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Verfahren zur Herstellung von Papierstoff Die Erfindung bezieht sich
auf die Herstellung von Papierstoff u. dgl., der zur Herstellung von gewöhnlichem
Papier wie auch von Pappe, Wandverkleidungen usw. dienen soll.
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Nach üblichen Verfahren zur Herstellung von Papierstoff aus zellstoffhaltigen
Rohstoffen, die außer den Fasern auch Mark enthalten, wie Stroh, Maisstengel, Zuckerrohr
u. dgl., wird das Mark vor dem chemischen Aufschluß auf mechanischem Weg naß oder
trocken von der Fasermasse abgetrennt, da der Papierstoff sonst eine zu niedrige
Entwässerbarkeit hat, die Leistung der Papiermaschine verringert wird und das derart
hergestellte Papier od. dgl. unbefriedigende Festigkeitswerte aufweist. Außerdem
wird durch den Aufschluß ein wesentlicher Teil des Marks gelöst, was nicht nur einen
Verlust an Papierstoffausbeute und Chemikalien bedeutet, sondern auch die Qualität
des Papiers od. dgl. beeinträchtigt. Es wird daher üblicherweise nur die Fasermasse
auf Papierstoff verarbeitet, während das abgetrennte Mark verworfen wird.
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Es ist bereits bekannt, bei der Verarbeitung von Maisstroh oder Zuckerrohrbagässe
zu Papierstoff das Mark von der eigentlichen Fasermasse abzutrennen, Mark und Fasern
getrennt chemisch aufzuschließen und die Aufschlußprodukte in beliebigem Mengenverhältnis
wieder zu vereinigen. Obwohl auf diese Weise der Verbrauch an Chemikalien etwas
herabgesetzt werden kann, haften dem Papierstoff sowie dem daraus hergestellten
Papier noch die oben geschilderten Mängel der geringen Entwässerbarkeit bzw. der
niedrigen Festigkeitswerte an. Diese Vorschläge haben sich daher nicht in die Praxis
einführen lassen, und die Verwendung von Maisstroh für die Herstellung von Papierstoff
stellt immer noch eine nur unbefriedigend gelöste Aufgabe dar.
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Es wurde nun überraschend gefunden, daß ein Papierstoff von hoher
Entwässerbarkeit bzw. Papier u. dgl. mit guten Festigkeitswerten hergestellt werden
kann, wenn das aus Maisstengeln mechanisch abgetrennte Mark in gemahlenem und rohem
Zustand einem durch chemischen Aufschluß der Maisstengel oder eines anderen zellstoffhaltigen
Rohstoffs, insbesondere von Holz, erzeugten Papierstoff vor oder nach dessen Mahlen
zugesetzt wird.
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Im Gegensatz zu den Nachteilen, die bei gleichzeitigem oder auch getrenntem
chemischem Aufschluß von Mark und Fasermasse auftreten, verringert selbst ein verhältnismäßig
hoher Zusatz von gemahlenem, rohem Mark zu einem sonst üblichen Papierstoff die
Entwässerbarkeit des Papierstoffs nicht merklich. Dies trifft z. B. noch zu, wenn
der Papierstoff bis zu 60 bis 70% seines Trockengewichts aus rohem Mark besteht,
und die Festigkeitswerte von daraus hergestelltem Papier können immer noch in voraussehbarer
und berechneter Weise eingestellt werden. Im übrigen hängen die Festigkeitseigenschaften
des Papiers selbstverständlich auch von der Beschaffenheit des Papierstoffs und
dem Mahlungsgrad des letzteren ab, so daß die Festigkeit eines unter Zusatz von
Mark zum Papierstoff hergestellten Papiers um so höher ist, je höher sie ohne einen
solchen Markzusatz wäre.
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Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein großer Anteil der Bestandteile
des Papierstoffs keiner chemischen Behandlung unterworfen wird, werden erhebliche
Einsparungen an Chemikalien und Arbeit erzielt. Der Zusatz von Mark zum Papierstoff
erhöht außerdem die Griffigkeit, Opazität und Weichheit des Papiers, was vor allem
für Druckpapier sehr erwünscht ist.
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Das gemahlene, rohe Maisstengelmark kann jedem aus üblichen Faserrohstoffen
hergestellten gebleichten oder ungebleichten Papierstoff zugemischt werden. Im Einzelfall
lassen sich die Eigenschaften des Papiers od. dgl. durch Änderung des Markanteils
und der Art und Menge des mit dem Mark zu vermischenden
Faserrohstoffs
innerhalb weiter Grenzen variieren. Während z. B. ein üblicher Papierstoff zur Herstellung
von Zeitungspapier 15 bis 20% urgebleichten Sulfitstoff und 80 bis 85% Holzschliff
enthält, wird gemäß der Erfindung Zeitungspapier mit praktisch gleichen Eigenschaften
aus einem Papierstoff hergestellt, der 20% urgebleichten Sulfitstoff, 30% Holzschliff
und 50% Maisstengelmark, jeweils bezogen auf das Gewicht der ofentrockenen Masse,
enthält.
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Vor dem Zusatz zum Papierstoff wird das Mark vorzugsweise mindestens
so fein vermahlen, daß es durch ein Sieb mit einer Maschenweite von linear 50 Maschen
pro USA.-Zoll hindurchgeht. Das Mark kann in trockenem oder nassem Zustand in jeder
geeigneten Mühle vermahlen werden. Das Mark kann dem gemahlenen Papierstoff zugegeben
oder zusammen mit dem Papierstoff auf den gewünschten Mahlungsgrad vermahlen werden.
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übliche Pigmente, Füllstoffe oder Farbstoffe können dem Papierstoff
vor oder nach der Zumischung des Marks zugegeben oder mit dem Mark vor seiner Zugabe
zu dem Papierstoff vermischt werden.
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Die Wirkungsweise des rohen Marks im Papierstoff ist noch nicht völlig
aufgeklärt. Vorliegende Beobachtungen erlauben aber die Annahme, daß das Mark nicht
ein bloßer Füllstoff ist, denn da sich gemäß der Erfindung Papier noch aus einem
Papierstoff mit 97% Mark herstellen läßt, scheint das Mark faserbindende Eigenschaften
zu besitzen, und diese Eigenschaften scheinen durch unerwünschte, die Entwässerbarkeit
verringernde Eigenschaften aufgewogen zu werden, wenn das Mark allein oder mit der
Fasermasse zusammen chemisch aufgeschlossen wird.
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Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen erläutert: Beispiel
1 Eine Menge von handelsüblichem, halbgebleichtem Sulfatstoff von Nadelbäumen, die
350 g Trockengewicht entspricht, wurde in einem Holländer von 0,8 kg Fassungsvermögen
während 20 Minuten zerkleinert. Der Mahlungsgrad (nach kanadischer Norm) des erhaltenen
Papierstoffs betrug 420 ccm. Eine 50 g trockener Masse entsprechende Menge des zerkleinerten
Papierstoffs wurde mit einer 50 g trockener Masse entsprechenden Menge Maisstengelmark
vermischt. Das Mark wurde durch Behandeln von Maisstengeln in einer Hammermühle,
Absieben des Marks von der Fasermasse, Vermahlen des abgetrennten Marks und Durchsieben
durch ein 60-Maschen-Sieb erhalten. Diese Mischung hatte einen Mahlungsgrad (kanadische
Norm) von 420 ccm, gemessen auf dem obergenannten Meßgerät. Es wurden Prüfblätter
mit einem Gewicht von 60 g/m2 aus diesem gemischten Eintrag in einem Valley-Blattbildungsapparat
hergestellt. Diese Blätter hatten eine Durchreißfestigkeit nach E 1 m e n d o r
f f von 114 g, eine Berstfestigkeit nach M u 11 e n von 28 kg/cm2 und eine Reißlänge
von 3900 m nach S c h o p p e r-Riegler.
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Beispiel 2 Handelsüblicher, halbgebleichter Sulfatstoff aus Nadelholz,
entsprechend einem Trockengewicht von 245 g, wurde 20 Minuten lang in der im Beispiel
1 erwähnten Mühle mit einer 105 g Trockengewicht entsprechenden Menge von nach dem
Verfahren des Beispiels 1 hergestellten Maisstengelmark vermischt. Der Mahlungsgrad
(kanadische Norm) der erhaltenen Mischung betrug 425 ccm, gemessen wie im Beispiel
1. Die daraus wie nach Beispiel 1 hergestellten und geprüften Prüfblätter hatten
folgende Eigenschaften: Durchreißfestigkeit: 152 g; Berstfestigkeit: 54 kg/cm2;
Reißlänge 7300 m.
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Beispiel 3 (a) Urgebleichter, handelsüblicher Sulfitstoff aus Nadelholz
wurde wie nach Beispiel 1 zu einem Mahlungsgrad (kanadische Norm) von 500 ccm gemahlen.
Die gemahlene Masse enthielt 15 g trockenen Feststoff im Liter. 20 g dieser gemahlenen
Masse wurden in einem Standard-Aufschlagapparat mit 80 g trokkener Masse entsprechender
Menge von handelsüblichem Nadelholzschliff vermischt. Der Mahlungsgrad des Papierstoffs
betrug 400 ccm. Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden Papierblätter hergestellt
und geprüft. Sie hatten folgende Eigenschaften: Durchreißwiderstand: 30 g; Berstfestigkeit
12 kg/cm2; Reißlänge: 1400 m; Opazität: 95%; Weißgehalt: 55 0/0 (G. E.). Der Weißgehalt
wurde in einer nach G. E.-Einheiten kalibrierten Photovoltvorrichtung gemessen.
Die Opazität wurde aus dem Verhältnis zwischen der Refiektion eines auf eine weiße
Fläche gelegten Blatts und derjenigen eines vor eine schwarze Kammer gelegten Blatts
bestimmt.
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(b) Wenn an Stelle der nach dem vorstehenden Abschnitt (a) benutzten
Menge von 80 g handelsüblichen Nadeholzschliff eine Mischung von nur 40 g Holzschliff
und 40 g feuchtem, vermahlenem und durch ein 100-Maschen-Sieb gesiebtem Maisstengelmark
verwendet wurde, betrug der Mahlungsgrad des gemischten Papierstoffs 410 ccm. Die
daraus erhaltenen Papierblätter hatten ähnliches Aussehen und ähnliche Eigenschaften:
Durchreißfestigkeit: 31 g; Berstfestigkeit 9 kgicm2; Reißlänge 1500 m; Weißgehalt
50% (G. E.); Opazität 95%.
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(c) Wenn an Stelle des nach den Abschnitten (a) und (b) verwendeten
urgebleichten Stoffs gebleichter Sulfitstoff aus Nadelhölzern verwendet wurde, wurden
bei gleichem Markgehalt des Papierstoffs und gleichen Verfahrensbedingungen im wesentlichen
gleiche Ergebnisse erzielt.
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Beispiel 4 (a) l kg Maisstengel wurde in Stücke von 20 mm Länge
zerschnitten und mit Wasser in einer üblichen Zerkleinerungsvorrichtung verrührt.
Dann wurde die Masse naß durch ein 14-Maschen-Sieb gesiebt, und das durch das Sieb
hindurchgehende Mark wurde entwässert, bei 105° C getrocknet, in einer »Wiley«-Schneidemühle
zerkleinert und anschließend durch ein 100-Maschen-Sieb gesiebt. Das vom Mark abgetrennte
Fasermaterial wurde nach dem mechanischchemischen Sulfatverfahren durch Kochen mit
12% Na20 bei einer Sulfidität von 20% während 2 Stunden aufgeschlossen. Der erhaltene
Papierstoff wurde gewaschen und durch ein Vibrationssieb nach L o r e n t z e n
und Wettross mit Spalten von 0,2 mm sortiert und in einer Stufe zu einem Weißgehalt
von 62®/o (G. E.) gebleicht. Der Papierstoff hatte einen Mahlungsgrad von 370 ccm.
Nach den Prüfverfahren der Beispiele 1 und 3 aus diesem Papierstoff hergestellte
Prüfblätter hatten folgende Eigenschaften: Durchreißfestigkeit 75 g; Berstfestigkeit
30 kg/cm2; Reißlänge 4500 m; Weißgehalt 62% (G. E.); Opazität 840/0.
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(b) 70 g des gleichen Papierstoffs, als trockene Masse berechnet,
wurden in einer Zerkleinerungsvorrichtung mit 30 g des nach dem Verfahren des vorhergehenden
Absatzes abgetrennten Marks vermischt.
Der Papierstoff hatte einen
Mahlungsgrad von 370 ccm. Daraus hergestellte und gemäß den Beispielen 1 und 3 untersuchte
Prüfblätter hatten folgende Eigenschaften: Durchreißfestigkeit: 70 g, Berstfestigkeit:
12,5 kg; Reißlänge: 2700 m; Weißgehalt: 52%; Opazität: 96 "/o.
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(c) 70 g des gleichen Papierstoffs wurden in einer üblichen Zerkleinerungsvorrichtung
mit 20 g des gleichen Marks und 10 g handelsüblichem Kaolin für die Papierfabrikation
vermischt. Der Papierstoff hatte einen Mahlungsgrad von 370 ccm. Daraus hergestellte
und nach den Beispielen 1 und 3 geprüfte Prüfblätter hatten folgende Eigenschaften:
Durchreißfestigkeit: 60 g; Berstfestigkeit: 12 kg/cm-'; Reißlänge: 2600 m; Weißgehalt:
550/0 (G. E.); Opazität:950/0.