Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern aus Polymerisatdispersionen

Abstract

 Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern, insbesondere für die Herstellung von Faservliesen nach dem Naßverfahren, mit Mitteln zum Zusammenbringen von Polymerisatdispersionen, die anionische oder nichtionische Dispergiermittel enthalten und von kationische Fällmittel gelöst enthaltenden wäßrigen Lösungen, die eine Faserbildung gefällter Polymerteilchen bewirken mit folgenden Merkmalen:

a) Einer Düse (1) für das Einbringen der Polymerisatdispersion in einen Einzugstrichter (4) sowie einer Dosiervorrichtung (10) für das Fällmittel, welche derart angeordnet sind, daß im Zusammenwirken mit einem Rührer (7) in dem Einzugstrichter (4) eine Trombe (3) erzeugt wird,

b) einer zwischen dem Rührer (7) und dem Einzugstrichter (4) angeordneten Wirbelkammer (5), die über einen Walzenspalt (6) in einen Homogenisierungsraum (8) mündet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern, insbesondere für die Herstellung von Faservliesen nach dem Naßverfahren mit Mitteln zu Zusammenbringen von Polymerisatdispersionen, die anionische oder nichtionische Dispergiermittel enthalten, und von kationische Fällmittel enthaltenden wäßrigen Lösungen, die eine Faserbildung gefällter Polymerteilchen bewirken.

[0002] Zur Herstellung von Bindefasern ist eine Reihe von Verfahren bekannt. Nach der US-PS 2 988 782 und zahlreichen Folgepublikationen, von denen vor allem die DE-AS 23 26 143 hervorgehoben werden soll, werden Polymerisate in einem Lösungsmittel gelöst, und die erhaltenen Lösungen in einem das Polymerisat nicht lösendem Lösungsmittel unter Einwirkung von Scherkräften gefällt, wobei die gefällten Polymerisatteilchen zerfasert werden. Hierbei entstehen, insbesondere wenn man besondere spezielle Bedingungen, wie sie die DE-AS 23 26 143 lehrt, einhält, sehr kurze dünne Fäserchen, die üblicherweise auch "Fibrillen" genannt werden. Mit solchen Fibrillen kann man direkt z.B. synthetische Spezialpapiere herstellen. Zur Verfestigung von Faservliesen, wozu man Bindefasern benötigt, sind derartige Fibrillen jedoch nicht in allen Fällen geeignet, da sie zu kurze und zu stark verästelte Strukturen aufweisen. Hierfür benötigt man längere und dünnere Fasern.

[0003] Aus der DE-AS 21 59 871 ist bekannt, daß man bestimmte anionische Polymerisatdispersionen zu längeren Bindefasern verarbeiten kann, wenn man die Dispersionen in dünnem Strahl zu einer wäßrigen kationischen Polymerisatlösung gibt, wodurch eine faserförmige Ausfällung der Polymerisatteilchen bewirkt wird, Gemäß dieser Publikation müssen als anionisch dispergierte Polymerisate solche verwendet werden, deren Glasübergangstemperaturen zwischen +25⁰C und -52°C liegen. Diese Bedingungen führen aber zu recht kurzen Fasern oder besser Fibrillen, deren Länge im Beispiel 1 der letztgenannten Publikation mit maximal 500 _/um angegeben ist.

[0004] Bisher wurden Bindefasern oder Fibrillen aus Polymerdispersionen oder -lösungen für die Verfestigung von Faservliesen immer durch Ausfällen der Dispersion oder Lösung mit einem Fällbad unter hohen Scherbeanspruchungen hergestellt. So wurde gemäß dem Patent US 2 999 788 die Fällung in einem Kessel unter starkem Rühren oder durch Einspritzen bei hoher relativer Geschwindigkeit des Fällbads vorgeschlagen. Die DOS 16 60 628 beschreibt die Fällung nach Austritt der Dispersion aus Kapillaren durch ein an diesen Kapillaren unmittelbar vorbeifließendes, turbulentes Fällbad. In der Patentschrift CH-487 672 wird ein Fällaggregat beschrieben, das mit Rotoren und Scherblättern eine starke Scherung erzeugt. Nach der DOS 21 59 871 spritzt man die Polymerdispersion unter Druck in dünnem Strahl durch enge Düsen in das mäßig gerührte Fällbad ein, wobei das Polymere eine bestimmte Glastemperatur (Tg) haben muß. Nach der DOS 23 26 143 werden Fibrillen durch Fällung in einem Scherfeld erhalten, das durch Düsen erzeugt wird, und bei dem die einzelnen Strahlen mindestens 5 m/s Geschwindigkeit hatten. Schließlich wird auch in der DOS 25 16 561 die Fällung in einem Scherfeld mit einer mittleren Energiedichte von mindestens 5 W.sec/cm³ beschrieben.

[0005] In allen diesen Fällen werden bei der Koagulation im Scherfeld nur sehr kleine oder kurze Fibrillen oder Bindefasern erhalten, selbst nach der DOS 21 59 871 werden die Bindefasern höchstens 0,5 mm lang.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand in der Auffindung einer Vorrichtung, die es gestattet, in einfacher Weise Polymerisatdispersionen von verschiedener chemischer Herkunft sowohl zu Fibrillen als auch zu dünnen, mindestens 1 Millimeter langen Fasern, die sich als Bindefasern für die Verfestigung von Faservliesen eigenen, zu verarbeiten. Kleinere Bindefasern können nämlich beim Entwässern ins Filtrat gehen, sich im Wasserkreislauf ablagern und zu Störungen führen. Zudem gehen sie so als Bindemittel für das Vlies verloren.

[0007] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei der erfindungsgemäß

a) eine Düse für das Einbringen der Polymerisatdispersion in einen Einzugstrichter sowie eine Dosiervorrichtung für das Fällmittel derart angeordnet sind, daß im Zusammenwirken mit einem Rührer in dem Einzugstrichter eine Trombe erzeugt wird,

b) zwischen dem Rührer und dem Einzugstrichter eine Wirbelkammer angeordnet ist, die über einen Walzenspalt in einem Homogenisierungsraum mündet.

[0008] Bevorzugt ist dem Homogenisierungsraum ein Abflußraum nachgeschaltet.

[0009] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß man im laminar strömenden Fällungsbad mit geringen Scherfedern Bindefasern oder Fibrillen mit einer Länge von 1 bis 6 mm und mehr herstellen kann.

[0010] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0011] "Durch einen Rührer 7 und das durch eine Dosiervor- ' richtung 10 einströmende Fällungsmittel wird im Einzugstrichter 4 eine Trombe 3 und im Homogenisierungsraum 8 ein rotierendes Fällbad erzeugt. In Drehrichtung der Trombe 3 wird aus einem Behälter mit nachgeschalteter Düse 1 die Polymerisatdispersion in dünnem Strahl eingebracht. Der entstehende Dispersionsfaden 2 wandert in der Trombe 3 spiralenförmig nach unten. Dabei wird durch Koagulation der fadenförmigen Dispersion die Oberfläche des Fadens zumindest teilweise fixiert. In einer Wirbelkammer 5 und im Walzenspalt 6 wird der koagulierte Dispersionsfaden zu Bindefasern bzw. Fibrillen verwirbelt. Im Homogenisierungsraum 8, im rotierenden überlaufenden Fällbad, werden die entstandenen Fasern bzw. Fibrillen durch endgültiges Koagulieren fixiert und in einen Abflußraum 9 transportiert. Je nach Umdrehungszahl und Form des Rührers 7, dem Druck in der Düse 1 und der Breite des Walzenspaltes 6, entstehen Fasern mit unterschiedlichen Längen, ggf. Fibrillen, mit mehr oder weniger starken Verästelungen an der Oberfläche und den Enden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Bindefasern, insbesondere für die Herstellung von Faservliesen nach dem Naßverfahren, mit Mitteln zum Zusammenbringen von Polymerisatdispersionen, die anionische oder nichtionische Dispergiermittel enthalten und von kationische Fällmittel gelöst enthaltenden wäßrigen Lösungen, die eine Faserbildung gefällter Polymerteilchen bewirken, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Eine Düse (1) für das Einbringen der Polymerisatdispersion in einen Einzugstrichter (4) sowie eine Dosiervorrichtung (10) für das Fällmittel, welche derart angeordnet sind, daß im Zusammenwirken mit einem Rührer (7) in dem Einzugstrichter (4) eine Trombe (3) erzeugt wird,

_b) eine zwischen dem Rührer (7) und dem Einzugstrichter (4) angeordnete Wirbelkammer (5), die über einen Walzenspalt (6) in einen Homogenisierungsraum (8) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Homogeniesierungsraum (8) ein Abflußraum (9) nachgeschaltet ist.

Zeichnung