wird. Die 5u 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% verdampft Dabei verdampft natürlich auch ein Teil des Wassers. Der Druck soll im allgemeinen zwischen 10 und 1500 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 barsche Pigmente sind anorganische Verbindungen, deren wäßrige Suspension 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 Pigmenten sind Magnesiumoxid, Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid, hydratisiertes oder nicht hydratisiertes Aluminiumoxid, Bariumhydroxid, Calciumcarbonat, Bariumcarbonat basisches Aluminiumsulfat und Dolomit Die Kristallstruktur oder der 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 ihre Partikeldurchmesser zu 90% kleiner als 50 μπι, vorzugsweise zu 90% kleiner als 10 μπι 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 schwap¹ sn. Die Vorteile des Verfahrens zeigen sich besonder·; deutlich bei einem Pigmenteinsatz von mehr als 30 Gew.-%. Im allgemeinen werden jedoch mehr als 50 Gew.-% basisches Pigment eingesetzt Üblicherweise wird über einen Pigmentanteil von 90 Gew.-% 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 varrert werden. Es sind sowohl Carbonsäuren als auch Sulfonsäuren geeignet. Als organische Reste dieser Säure kommen aüphatische, aromatische oder aikylaromatische 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 8—20 C-Atome enthält. In gleicher Weise werden Dicarbonsäuren mit 6—20 C-Atomen und polymere carboxylgruppenhaltige Verbiniungen mit einer Säurezahl von 50—500 mg KOH/g bevorzugt eingesetzt. Neben Carboxylgruppen oder Sulfonsäuregruppen können die verwendeten organischen Säuren auch andere funktioneile Gruppen und Heteroatome haben, jedoch verringern sich die Vorteile 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 unterschiedlicher Anzahl von Doppelbindungen, wie sie in technischen Prozessen anfallen.

Re.'spiele für vorzugsweise verwendete organische Säuren sind Benzoesäure, Benzoesulfosäure, Naphthalincarbonsäuren ;), Naphthalindici.i'bonsäure-( 1,2), Naphthalinsulfosäure-(l), Naphthalin3ulfosäure-(2), Adipinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, ölsäure, Wachsoxidate mit seiner Säurezahl von 50—500 mg KOH/g und Säurewacl.a mit seiner Säurezahl von 50—500 mg KOH/g.

Die Menge der eingesetzten organischen Säure hängt etwas von ihrer chemischen Struktu/ ab. Es werden zwischen 0,1 und 10Gew.-% bezogen auf basisches Pigment eingesetzt. Besonders bevorzugt wird der Bereich zwischen ύ,5 und 5 Gew.-%.

Die Konzentration der organischen Säure in der Suspension variiert zwischen 0,02—20 g/l je nach

angestrebtem Gehalt an basischem Pigment in der Faser und je nach Art und Menge des Hydrophilierungsmittels. Die Verweilzeit der organischen Säure in der Emulsion beträgt mindestens 10 Sekunden oder langer, vorzugsweise länger als 2 Minuten. Extrem lange Verweilzeiten beeinträchtigen die Wirkung der Säure nicht.

Die säurehaltige Pigmentsuspension aus einem basischen Pigment und einer Emulsion aus einer Lösung eines Polyolefins und einer wäßrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittels kann nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Die organische Saure 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 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 Säure 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 damn mit einer wäßrigen Lösung des Hydrophilierungsmittels und mit einer wäßrigen Suspension einer vergleichsweise kleinen Menge von Pigment in Wasser, d'e 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 e-.nen aufwendigen "i rocknungsschritt erforderte, verzichtet. Es ist das überraschende Ergebnis der Versuche und ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens, daß diese Isolierung nicht notwendig ist.

Ohne Zusatz organischer Säuren führt dagegen 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 Poiyolefmhaut umschlossen wird. Etwa 40—70% des hydrophilen Pigmentes liegen in der ursprünglichen puderförmigen 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 Rückführungsvornchtungen 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 Pi obleme der Abwasserverunreinigung oder der zusätzlichen Rückführung dieses Anteils ergeben.

Es ist überraschend festzustellen, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die oben beschrie benen 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 Faserzerkleincrung 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.-% 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 Fasern aus Polyolefin mit mehr als 50Gow.-% 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.-% 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—90Gew.-% können als fasrige Füllstoffe in allen Faservliesen eingesetzt werden. Gegenüber nichtfasrigen 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. Zum Beispiel ist kalandriertes Papier, das die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern enthält, onaker als kalandriertes Papier, das bekannte Polyolefinfasern enthält. Der hydrophile Charakter der pigmenthaltigen Fasern ist notwendig, um die Fasern aus einer wäßrigen Suspension heraus — z. B. für die Papierherstellung — verarbeiten zu können.

Zur Demonstration der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens seien folgende Beispiele aufgeführt:

Beispiel 1
mit Vergleichsbeispiel

In einem Druckbehälter A (siehe Figur), der ein Volumen von 701 hat und mit einem fünfblättrigen Mehrstufen-Impuls-Gegenstrom-Rührer θ versehen ist werden 0,6 kg Polyäthylen mit einer Dichte von 0560 g/cm³, einer reduzierten spezifischen Viskosität von 1.4 dl/g und einer Molekulargewichtsverteiiung MJM- von 6, sowie 201 Hexan, 151 Wasser, einer

Lösung von 40 g Polyvinylalkohol, der eine Lösungsviskosität von 4 cp (4%ig in Wasser bei 2O⁰C) und einem Verseifungsgrad von 98% hat in Wasser. 2,4 kg Calciiimcarbonat mit einer Partikelgröße von 90% kleiner als 8 μπι, sowie 72 g technische Stearinsäure bei I4O^CC bei einer Rührerdrehzahl von 600 Upm miteinander gelöst, emulgiert und suspendiert. Der Gesamtdruck im Kessel wird mittels Stickstoff auf 16kp/cm² trr.gestellt. Nach öffnung des Bodenventils C fließt die Emulsion durch eine rohrförmige Düse D mit einem inneren Druckmesser von 4 mn) 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 Gdem Gefäß Eentnommen. Die entstandenen Fasern enthalten nach partieller

Crii'tVäiSErüng durCu mechanisches Abpressen äüi ca.

30% Fasergehalt 76.7% des eingesetzten Calciumcarbonates, d. h. die Retention beim Schritt der Entspannungsverdüsung beträgt 96,0%. Die erhaltenen Fasern sind hydrophil und lassen sich ohne Schwierigkeiten in Wasser dispergieren. Werden in einem 1-l-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.Werden die aus so erhaltenen Fasern in einem } lembranklassiergerät nach Brecht-Holl für 10 min./ Sieb mit 0,5 atü Wasserdruck und maxima lern Hub klassiert, so bleiben bei 2 g Einwaage 32% auf einem Sieb mit der Maschenweite 0,40 mm; 59% auf einem Sieb mit 0,12 mm Maschenweite, während 9% 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 einen? Rapid-Köthen-Blattbildungsgerät ein Papierblatt von 160 g/m² her, so beträgt der Gehalt an Pigment in Blatt 73% d. h. die Pigmentretention im Faserverarbeitungsschritt ist 95%. Versucht man dagegen ein pigmenthaltiges Blatt aus 75% hydrophilem Pigment und 25% vergleichbaren Polyäthylenfasern, die kein Pigment enthalten, zu machen, so findet man eine Pigmentretention von nur 21%. Für alle Schritte zusammen, Faserbildung und Faserverarbeitung, beträgt die Retention des Pigments 91,4%.

Vergleichsbeispiel zu Beispiel 1

Es wird in der gleichen Weise verfahren wie in Beispiel 1, wobei keine Stearinsäure zugegeben wird.
Tabelle 1

Die entstandenen Fasern enthalten nach partieller Entwässerung durch mechanisches Abpressen auf ca. 30% Fasergehalt 43% Calciumcarbonat.

Werden diese Fasern entsprechend Beispiel I klas-

. siert, so bleiben 89% auf dem Sieb mit der Maschenweite 0,40 mm, 9% auf dem Sieb mit der Maschenweite 0,12 mm und 2% der Fasern passieren dieses Sieb. Obwohl diese Fasern gut hydrophil sind, sind sie in verdünnter Suspension niehl frei dispergier-

in bar, 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 ι -, dann 25% auf dem 0,40 mm Sieb, 62% auf dem 0,12 mm Sieb und 13%, die das 0,12 mm Sieb passieren. Nach partieller mechanischer Entwässerung wie oben beträgt der Gehalt an Calciumcarbonat nur noch 36%, das entspricht einer Pigmentretention für die Faserherstel-

j" iüiig vui'i 4j%.

Bildet man aus den so zerkleinerten Fasern auf einem Rapid-Köthen-Blattbildungsgerät ein Blatt von 160 g/m², so beträgt der Gehalt an Calciumcarbonat im Blatt nur noch 32%. Das heißt die Pigmentretention von

:ϊ der Faserherstellung bis zur Faserverarbeitung beträgt nur 40%. Es erscheint aussichtslos auf diesem Wege hydrophile Fasern mit mehr als 50% Pigment zu erhalten. Die nicht retendierten Pigmentmengen müssen in aufwendiger Weise zurückgenommen und wieder eingespeist werden.

Beispiel 2
mit Vergleichsbeispiel

Jj In gleicher Weise wie in Beispiel! werden 1,2kg eines Polyäthylens einer reduzierten spezifischen Viskosität von 3,4 dl/g und MJM_n von 6, dessen Dichte durch statische Copolymerisation mit Buten auf 0,945 g/cm³ gestellt worden ist, sowie 20 I Cyclohexan. 101 Wasser, eine Lösung von 50 g Polyvinylalkohol in 0,5 I Wasser und 0,8 kg Dolomit mit einer Partikelgröße von c/50 = 2 μπι und 16 g Naphthalinsulfosäure-(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 Blattbiidung entsprechend Beispiel 3 geht aus der Tabelle I hervor.

55

Piement

Ohne Naphthalin-	mit Naphthalin
su!fos3ure-i2t	sulfosäure-(2l
40	40
21	38
17	36.5
13	34
17	22
61	56
	11

Dolomit - Einsatz¹)

% Dolomit') nach Entspannungsverdampfung °o Dolomit') nach Zerkleinerung

% Dolomit') im Blatt

% auf 0.40 mm Sieb

% auf 0.12 mm Sieb

% durch 0.12 mm Sieb

') % Pigment bezogen auf Gewicht Dolomit und Polyäthylen.

Beispiel 3
mit Vergleichsbeispiel

Durch Emulgierung und Suspendierung von 1,0 kg
Polypropylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 2,3 dl/g und 3,3% heptanlöslichen Anteilen
(12 Std. Soxhleu), 201 Isopentan, 201 Wasser eine
wäßrige Lösung von 60 g Polyvinylalkohol mit einer
Lösungsviskosität von 66 cp (4 g/l in Wasser bei 20"C)
und einem Verseifungsgrad von 99%, 1,0 kg Aluminiumoxidtrihydrat mit einer Partikelgröße von dvs = 0,8 μίτι
und 25 g Säurewachs, das durch Chromsäureoxidation
aus Montanwachs erhalten wurde und eine Säurezahl

IaIu-Ik· 2

ίθ

von 145, eine Verseifungszahl von 165mg KOII/g Wachs und e'nen Tropfpunkt von 8I°C hat, und anschließender Entspannungsverdüsung entsprechend Beispiel 1 — allerdings bei 25 kp/cm² 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.

¹IUIlKMlI	I insal/	ohne Siint cw .ich¹'	Zeichnungen	Mill '
"i> I¹IlHIlCnI	nach iii^\|'aiiMiiMi;>\cKlaiii\|Murii:	50	50
'Ό Pmnicnt	nach /crklcincnini;	2 i	4.ΐ
".. Piuincnl	nach UlaUhiUliinu	\1	40.5
".. IVmenl	nun Sieb	15	5 S
"m aul'0.40	nun Sich	Γ	l^l>
"» aiii 0.12	I 2 nun Sich	M	S >
".. durch 0.	I¹)	2(>
".. I¹ILMIlCMl	hc/oL'cn aiii' (icvinitiicu ichl l'iiinicnt niiil PciKailnlcnl.
	Hier/u 1 Blatt

ι cu, ich-

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von basisches Pigment enthaltenden hydrophilen Polyolefinfasern durch Entspannungsverdarnpfung einer überhitzten und mindestens unter Eigendruck stehenden Suspension aus