DE1611786A1 - Process for the production of paper and similar cellulose materials with modified surface properties by electrostatic application of dry, powdery starch to the water-containing web moving past - Google Patents
Process for the production of paper and similar cellulose materials with modified surface properties by electrostatic application of dry, powdery starch to the water-containing web moving pastInfo
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- DE1611786A1 DE1611786A1 DE1968R0047727 DER0047727A DE1611786A1 DE 1611786 A1 DE1611786 A1 DE 1611786A1 DE 1968R0047727 DE1968R0047727 DE 1968R0047727 DE R0047727 A DER0047727 A DE R0047727A DE 1611786 A1 DE1611786 A1 DE 1611786A1
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Description
PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O 161 1786PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O 161 1786
Dr. Eule Dr. Berg Dfpl.-Ing. Stapf, 8 München 2, Hilblestraße 20 Dr. Owl dr Berg Dfpl.-Ing. Stapf, 8 Munich 2, Hilblestrasse 20
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Verfahren zur Herstellung von Papier und ähnlichen Zellulosematerialien mit modifizierten OTaerfläoheneigenschaften durch elektrostatischen Auftrag von trockener, pulverförmiger Stärke auf die wasserhaltige vorbeibewegteProcess for the production of paper and similar cellulose materials with modified surface properties by electrostatic application of dry, powdered starch to the water-containing one moving past
Bahn.Train.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von flächigem Zellulosematerial, wie etwa Papier und Pappe, zur Er-The invention relates to the production of flat Cellulosic material, such as paper and cardboard, for
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zeugung von Produkten, bei welchen die Oberfläeheneigenschaften selektiv durch elektrostatische Aufbringung von trockener Stärke in Teilchenform auf das wasserhaltige, faserige flächige Zellulosematerial, wie es zum Beispiel bei der Fourdriniermaschine vorhanden ist, verändert werden. Die Erfindung umfaßt auch die neuartigen Erzeugnisse, welche so erzeugt werden können.Creation of products in which the surface properties selectively by electrostatically applying dry starch in particulate form to the hydrous, fibrous Flat cellulose material, such as is used, for example, in the Fourdrinier machine, can be changed. The invention also encompasses the novel products which can thus be produced.
Bei der Herstellung von Papier- und Papperzeugnissen ist es wichtig, daß die physikalischen Eigenschaften des Erzeugnisses an die beabsichtigte Verwendung angepaßt werden. Aus diesem Grunde wurde eine Vielzahl von Verfahren und Techniken geschaffen, um die verschiedenen physikalischen Eigenschaften von verschiedenem flächigem Papier- und Pappmaterial zu verbessern oder zu steuern. Zu den wesentlichen Eigenschaften zählen Festigkeit, Steife, Glätte, Porosität und die Neigung, verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, Öl, Wachs und Farbe zu absorbieren oder deren Eindringen zu widerstehen»In the manufacture of paper and cardboard products, it is important to consider the physical properties of the product adapted to the intended use. For this reason, a variety of procedures and techniques created to measure the various physical properties of various sheet-like paper and paper To improve or control cardboard material. The essential properties include strength, stiffness, smoothness, Porosity and the propensity for different liquids such as absorbing water, oil, wax and paint or resisting their penetration »
Im Fall von Druckpapieren, wie etwa Zeitungspapier, ist eine der wichtigsten Eigenschaften die sogenannte Ausfaserungsbeständigkeit „ Die Ausfaserungsbeständigkeit bildet ein Maß dafür, wie leicht oder schwer die Oberflächenfasern von dem übrigen Flächenmaterial entfernt werden können, In the case of printing papers, such as newsprint, one of the most important properties is the so-called fray resistance .
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und sie ist deshalb ein. Maß: für die Oberflächenfestigkeit. Beim Druckvorgang v.ird auf die Oberfläche des Fläahenmaterials »ittels einer !Druckplatte, oder im Fall von Offsetdruck mittels einesf Gunmiiübertragungsdrucktuclies oder, einer Gummirolle Farbe aufgetragene Wenn das Fläehenmaterial von der Platte oder dein Drucktuch, entfefeit wird, besitzen die freien, loseji oder unzulänglich.haftenden Oberflächenfasern die ¥eigung, aus der Oberfläche des Flächenmaterials auszufasern und auf der Platte oder dem Drucktuch zuruckzubleilieno Bei Erhöhung der geschwindigkeit, mit weicljer das Fläohenmaterial von der; Platte oder dem Drucktuch entfernt wird, nimmt die Neigung der Oberflächenfasern zum Ausfasern,-von dem Flächenmaterial stark zu. In ähnlicher Weise nimmt bei Verwendung von larhe mit höherer Klebrigkeit, wie dies beim Mehrfarbendruck erforderlich ist, die Heigung^dieser Fasern zumAusfasernstark zu» In extremen Fällen werden Teile der Oberfläche des Flächenmaterials durch die Druckplatte entfernt, wobei beträehtliche Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche zurückbleiben, was für das Aussehen des bedruckten Bereichs außerordentlich naehteilig ist«. In weniger schweren Fällen/werden von derand it is therefore a. Measure: for the surface strength. During the printing process, paint is applied to the surface of the sheet material by means of a printing plate, or in the case of offset printing by means of a gunmill transfer printing cloth or a rubber roller Adhesive surface fibers have the tendency to fray out of the surface of the sheet material and return to the plate or printing blanket . Plate or blanket is removed, the tendency of the surface fibers to fray, -from the sheet material is greatly increased. Similarly, when using layers with higher tack, as is required in multicolor printing, the tendency of these fibers to fray increases greatly is extremely detrimental to the appearance of the printed area «. In less severe cases / will be affected by the
Oberfläche des Fläehenmaterials einzelne Fasern entfernt und auf der Druckplatte .oder, dem-Drucktuch gesammelt,. Wenn eine genügende Anzahl von Fasern gesammelt wurde, so stören sie die Farbverteilung, und es ergibt sieh ein fleckiger und ungleichmäßig gedruckter Bereich. Es wird dannIndividual fibers removed from the surface of the sheet material and collected on the printing plate .or, the printing blanket ,. if a sufficient number of fibers has been collected, they disturb the color distribution and a blotchy appearance results and unevenly printed area. It will then
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erforderlich, die Presse herunter>zu fahren und zu reinigen, was sowohl zeitraubend wie auch aufwendig ist.required to shut down the press> and clean it, which is both time consuming and laborious.
Wenn das Papier" in Verbindung mit Druckfarbe verwendet werden soll $ weiöhe durch Absorption tröckent, so entsteht ein schwieriges Problem* Zeitungen werden z.B. fast immer mit Farbe gedrückt $ weiche durch Aufsaugung trocknet» Die Oberfläche des" Piächenmateriäls muß deshalb nicht nur Widerstandsfähig sondern, auch porös sein, so daß das Bindemittel in der Fäfbe absorbiert wird und somit die Farbe getrocknet wird» Während im fall von Pappe die innere festigkeit Und Bteife von größter Wichtigkeit sind, so sind auch die Oberflächeneigehööhafteh wichtig $ wenn die Pappe bedruökt WeidenIf the paper is to be used in connection with printing ink, it becomes dry due to absorption difficult problem * newspapers, for example, are almost always included Paint pressed $ soft by suction dries »The The surface of the "surface material must therefore not only Resistant but also be porous, so that the binder is absorbed in the color and thus the color is dried »while in the case of cardboard the inner Strength and rigidity are of the utmost importance, so are The surface properties are also important when the cardboard is used oppressed willows
!ei den iebfatichiiöheh Verfahren der* Aufbringung von Stärke Wird die gtäfke entweder".in das Innere gebraöht oder als ein fortläufeiidei? ttberaüg auf die Oberfläche des flächenmateriäis aufgebraöht* Dies kann mittels einer Vielzahl von beka/ihteii Verfahren ausgeführt Werdens! ei the iebfatichiiöheh method of * application of starch Is the table either "brewed" inside or as a a continuation egg? ttberaüg on the surface of the surface material bloated * This can be done by means of a variety being carried out by known procedures
iö Die stärke kann in die iünnfiüSsige Suspension von Fasern vor ihier'lifeferühg zui? Papier^maöchine eihgebr"acht Werdehj Wobei die dtihnflüösige Suspension als Stoff bezeichnet wird*iö The starch can be poured into the thin suspension of Fibers before they are delivered? Paper ^ maöchine eihgebr "eight Werdehj Whereby the dtihnflüösige suspension referred to as substance will*
2o Die Stärke kann auf den Papierstrang während des Papierbildungsvorgangs auf dem Papiermaschinen- Drahtgewebe mittels. Wassersprühung oder durch einen ähnlichen Auftrag auf die Entwässerungswalze aufgebracht werden, welche die Stärke dann auf die PapierOberfläche überträgto 2o The starch can be applied to the paper strand during the paper forming process on the paper machine wire mesh. Water spray or a similar application can be applied to the dewatering roller, which then transfers the starch to the paper surface or the like
3ο Die Stärke kann auf die .Unterseite des Papierstrangs mittels Wassersprühung aufgebracht werden, wobei die Wassersprühung durch das Papierblldungs- Drahtgewebe aufwärts zur Unterseite des Flächenmaterials gerichtet ist.3ο The starch can be applied to the underside of the paper strand be applied by means of water spray, the Water spray up through the paper forming wire mesh is directed towards the underside of the sheet material.
4. Die Aufbringung kann durch oder zwischen den Presswalzen durch eine geeignete Verteilungseinrichtung erfolgen«4. Application can be by or between the press rolls be carried out by a suitable distribution facility "
5. Die Aufbringung von Stärke kann bei der Planierungspresse zwischen den Trocknungswalzen im Trocknungsabschnitt der Papiermaschine erfolgen.5. The application of starch can be done with the leveling press take place between the drying rollers in the drying section of the paper machine.
6. Die Aufbringung von Stärke kann beim Kaiänderwerk erfolgen.6. The application of starch can be done at the Kaiänderwerk take place.
Die Vorzüge von jedem Verfahren zur Aufbringung von Stärke auf das flächige Papiermaterial hängen von zahlreichen Faktoren ab, welche die bei der Papiermaschine herrschenden Bedingungen, die Art der unb.ehan.de It en- Bahn, die bei dem fertiggestellten Fläohenmaterial erwünschten Eigen—The benefits of any starch application method on the flat paper material depend on numerous Factors that determine the conditions prevailing in the paper machine, the type of unb.ehan.de It en web that is used in desired property of the finished surface material
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schäften und die Eigenschaften des verwendeten Stärkeprodukts einschließen. So kann z.B, durch eine geeignete chemische Behandlung eine Stoffbeigabestärke eine kationische Ladung besitzen, welche sie Substantiv von den Papierfasern macht und wodurch sie in dem Flächenmaterial oder der Papierbahn und nicht in dem Wasser verbleibt, welches von der Papierbahn bei dem Entwässerungsvorgang abgeführt wirdο In ähnlicher Weise werden für die sogenannten Oberflächenanwendungen die Rheologie der Stärke gewöhnlich verändert und gesteuert, damit die Stärke besser die gewünschte Punktion ausführt»shafts and the properties of the starch product used lock in. For example, through a suitable chemical treatment, an added starch can become a cationic Possess charge which makes them noun of the paper fibers and what makes them in the sheet material or the paper web and not in the water which is removed from the paper web during the dewatering process will o in a similar way for the so-called surface applications The rheology of the starch is usually changed and controlled to make the starch better the one desired Puncture performs »
Alle vorerwähnten Verfahren der Aufbringung von Stärke besitzen Jedoch Mängel, welche fehlende Gleichmäßigkeit, eine aufwendige Verwendung von Stärke, ein Fehlen von Wirtschaftlichkeit infolge der aufwendigen erforderlichen Anlage, Erfordernisse für hohe Grade von hochmodifizierten Stärken und das Erfordernis, die Stärke vor Verwendung zu kochen, betreffend. Diese Mängel tre.ten besonders beim Oberflächenplanieren des Papiers oder der Pappe, welche zu bedrucken sind, und wiederum in besonderem Maße bei Verwendung von Farben der Absorptionsart aufo Wenn die Stärke als Oberflächenüberzug in einer Menge aufgetragen wird, welche zur Vergößerung der Oberflächenfestigkeit (Ausfaserungebeständigkeit) ausreicht, kann die OberflächeHowever, all of the aforementioned methods of applying starch have shortcomings relating to lack of uniformity, extensive use of starch, lack of economy due to the large amount of equipment required, requirements for high grades of highly modified starches, and the need to cook the starch before use . These deficiencies tre.ten especially when Oberflächenplanieren of the paper or cardboard, which are to be printed, and again particularly true when using colors of the absorption type o when the strength is applied as a surface coating in an amount of which (to enlarge the surface strength Ausfaserungebeständigkeit ) is sufficient, the surface can
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iiiöiit dää gSWüiasiö'iite Maß an ATa sor pt ionsfähigkeit "besitzen.iiiöiit that they have a degree of absorption capacity.
Im Ge\ge'ü§ätä dazu" is"t Me vorliegende Erfindung znsbosondefe auf die HiäMeMilg ätf SllSrfläekeiieigenschaften eines faserigen* absörmifeiidinf f £MtSMge& M§lltii6Bgmaterials ' gerichtet,* üM sie tietifft iiiälaegöiiae're tie piänierungv-ön Papier f WieIn relation to this, the present invention "is" znsbosondefe on the HiäMeMilg ätf surface properties of a fibrous * absörmifeiidinf f £ MtSMge & M§lltii6Bgmaterials' directed, * üM she tietifft iiiälaegöiiae're tie piänierungv-ön paper f how
Äilf diese Weise kann die ötjeffläöHefifgätigksiti das heiiBt die ÄusfäBerüngsiDeständigkeit ^ bStraclitlioh erliöht wefdeiif oniie' daß die Absorptionsfähigkeit des iäßiers' für die1 vefWeüde-%eii färben erhebÜGli iieralsgeäetzt wirds S-imäÖ;. e'inela Mer'kmäl dor Bifiiidting köiineü die> O"bei?flaenoEeigenSeMafteit: von faäerigefij fläöhigeffi Zöllülosemäteiiäi mit e'ihe*ffl ger'ing&n Aii·^ teil von Stärke Weäentliek verändertIn this way, the ötjefflöHefifgätigksiti, that is to say, the resistance to external fouling ^ bStraclitlioh increases wefdeiif oniie 'that the absorbency of the ötjefflöHefifgätigksiti' for the 1 foul% egg is raised. e'inela Mer'kmäl dor Bifiiidting köiineü die> O "bei? flaenoEeigenSeMafteit: von faäerigefij fläöhigeffi Zöllülosemäteiiäi with e'ihe * ffl ger'ing & n Aii · ^ part of strength Weäentliek changed
Öemäß !rfindüng wird ein WääserHältigeSj fläöüigesj faseriges Zellülöseiiiäterial an einer Mgdgrsöklaizöng vör'lgeibewegti und eiektröMätiädii geladene liilöliin fön tröökeaer Stärke werden dieser Zöiie ziigefiilir'ti fiiese geliidenirL !Beil_ öken: stoßen einander^ äiaj a?ämit si© gleiöäMliSig ve^töilt wördeiij wöliingegen sie von der iiäs^gü fäpiiiböte angezogen ' Weieili wirkungsvoll geerdet ist* Jifitärlce te liehen ii siöü iti eiiiiin elelEtlöStätisöheiä feldf Weleties 25Ü der "PäpierBänn r^ieiitj ünt Sie -Werden äla finzelne' llidS^geöcnlägens Bio Teilönen Besltäin di#A water-containing, fläöüigesj fibrous cellulose loosening is then carried out on a Mgdgrsöklaizöng vör'lgeibewegti and eiektröMätiädii charged liilöliin fön tröökeaer Strength will be given to this line! öken: butt each other ^ äiaj a? ämit si © gleiöäMliSig ve ^ töilt wördeiij wöliing on the other hand they are attracted to the iiäs ^ gü fäpiiiböte 'Weieili is effectively grounded * Jifitärlce te borrowed ii siöü iti eiiiiin elelEtlöStätisöheiä feldf Weleties 25Ü of the "PäpierBänn r ^ ieiitj ünt you -Werden äla finzelne ' llidS ^ geöcnlägens Bio Teilönen Besltäin di #
Neigung, daß sie mit den Oberflächenfasern verbunden bleiben, so daß die Oberflächeneigenschaften des behandelten Papiers oder der behandelten Pappe selektiv verändert werden können. Das nasse Flächenmaterial, auf dessen Oberfläche die Stärketeilchen niedergeschlagen wurden, wird dann zur Trocknung beheizt, und die niedergeschlagenen Stärketeilehen haften an den Oberflächenfasern und werden dadurch mit ihnen verbünden.. Dieses Verfahren erwies sich als besonders vorteilhaft für die Herstellung von Papier, insbesondere Zeitungspapier, bei welchem die Stärketeilchen, welche niedergeschlagen wurden, offenbar durch Haftung selektiv die Reisten vorstehenden und aufstehenden Oberflächenfasern verankern, wobei es sich dabei um jene Fasern handelt, die bei einem nachfolgenden Druckvorgang am leichtesten ausfasern. Auf jeden Fall führt ein außergewöhnlich geringer Gewichtsanteil von Stärke zu bemerkenswert erhöhter Festigkeit der Oberfläche des Papiers, ohne daß die natürliche Absorptionsfähigkeit des Papiers, welches modifiziert wird, bedeutend verändert wird.Tendency that they remain attached to the surface fibers, so that the surface properties of the treated paper or the treated paperboard can be selectively changed. The wet sheet material on its surface the starch particles have been precipitated is then heated to dry, and the precipitated Starch components adhere to the surface fibers and are thereby bonded to them. This process has proven itself as particularly advantageous for the production of paper, especially newsprint, in which the starch particles, which were precipitated, apparently through adhesion, selectively the rice protruding and upstanding surface fibers anchor, whereby these are the fibers that will be attached to the lightest fibers. In any case, an exceptionally low weight fraction of starch leads to remarkable increased strength of the surface of the paper without affecting the natural absorbency of the paper, which is modified, is changed significantly.
Nachfolgend, werden unter bezug auf die Zeichnung Ausführungsbeispiel-e der Erfindung erläutert.In the following, with reference to the drawing, exemplary embodiment-e the invention explained.
Pig, 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Papierherstellungsmaschine mit Vorrichtungen für'den Niederschlag von elektrostatisch ge-Pig, Fig. 1 is a perspective view of a conventional papermaking machine with devices for the precipitation of electrostatically
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ladenen Teilchen auf die Papierbahn.charged particles on the paper web.
Fig. 2 zeigt eine sciiematische Teilansieht einer· abgewandelten Ausführungsform für den des elektrostatischen Niederschlags der Stärketeilchen auf das Papier.2 shows a partial sciiematic view of a modified embodiment for that of the electrostatic Precipitation of the starch particles on the paper.
Es wird nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen-.. Eine im Ganzen mit zehn bezeichnete Fourdriniermaschine weist einen Kopfkasten 11, einen Stoffauflauf 12, eine Brustwalze 15, Tragwalzen 14- und eine GaUtsehwalze 15 auf, um welche das Drahtgewebe 16 wandert. Die herkömmliche Entwässerungswalze kann vorgesehen sein, falls dies gewünscht ist. Diese Walze ist jedoch nicht gezeigt» Weiterhin sind herkömmliche Saugkästen 17 vorgesehen. Wenn die gerade gebildete Papierbahn das Drahtgewebe 16 verläßt, wird sie zu den Presswalzen 18 und den Filztüchern 19» 20 und; 21 bewegt, welche das Papier transportieren.Reference is now made to Figure 1 - One as a whole Fourdrinier machine denoted by ten has a head box 11, a headbox 12, a breast roll 15, Support rollers 14 and a GaUtsehwalze 15 around which the Wire mesh 16 migrates. The conventional dewatering roller can be provided if so desired. These However, roller is not shown »Furthermore, are conventional Suction boxes 17 are provided. When the paper web just formed leaves the wire mesh 16, it becomes the press rolls 18 and the felt cloths 19 »20 and; 21 moves, which transport the paper.
Da ursprünglich von dem Kopfkasten 11 auf das Drahtgewebe in der Umgebung der Brustwalze 13 aufgebrachte Papier P besteht zum größten Teil aus Wasser, und der Wassergehalt wird zunehmend durch Entwässerung und dann durch Absaugen auf einen Wassergehalt von etwa 8O9S in 'der Umgebung der Gautschwalze 15 abgesenkt. Nachdem das Papier dieSince originally from the head box 11 to the wire mesh paper P applied in the vicinity of the breast roll 13 consists mostly of water, and the water content is increasingly done by drainage and then by suction to a water content of about 809S in the area the couch roll 15 lowered. After the paper has the
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Gautschwalze verläßt, wird es zu einem Pressabschnitt geführt, wo die Presswalzen 18 zur weiteren Entwässerung der Papierbahn zusammenwirken, damit der Wassergehalt des Papiers weiter herabgesetzt wird, und damit die innere Festigkeit des Flächenmaterials weiter erhöht wird. Zuletzt wird die teilweise entwässerte Papierbahn zur Trocknungseinrichtung D geführt, welche die Feuchtigkeit des Flächenmaterials weiter auf den für das fertiggestellte Erzeugnis erwünschten Wert herabsetzt»Leaves the couch roll, it is led to a pressing section, where the press rollers 18 cooperate for further dewatering of the paper web, so that the water content of the paper is further reduced, and thus the internal strength of the sheet material is further increased. Last will the partially dewatered paper web led to the drying device D, which removes the moisture from the sheet material further reduced to the value desired for the finished product »
In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform gemäß Erfindung gezeigt, bei welcher die elektrostatisch geladenen Stärketeilchen auf die obere oder die Filzseite des Papiers P niedergeschlagen werden, bevor die Papierbahn zwischen das erste Paar von Presswalzen 18 geführt wird. Es ist ersichtlich, daß die Stärketeilchen, wie durch den Pfeil 22 angegeben, durch ein Kopfstück 23 und dann durch Rohre 24, Verteilungsköpfen 25 zugeführt v/erden, welche über der Oberfläche des Papiers P angeordnet sind. Eine dosierte Menge von fein verteilter Stärke wird verblasen und durch die Verteilungsköpfe 25 verstreut. Diese Teilchen sind elektrostatisch geladen, damit sie eine gleichmäßige Wolke von Stärketeilchen in der Kammer 26 bilden, welche auf das Papier P infolge ihrer elektrostatischen Ladung zugetrieben werden, wie dies schon beschrieben wurde., 1 schematically shows an embodiment according to the invention, in which the electrostatically charged starch particles are deposited on the upper or the felt side of the paper P before the paper web is guided between the first pair of press rollers 18. It can be seen that the starch particles are supplied, as indicated by arrow 22, through a head piece 23 and then through pipes 24 to distribution heads 25 which are arranged over the surface of the paper P. A metered amount of finely divided starch is blown and scattered through the distribution heads 25. These particles are electrostatically charged so that they form a uniform cloud of starch particles in the chamber 26, which are driven towards the paper P as a result of their electrostatic charge , as has already been described .,
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Die yorriehtung zur Aufbringung der Stärke kann an verschiedenen Stellen entlang der Bewegungsbahn des. Föurdrinier-Drahtgewebea angeordnet sein* Sie kann zwischen oder an Stelle einer Gruppe von Presswalzen angeordnet sein, oder sie kann zwischen den letzten !presswälzen und dem Irocknungsabschnitt angeordnet sein. In gleicher Weise kann die Stärkeauftragvorrichtung auch umgekehrt-verwendet werden und zum elektrostatischem Aufbringen der Stärketeilchen ~ auf die TJnterflache oder die Drahtgewebeseite des Papiers verwendet werden, wie es durch den Pfeil 32 angegeben ist* Die .Erfindung ist nicht auf den Betrieb bei'einer Fourdrinier-Maschine beschränkt* sie ist vielmehr in gleicher Weise VOrteilhaft bei Zylinderformmaschinen und anderen MaschinenbauartenοBe the y orriehtung to apply the strength can at different locations along the path of movement. Föurdrinier-Drahtgewebea arranged You can be disposed of press rolls between or in place of a group, or they can press roll between the last! And arranged the Irocknungsabschnitt. In the same way, the starch application device can also be used the other way round and used for the electrostatic application of the starch particles to the undersurface or the wire mesh side of the paper, as indicated by the arrow 32 -Machine limited * Rather, it is advantageous in the same way for cylinder molding machines and other types of machine
In Figo 2 ist die Aufbringung von-Stärketeilchen auf beide Seiten der nassen Papierpahn P gezeigt, während die Pa^- pierbahn entweder senkrecht oder waagrecht bewegt wird. Was bei ihrer Wanderung zwischen benachbarten Presswalzenpaaren 18 der Fall sein kaiin. Zur Erläuterung ist auf einer Seite der sich senkrecht bewegenden Papierbahn ein Fließbett 33 mit elektrostatisoh geladenen Stärketeilchen vorgesehen» und eine Wolke von Stärketeilehen 34 wird elektrostatisch von dem Fließbett 33 weg und in Berührung mit der Drahtgewebeseite des nassen Papiers transporttierto In Figure 2 is the application of starch particles to both Pages of the wet paper sheet P shown, while the pa ^ - pier web is moved either vertically or horizontally. What be the case during their migration between adjacent pairs of press rolls 18. For explanation is on one side of the vertically moving paper web Fluidized bed 33 with electrostatically charged starch particles and a cloud of starch particles 34 is electrostatically moved away from the fluidized bed 33 and in contact transported with the wire mesh side of the wet paper to
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Eine andere Konstruktion zum elektrostatischen Aufbringen der Stärketeilchen auf die sich senkrecht bewegende Papierbahn ist als Bestaubungsvorrichtung für die Filztuchseite der Papierbahn gezeigt. In diesem Fall ist die Konstruktion schematisch in Form einer geneigten Plattform 35 gezeigt, welche, wie durish den doppelendigen Pfeil 36 angegeben, gerüttelt wird, so daß eine dosierte Menge von Teilchen in der Umgebung der Papierbahn vom unteren Ende der Plattform 35 herabfällt, wo die elektrostatische ladung-der Teilchen diese eine Y/olke 3? bilden läßt, aus welcher die Stärketeilchen elektrostatisch in Berührung mit dem nassen Papier transportiert werden.,Another design for electrostatic deposition the starch particles on the vertically moving paper web is shown as a dusting device for the felt cloth side of the paper web. In this case the construction shown schematically in the form of an inclined platform 35 which, as indicated by the double-ended arrow 36, is vibrated so that a metered amount of particles in the vicinity of the paper web from the lower end of the platform 35 falls where the electrostatic charge - the particles this one Y / olke 3? can form, from which the starch particles electrostatically in contact with the wet paper be transported.,
Wie dies dargestellt ist, kann die elektrostatische Aufbringung von Stärketeilchen oder StärkekÜrnchen in dosierten Mengen von einer Stelle oberhalb oder unterhalb der nassen Papierbahn auf verschiedene Weise erreicht werden, wobei etwa die Verwendung einer geneigten Platte möglich ist, welche zum Zuführen der Stärke gerüttelt wird und zur Ladung der Stärke geladen ist. Solche Konstruktionen sind in der USA Patentschrift 2 748 018 angegeben. Die Verwendung von Kanonen zum Werfen oder Sprühen von dosierten Anteilen von elektrostatisch geladenen Teilchen ist vorzuziehen, wobei derartige Geräte im Handel erhältlich sind und in einer Broschüre beschrieben sind, welche "Ransburg Electrostatic Powder Coating" betitelt ist und 1966 ver-As shown, electrostatic deposition of starch particles or granules in dosed quantities from a point above or below the wet Paper web can be achieved in various ways, such as the use of an inclined plate, which is vibrated to feed the starch and is charged to load the starch. Such constructions are in U.S. Patent 2,748,018. The usage of cannons for throwing or spraying dosed portions of electrostatically charged particles is preferred, such devices being commercially available and are described in a brochure called "Ransburg Electrostatic Powder Coating "and published in 1966
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öffentlicht wurde. Diese Konstruktionen können auch" zur Aufbringung von Stärke auf Papier verwendet werden, wenn ..sich dieses in einem senkrechten Wegabschnitt bewegt. In diesem lall kann es bei Zuführung von ungeladenen Teilchen vorkommen', daß keinerlei Teilchen auf dem Papier niedergeschlagen werden. Wenn eine ladung angewendet wird, steuern die elektrostatischen Bewegungskräfte wieder die Fliessgeschwindigkeit des Materials wie auch den Niederschlag von Teilchen auf das Papier. In den bevorzugten Fall sind die Teilchen, welche gegen das Papier geworfen-werden oder auf es fallen, geladen. Es können jedoch auch ungeladene Teilchen verwendet werden und auf dem Weg zum Papier geladen werden. Dies kann dadurch ausgeführt werden, daß die Teilchen durch ein elektrostatisches Feld geführt werden.was made public. These constructions can also be "for Application of starch on paper can be used if ... this moves in a vertical path section. In this lall can occur with the introduction of uncharged particles it happens' that no particles are deposited on the paper. When a charge is applied, the electrostatic motive forces control the flow speed of the material as well as the precipitation of particles on the paper. In the preferred case, the particles which are thrown against the paper are or falling on it, loaded. However, uncharged particles can also be used and charged on the way to the paper will. This can be done in that the Particles are passed through an electrostatic field.
Bei der Zuführung von atärke in einer dosierten Menge . · ist; es zweckmäßig, die trockenen Stärketeilchen mit Luft in den Fließzustand zu bringen, und die so gebildete Dispersion wird zu den Yerteilungsköpfen geblasen. Es können jedoch auch andere Zufuhreinrichtungen, wie etwa ein Schneckenförderer, oder eine Venturipumpe nach dem Schwerkraftsystem verwendet werden.When adding a starch in a dosed amount. · Is ; it is appropriate to flow the dry starch particles with air, and the dispersion thus formed is blown to the distribution heads. However, other feed devices, such as a screw conveyor or a venturi pump according to the gravity system, can also be used.
Die Aufbringung von Stärketeilchen gemäß Erfindung kann auf einer oder auf beiden Seiten des Papiers ausgeführt werden. Wie schon angegeben wurde, werden gemäß einerThe application of starch particles according to the invention can executed on one or both sides of the paper will. As already stated, according to a
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bevorzugten Form gemäß -Erfindung die Stärketeilchen auf die obere oder Filztuchseite der Papierbahn aufgebracht«, Es wird beobachtet, daß die Drahtgewebeseite der Papierbahn normalerweise viel fester als die Filztuchseite ist, so daß es besonders in der Zeitungspapierindustrie ausreicht ,. nur die Filztuchseite des Papiers zu modifizieren und zu verstärken, damit ein zufriedenstellendes Erzeugnis geschaffen wird. Andererseits, und vor allem bei der Herstellung von feinerem Papiersorten, kann es durchaus erwünscht sein, die Stärketeilchen auf beide Seiten der Papierbahn aufzubringen, und dies kann auch so ausgeführt werden.preferred form according to the invention the starch particles applied to the top or felt cloth side of the paper web «, It is observed that the wire mesh side of the paper web is usually much stronger than the felt cloth side, so that it is particularly sufficient in the newsprint industry. to modify only the felt cloth side of the paper and strengthen it so that a satisfactory product is created. On the other hand, and especially at When making finer types of paper, it may be desirable to have the starch particles on both sides of the paper To apply paper web, and this can also be done so.
Der Grad der Bindung zwischen benachbarten Molekülen in den natürlichen Stärkekörnchen reicht aus, daß die Körnchen verhältnismäßig unlöslich in und nicht sensitiv für Wasser sind. Unter dem Einfluß von Wärme werden diese Zwischeniralekularen Bindungen gelockert und in großem Ausmaß durch eine Bindung der Stärkemoleküle mit dem umgebenden Wasser ersetzt. Die ursprünglich dichten, harten Stärkemoleküle saugen Wasser auf und quellen auf ein vielfaches ihrer ursprünglichen Größe auf. Das Aufquellen nimmt zu, wenn die Erwärmung erhöht wird oder andauert, und schließlich zerbrechen die Körnchen und es tritt die Bildung einer gleichmäßigen Dispersion von hyderatieierten Stärketeilchen auf, welche als Kleister bekannt ist. Damit eine Haftmittel-The degree of bond between neighboring molecules in The natural starch granules are sufficient to make the granules relatively insoluble in and not sensitive to water are. Under the influence of heat, these become intermediate spirals Bonds loosened and to a large extent by binding of the starch molecules with the surrounding water replaced. The originally dense, hard starch molecules soak up water and swell many times their size original size. The swelling increases as the heating is increased or persists and eventually ruptures the granules and the formation of a uniform dispersion of hydrated starch particles occurs what is known as paste. So that an adhesive
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funktion in Zellulosestrukturen erreicht wird* ist es nicht we-sentlich, daß die Stärkekörnchen voll gelatini-v siert werden, und zwar mit vollständiger Aufbrechung der Körnchen«- Wenn die Stärke teilweise>gequollen ist, so kann sie sieh mit der Qberflache der .Zellulosefaserii verbinden-. Die gemäß Erfindung verwendete Stärke sollte in einem solchen Ausmaß feuchtigkeitsreaktiv sein, daß sie entweder schon bei Berührung mit v-Wasser, beX nortaaler Räumtem/peratur hj^deratisiert oder daß 'Sie unter den Feuchtigkeits- und TeBipBra'LrUrbealngungen hyderat iäier t ödex" weiligst ens teilweise gequollen wird, welche in dem - fläciiermaterial vorherschenf wenn_ dieses dux-eii den Srocknuiigsabsehnitt der ,. Papierraaschine läuft»function is achieved in cellulose structures * it is not essential that the starch granules are fully gelatinized with complete breakdown of the granules associate-. The starch used according to the invention should be moisture- reactive to such an extent that it either already derates on contact with v-water, beX nortaaler room temperature or that it hyderat iäier t ödex "while under the moisture and TeBipBra'LrUrbrealngungen ens is partially swollen, which in the - fläciiermaterial if_ this dux-eii runs the srocknuiigsabsehabschnitt the paper machine "
Das Stärkepulver für den; elektrostatischen Auftrag kann aus Amgelatinisierten Stärkekörnchen, -vorgelatinlsierter Stärke , wie etwa tr ommelge trocknet er Stärke od«:r einer _ ." Mischung von Stärkekörnchen und vorgeiatinisierter Stärke be s telien. lür die Verwendung bei einer'Papiermaschine für fortlaufendes Papier wurden jedoch besondes gute Ergebnisse erzielt, wenn das Stärkepulver im wesentliehen aus ungelatinisierten Stärkekörnchen ire steht. Bei Stärke in Körneheriform» welche beim Auftrag trocken:, ist; (die. normale Innenfeuehtigkeit tileibil· dabei unberücksichtigt). wird jede Neigung der aufge^brachxen Stärk#^ ein Fest»- kleben ; η den Rollen der Papiermaschine "zu verursachen*The starch powder for the; electrostatic application can from amgelatinized starch granules, pregelatinized Starch, like drumming, he dries starch or ": r one _." Mixture of starch granules and pre-gelatinized starch be s telien. for use with a paper machine however, for continuous paper they turned out to be particularly good Results obtained when the starch powder is substantial consists of ungelatinized starch granules ire. With strength in grain form »which is dry when applied :, is; (the. normal interior moisture tileibil · not taken into account). every inclination of the broken strength becomes a festival »- glue ; η to cause the rolls of the paper machine "*
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auf eineil Mindestwert herabgesetzt, während gleichzeitig den Stärkekörnchen durch den Trocknungsvorgang ausreichende Hafteigenschaften erteilt werden, damit die Oberflächenfestigkeit und die Ausfaserungsbeständigkeit erhöht werden. Während der G-rad der G-elatinisierung der Stärke in Körnchenform von der Gelatinisatierungstemperatur der Stärke in bezug auf die Temperatur der Papierbahn in Trocknungsabschnitt der Maschine abhängt, können die delatinisierungs- und Trocknungstemperaturen leicht so in wechselseitige Beziehung gesetzt werden» daß die Stärke während des Wärmetrocknungsvorgangs nur teilweise gelatinisiert wird, wobei die Stärkekörnchen in Haftbeziehung mit den Oberflächenfasern gebracht werden und ihre Körnchenstruktur beibehalten,, Wenn vorge3.atinisierte Stärke verwendet wird, absorbiert die aufgebrachte Stärke Wasser und kann auch in Haftbeziehung mit den Oberflächenfasern während des TrOcknungsvorgangs gebracht werden» Durch die Verwendung von vorgelatiniisierter Stärke wird das Verfahren von der Trocknungstemperatur unabhängig, und die Verwenduii'; von vorgelatinisierter Stärke ist einer erhöhten löslichkeit der Stärketeilchen förderlich, so daß eine kontinuierlichere oberflächenbehandlung erreicht werden kann.reduced to a minimum value while at the same time the starch granules are given sufficient adhesive properties by the drying process so that the Surface strength and the resistance to fraying can be increased. During the degree of G-elatinization of the Granular starch on the gelatinization temperature of the starch in relation to the temperature of the paper web Depending on the drying section of the machine, the delatinizing and drying temperatures can be easy are so interrelated that the starch during the heat-drying process is only partially is gelatinized, whereby the starch granules are brought into adhesive relationship with the surface fibers and their Maintain granular structure, if pre-satinated starch is used, the applied starch absorbs water and can also be in adhesive relationship with the surface fibers be brought during the drying process » The use of pregelatinized starch makes the process independent of the drying temperature, and the usage; of pregelatinized starch is one increased solubility of the starch particles conducive, so that a more continuous surface treatment is achieved can be.
Die iß dem vorhergehenden Absatz angeführte Gfelatinisierungstemperatür wird durch Darstellung der Viskosität einesThe gelatinization temperature given in the previous paragraph is represented by the viscosity of a
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Breis von ungelatinisierter Stärke in Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur gemessen, wobei die Darstellung eine erhöhte Viskosität angibt, sobald eine Temperatur erreicht wird, bei welcher die Stärketeilchen Feuchtigkeit aufsaugen und quellen. Es ist offensichtlich, daß die gemäß Erfindung verwendete Stärke eine Gelatinisierungstem— ρeratür besitzen sollte; welche in bezug auf jene Temperaturen ausreichend niedrig ist, welche bei der Bildung von Papier- oder anderen Zellulosebahnen auftreten, so daß die niedergeschlagene Stärke schließlich wenigstens teilweise gelatinisiert, damit sie unter Haftung mit den F asern der Bahn verbunden wird. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführung gemäß Erfindung werden die Stärketeilchen ungelatinisiert aufgebracht, und die Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegt oberhalb der Temperatur des Wassers in der Papierbahn.Pulp of ungelatinized starch in water as a function of the temperature measured, the representation being a indicates increased viscosity once a temperature is reached at which the starch particles moisture absorb and swell. It is obvious that the according to the invention, starch used a gelatinization ρeratur should possess; which in relation to those temperatures is sufficiently low, which in the formation from paper or other cellulose webs, so that the deposited starch will eventually at least partially gelatinized so that they adhere to the F asers of the web is connected. According to a preferred embodiment of the invention, the starch particles are ungelatinized applied, and the gelatinization temperature of the starch is above the temperature of the water in the paper web.
Auf diese Weise, und wenn die. Temperatur in dem Trocknungsabschnitt des Papierherstellungsverfahrens erhöht wird, werden die Stärketeilchen teilweise gelatinisiert und werden nicht aufgebrochen, so daß gequollene, haftende Teilchen erzeugt werden, welche ihre Teilchenform in dem Bnderzeugnis beibehalten, wodurch die mit dem gequellenen Stärketeilchen in Berührung gelangenden Fasern haftend mit dem Grundmaterial des Flächenmaterials verbunden wer den können, ohne daß das Stärkematerial unter VerminderungThat way and when the. When the temperature is increased in the drying section of the papermaking process, the starch particles are partially gelatinized and are not broken down, so that swollen, adherent particles are produced which maintain their particle shape in the bonded product, whereby the fibers which come into contact with the swelled starch particle are adhered to the base material of the sheet material connected to who can without the starch material under reduction
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derAbsorptionsfänigkeit des Flächenmaterials verteilt wird οthe absorption capacity of the sheet material will ο
Bei der Ausführung der Erfindung ist der Pe.uchtigkeitsg.e- halt der Papierbahn an der Auftragstelle der Stärketeilchen von verhältnismäßig geringerer Bedeutung für den erfindungsgemäßen Vorgang als das Feuchtigkeits-Temperatur-Gleichgewicht in dem Trocknungsabschnitt, wenn diese Feuchtigkeit ganz entfernt wird. Wie in den.Beispielen weiter unten gezeigt, kann die Feuchtigkeit der Papierbahn zum Zeitpunkt des Stärkeauftrags innerhalb weiter Grenzen verändert werden, während noch zufriedenstellende Eigenschaften des, Flächenmaterials erzielt werden.. Insbesondere kann ein Feuchtigkeitsgehalt von 25$ bis 95$ Gewichtsanteilen von Wasser oder mehr verwendet werden., es ist jedoch vorzuziehen, dass der Feuchtigkeitsgehalt zum Zeitpunkt des Stärkeauftrags wenigstens etwa 45 Gewichtsprozente, vorzugsweise jedoch oberhalb von 6o Gewichtsprozenten betragen sollte οWhen carrying out the invention, the moisture content is the paper web at the point of application of the starch particles of relatively less importance for the invention Process as the humidity-temperature equilibrium in the drying section when this moisture is completely removed. As in the examples below shown, the moisture of the paper web at the time of starch application can change within wide limits while still satisfactory properties of the sheet material are achieved. In particular, a Moisture content from $ 25 to $ 95 parts by weight of Water or more can be used, however, it is preferable that the moisture content at the time of the Application of starch should be at least about 45 percent by weight, but preferably above 60 percent by weight should ο
Der Grund dafür liegt darin, daß bei Feuchtigkeitsgehalten von 45$ oder mehr eine bessere Gelegenheit für die aufgetragenen Stärketeilchen besteht, Feuchtigkeit aufzusaugen, und zu quellen, damit die gewünschten Hafteigenschaften geschaffen werden.The reason for this is that at moisture levels $ 45 or more gives the applied starch particles a better opportunity to soak up moisture, and to swell, so that the desired adhesive properties be created.
Der elektrostatische Auftrag von. Stärke auf die Oberfläche The electrostatic application of. Starch on the surface
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einer PäpierbHhn ist von einzigartigen Verteilen gegenüber den Verfahren entsprechend dein Stand; der ilechhik begleitet, und umgekehrt f eklen in "bemerlcenswerter'Weise viele ,!fach- _ \ . teile von bisherigen Verfahren^ Bei dem fisrgaiig; gemäß Er- \ findung* ' ; ^:;/; "V-- "V "-'-''■■ ■.-."-".'".A paper cock is of unique disposition towards the procedures according to your state; the ilechhik accompanied, and vice versa f disgusting in "bemerlcenswerter'Weise many specialists _ \ parts of previous methods ^ In the fisrgaiig; according ER \ invention * '; ^:.; /;" V-- "V"-'-'' ■■ ■ .-. "-". '".
Bisher verwendete Veriahren schließen den Zusatz v©n Stärke .-zu dem Papierstoff vor der. Bildung der -Sann" ein* lii dem■_. sich ergebenden Plächemnäteriäl ist die Str rke- -il-be-r; die" ganze iJiclte der "Papierbahn verteilt^ und vielfach oder meistens tritt demzufolge fceine merkliche .Verbesserung: der Oberflächeneigenschaften des .I'lächenmateriala eiii«:; 'Processes used up to now include the addition of starch to the paper stock before the. Formation of the -ann "a * lii the resulting surface material is the strength- -il-be-r; the" entire length of the "paper web is distributed, and often or mostly a noticeable improvement occurs as a result: the surface properties of the .I'flaechmateriala eiii «: ; '
In, ähnlicher Weise/ und wenn die Star Ice zur Bildung von Kleister gekocht ist, was das übliche"Vorgehen ist,: 1st; das Stärkematerial in dem gesamten Bahnmaterxai vertpilrtj und trägt somit nur wenig zur Verbesseruhg Gier öberflächeneigenschaften bei. Darübaer hiuauS: wird/durch difese Verteilung die Absorptionsfähigkeit der'Papierbahn ih^ bedeutendem; ; Ausmaß verringert. Dies stellt die Situation; bei cten sögenäimten OberflächenislsnieruKgsanwendUngeil· dar/-bei welshen . 'ein betrachtlicher Teil 4er äufgebräehtBit Starke in die Zwischenräume zwischen den fasern im Inneren des? iläohenmateriais wandert *; . ; v ; ; ■ r ; ^-In a similar way / and when the Star Ice is cooked to form paste, which is the usual "procedure: 1st; the starch material is dispersed in the entire web material and thus contributes little to the surface properties of the surface. Darübaer hiuauS: will / the absorption capacity of the paper web is reduced to a significant extent by different distribution. This represents the situation in the case of so-called surface insulation applications wanders *;.; v ;; ■ r ; ^ -
Bei Anwendungen mit WalzaUftrag von-Stfke bxM eine Pä-For applications with Walza application from-Stfke bxM a pa-
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pieroberfläche ist die Rheologie von Stärkematerial gewöhnlich so, daß ein ungleichmäßiger Planierungsfilm aufgetragen wird und sich unregelmäßige Oberflächeneigenschaften ergeben.pier surface is the rheology of starch material usually so that an uneven leveling film is applied and irregular surface properties result.
Bei Verwendung von Wasser düsen zur Aufbringung von Stärke auf die Oberfläche von Flächenmaterial ist die Anwendung einer beträchtlichen Menge von Vifassex- in dem zu sprühenden Material erforderlich, damit die Verteilung verbessert wird und die Viskosität auf dem erforderlich geringen Grad gehalten wird. Demzufolge muß eine unerwünscht große Menge von Wasser verwendet werden, und dieses Wasser muß während der nachfolgenden Vorgänge entfernt werden, wodurch große Belastungen für die Presswalzen und/oder die Trocknungseinrichtungen entstehen. Wenn die Papierbahn schwach ist (und zwar insbesondere in diesem Fall), kann die von den Wasserdüsen ausgeübte Kraft zu einem Zerreissen der Papierbahn führen, und dies ist in besonderem Maß bei der Erzeugung von Zeitungspcipier der Fall. Weiterhin besitzen die gesprühten Tröpfchen die Neigung, die Stärketeilchen ungleichmäßig abzulagern. Interessanterweise sind, besonders wenn ungelatinisierte Stärketeilchen niedergeschlagen werden, diese Stärketeilchen sehr klein und dringen in die Zwischenräume zwischen den Papierfasern ein, so daß viele niedergeschlagene Teilchen gar nicht direkt zu den Oberfläeheneigenschaften beitragen können. Die in HäufchenWhen using water nozzles to apply starch to the surface of sheet material, it is necessary to use a substantial amount of Vifassex in the material to be sprayed in order to improve distribution and to keep the viscosity at the required low level. As a result, an undesirably large amount of water must be used, and this water must be removed during the subsequent operations, thereby placing great stress on the press rolls and / or the drying devices. If the paper web is weak (especially in this case), the force exerted by the water nozzles can cause the paper web to tear, and this is particularly the case in the production of newspaper printers. Furthermore, the sprayed droplets have a tendency to deposit the starch particles unevenly. Interestingly, especially when ungelatinized starch particles are precipitated, these starch particles are very small and penetrate the interstices between the paper fibers, so that many precipitated particles cannot contribute directly to the surface properties. The ones in piles
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an der Oberfläche verbliebenen- Teilchen neigen zum Zu- : sammenbaeken mit anderen Häufchen, wenn Wärme angewendet wird, und sie binden die Oberflächenfasern nicht an das Grundmaterial der Papierbahn.verbliebenen- on the surface of the particles tend to feed: sammenbaeken with other piles when heat is applied, and they do not bind the surface fibers to the base material of the paper web.
Der Auftrag eines trockenen Pulvers auf eine nasse Papierbahn durch mechanische "Verteilung wurde vorgeschlagen aber kommerziell nicht durchgeführt. Ein derartiges Verfahren würde wegen der großen an der Oberfläche einer sich rasch · bewegenden Bahn herrschenden Luftturbulenz nur von zweifelhaftem Wert sein. Dadurch könnte ein ernsthaftes Staub- ; problem geschaffen werden, welches durch anwendbare Einrichtungen nicht kontrolliert werden könnte, und deshalb zu einem beträchtlichen Prodüktverlust führen würde. Zusätzlich sind die Verteilungseigenschaften von mechanisch gesprühtem Pulver so, daß eine gleichmäßige Aufbringung im wesentlichen unmöglich ist. Wenn ein solches Verfahren bei Stärke angewendet würde, würde durch den auftretenden Staub eine Verunreinigung und eine Explosionsgefahr entstehen. Weiterhin würde bei der Neigung des Stärkepulvers, sich in Häuföhen abzulagern, wahrscheinlich eine ungleichmäßige Wirkung erzielt werden. In diesem ; Fall ist wiederum kein Anlaß gegeben, daß die winzigen Teilchen von ungelatinisierter Stärke nicht in die Papierbahn eindringen, waa leicht'verständlich ist, wenn in Betracht gezogen wird, daß das ungelatinisierte Stärke-The application of dry powder to a wet paper web by mechanical "distribution" has been suggested but not commercially practiced. Such a process would be of dubious value because of the great air turbulence on the surface of a rapidly moving web. ; problem to be created, which could not be controlled by applicable devices, and would therefore lead to a considerable Prodüktverlust addition, the distribution properties are mechanically sprayed powder so that a uniform application is substantially impossible if such a method would be applied in strength.. Furthermore, the tendency of the starch powder to accumulate in heaps would probably produce an uneven effect ate the tiny particles of thickness ungelatinisierter not penetrate the paper web is waa leicht'verständlich when it is contemplated that the ungelatinised starch
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teilchen im allgemeinen nicht größer und häufig kleiner als der Durchmesser der Papierfasern ist, welche die Bahn bilden. 'particles are generally not larger and often smaller than the diameter of the paper fibers making up the web. '
Kürzlich wurde jedoch berichtet, daß beim Auftrag von wässrigen Stärkedispersionen auf ein flächiges Papier, welches nur 15 bis 20$ Feuchtigkeit in der Bahn besitzt, die Stärke vollständig in die Papierbahn eindringt. Im Gegensatz dazu wird erfindungsgemäß das Stärkepulver auf Flächenmaterial.aufgetragen, welches weit mehr Feuchtigkeit in der Papierbahn besitzt, ohne daß ein Eindringen in die Papierbahn wahrnehmbar ist.However, it has recently been reported that when aqueous starch dispersions are applied to flat paper, which only has 15 to 20 $ moisture in the web, the starch penetrates completely into the paper web. in the In contrast to this, according to the invention, the starch powder is applied to sheet material which has far more moisture possesses in the paper web without penetrating into the Paper web is perceptible.
Der gemäß Erfindung verwendete elektrostatische Fiederschlag zum Auftragen von Stärke auf die Oberfläche einer Papierbahn wird durch die Turbulenz von Luft in der Nähe des Drahtgeflechtes nicht besonders beeinträchtigt. Bei dem Vorgang tritt kein Staub auf, und nahezu alle Stärke wird auf die Bahn aufgetragen. Zusätzlich stoßen sich die geladenen und auf der Wanderung zwischen der Verteilungseinrichtung und der Papierbahn befindlichen Teilchen^ ab, so daß sie keine Neigung besitzen, Agglomerate oder Klumpen zu bilden, und die sich ergebende Materialwolke ist ungewöhnlich gleichförmig und schlägt sich auf der Oberfläche des Plächenmaterials sehr gleichmäßig nieder.The electrostatic precipitation used according to the invention The application of starch to the surface of a paper web is made possible by the turbulence of nearby air of the wire mesh is not particularly impaired. No dust occurs in the process, and almost all starch is applied to the web. In addition, the loaded and on the hike between the distribution facility and particles located in the paper web, so that they have no tendency to form agglomerates or lumps to form, and the resulting cloud of material is unusually uniform and flares up on the surface of the sheet material very evenly.
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Die elektretstatisch geladenen Stärfceteilehen werden, an die nasse Papieroberflache angezogen, lind durch diese Anziehung wird die durch die Luft geschaffene; Turbulenz wirkungsvoll überwunden, welche sich mit der Geschwindigkeit der sich rasch bewegenden Papierbahn' bewegt.,-. Me nMergeschlagenen Stärketeilehen bleiben an der Oberfläche des Papiers, und es wird angenommen, daß ein selektiver Niederschlag von Starke auf jenen Fasern, stattfindet, welche über die Oberfläche des. Plächenmaterials; vorstehentt Es handelt sich dabei um jene Fasern, welche wahrend des Druckvorgangs am leichtesten ausfasern und durch die mit Druckfarbe versehene Oberfläche entfernt werden. Es wird angenommen, daß dieses Phänomen des: selsktiven Nieder- , schlags auf den kritischen Stellen der Papierbahn zu den unerwarteten und erheblich verbesserten Eigenschfiften des Flächenmaterials beiträgt, was von der Verwendung von elektrostatisch niedergeschlagenen Stärke in geringer Menge herrührt. Es ist auch ungewöhnlich und .überraschend, daß eine Verbesserung der Eigenschaften des Flächenmaterials in der beobachteten GrOJBe -erzielt wird, und zwar mit dem mäßigen Quellgrad der Stärke, wie er bei den. gemäß Erfindung behandelten Flächen^aterialien beobachtet wurde. Dies kann wiederum eine Folge dessen sein, daß die Stärke an der: Oberfläche bleibt und so ein Zerbrechen der leuchen nicht erforderlich ist, um die Stärker- in Eaftverbindung mit den Oberfläehenfasern zu bringen. EineThe electrostatically charged starch components are attracted to the wet surface of the paper, and this attraction becomes that created by the air; Turbulence effectively overcome, which moves with the speed of the rapidly moving paper web., -. The merged starch particles remain on the surface of the paper and it is believed that selective deposition of starch takes place on those fibers which pass over the surface of the sheet material; protruding tt These are the fibers that fray out most easily during the printing process and are removed by the surface provided with printing ink. It is believed that this phenomenon of selective precipitation on the critical points of the paper web contributes to the unexpected and greatly improved properties of the sheet material, which results from the use of small amounts of electrostatically deposited starch. It is also unusual and surprising that an improvement in the properties of the sheet material in the observed size is achieved, with the moderate degree of swelling of the starch, as is the case with the. according to the invention treated surfaces ^ aterialien was observed. This in turn can be a result of the fact that the starch remains on the surface and so it is not necessary to break the lights in order to bring the starch into contact with the surface fibers. One
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Mikroskopuntersuchung von mit Jod gebeiztem Flächenmaterial,, welches durch das Verfahren gemäß Erfindung hergestellt wurde, ergab, daß die Stärketeilchen jedes für sich an der Oberfläche bleiben und in Haftverbindung mit den Oberflächenfasern des Papiers gequollen werden, damit eine diskontinuierliche Bindung erreicht wird, welche die Festigkeit an der Oberfläche des Flächenmaterials erhöht, ohne daß ein kontinuierlicher Film ausgebildet wird, welcher die Absorptionsfähigkeit des Flächenmaterials herabsetzen: würde. Es scheint, daft die Stärkeverwendung beträchtlich verbessert wurde, da die Bindung an den kritischen und wichtigen Stellen stattfindet. Die Gleichmäßigkeit der Verteilung kann mikroskopisch durch Vergleich der Anzahl der Stärketeilchen pro Flächenei^iheit an verschiedenen Bereichen der Papieroberfläche festgestellt werden. Bei miskrskopischer Vergrößerung sind die Stärketeilchen natürlich in keinem regelmäßigen Muster angeordnet. Diese Gleichmäßigkeit kan~- auch mit dem Auge wahrgenommen werden, da jede Agglomeration von Stärke auf der Papieroberflache Fehlstellen ergeben würde, die durch das geübte Auge erkennbar sind. Mikrc-skopuntersuchungen von mit Jod gebeizten Erzeugnissen werden gewöhnlich bei 100- fächer Vergrößerung ausgeführt. ·Microscopic examination of sheet material stained with iodine, which was prepared by the method according to the invention, revealed that the starch particles each individually to the Surface remain and are swollen in adhesive connection with the surface fibers of the paper, so that a discontinuous bond is achieved, which increases the strength at the surface of the sheet material without that a continuous film is formed, which reduces the absorption capacity of the sheet material: would. It appears that the starch utilization is considerable has been improved as the bond to the critical and important places. The uniformity of the distribution can be determined microscopically by comparing the number of the starch particles per unit area in different areas the surface of the paper. At microscopic magnification, the starch particles are of course not arranged in a regular pattern. These Uniformity can also be perceived with the eye, since every agglomeration of starch on the surface of the paper Would result in defects that can be recognized by the trained eye. Microscope examinations of pickled with iodine Products are usually magnified at 100x executed. ·
Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die Stär-When applying the present invention, the strength
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kemenge, welche aufgebracht wird", in einem beträchtlichen Bereich geändert werden, in welchem noch einige Vorteile gemäß Erfindung erzielt werden. Bestmögliche/ Ergebnisse mit geringstmöglichen Kosten ergeben sich jedoch beim Auftrag einer verhältnismäßig geringen Menge von Starke,amount which is applied "in a considerable amount Area to be changed in which there are still some advantages can be achieved according to the invention. Best possible / results with the lowest possible cost, however, result in Application of a relatively small amount of starch,
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wie etwa 0,1 g/m bis 0,5 g, Stärke m/ behandelnder Oberfläche. Ganz allgemein kann das Verfahren, gemäß Erfindungsuch as 0.1 g / m to 0.5 g, thickness m / surface to be treated. In general, the method according to the invention
bei einem Auftrag von o,l g Stärke bis 2,5 g Stärke pro m Oberfläche angewendet werden. Gemäß Erfindung werden maximale Ergebnisse bei minimalen Kosten im Bereich von 0,2 g Stärkewith an application of 0.1 g starch to 2.5 g starch per m Surface to be applied. According to the invention, maximum Results at a minimal cost in the range of 0.2g of starch
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bis 1 g Stärke pro-m Oberfläche erzielt. "up to 1 g of thickness per m of surface. "
Breit gesprochen können die'Teilchen eine Größe innerhalb eines Bereichs von 16 bis 118 Maschen pro cm besitzen, und es können sogar kleinere Teilchen in wünschenswerter Weise verwendet werden. Vorzugsweise besitzen die Teilchen eine Größe von .31 Maschen pro cm- oder kleiner. Wenn jedoch die Teilchen einen Durchscnittsdurchmesser von einem Fünftel bis einem Zehntel der Durchschnittsbfeite der Papierfasern besitzen, so können sie leicht gemäß Erfindung verwendet werden.Broadly speaking, the particles can have a size within a range of 16 to 118 meshes per cm, and even smaller particles can desirably be used. Preferably the particles have a size of .31 meshes per cm or smaller. But when the particles have an average diameter of one fifth to one tenth of the average width of the paper fibers have, so they can easily according to the invention be used.
Die Erfindung wird an^Ha^d, der folgenden Beispiele weiter erläuterts ■The invention is carried out with Ha ^ d, the following examples explained ■
Eine verauciismäßige Bapierherstellungsmaschine herkömmlicherA reliable paper making machine more conventional
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Konstruktion ( welche der in Pig. I gezeigten Maschine ähnlich ist) wurde mit einer Anlage zum Niederschlag von Stärke in einer Zone versehen, wobei die Anlage mit den Bezugszeichen 22, 23, 24, 25 und 26 entsprechend Pig. I bezeichnet ist. Die Anlage dient zum Transport und zum elektrostatischen niederschlagen von feinverteilter Stärke auf die nasse Papierbahn. Es wurde ein einzelner elektrostatischer Verteilkopf 25 verwendet, welcher in einem Abstand von 25 cm bis 30 cm oberhalb der Papierbahn angeordnet ist. In kommerzieller Technik würden jedoch breitere Papierbahnen hergestellt, und es wurden mehr Verteilköpfe zum Auftrag der Stärke über die gesamte Breite solcher breiteren Papierbahnen verwendet werden, als in der Zeichnung gezeigt sind. Der verwendete Stoff entsprach etwa einem herkömmlichen Zeitungspapier ( 7Qfo Holzschliff, 30fo Sulphit), und das fertiggestellte Flächenmaterial wog 14,5 kg pro Ries (61 cm a 91 cm - 500 Bögen, 279 m2).Construction (which is similar to the machine shown in Pig. I) was provided with a plant for deposition of starch in a zone, the plant with the reference numerals 22, 23, 24, 25 and 26 corresponding to Pig. I is designated. The system is used to transport and electrostatically deposit finely divided starch onto the wet paper web. A single electrostatic distribution head 25 was used, which is arranged at a distance of 25 cm to 30 cm above the paper web. In the commercial art, however, wider paper webs would be made and more dispensing heads have been used to apply the starch across the full width of such wider paper webs than are shown in the drawing. The material used corresponded approximately to a conventional newsprint ( 7Qfo wood pulp, 30fo sulphite), and the finished sheet material weighed 14.5 kg per ream (61 cm by 91 cm - 500 sheets, 279 m 2 ).
Die Papierherstellungsmaschine wird mit einer Geschwindigkeit von 23 m pro Minute betrieben, und es wird ungekochte, pulversierte Maisstärke, welche zur Absenkung ihrer ursprünglichen Gelatinisierungstemperatur auf eine !Temperatur im Bereich von 6o 0 bis 63 C hydraxyäthyliert wurde, auf die Filzbandseite des Papiers aufgetragen, wobei eine elektrische ladung von 65 bis 67 KV an den Köpfen verwen-The papermaking machine is operated at a speed of 23 meters per minute and uncooked, powdered corn starch, which is used to lower its original gelatinization temperature to a! temperature was hydraxyethylated in the range from 6o 0 to 63 C, applied to the felt tape side of the paper, using an electrical charge of 65 to 67 KV on the heads.
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det wird. Die iandung wird durch ein Hetzgerä-fc mit negativer Spaiiimng auf gebracht« "Die Stärke teile Ii en wenden gesiebti damit Teilchen mit einer GrMe von mehr als 31 Maschen pro cm entfernt werden. Die Anlage zur Auf- "; bringung von Stärke ist so angeordnet, daß die Starke auf die obere Oberfläche des 'Flächenuaterials an einer Stelle zwischen den letzten Presswalzen und der ersten "Trocknungswalze aufgebracht wird* Die Feuchtigkeit des Flachennaterials^ beträgt in diesem Bereich etwa 64$. Nach dein Stärke auftrag wird das FlächeniKaterial korLtinuierlicL unter "Verwendung von Trocknungswalzen,getrocknet, welche mit Dampf mit 2,1 atü beheizt werden, und das getroekneteFlächenmaterial wird dann kalandriert« Die Dosierung der aufzutragenden Stärke wird so vorgenommen, daß die niedergeschlagene Menge gleich einem Prozent des Gewichtes der Papierfasern ist, das .heißt etwa 0,5 g /m Oberfläche. Die fertiggestellten ]?lächen;..aterialien werden entsprechend den folgenden der Norm entsprechenden Versuchen der !Technical Association of Pulp & Paper Industry konditioniert und geprüft: · T 459 ίί-48 (Wachsversuch für die Oberflächenfestigkeit von Papier)'; T 499 su-64 (Oberflächenfestigkeit von Papier-IGi Tester); RO - 19 (Beständigkeit von Papier öder Pappe gegen Druckfarbe - Κ&Έ Farbe); T 405 ts-€3 (Berstfestig- .. keit von Papier). In jedem Fall wurden die IGi Tersuehe unter Verwendung einer Farbe mit Klebrigkeit Er. 3 (Nr, 3 Tack Ink) und einem federnden Antrieb 35 - B durchgeführt.will be. The landing is applied by a churning device with negative spalling «" The starch parts are sieved so that particles with a size of more than 31 meshes per cm are removed. The system for applying "; The starch application is arranged so that the starch is applied to the upper surface of the sheet material at a point between the last press rolls and the first drying roll * The moisture of the sheet material in this area is about $ 64. After the starch is applied the sheet material is continuously dried using drying rollers which are heated with steam at 2.1 atmospheres, and the dried sheet material is then calendered. The starch to be applied is metered so that the amount deposited is equal to one percent of the weight of the paper fibers , that means about 0.5 g / m surface. The finished]? Surfaces; .. materials are conditioned and tested according to the following tests by the Technical Association of Pulp & Paper Industry, which correspond to the standard: · T 459 ίί-48 (wax test for the surface strength of paper) '; T 499 su-64 (surface strength from paper IGi tester); RO - 19 (resistance of paper or cardboard to printing ink - Κ & Έ color); T 405 t- € 3 (burst strength .. of paper). In each case the IGi Tersuehe were made using a tacky paint Er. 3 (No. 3 tack ink) and a resilient drive 35 - B.
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18117861811786
Die aufgezeichneten Werte wurden mit der und gegen die Herstellungsrichtung des Papiers erzielt. Die Farbabsorption wird als Flächenhelleverlust beim Farbauftrag ausgedrückt, wie diese durch ein Photovolt-Flächenhelliglceit-Prüfgerät (Modell 61o - Photovolt Corporation, K.Y.O.) gemessen wird.The recorded values were with and against the Direction of manufacture of the paper achieved. The color absorption is expressed as the loss of surface brightness during the application of paint, as shown by a photovolt surface brightness test device (Model 61o - Photovolt Corporation, K.Y.O.).
Laut Stärke Wachs-Ausfaserung IGT-Versuch Κ&Ή Farbe A keine 6-7 70/60 29,0 According to starch wax-fraying IGT test Κ & Ή color A none 6-7 70/60 29.0
B .0,5 g/M2 12 220/340 27,5B. 0.5 g / M 2 12 220/340 27.5
Die Beständigkeit gegen Ausfaserung der Oberfläche, wie sie sowohl durch den Wachs- Ausfaserungsversucli und den IGT Versuch offenbar wird, wird beträchtlich verbessert. Die Farbabsorption, wie sie durch den K & Ή- Farbversuch offenbar wird, wird unbedeutend vermindert.The resistance to fraying of the surface, as evidenced by both the wax fraying test and the IGT test, is considerably improved. The color absorption, as revealed by the K & Ή color test, is insignificantly reduced.
Bei Verwendung der kommerziellen hydroxyäthylierten Maisstärke , welche durch Penick and Ford, Limited, unter dein Händelsnamen Penford Gum 300 vertrieben wird, wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erzielt.Using the commercial hydroxyethylated corn starch sold by Penick and Ford, Limited under your Commercial name Penford Gum 300 was sold in achieved essentially the same results.
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wird unter Verwendiiiig von Penford Gum 580 wiederholt, welches eine kommerziell erhält-The procedure of Example 1 is carried out using Repeated Penford Gum 580, which received a commercially-
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liehe Darstellung einer un'gekoehten., pulverisierten Maisstärke "bildet, welche durch Hydro^äthilierung zur Herabsetzung ihrer ursprunglichen Gelatinisierungstemperatur modifiziert wurde. Diese Maisstärke wird wieder zur Entfernung von Teilchen, welche eine Größe von mehr als . 31 Maschen pro cm sind, gesiebt, und das Pulver wird nacheinander in Dosierungen niedergeschlagen, bei welchen 1 fo. 2#> und 3 fo Stärke bezüglich des Pasergewichtes oder 0,5 g, 1 g und 1,5 g Stärke pro m niedergeschlagen werden. Die fertiggestellten Bögen wurden auf Festigkeit der Bögen, Ausfaserungsbeständigkeit der Oberfläche und Farbabsorption wie oben mit folgenden Ergebnissen geprüft:Borrowed representation of an uncooked, pulverized corn starch which has been modified by hydration to lower its original gelatinization temperature. and the powder is deposited successively in dosages at which 1 fo. 2 #> and 3 fo starch in terms of paser weight or 0.5 g, 1 g and 1.5 g starch per m Arches, surface fray resistance and color absorption tested as above with the following results:
Lauf Stärke (g/m ) Mullen-Test Wachs-Ausfaserung IQ-Q?. K&HL for thickness (g / m) Mullen test Wax fraying IQ-Q? . K&H
C keine "·;._■ 3,4 6 60/70 28,0C none "·; ._ ■ 3.4 6 60/70 28.0
D 0,5 3,9 10 270/260 26,5D 0.5 3.9 10 270/260 26.5
E 1,0 " . : 4,4 ;^- 11 290/370 25,5E 1.0 ".: 4.4; ^ - 11 290/370 25.5
Έ" 1,5 3,6 11+ 300/340 25,5Έ "1.5 3.6 11+ 300/340 25.5
Diese Daten machen.deutlich, daß die Mullengröße und Parbabsorption verhältnismäßig unverändert bleiben, während die AusfaBerungsbeständigkeit bei Zusatz von Stärke beträchtlich erhöht wurdeo These data machen.deutlich that the scrims nSize and Parbabsorption remain relatively unchanged, while the AusfaBerungsbeständigkeit when added was increased significantly from starch o
Dae Verfahren nach Beispiel_1 wurde wiederholt, während The procedure of Example_1 was repeated during
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die Stärke entsprechend Beispiel 2 mit* ~Ltfo oder etwa 0,5 gthe starch according to example 2 with * ~ Ltfo or about 0.5 g
ρ
Stärke pro m aufgetragen wurde. Bei verschiedenen Teilen dieses laufes war die Anlage zum elektrostatischen Auftrag
nacheinander bei (1), der gleichen Stelle wie bei Beispiel 1, nämlich zwischen der letzten Presswalze und der
ersten Trocknungswalze angeordnet, wo die Feuchtigkeit
des Flächenmaterials ungefähr 65$» betrug, bei (<?), unmittelbar
vor der Gautschwalze, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist,wo das Flächenmaterial ungeführ 8S fi Feuchtigkeit
enthält, und bei (3) wieter zurück über dem Papiermaschinen-Drahtgeflecht,
wo die Feuchtigkeit des Papiermaterials etwa 94$ betrug- . In jedem Fall war der Maschinenbetrieb völlig
zufriedenstellend, und die Bogen- Versuche verliefen verhältnismäßig
unabhängig von der Stelle der Anordnung der Auftragsanlage.ρ
Thickness per m was applied. In different parts of this run, the system for electrostatic application was arranged one after the other at (1), the same place as in Example 1, namely between the last press roll and the first drying roll, where the moisture of the sheet material was about 65%, at (< ?), immediately before the couch roll, as shown in Fig. 1, where the surface material ungeführ 8S contains fi humidity, and (3) wieter back to the paper machine wire mesh, where the moisture of the paper material about betrug- 94 $. In either case, the machine operation was completely satisfactory and the arching tests were relatively independent of the location of the application system.
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wieder wiederholt, aber diesesmal wurde die Stärke gemäß Beispiel 2 elektrostatisch an der Oberseite des Flächenmaterials durch ein Aggregat niedergeschlagen, welches über dem Flächenmaterial zwischen der letzten Presswalze und der ersten Trocknungswalze angeordnet war. Weiter wurde die Stärke auch an der Unterseite des Flächenmaterials durch ein Aggregat niedergeschlagen, welches unter dem Fläohenmaterial an der gleichen The procedure according to Example 1 was repeated again, but this time the starch according to Example 2 was electrostatically applied to the top of the sheet Aggregate knocked down, which is above the sheet material between the last press roll and the first drying roll was arranged. Next the strength was also at the Underside of the sheet material deposited by an aggregate, which is below the sheet material at the same
/■.■■/;■= -'V ; ■ wi\?m /■.■■/;■= -'V ; ■ wi \? M
Stelle angeordnet war. Es ergaben sich keine Betriebsprobleme, und die vorher beobachtete Verbesserung bei den Versuchen bezüglich der Oberflächenausfaserungsbeständigkeit wurde sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des "Flaciieniaate rials beobachtet.Place was arranged. There were no operational problems and the previously observed improvement in the tests on the surface fray resistance was on both the top and the bottom of the "Flaciieniaate rials observed.
Bei den vorstehenden Beispielen kann eine geringe Menge von Tricresylphösphat, z.B.. ein.:Gewichtsprozent, zur Unterstützung eines freifließenden Zustandes der Stärketeilchen verwendet werden. ■ ,.-_".--"In the above examples, a small amount of tricresylphosphate, e.g. a free-flowing state of the starch particles be used. ■,.-_ ".--"
Beim Offset-Bruck von Zeitungspapier tropkne:t; die 3?arbe hauptsächlich durch AbsorptiOn». Somit ist es wichtig, daß ■ die Oherfleiche das Plächenmäterials einen Zustand beibehält, gemäß; welchem sie 3?ärbe leicht absorbiert»; Mit dem bisher wirksamsten Verfahren zur Verbesserung der Ausfaserühgsbe-Htändigkeit der Oberfläche,,; nämlich dem Oberf lach enplani er en mit geivochter Stärkte, wurden die Absorptionseigenschaften des Fläehenmaterials gewöhnlich'eraeblich. verändert, und die Anwendung derartiger Verfahren-kann schwierig sein, wenn die Festigkeit des Plächenmaterialsi wie Iki Pail von ^eitungspapier, unzureichend ist. Im Gegensatz dazu, und wie es durch die Beispiele gezeigt wurde, bildet:durch; einen elektrostatischen Niederschlagprozessgemäß !Erfindung aufgetragene Stärke eine feste und poröse Oberfläche, und die larbab&oprtionseigenschaften werden durch'"di§se Behandlung nur unbetrachtlieh verändert;„When offset printing newsprint, tropkne : t; the 3? color mainly through absorption ». Thus it is important that ■ the corpse maintain the planar material in a state according to; which she 3? sore easily absorbed »; With the most effective method to date for improving the surface's resistance to fiber removal. namely, the surface was leveled with gei-cooked starches, the absorption properties of the surface material were usually appropriate. and such methods can be difficult to use when the strength of the sheet material, such as Iki Pail of duct paper, is insufficient. In contrast, and as shown by the examples, forms: by; an electrostatic deposition process according to the invention a solid and porous surface, and the larbab & option properties are only negligibly changed by this treatment;
^109813/0242 -% BÄD original ~ 52 ~ ^ 109813/0242 - % BÄD original ~ 52 ~
Wie schon angegeben wurde, kann die verwendete Stärke teilweise oder vorgelatinisiert sein, obwohl ungelatinisierte Stärke vorgezogen wird. Wenn eine geringfügige Herabsetzung der Absorptionsfähigkeit des Papiers gewünscht wird, sJhllte die Stärke so gewählt werden, daß unter den verwendeten Auftragsbedingungen die Stärketeilchen quellen und haftend werden, aber nicht in bedeutendem Umfang aufgebrochen werden. Andererseits bestehen Fälle, in welchen es wünschenswert ist, die Wasserauf satigungsfähigkeit des Papiers auf einen geringstmöglichen Vert herabzusetzen, und in solchen Fällen ist die Verwendung von vorgelatinisierter Stärke oder teilweise gelatinisierter Stärke dem Aufbrechen der Stärketeilchen und der nachvolgenden Verteilung des Stärkematerials über die Oberflächenbereiche des Flächenmaterials förderlich.As already stated, the strength used can be partially or pregelatinized, although ungelatinized starch is preferred. If a minor If a reduction in the absorption capacity of the paper is desired, the thickness should be chosen so that among the The application conditions used swell the starch particles and become adherent, but not broken up to any significant extent will. On the other hand, there are cases in which it is desirable, the Wasserauf satigungsbarkeit the Reduce paper to the lowest possible level, and in such cases the use of pregelatinized starch or partially gelatinized starch is that Breaking up of the starch particles and the subsequent distribution of the starch material over the surface areas of the sheet material.
Entsprechend dem vorgesagten, und v/obei verschiedene Stärken zur besseren Erreichung verschiedener Ziele oder zur Anpassung verschiedener Bedingungen der Papierherstellung, wie etwa der Maschinengeschwindigkeit, der Stelle des Stärkeauftfags, der Trocknungswalzenteiaperatur und der gleichen bevorzugt werden können, können selbstverständlich verschiedene Stärken alleine oder in Mischungen mit unmodifizierter Maisstärke, mit Säure behandelter Stärke, oxydierte Stärke, Stärkederivate, Tapiokastärke, Kartoffelstärke, Reisstärke, vorgelatinisierten Stärken usw. verwendetAccording to the foregoing, and v / obei different strengths to better achieve different goals or to adapt different paper making conditions, such as the machine speed, the location of the starch application, the drying roller device and the The same can be preferred, different starches can of course be used alone or in mixtures with unmodified Corn starch, acid treated starch, oxidized starch, starch derivatives, tapioca starch, potato starch, Rice starch, pregelatinized starches, etc. are used
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werden»will"
In Verbindung mit dem -vorgesagten besitzt unmodifizierte Maisstärke eine Gelatinisierungstemperatur von etwa 70 71,5 0, und vorzugsweise ist Maisstärke zu verwenden, welche zur Herabsetzung ihrer ,Gelatinisierungstemperatur zur Erleichterung ihrer Gelatinisierung während des Papierherstellungsvorgangs und der Entwicklung der gewünschten Hafteigenschaften modifiziert wurde. In diesem Zusammenhang ist· zu erwähnen, daß die Modifizierung von Maisstärke oder anderer Stärke mit hoher Gelatinisierungstemperatur wünschenswert zur Absenkung der Gelatinisierungstemperatur in einem Bereich von -12° ".C- bis + 1O°0 , vorzugsweise von -9°C bis +4° C ausgeführt wird. Dies kann in wünschenswerter Weise durch Hydroxyäthylierung der Stärke und insbesondere durch Hydroxyäthylierung ausgeführt werden, wobei solche Modifikationen der Stärke an sich gut bekannt sind.In connection with the above, it possesses unmodified Corn starch has a gelatinization temperature of about 70 71.5 0, and preferably corn starch is to be used which to lower their gelatinization temperature Facilitating their gelatinization during the papermaking process and the development of the desired adhesive properties has been modified. In this context it should be mentioned that the modification of corn starch or other starch with a high gelatinization temperature is desirable to lower the gelatinization temperature in a range from -12 ° ".C- to + 10 ° 0, preferably from -9 ° C to + 4 ° C is carried out. This can be done in a desirable manner by hydroxyethylation of the starch and in particular by Hydroxyethylation can be carried out, such starch modifications being well known per se.
Es wurde gefunden, daß verschiedene Stärken verschieden auf das Aufbringen einer elektrostatischen ladung ansprechen,*— und zwar sowohl bezüglich der Abnahme wie der Beibehaltung der Ladung zur Steigerung der Niederschlagswirksamkeit und auch bezüglich des Beibehaltens einer Ladung, hachdem die aufgebrachte Ladung durch Erdung abgeführt wurde. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, daß die Oberfläche von:.It has been found that different strengths respond differently to the application of an electrostatic charge, both with regard to the decrease and retention of the charge to increase the precipitation efficiency and also with regard to the retention of a charge after the applied charge has been discharged through grounding. In this regard, it is desirable that the surface of :.
1Ό9813/0242-;1Ό9813 / 0242-;
verwendeten Stärketeilchen zur Erhöhung ihrer Oberflächenleitfähigkeit so behandelt wird, daß ein Oberflächenbereich mit erhöhter Leitfähigkeit geschaffen wird, welcher einen Kern mit größerem Widerstand oder mit Dsolationseigenschaften umgibt0 Natürlich muß nicht die ganze Oberfläche der Stärketeilchen eine erhöhte Leitfähigkeit besitzen. Die Verwendung von Stärketeilchen, welche entsprechend ihrem Aufbau einen Oberflächenbereich mit erhöhter Leitfähigkeit und. einem mehr insolierenden Teil besitzen, ist vorzuziehen, da dies die Fähigkeit der Teilchen zum Beibehalten einer Ladung nach dem Niederschlag steigert. Bs ist besonders vorzuziehen, Stärketeilchen zu verwenden, welche eine positive Ladung nach dem Niederschlagen beibehalten. Es ist möglich, daß diese beibehaltene positive Ladung zur raschen und verhältnismäßig vollständigen Verbindung der niedergeschlagenen Teilchen mit den Papierfasern an der Oberfläche der Papierbahn beiträgt. Es sei hier darauf hingewiesen, daß Hydroxyathylierung, z.B. die HydroxyäthyIisierung eine Erhöhung der Leitfähigkeit herbeiführt, und in vielen Fällen Stärketeilchen schafft, welche eine positive Ladung beibehalten, wenn.sie mit einem Netzgerät mit negativer Spannung geladen und dann geerdet werden.starch used is treated to increase its surface conductivity so that a surface region is provided with increased conductivity which surrounds a core having a greater resistance or Dsolationseigenschaften 0 Of course, not all the surface of the starch particles must have an increased conductivity. The use of starch particles which, according to their structure, have a surface area with increased conductivity and. having a more insulating part is preferable because it increases the ability of the particles to retain charge after deposition. It is particularly preferable to use starch particles which retain a positive charge after deposition. It is possible that this retained positive charge will contribute to the rapid and relatively complete bonding of the precipitated particles to the paper fibers on the surface of the paper web. It should be pointed out here that hydroxyethylation, for example hydroxyethylation, brings about an increase in conductivity and in many cases creates starch particles which retain a positive charge when they are charged with a negative voltage using a power supply unit and then grounded.
Wenn die nasse Papierbahn durch die Niederschlagzone geführt wird, so wird sie in dieser einem elektrostatischenWhen the wet paper web is passed through the precipitation zone, it becomes an electrostatic one in this
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~ 35■-~ 35 ■ -
lelcl· entsprechend.den geladenen Verteilüngsköpfen. ausgesetzt. Diese Köpfe sind zum Aufbau eines Feldes mit deinem durchsehnit-bliölien Potentialgradienten von wenigstens 2 und vorzugsweise 2-4 KV. pro cm Entfernungj wobei sich die Entfernung .zwischen den Verteilungsköpfen und. der Oberfläche der wirkungsvoll geerdeten Papierbahnerstreckt,: geiaderu-Es sei darauf hingewiesen, daß die Papierbahn, dem elektrischen'Feld unterworfen ist, welches■eine ieldkonzentrlerung in der Umgebung der; vorstehenden Oberflächenfasern herbeiführen kann, oder das Feld kann eine andere, ähnliche Wirkung auf die masse Papierbahn ausüben?, welche zu dem beobaehTjeten Phänomen, gemäß welchem die Stärketeilchen auf. der Oberfläche In Verbindung mit den Paplerfäsern bleiben und nicht in großer Menge in die Papierbahn eindringen, beiträgt., Aufgrund des hohen Feuchtigkeitsgehaltes der Papierbahn an der Stelle des Teilchenniedersohli-gs und infolge der sehr geringen .2 eilehengröß©' der niedergeschlagenen- Stärketeilchen würde diese Wirkung an sich nicht zu erwarten'sein. ; .- ;lelcl according to the loaded distribution heads. exposed. These heads are used to build a box with yours transparent potential gradients of at least 2 and preferably 2-4 KV. per cm of distance j where the distance between the distribution heads and. the surface the effectively grounded paper web: geiaderu-It should be noted that the paper web, the electrical 'field is subject, which ■ a ield concentration around the; can cause protruding surface fibers, or the field can be another, have a similar effect on the mass of the paper web? to the observed phenomenon according to which the starch particles on. of the surface In connection with the papler fibers stay and not in large quantities in the paper web penetrate, contributes., Due to the high moisture content of the paper web at the point of the low particle base and due to the very small size of the Deposited starch particles would have this effect not to be expected in itself. ; .-;
Selbstverständlich kann die -.Aufbringung von Stärketeilchen gemäß Erfindung gleichzeitig mit der Aufbringung anderer bestimmter Materialien; erfolgen,: welche mit dem Stärke— teilchen gemischt werden können und mit diesen; zusammen aufgebracht weraeii können. Diese anderen bestimmten Materialien sind z.B. Farbstoffe, Füllstoffe und Teilchen Of course, the application of starch particles according to the invention simultaneously with the application of others certain materials; take place: which with the strength- particles can be mixed with and with these; together angry weraeii can. These other particular materials include dyes, fillers, and particles
von Polymeren, welche mit der gewählten Stärke verträglich sind, wie etwa Mischungen von Stärke mit Polyvinylalkohol, Polyvinylazetat, und Oopolymeren von Styrol und Butadien verträglich sind.,of polymers that are compatible with the selected strength such as mixtures of starch with polyvinyl alcohol, Polyvinyl acetate, and copolymers of styrene and butadiene are compatible.,
Die Erfindung ermöglicht also die Herstellung von Papier und ähnlichen Erzeugnissen mit modifizierten Oberflächeneigenschaften durch Niederschlag von elektrostatisch geladenen Teilchen von trockener Stärke auf eine wasserhaltige Papierbahn, welche sich noch auf dem Drahtgewebe einer Fourdriniermaschine befindete Die Stärketeilchen können als gleichförmig verteilte, einzelne Teilchen niedergeschlagen werden, welche an der Oberfläche des Papiers bleiben und mit dem Wasser der Bahn gequollen werden, wenn die Bahn getrocknet wird, damit die Oberflächenfasern mit dem Papiermaterial verbunden werden. Für die Haftfunktion ist es nicht notwendig, daß die Teilchen bis zum Zerbrechen gelatinisiert sind. Das Papier,, insbesondere Zeitungspäpier, behält seine Porosität. Dadurch, daß die Stärke nicht in das Papiermaterial eindringt und in Form von ei.-.zelnen Teilchen vorhanden ist, wird die Oberflächenbindewirkung trotz geringerer Stärkemenge vergrößert.The invention thus enables the production of paper and similar products with modified surface properties by precipitation of electrostatically charged particles of dry strength on a water-containing one Paper web that is still on the wire mesh of a Fourdrinier machine. The starch particles can be used as uniformly distributed, individual particles precipitated which remain on the surface of the paper and are swollen with the water of the web when the web is dried so that the surface fibers with the paper material get connected. For the adhesive function it is not necessary that the particles gelatinize until they break are. The paper, especially newspaper papiers, retains its Porosity. Because the strength is not in the paper material penetrates and is present in the form of individual particles the surface binding effect is increased despite the lower amount of starch.
Die Erfindung soll durch Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.The invention is not intended to be restricted by exemplary embodiments be.
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Patentansprüche 1098 13/02 42 Claims 1098 13/02 42
Claims (1)
Stärke pro· m Oberfläche niedergeschlagen sind, und wobei wenigstens 75$ der niedergeschlagenen Stärketeilchen als voneinander getrennt beobachtet werden können, und wobei sich im wesentlichen alle Stärketeilchen an der Oberfläche des Papiers befinden.2
Starch particles are deposited per square meter of surface area, and wherein at least 75% of the deposited starch particles can be observed to be separate from one another, and with substantially all of the starch particles being on the surface of the paper.
eine Einrichtung zum orschub der nassen Papierbahn an einer Uiederschlagzone für Teilchen vorbei vorgesehen ist, daß_ eine Einrichtung zur Zuführung von elektrostatisch geladenen Stärketeilchen zur Wiederschlagzone der Teilchen vorge-r sehen ist, wodurch diese geladenen Teilchen an die Papierbahn in Form von eixizelnen Teilchen angezogen werden und auf dieser gleichförmig verteilt werden. ;V
a device is provided for feeding the wet paper web past a precipitation zone for particles, that means for feeding electrostatically charged starch particles to the precipitation zone of the particles is provided, as a result of which these charged particles are attracted to the paper web in the form of single particles and be evenly distributed on this. ;
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