DE1461030A1 - Verfahren zur Behandlung eines Faserbreies fuer die Papierherstellung - Google Patents

Description

Dr.MEDlGER

U61030

CZ 6 b

Dr. Expl.

Beschreibung

zur
Patentanmeldung

Verfahren zur Behandlung eines Faserbreies für die Papierherstellung

Anmelder: Crown Zellerbach Corporation, Bush Street, San Fancisco, CaI.,USA

Priorität: U.S.A. Ser. No. 250 291 vom 12. Oktober 1962

Erfinder: John T. Henderson, Camas, Washington, USA, Robert E. Linde, Camas, Washington, USA, Walter G-. Meyer, Camas, Washington, USA William B. West, Camas, Washington, USA

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Faserbreien für die Papierherstellung, insbesondere eine mechanische Behandlung von zerfaserten Cellulosebreien, um ein brauchbares Faserbreiprodukt herzustellen, das hohe Festigkeitseigenschaften besitzt·

Mechanische Behandlungen von Cellulosefaserbreien, bevor sie zu Papier verarbeitet werden, sind in der Faserbrei- und Papierindustrie bekannt. Die gewöhnlich in der Industrie angewendete Verfahrensweise sieht vor, einen niedrigkonsistenten Brei, z.B.

ψ einen Brei in Form einer Trübe, die meist eiae Konsistenz von 0,5 bis zu etwa 5 fi besitzt, durch eine übliche Rühr- oder Eaffinationseinrichtung für Faserbrei, wie einen Holländer, eine Kegelstoffmühle, eine Morden-Mühle, oder weniger häufig, durch einen Soheibenraffineur zu leiten. Die Breifasern, die auf solche Weise gemahlen oder raffiniert werden, entwickeln gewöhnlich bestimmte Festigkeitseigenschaften, in erster Linie Zug- und Berstfestigkeit, verlieren aber ihre ursprüngliche Zerreißfestigkeit und Mahlungsgrad (freeness) infolge der heftigen Quetsch-, Brech- und Schneideinwirkung, die die Faserbreibehandlungseinrichtung ausübt. Als Ergebnis des Durchganges einer niedrig konsistenten Fasersuspension zwischen den metallischen

ι !Teilen eines Holländers oder Eeffineurs, wo solche Teile in Berührung miteinander arbeiten, wird die Struktur der Fasern durch Bruch ihrer Wände, durch Verringerung ihrer Länge, durch Ausbildung von Fibrillen und durch Auffasern u· dgl· in mehr oder minder hohem Maße je nach der verwendeten Apparatur bzw. der angewendeten Bedingungen geschädigt. Auch ergibt sich infolge der flüssigen Natur eines solchen niedrigkonsistenten Faserbreies häufig eine nicht gleichmäßige mechanische Behandlung. So gehen manche Fasern durch den Holländer oder die Eaffinationsapparatur, ohne praktisch berührt worden zu sein, während andere Fasern eine übermäßige Behandlung erfahren haben·

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Gemäß einer früheren Entwicklung bei der Bearbeitung von Holzfaserbrei wurde ein Verfahren zur Kräuselung der Breifasern angewendet. Ein derartiges Verfahren besteht darin, kleine Klump ehen aus Pasern zu bilden und diese Klümpchen einer kreisenden Bewegung zwischen zwei&ntgegengesetzt arbeitenden Flächen zu unterwerfen, welch letztere die Slumpchen bei ihrem Durchgang zusammenpressen. Die Eigenschaften des entstehenden Faserbreies sind verschieden von jenen, die man durch die_#oben erwähnten Behandlungsmaßnahmen bei niedriger Konsistenz erhält. So bewirkt die Kräuselungsbehandlung des Faserbreies eine Verminderung der Berst- und Zugfestigkeit und eine Erhöhung der Eeiß- und Streckfestigkeit, während der Mahlgrad des Faserbreies unverändert bleibt und häufig leicht erhöht ist. Weiter muß zur Sicherung der notwendigen Drehung der Breiklümpchen die relative Tangentialgeschwindigkeit der bei Krauselungsverfahren verwendeten arbeitenden Flächen niedrig sein, gewöhnlich im Bereich von 15,2 - 91,4 m/min. (50 - 300 Fuß/Min,), wobei der Energiebedarf bei diesem Verfahren im Vergleich zu den üblichen Paserbreiraffinationsmethoden ungewöhnlich niedrig ist.

Demgemäß war es bei den bisher verwirklichten Verfahren zur Modifizierung der Festigkeitseigenschaften von Gellulosefaserbreien mittels mechanischer Behandlung nicht möglich, einen zerfaserten Brei derart zu behandeln, daß alle seine wichtigsten Festigkeitseigenschaften, wie z.B. Berst-, Zug- , Reiß- und Dehnfestigkeit sowie Zähigkeit gleichzeitig erhöht werden.

Demgemäß bildet den Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren für die Herstellung von hochfestem Faserbrei für die JPapiererzeugung, dessen physikalischen Merkmale besser sind als jene von üblichen Faserbreien.

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Ferner ist ein Gegenstand vorliegender Erfindung, ein ver- , bessertes Verfahren zur Behandlung eines Faserbreies für die Papierherstellung "bei hoher Konsistenz und unter gesteuerten Arbeitsbedingungen, wodurch ein Faserbrei hergestellt -wird, der verbesserte Gesamtfestigkeitseigenschaften und Bindeeigenschaften aufweist und zur Umwandlung in Papier geeignet ist.

Andere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich·

Kurz gesagt wird der hochfeste Faserbrei für die Papiererzeugung nach vorliegender Erfindung dadurch gebildet, daß man zunächst einen hochkonsistenten, im wesentlichen zerfaserten Brei bereitet, der voneinander getrennte Fasern enthält, den Faserbrei in einen Raum einführt, der von zwei gegenüberliegenden gerauhten Oberflächen gebildet wird, die sich in relativer Bewegung zueinander befinden, und die voneinander einen Abstand größer als die Dicke der dazwischen eingeführten Fasern haben, wonach man den Faserbrei einer mechanischen Behandlung im Baum zwischen den Oberflächen unter sorgfältig gesteuerten, von den Oberflächen ausgeübten Druckbedingungen unterwirft, wobei die relative Tangentialgeschwindigkeit und der Energieaufwand der Oberflächen derart ist, daß eine Faserreibung, eine Verdrillung und Fibrillierung erfolgt, ohne daß die Fasern merklich zerschnitten werden, während sich die Breifasern rasch und kontinuierlich auf einem einzigen Weg durch den Saum zwischen den Oberflächen vom Ort der Einführung hin zu einem Ort des Austrages bewegen. Der auf diese Weise mechanisch behandelte Faserbrei wird aus dem obgenannten Eaum kontinuierlich ausgetragen. Der behandelte Faserbrei, der im wesentlichen dieselbe Konsistenz wie vor der Behandlung aufweist, besitzt weitgehend andere Eigenschaften als in unbehandelter Form. So sind die wesentlichsten physikalischen Festigkeitseigenschaften wie namentlich die Berst-, Heiß-, Zug- und Dehnfestigkeit sowie die Zähigkeit verbessert, während sein. Mahlgrad verringert ist. Darüberhinaus ist die Bindefestigkeit der behandelten Fasern in bemerkenswerter Weise

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verbessert. Her erhaltene Fasex^brei kann auf die übliche niedrige Konsistenz für die Papiererzeugung verdünnt und au einer Papierbahn geformt wei-den. Er kann auch veiter entwässert v/erden, damit er eine Konsistenz erhält, die ihn für die Verschiffung oder für die Lagerung geeignet machte

Der als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren verwendete Faserbrei kann von irgendwelchen iiadelhölzern wie Kottanne, Sehierlingstanne (hemlock), Weißtanne, Kiefer u. dgl. sowie von Laubhölzern wie Pappel, Birke, Baumwollhols, Erle u. dgl. sowie aus faserigen, nichtholzigen Pflanzen, die für die Papierherstellung geeignet sind, wie Getreidestroh, Barasse, Maiskolben, Gräsern» u.dgl., hergestellt sin.

Diese mannigfaltigen faserigen Rohmaterialien können au Faserbrei nach irgendeinem üblichen Aufschlußverfahren, bei dem das Material mittels einer ■ Kochflüssigkeit behandelt wird, die das jeweilige Aufschlußmittel enthält, verarbeitet v/erden. Die üblicherweise verwendeten alkalischen Kochlaugen wie Hatron (kraft) oder Soda, saure Flüssigkeiten wie Sulfit oder Bisulfit, neutrales Sulfit und andere bekannte Aufschlußlaugen seien als Beispiele hiefür genannt. Ein für die Zwecke der Erfindung geeigneter Faserbrei kann auch durch mechanisches Schleifen oder Zerfasern eines faserigen Lignocellulosemateriales hergestellt werden, wobei man den sogenannten mechanischen Faserbrei erhält« Auch halbchemische Faserbreie, die durch Kochen von Holzspänen au einer hohen Faserbreiausbeute führen und die dann gewöhnlich einer mechanischen Zerfaserung unterworfen werden, sind als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet. Alle diese Faserbreie müssen, bevor sie der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen werden, stark zerfasert sein, damit ein Faserbrei vorliegt, der getrennte Fasern enthält.

Die genannten Faeerbreie können einaeln oder in Mischung miteinander verwendet v/erden; sie können zuvor einer Bleichbehandlung- unterzogen werden, wenn man einen F_aserbrei von erhöhter Helligkeit herstellen möchte. ..

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Der Faserbrei, der entweder gerade aus der chemischen, halbchemischen oder der mechanischen Herstellung kommt, besitzt gewöhnlich eine niedrige Konsistenz. Um den Faserbrei für die Verarbeitung gemäß vorliegender Erfindung geeignet zu machen, kann er, wenn nötig, einer Siebung zwecks Entfernung größerer Teilchen unterworfen werden·

Der zerfaserte Faserbrei in Form einer dünnen wässerigen Suspension von Fasern muß entwässert werden, bevor er mechanisch gemäß der Erfindung behandelt wird, um ihm die Konsistenz einer halbfesten, nicht fließfähigen, feuchten Masse zu verleihen. Im allgemeinen ist eine Faserbreikonsistenz im Bereich von 10 - 6096, vorzugsweise von 20 - 35 #, zufriedenstellend. Die Entwässerungsmaßnahmen können in irgendeiner geeigneten Einrichtung, wie einem Vakuumverdicker, einer Schneckenpresse u» dgl·, ausgeführt werden. Der dabei erhaltene feuchte, hochkonsistente Faserbrei kann zerrissen oder in anderer Weise in kleinteilige Form gebracht werden, um seine Verarbeitung zu erleichtern.

Der hochkonsistente, im wesentlichen zerfaserte Faserbrei wird, vorzugsweise abgemessen, in eine geeignete Mahl- oder Raffiniervorrichtung, wie Einscheibenraffineur, Doppelscheibenraffineur oder kegelartigen Raffineur, gebracht, der für die Handhabung eines hochkonsistenten Faserbreies eingerichtet ist. Eine jede der obgenannten Maschinen muß zwei gegenüberliegende Oberflächen besitzen, die im Abstand stehen und sich relativ zueinander bewegen. So ist im Falle eines Einseheibenraffineurs oder eines kegelförmigen Raffineurs eine der Oberflächen stationär, während sich die andere dreht; im Falle eines Doppelscheibenraffineurs drehen sich beide Oberflächen entweder in gleicher oder in entgegengesetzter Sichtung. Eine der beiden genannten Oberflächen muß sich jedoch mit genügend hoher relativen Tangentialgeschwindigkeit bewegen., um zu gewährleisten, daß die Breifasern rasch und kontinuierlich auf einem einzigen Weg, im Gegensatz zu einer kreisenden oder rollenden Bewegung, vom Ort ihrer Einführung zum Ort ihrer Austragung bewegt werden« Der Ausdruck

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■- 7 *-

"einziger Weg", der die Bewegung der Freifasern gemäß der Erfindung beschreibt, bezeichnet im Falle eines Doppeischeibenraffineurs eine geradlinige Bewegung, eine spiralförmige Bewegung in derselben Ebene im Falle eines Einscheibenraffineurs und schließlich eine spiralförmige Bewegung in verschiedenen Ebenen, falls ein kegelartiger Raffineur verwendet wird·

Sie relative Bewegung zwischen den zwei Oberflächen wird jeweils von der Art der verwendeten Vorrichtung abhängen* Im allgemeinen sollten die Oberflächen mit einer relativen Tangential- '{ geschwindigkeit von nicht weniger als etwa 304,8 m/min (1000 Fuß/MLn) arbeiten. Wenn eine der Oberflächen stationär ist, soll die relative Tangentialgeschwindigkeit der Oberflächen vorzugsweise wenigstens 1524 m/min (5000 Fuß/Min) betragen, und in jenem Falle, wo sich beide Oberflächen in entgegengesetzter Richtung drehen, wird eine relative Tangentialgeschwindigkeit von wenigstens 4572 m/min (15000 Fuß/Min) bevorzugt·

Die zwei Oberflächen, zwischen denen der Faserbrei behandelt wird, sind zweckmäßig aufgerauht, d.h. mit Gangreihen, Furchen, Einbeulungen oder anderen "Vorsprüngen derart versehen, daß sie am hochkonsistenten Faserbrei angreifen können·

Höchst kritisch und wichtig ist, daß ein genügender Abstand zwischen den zwei Oberflächen vorhanden ist, damit sie im wesentlichen keine schneidende Wirkung während des Durchganges des Faserbreies zwischen denselben ausüben. Es soll daher der Raum zwischen den zwei Oberflächen je nach Art des verwendeten Faserbreies eingestellt werden, so daß die Entfernung zwischen den Oberflächen stets größer bleibt als die Dicke der zu verarbeitenden Fasern. ^:

Der erforderliche Energieaufwand wird je nach der Art des zu verarbeitenden Faserbreies variieren. Beispielsweise soll im Falle der Verwendung eines ungebleichten KraftZellstoffes die

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für einen einzigen Durchgang des Faserbreies aufgewendete Energiemenge im Bereich von 10 Isis 40 PS Tag/Tonne lufttrockener Faserbrei liegen. Holzschliff-Faserbrei wird einen Energieeintrag im Bereich von 20 - 50 PS Tag/Tonne lufttrockener Faserbrei erfordern» Sulfitfaserbrei wird einen Energieeintrag von 3 bis 15 PS Tag/Tonne lufttrockener Faserbrei erfordern und chemische Faserbreie aus faserigen, nichtholzigen Pflanzen, wie z*B· Bagasse, wird einen relativ niedrigen Energieeintrag von 1 bis 5 PS Tag/ϊοηηβ lufttrockener Faserbrei erfordern»

Im allgemeinen ist es jedoch vorteilhaft, den Oberflächen eine Bewegung unter genügende» Energieaufwand mitzuteilen, damit eine kräftige reibende Berührung unter den Fasern während ihres Durchganges durch den von den beiden Oberflächen gebildeten Eaum gewährleistet ist, welch letztere eine Pressung auf die Fasern ausüben, während sie darauf einwirken. Obwohl der Arbeitsdruck der Oberflächen auf die Fasern in einem gewissen Ausmaß variieren kann, ist im allgemeinen ein Druck von 0,7 bis

1|4 kg/cm ausreichend, um einen Faserbrei mit den gewünschten Eigenschaften zu ergeben«

zum Die Menge zugeführten Faserbreies in der Zeiteinheit/Raum zwischen den zwei Oberflächen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Art des zu verarbeitenden Faserbreies, dessen Konsistenz, der aufgewendeten Energie, der Art der verwendeten Vorrichtung und der lichten Weite zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Zufuhr des Faserbreies derart einzustellen, daß man den gewünschten Energiepegel erreicht«

Demgemäß ist ersichtlich, daß verschiedene der obgenannten Faktoren für die Einstellung und Steuerung des Verfahrens zur Verfügung stehen, damit man die gewünschten Modifikationen der Festigkeitseigenschaften des erfindungsgemäß zu verarbeitenden Faserbreies verwirklichen kann.

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as grundlegende Prinzip der mechanischen Behandlung, welcher in für die Papiererzeugung dienender Faserbrei unterworfen wird, esteht darin, daß die Fasern untereinander gerieben und gepreßt erden, wobei dieselben verdrillt und fibrilliert werden, ohne aß dabei ein Zerschneiden der Fasern erfolgt. Die ph7sikalisehen mderungen, die beim Durchgang der Breifasern durch den von zwei Arbeitenden Oberflächen gebildeten Kaum hervorgerufen werden, spiegeln sich wieder in den Eigenschaften des erhaltenen, behandelten Faserbreies· So bewirkt die dem Faserbrei übermittelte lebhafte mechanische Behandlung eine bedeutende Verbesserung der wichtigsten Festigkeitseigenschaften· Das überraschendste Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der gleichzeitigen Verbesserung von Berst-, Heiß- und Zugfestigkeit* was bei den bisherigen Papiererzeugungsprozessen nicht möglich war.

Eines der wichtigsten Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die gewünschte Festigkeitserhöhung des Faserbreies bei einem beträchtlich höheren Mahlgradniveau des Faserbreies erhalten werden kann, als es mit einem niedrig konsistenten Brei möglich wäre, der in einem üblichen Holländer oder kegelförmigen Raffineur hergestellt worden ist. Folglich ist der Energieaufwand bei der vorliegenden Erfindung zur Verarbeitung eines Faserbreies auf eine gegebene Festigkeitsverbesserung niedriger als bei üblichen Haßnahmen für die Herstellung niedrigkonsistenter Papiererzeugungsbreie durch holländern oder raffinieren·

Wie bereits erwähnt, kann der erfindungsgeaäß mechanisch bearbeitete Faserbrei auf eine für die Papiererzeugung geeignete Konsistenz verdünnt werden und dann auf die Papiermaschine aufgegeben werden· Falls man die physikalischen Eigenschaften des behandelten Faserbreies zwecks Erzeugung von gewissen Spezialpapieren noch, weiter modifizieren will, kann der Faserbrei einer üblichen Behandlung im Holländer oder einer Kegelstoffmühle unterzogen werden, wobei die Berst- und Beißfestigkeit weiter erhöht wird, während gleichzeitig die Zugfestigkeit und der Mahlgrad erniedrigt werden.

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Der hochfeste Faserbrei nach der Erfindung besitzt noch den zusätzlichen Vorteil, daß er verbesserte Sntwässerungseigenschaften während der Papierherstellung besitzt· Infolge des hohen Mahlgrades des behandelten Faserbreies ist die Geschwindigkeit des Wasserabzuges über dem Sieb der Papiermaschine bemerkenswert verbessert, weshalb die Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine erhöht werden kann und man so den Ausstoß an Papier aus dem behandelten Faserbrei erhöht.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne daß dieselbe aber auf die in den ^ Beispielen genannten Verhältnisse, Bedingungen oder Anlagen ■ beschränkt sein soll. Auf der Hand liegende mögliche Verbesserungen sind für den Fachmann selbstverständlich. Es sei darauf verwiesen, daß alle Teste unter Verwendung der Standard TAPPI-Methoden vorgenommen wurden, ausgenommen, daß die Handbögen aus dem Faserbrei zwischen Löschern getrocknet wurden, ohne daß sie in Berührung mit den üblichen polierten Metallplatten stehen, damit eine nähere Angleichung an die Trocknungsbedingungen auf einer Papiermaschine erfolgt, auf welcher sich eine gewisse Schrumpfung der Papierbahnen vollzieht«

Beispiel 1;

Kraft-Faserbrei, der mittels eines üblichen Kraft-Verfahrens aus einer Mischung von Douglas-Tannen- und Schierlingstannen-Spänen hergestellt worden ist und den man hernach auf 80 $> G.S.E.S. (General Electric Recording Spectrophotometer) Helligkeit bleichte, wurde in einer üblichen Schneckenpresse auf eine Konsistenz von 30 $> entwässert. Der Faserbrei wurde abgemessen ins Zentrum eines Doppelscheiben-Bauer-Raffineurs eingebracht und zwar im Ausmaße von 1814 kg/Stunde (4000 lbs/h), wobei die lichte Weite zwischen den Platten auf 0,076 cm (0,03 Zoll) eingestellt war. Die relative Tangentialgeschwindigkeit der zwei sich drehenden Platten betrug 7620 m/min (25000 Fuß/min) und der von

den Platten auf den Faserbrei ausgeübte Druck betrug 0,7 kg/cm

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Der Energieverbrauch für einen einzigen Durchgang des Faserbreies zwischen den Plattenoberflächen des Raffineurs betrug 19 PS Tag/lufttrockene Tonne faserbrei. Nach einem einzigen Durchgang durch den Raffineur wurde der Faserbrei an dessen Außenrand bei derselben Konsistenz entnommen und zu einer Papiermaschine zwecks umwandlung in Papier geleitet.

Die Eigenschaften des Faserbreies vor und nach der mechanischen Behandlung sind in der folgenden Tabelle 1 beschrieben*

T a b e	1 1 e 1	behandelter Brei
	unbehandelter Brei	500
Mahlgrad, cc. CSF	710	91
Berstfestigkeit 1»	46	14
Zugfestigkeit lbs/inch	4,3	5,1
Zerreißfestigkeit g/l^s	3,9	8,8
elastische Dehnung fi	3,8

Oberflächenfestigkeit

(Wachs-Test) 6 18

Die vorstehenden Daten zeigen klar die typischen Effekte der mechanischen Behandlung eines Faserbreies gemäß vorliegender Erfindung. Die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften ,insbesondere die Verbesserung der Zerreißfestigkeit zusammen mit der Erhöhung anderer Festigkeitseigenschaften, zeigt die allgemeine Richtung der Änderungen der Faserbreieigenschaften, die durch die Anwendung vorliegender Erfindung erzielt werden. Diese Änderungen der Faserbreieigenschaften sind einzigartig und verschieden von jenen, die man bei der normalen Behandlung durch holländer» oder raffinieren von Faserbreien bei niedriger Konsistenz erhält«

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Beispiel 2a

Gemäß der allgemeinen Arbeitsweise von Beispiel 1 wird ungebleichter Kraftzellstoff, der durch Aufschluß von Spänen aus einer Mischung von Douglas- und Schierlingstannenholz erhalten «orden ist, bei einer Konsistenz von 22 f(> in einen Einseheiben-Raffineur mit einer lichten Weite zwischen den zwei Platten von 0,076 cm gebracht. Das Zuführungsausmaß des Stoffes betrug 907 Std· (2000 Pfund/h), die relative Tangentialgeschwindigkeit der Scheiben betrug 3140 a/bin (10300 Fuß/Min) und der auf den Stoff ausgeübte Druck betrug 0,7 kg/cm · Nach einem einzigen Durchgang durch die Vorrichtung besaß der Stoff die folgenden Eigenschaften}

Tabelle 2

	unbehand eIt er Stoff	behandelter Stoff
Mahlgrad, cc. CS*	740	670
Berstfestigkeit £	42	80
Zugfestigkeit 1b/inch	9,2	16,2
Zerreißfestigkeit g/1bs	3,9	5,1
elastische Dehnung $»	3,1	8,4

Oberflächenfestigkeit (Wachs-Test)

Beispiel 3s

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde ia wesentlichen wiederholt, wobei ein ungebleichter Sulfit-Faserbrei aus Schierlingstannenholz verwendet wurde und zwar bei einer Konsistenz von 30 ϊ· Die Behandlungsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Entfernung zwischen den zwei sich drehenden Scheiben 0,127 c« (0,05 Zoll) betrug, während die Zufuhr des Paserbreies 3628 kg/Std. betrug und der Energieaufwand 7 PS Tag/Tonne lufttrockener Faserbrei ausmachte.

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Die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Faserbreies sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

	unbehand elt er Faserbrei	behandelter Faserbrei
Hahlgrad, cc, CSF	706	500
Berstfestigkeit %	47	75
Zugfestigkeit lbs/inch	14,4	18
Zerreißfestigkeit g/lbs	2	2,5
elastische Dehnung Io	4,3	12,6

Oberflächenfestigkeit

(Wachs-Test) 12 18

Beispiel 4:

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, indem man einen Tollgekochten Kraftzellstoff aus Bagasse verwendete. Die Parameter der mechanischen Behandlung sind im wesentlichen die gleichen wie in Beispiel 1, ausgenommen daß der Energieverbrauch 5 PS Tag/Tonne lufttrockener Zellstoff betrug. Die Eigenschaften de? hergestellten Zellstoffes sind in der Tabelle angegeben«

T a b e	Mahlgrad, ce. CSF	lie 4	behandelter
	Berstfestigkeit $>	unbehandelter	Zellstoff
	Zugfestigkeit lbs/inch	Zellstoff	250
Zerreißfestigkeit g/lba	450	50
elastische Dehnung i°	30 ·	10,6
6,4	1,1
0,8	6
2

Oberfläohenfestigkeit

(Wachs-Test) 6 16

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Beispiel 5i

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei man einen Holzschliff-Faserbrei aus ScMerlingstanne mit einer Konsistenz von 20 # verwendete. Die Bedingungen der mechanischen Behandlung waren im wesentlichen dieselben wie in Beispiel 1, ausgenommen, daß der Energieverbrauch 43 PS Tag/Tonne lufttrockener Faserbrei und der Eintrag des Faserbreies 725 kg/Stunde betrug·

Die Eigenschaften des erhaltenen Faserbreies sind in der Tabelle 5 angegeben:

Tabelle 5

unbehandelter Faserbrei	behandelter Faserbrei
312	125
19	32
5,8	10
1	1,2
1	2

Mahlgrad, cc. GSF
Berstfestigkeit i»
Zugfestigkeit lbs/inch
Zerreißfestigkeit g/lbs
elastische Dehnung #

Oberflächenfestigkeit

Wachs-Test) 2 8

Beispiel 6;

Voll gekochter Baumwollholz-Kraftzellstoff wurde in der in Beispiel 1 angegebenen Weise behandelt, ausgenommen daß der Energieverbrauch 10 PS Tag/Tonne lufttrockener Zellstoff betrug und wobei der Zellstoff in einer Menge von etwa 3000 kg/Stunde (6600 Ibs/Std·) zugeführt wurde. Die Eigenschaften des behandelten Zellstoffes sind in der Tabelle 6 angegeben.

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Tab	Mahlgrad, cc. CSF	eile 6	behandelter Zellstoff
	Berstfestigkeit %	unbehandelter Zellstoff	500
Zugfestigkeit lbs/inch	r 629	57
Zerreißfestigkeit g/lbs	39	12,6
elastische Dehnung i*	10,2	1,7
Oberflächenfestigkeit (Wachs-Test)	1,2	8,6
Beispiel 7i	2,7	12
2

Dieses Beispiel erläutert die charakteristischen Änderungen der Festigkeitseigenschaften eines nach dem erfindungsgemäJSen Verfahren behandelten Faserbreies im Vergleich zu einem solchen , der einer üblichen Behandlung in einer Kegelstoffmühle bei niedriger Konsistenz unterzogen wurde.

Der verwendete Faserbrei war ein zerfaserter Kraft zellstoff, der auf eine Helligkeit von 65 ί> &.E.R.S. gebleicht war.'Sein anfänglicher Mahlgrad betrug 670 cc. CSF, während der Mahlgrad der Faserbreie nach der mechanischen Behandlung 500 cc. GSF betrug.

Die Eigenschaften des Faserbreies, der nach den zwei verschiedenen Arten der mechanischen Behandlung hergestellt worden ist, sind in der Tabelle 7 angegeben·

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Berstfestigkeit Zugfestigkeit lbs/ineh Zerreißfestigkeit g/lbs elastische Dehnung Zähigkeit ft.lb/ft Oberflächenfestigkeit (Wachs-Test)

Tabelle 7	Behandlung nach vorlie gender Erfin dung bei einer Konsistenz	* übliche Behänd lung bei Stoff konsistenz von 3,5 *
unbehandelter Stoff zwecks Kontrolle	von 30 %
	98	83
49'	16	15
nch 10	5	3
/lbs 4,1	10	6,1
1° 2,3	15	8,5
3,3

Sine Betrachtung obiger Daten läßt sofort erkennen, daß das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung bemerkenswerte Verbesserungen der Festigkeitseigenschaften des Zellstoffes liefert, die nicht nur verschieden sind von jenen, die/foan bei einem üblichen Verfahren in der Kegelstoffmühle bei niedriger Konsistenz erzielt, sondern auch besser sind.

Beispiel 8:

Dieses Beispiel erläutert die besondere Auswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Zerreißfestigkeit des Faserbreies im Vergleich zu den Ergebnissen, die man bei den üblichen Verfahren bei niedriger Konsistenz erzielt.

Die folgende Tabelle 8 gibt Zerreißfestigkeitswerte von halbgebleichtem Kraftzellstoff auf eine Helligkeit von 65 56 G.E.E.S. bei verschiedenen Mahlgradeinstellungen an·

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Ia belle 8

Z erreißfestigkeit g/lb

übliches Verfahren bei
3»5 j» Kons»

Zellstoffmahlgrad, cc.CSF

663 (unbehandelter Zellstoff)

3,6

3,5 3,3 2,9

Zellstoffbehandlung bei hoher Konsistenz

3,6	3,	6	3,6
3,9	4,	2	4,6
3,95	4,	3	4,8
4,0	4,	4	5,1

Die vorstehenden Daten lassen klar erkennen, daß die 3ntwicklungarichtung der Zerreißfestigkeit bei Verwendung vorliegender Erfindung direkt entgegengesetzt jener ist, die man bei den bisher üblichen Verfahren beim Arbeiten in niedriger Konsistenz erhält.

So wird es ersichtlich, daß durch vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung hochfester Celluloaefaserbreie aus verschiedenen Arten von zerfaserten Breien, wie z.B» Faserbreie, die voneinander getrennte Fasern enthalten, geschaffen wurde. Unter-den Verfahrensparametern, welche in Kombination miteinander zur Wirkung gelangen, und die gesteuert werden müssen, damit man den gewünschten Effekt hinsichtlich der Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des erfindungsgemäß behandelten Faserbreies erzielt, sind die hohe Konsistenz des Faserbreies, der Abstand zwischen den Oberflächen, die den Raum bilden, in dem der Faserbrei bearbeitet wird, die tangentiale Geschwindigkeit der Oberflächen, während sie in relativer Bewegung zueinander sind, das Druckausmaß, das auf die Breifasern von den gerauhten Oberflächen während der Bearbeitung des Faserbreies ausgeübt wird und schließlich die Zuführgeschwindigkeit des Faserbreies in die Zone, wo die mechanische Behandlung erfolgt, zu nennen·

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Es versteht sich, daß die Auswahl der besonderen Bedingungen davon abhängen wird, welche Anforderungen in Anbetracht des LetztVerbrauches des Faserbreies an diesen gestellt werden und welche Art von Vorrichtung beim vorliegenden Verfahren angewendet wird. Der wichtigste Vorteil, der aus dem erfindungsgemäßen Verfahren hervorgeht, ist jedoch eine gleichzeitige Verbesserung der wesentlichsten Paserbrei-Festigkeitseigenschaften. Dieses Ergebnis ist besonders bedeutungsvoll, weil es einen neuen hochfesten Brei für die Herstellung von Papierprodukten zur Verfügung stellt, bei denen außerordentlich hohe Festigkeit und Zähigkeit Vorbedingungen sinde

Wien, am

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Claims (6)

2333/Ai U61030 Crown Zellerbach Corporation in San Francisco/Kalif. (U.S.A.) Patentanspruch e :

1. Verfahren £ur Behandlung eines Faserbreies fur die Papierherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) einen hochkonsistenten, im wesentlichen zerfaserten Brei, welcher voneinander getrennte Cellulosefaser enthält, in einen Raum einführt, der aus zwei gegenüberliegenden, gerauhten Oberflächen gebildet wird, die sich zueinander in relativer Bewegung befinden und in einea Abstand voneinander stehen, der größer als die Dicke der eingeführten Fasern ist, worauf man

b) den Faserbrei einer mechanischen Behandlung in diesem Haum unter dem von den sich mit genügender hoher relativer Tangentialgeschwindigkeit bewegenden Oberflächen ausgeübten Druck bei einea genügend honen Energieaufwand unterzieht, ua eine Faserreibung, eine Verdrillung und Fibrillierung der Fasern herbeizuführen, ohne daß die Fasern merklich zerschnitten werden, während sich der Faserbrei rasch und kontinuierlich in einer Sichtung vom Ort der Einführung hin au einem Ort des Austrages bewegt und man

c) den behandelten Faserbrei, der verbesserte Eerst-, Heiß-, Zug- und Dehnfestigkeit sowie Zähigkeit besitzt, aus desi K_aum austrägt und der I-apierherstellung zuführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsistenz des F_aserbreies 10 bis 60 >©, vorzugsweise 20 bis 35 % beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aus der alkalischen Kochung von Holz stammenden Faserbrei verwendet.

^f. Verfanren iiacli Anspruch 1 oder 2, dadurch, ^ekeimaeichnet, daß san einen aus der alkalischen Kochung von Holz nach dem KraftYerfahren stammenden Faserbrei verwendete —

5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 man einen aus der Kochung von Holz nach dem Sulfitverfahren stammenden Faserbrei verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen ans der chemischen Kochung einer faserigen, nicht holzigen
Pflanze stammenden Faserbrei verwendet.

7ο Verfahren nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der P Faserbrei Jiolscchlxff enthält.

t» Verfahren nach Anbruch 1 bis 7, dadurch .-yekennaeichnet, ctaß sicii die beiden Oberflächen :,.ii einer relativen Sansentialüeschv/indi^ von mindestens j;04,8 m/min bewegen·

9» Verfahren, nach Anspi-uch 1 bis 7, dadurch ?^;ekennaeichnet, daß eine der beiden Oberflächen ortsfest ist und -:iie relative langentialjescav.'indi.ykeit v/enigstens 152^f ni/nin beträgt.

1Oo Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennaeichnet, daß sich beide Oberflächen in einander ent^egenreseisten Hicrrtungen drehen, wobei die relative il'angentialfeschviindi.^keit aindestens 4572 H
beträft.

BAO ORIGINAL

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