DE1611787A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Papier und aehnlichen Zellulosematerialien durch elektrostatischen Auftrag von fluessigen Staerkedispersionen auf eine fortbewegte wasserhaltige Bahn - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 2, HIL.BLESTRASSE 2O ,

Dr. Berg PipU-Jng. Sfüpf, 8 München 2, Hllblestrqße 20 UnserZelAen VI/Κγ 16 933 Datum ""β. JULI j9S9

Anwalt«akte Ur. 16 933

RANSBTJRG EIECTRO - OOATINiS CORP. Indianapolis, Indiana / USA

■"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Papier und ähnlichen Zellurosematerialien durch elektrostatischen Auftrag von flüssigen Stärkedispersionen auf eine fortbewegte wasserhaltige Bahn«. .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flächigem Zellulosematerial, wie etwa Papier und Pappe, zur Erzeugung von Produkten, bei welchen die Eigenschaften und insbesondere die Oberflächeneigen-

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schäften durch elektrostatische Aufbringung einer Dispersion von ungelatinisierter Stärke auf das wasserhaltige, faserige, flächige Zellulosematerial, wie es zum Beispiel bei der Fourdriniermaschine vorhanden ist, verändert werden.

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, welche von der beabsichtigten Verwendung des Erzeugnisses abhängen, zählen Festigkeit, Steife, Glätte, Porosität und die Neigung, verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, öl, Wachs und Druckfarbe zu absorbieren oder deren Eindringen zu widerstehen.

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

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werden können, und sie ist deshalb ein Maß für die Oberflächenfestigkeit, Beim Druckvorgang wird auf die Oberfläche des Plächenmaterials mittels einer Druckplatte j, oder im 3PaIl von Offsetdruck mitteis eines Gummiubertraguiigsdruektuelies oder einer: S-ummirolle Druckfarbe aufgetragen. Wenn das Flächenmaterial ton der Platte oder dem Drucktuch, entfernt wird, besitzen'die freien*, lose oder unzulänglich haftenden Oberflächenfasern die Neigung, aus der Oberfläche des Flächenmaterials auszufasern und auf der Platte öder idem Drucktuch zurückzubleiben. Bei Erhöhung der Geschwindigkeit, mit welcher das 1?1 äehenmaterial· von der Platte oder dem Drucktuch entfernt wird, nimmt die Neigung der Oberflächenfasern zum Ausfasern von dem Plächenmaterial stark zu. In ähnlicher Weise nimmt bei Verwendung von Druckfarbe mit höherer Klebrigkeit, wie dies beim Mehrfarbendruck erforderlich ist, die Neigung dieser Fasern zum Ausfasern stark zu. In extremen Fällen werden Teile der Oberfläche des Flächenmaterials durch die Druckplatte entfernt, wobei beträchtliche tJnregelmässigkeiteh dya der Oberfläche zurückbleiben, was für das Aussehen des bedruckten Bereichs außerordentlich nachteilig ist. In weniger schweren Fallen werden von der Oberfläche des Flächenmaterials einzelne Fasern entfernt und auf der Druckplatte oder demDrucktuch gesammelt./#enn eine

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genügende Anzahl von Fasern gesammelt wurde, so stören sie die Farbverteilung, und es ergibt sich ein fleckiger und ungleichmäßig gedruckter Bereich. Es wird dann erforderlich, die Presse herunter zu fahren und zu reinigen, was sowohl zeitraubend wie auch aufwendig ist.

Wenn das Papier in Verbindung mit Druckfarbe verwendet werden soll, welche durch Absorption trocknet, so entsteht ein schwieriges Problem. Zeitungspapiere werden z.B. fast immer mit Druckfarbe gedruckt, welche durch Aufsaugung trocknet. Die Oberfläche des Flächenmaterials muß deshalb nicht nur widerstandsfähig sondern auch porös sein, so daß das Bindemittel in der Druckfarbe absorbiert wird und somit die Druckfarbe getrocknet wird» Während im Fall von Pappe die innere Festigkeit und Steife von größter Wichtigkeit sind, so sind auch die Oberflächeneigenschaften wichtig, wenn die Pappe bedruckt werden soll.

Bei den gebräuchlichen Verfahren der Aufbringung von Stärke wird die Stärke entweder indas Innere gebracht oder als ein fortlaufender Überzug auf die Oberfläche des Flächenmaterials aufgebracht. Dies kann mittels einer Vielzahl von bekannten Verfahren ausgeführt werdens

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Die Stärke kann in die dünnflüssige Suspension von Fasern vor ihrer Lieferung zur Papiermaschine eingebracht werden, wobei die dünnflüssige Suspension als Stoff bezeichnet wird. .:."..-■'■

2. Die Stärke kann auf den Papierstrang, während des iPapierbildungsvorgangs auf dem Papiermaschinen-Drahtgewebe mittels Wassersprühung oder durch einen ähnlichen Auftrag auf die Entwässerungswalze aufgebracht werden, welche die Stärke dann'auf die Papieroberfläche . überträgt. " :

ο Die Stärke kann auf die Unterseite der Papierbahn mittels Wassersprühung aufgebracht werden, wobei die Wassersprühung durch das Papierbildungs>-Drahtgewebe aufwärts zur Unterseite des Flächenmaterials gerichtet ist, , ^; · V

4. Die Aufbringung kann durch oder zwischen den PreJ3-walzen durch eine geeignete Verteilungseinrichtung erfolgen.

5c Die Aufbringung von Stärke kann bei der Planierungsp.resse zwischen den ÜDrocknungswalzen im Trooknungsabschnitt der Papiermaschine eriolgen._:

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6. Die Aufbringung von Stärke kann beim Kalanderwerk erfolgen.

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 oder das Erfordernis, die Stärke vor Verwendung zu kochen, betreffen. Diese Mängel treten besonders beim Oberflächenplanieren des Papiers oder der Pappe, welche zu bedrucken sind, und wiederum in besonderem Maße bei Verwendung von Farben der Absorptionsart auf. Wenn die Stärke als Oberflächenüberzug in einer Menge aufgetragen wird, welche zur Vergrößerung der Oberflächenfestigkeit (Ausfaserungsbeständigkeit) ausreicht, kann die Oberfläche nicht das gewünschte Maß an Absorptionsfähigkeit besitzen.

Bei im wesentlichen allen oben genannten Verfahren wird die Stärke vor der Aufbringung in Wasser gekocht. Als Ergebnis dessen verliert die Stärke den Teilchen-Charakter, welchen sie vor dem Kochen besessen hat und bildet mit dem Wasser einen gleichförmigen Kleister. Nach Aufbringung auf die absorptionsfähige Bahn wird die Stärke mit dem Wasser in die Papierbahn eingezogen und wird verhältnis-

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mäßig gleichmäßig in dem Papierenderzeugnis verteilt.

In den wenigen Fällen, in welchen, die Stärke vor Aufbringungrnicht gekocht wird, war es notwendig, einen beträchtlichen Anteil von Wasser mit der Stärke dpm Papier zuzuführen und auf diese Weise die Trocknungsbelastung zu erhöhen, welche während der Herstellung des Papiererzeugnisses besteht. Wenn die Konzentration von Sirärketeilchen in einem wässerigen Medium zur Herabsetzung dieser Trocknungsbelastung erhöht wird, werden die Aufbringungsprobleme ,zusammen mit dem Problem der &leicMöriiiigkeit äei: aufgebrachten Stärke auf dem Papier erhöht. Bei dem oben . beschriebenen Verfahren wird durch eine Erhöhung der Stärkekonzentration in der Wasser-rStärke-Dispersion die Verschiedenheit zwischen der Konzentration der Stärke an beliebigen Stellen, an denen das konzentrierte Medium aufgebracht wird, im Vergleich, mit anderen Bereichen erhöht, wo das konzentrierte Medium nicht aufgebracht wird.

Bei den bekannten Verfahren des Sprühens von Wasserdispensionen von ungekociiter Stärke auf eine Papierbahn werden die Stärke enthaltenden Sprühnebeltröpfchen auf der nassen Papierbahn entweder durch die Schwerkraft oder durch mechanische Kräfte niedergesciilagen, durch welche

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eine Bewegungsgröße in Richtung der Papierbahn erteilt wird. Bei diesen Anwendungsverfahren war die !einheit' der Sprühnebeltröpfchen, welche niedergeschlagen werden können, durch die Bewegung der Luft in der Nähe der Papierbahn begrenzt» Sprühnebeltröpfchen mit geringen Durchmessern besitzen ein großes Oberflächenverhältnis zur Masse und werden durch bewegte Luftströme leicht bewegt. Wenn der Niederschlag durch die Schwerkraft oder durch die den Sprühnebeltröpfchen erteilte Bewegungsgröße erfolgen soll, kann die Durchdringung der sich bewegenden Luft neben der Bahn nur mit verhältnismäßig großen Sprühnebeltröpfchen erreicht werden. Der Niederschlag von größeren Sprühnebeltröpfeher: auf eine sehr empfindliche Papierbahn ist unerwünscht, da die Tröpfchen nach Auftreffen die Oberfläche der Papierbahn zerreissen oder verderben können. Dieses Problem verschlimmert sich nach der Gautschwalze, wenn das Auftreten direkter auf den Fasern erfolgt.

Diese Verfahren führen auch zu einer Begrenzung der . zentration der Wasser-Stärke-Dispersion. Bin Brei mit höherer Konzentration erfordert eine größere Sprühkraft, damit der Brei in Sprühnebeltröpfchen zerstäubt werden kann. Zusätzlich besitzen die von einem konzentrierteren Sprühnebel herrührenden Tröpfchen einegrößere Bewegungs-

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größe infolge der höheren Dichte der Dispersion, aus welcher sie gebildet ..sind. Somit "besteht bei Stärkebrei mit größerer Konzentration eine größere Gefahr, daß eine verhältnismäßig empfindliche Papierbahn reißen könnte.

Unter diesen Bedingungen konnten die bekannten Verfahren zum Aufbringen von Dispersionen von nngelatinisierter Stärke nicht zu zufriedenstellenden Papiererzeugnissen fuhren_o Für den Papierhersteller war es wegen der Schwierigkeit, eine gleichmäßige Dispersion von Sprühnebelteilchen zu erhalten, schwierig, eine gleichförmige Aufbringung von Stärke auf der Oberfläche von Papier zu erreichen. Bs ergaben sich Agglomerationen von Stärke in dem Papier, und auf jenen Papierteilen, auf welche keine Tröpfchen auftrafen, fehlte die "Stärke. Weiterhin dringt nach dem Niederschlag das Wasser der großen Tröpfchen mit verhältnismäßig geringer Konzentration in die Papierbahn ein und führt viel von der in dem Sprühnebel enthalenen Stärke mit sich. Dabei wird die Stärkemenge, welche an der Papieroberfläche verbleibt, wo sie benötigt wird_? geringer. Je näher man dem nassen Bereich des Papierherstellungsprozesses kommt, und insbesondere vor der BautScheinrichtung, fließt ein Teil der Stärke durch die Bahn ab und geht mit dem Siebwaaser verloren.

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Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung ungekochte Stärke gleiciiförmig auf die Oberfläche der Papierbahn bei Verwendung kleiner Tröpfchen einer konzentrierten Stärkedispersion aufgebracht, so daß keine merklichen Beschädigungen der Bahn auftreten und mehr Stärke an der Oberfläche bleibt, Da die Bahn nicht beschädigt wird, kann der Sprühauftrag zum Ende des Prozesses, d.h. auf die Austragseite des G-aut schab Schnitts und weiter danach verlegt werden, damit das Eindringen von Stärke in die Bahn vermindert wird, und damit Stärkeverlust durch Abfließen beseitigt wird. Auf diese Weise kann die Oberflächenfestigkeit, d.h. die Ausfaserungsbeständigkeit, beträchtlich erhöht werden, ohne daß die Absorptionsfähigkeit des Papiers für die verwendeten Farben erheblich herabgesetzt wird. Gemäß einem Merkmal der Erfindung können die Oberflächeneigenschaften von faserigem, flächigem Zellulosematerial mit einem sehr geringen Anteil von Stärke wesentlich verändert werden.

Gemäß Erfindung wird eine wasserhaltige und faserige Zellulosematerial aufweisende Bahn an einer Wiederschlagzone vorbeibewegt, wo ein verhältnismäßig konzentrierter Brei von ungekochter, ungelatisierter Stärke fein zerstäubt wird, elektrisch geladen wird und auf der Außenfläche der Bahn niedergeschlagen wird. Während der Aufbringung der Stärke ist die Zellulosebahn einem starken elek-

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trpstatischen liederschlagfeld ausgesetzt.,-■ Gemäß Erfindung wird hauptsächlich Wasser als Dispersionsmedium für die Stärke verwendet, das Wasser kann jedö.ch wasserlösliche oder b e s onders mit Was s er mis chbare Agenzien enthälten, s olange diese keine Gelierung der Stärke vor dem Sprühen verursachen. Ähnlich-können nicht wässerige flüssigkeiten, lDesonders mit Wasser mischbare Flüssigkeiten, wie Äthylenglykol und Glyzerin das Wasser entweder teilweise öder gänzlich ersetzen. : ..-..- < ';

Gemäß einer bevorzugten Praxis wird die Wssser-Stärke-Dispersioh einer Sprüheinrichtung in der.¥lederschlagszone in dosierter Menge zugeführt, wo sie in feine Sprühnebelteilchen zerstäubt wird/ welehe elektriseh.geladen werden. Wenn diese Sprühnebelteilchien nicht geladen würden y wüi?de ein großer Teil von ihneV durch; die die sich bewegende Bahn umgebende bewegte Jjüft weggeblasen werden. ■ Der Stärke-Wassef-iSprühnebel wird wünschenswert erweise in die Eiohtuhg der Bewegung der Zellulosebahn gerichtet, damit die Stoßwirkung auf ;.die Bahn weitestgehend herabgesetzt wird. Der Sprühnebel wird an die im. wesentlichen geerdete Bahn durch elektrostatische Kräfte; angezogen. Die Sprühnebelteilchen werden vorzugsweise in einem solchen Ausmaß zerstäubt* daß Schwerkräfte nur eine geringe

Wirkung ausüben, und sie werden gerichtet, damit sie eine möglichst geringe kinetische Energie besitzen und dadurch starke Stöße auf die Papierbahn vermieden werden. Nach dem Niederschlag der kleinen Stärke-V/asser-Tröpfchen dringt der verhältnismäßig kleine KLüssigkeitsanteil jedes Sprühnebeltröfpchens in die faserige Bahn ein, wobei aber nur ein geringer Teil der Stärke unter die Oberfläche der Bahn gelangt. Auch wenn die nasse Bahn während des Entwässerungsprozesses durchgearbeitet wird, bleiben einige Stärketeilchen, welche niedergeschlagen wurden, mit den Oberflächenfasern so verbunden, daß die Oberflächeneigenschaften des behandelten Papiers oder der behandelten Pappe selektiv verändert werden können. Darüberhinaus stoßen sich die geladenen Tröpfchen auf der Wanderung zur Bahn ab, damit ein gleichmäßiges Niederschlagen von feinen Tröpfchen zur Herabsetzung der unbehandelnden Gebiete auf der Oberfläche des Papiers auf ein Minimum gesichert wird. Die nasse Bahn mit den verhältnismäßig gleichmäßig auf ihrer Oberfläche niedergeschlagenen Stärketeilchen wird dann zu ihrer Trocknung beheizt, und die Stärketeilchen werden unter Haftung mit den Oberflächenfasern verbunden. Dieses Verfahren zeigte sich, als besonders wertvoll bei der Herstellung von Papier für verschiedene Zwecke, z.B. Zeitungspapier, bei welchem die elektrostatischen niedergeschlage-

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Tröpfchen die meisten aufstehenden Oberflächenfasern einzeln unter Haftung zu verankern scheinen, wobei diese Oberflächenfasern jene sind, welche am häufigstenwährend des nachfolgenden Druckvorganges ausgefasert werden.

Die zur Schaffung eines feinen Sprühnebels erforderlichen mechanischen Kräfte können auf die Stärke-Wasser-Dispersion dadurch ausgeübt werden, daß der Brei durch eine kleine Öffnung unter Hochdruck zur Schaffung¹ eines dünnenj sich" "erweiternden Films, gedrückt wird, bei welchem die Zerstäubung durch Wechselwirkung mit Luft bewerkstelligt wird. Das Richten des Stärke-Wasser-Breis in Bewegungsrichtung der Oberfläche der Zellulosebahn trägt zur Dämpfung der Bewegungsgrößen der Sprühnebelteilehen bei,-und die geringe Teilchengröße setzt die Stoßwirkungen herab und ermöglicht einen Niederschlag des Stärkematerials, durch elektrostatische Anziehung auf den äußeren Bereich der Zellulosebahn bei geringstmöglicher Beschädigung. Die Sprühnebeltröpfchen können elektrostatisch durch eine nadelartige Ladeelektrode geladen werden, welche sich neben dem sich erweiternden film, aber in Abstand zu diesem befindet, oder der film kann direkt geladen werden, wie dies näher in der USA-Patentschrift 5 169 885 beschrieben ist. Das Wasser schafft ein hochpolares Medium,

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welches stark geladen werden kann. Andere Hydroxyl enthaltende Flüssigkeiten, wie etwa Glykole und dergleichen sind ebenso stark polar und können leicht geladen werden. ETichtpolare Flüssigkeiten können ebenso durch Einbringen von Agenzien behandelt werden, welche die Leitfähigkeit erhöhen. Die Verwendung einer derartigen Ladungseinrichtung erlaubt es, ein hohes Ladungs-zu Masseverhältnis zu erreichen, so daß die Sprühnebelteilchen sich gleichmäßig verteilen und wirkungsvoll auf die Oberfläche der Zellulosebahn niedergeschlagen werden, selbst wenn eine Bewegungsgröße parallel zur Bahn erteilt wird. Natürlich sind andere Einrichtungen zum Zerstäuben und Laden der Sprühnebeltröpfchen erhältlich und können verwendet werden.

Während die Erfindung breit auf die Stärkedispersionen jeder sprühfähigen Konsistenz anwendbar ist, ist es ein Merkmal der Erfindung, daß wirkungsvoll wässerige Breie mit 10$ oder mehr, vorzugsweise von 20 bis etwa 40 Gewichtsprozenten von ungelatinisierter Körnchenstärke unter Zugrundelegung des Gewichtes des Breis verwendet werden können. Es können auch höhere Konzentrationen gesprüht werden, jedoch fällt die Sprühwirksamkeit ab und es gehen einige Vorteile gemäß Erfindung verloren. Trotz der hohen Konzentration zerstäubt die Wasser-Stärke-Diaperaion in

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Teilchen, welche außerordentlich fein verteilt sind und welche in Stärketeilchen auf den Oberflächenfasern der Bahn niedergeschlagen wird, so daß ein nach diesem·Verfahren hergestelltes Papier eine modifizierte Oberfläche besitzt, dvh*, die .Oberfläche widersteht der Neigung bei viskosen Farben, daß Oberflächenfasern aus der Oberfläche des Papiers ausgefasert werden, während das Innere des Papiers nur in geringem Ausmaß modifiziert wird, d_oh. die Absorptionsfähigkeit wird nicht unzulässig vermindert. Vorzugsweise sollte der Durehs^chnittsdurchmesser der Tröpfchen l_r5-rmm· nicht^ übersteigen, und es ist wünsc'Uenswert, daß de^r dürghschnittliche Tröpfehendurchniesser 0,76 mm nicht übersteigt. In besonders vorteilhafter Welse übersteigt der Durchmesser 0,4 mm nicht. Selbstverständlich sollte normalerweise Sprühnebel mit verhältnismäßig- gleichförmiger Tropfengröße verwendet werden,. ,' ■ -

Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.. ■-'■

Nachfolgend werden unter bezug auf.die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Fxg.1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer gemäß ErfindTing ausgebildeten herkömmlichen Papierher-

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Stellungsmaschine mit Vorrichtungen für den Niederschlag von elektrostatisch geladenen Teilchen auf die Papierbahn.

Fig.2 zeigt eine Seitenansicht einer gemäß Erfindung ausgebildeten Papierherstellungsmaschine, wobei die Einrichtungen für den Niederschlag von elektrostatisch geladenem Sprühnebel und ihre Anordnung bezüglich der Maschine deutlicher gezeigt ist.

Es wird nunmehr auf Pig# 1 bezug genommen. Eine Foürdriniermaschine 10 weist einen Kopfkasten 11, einen Stoffauf lauf .<·2, eine Brustwalze 13, Tragwalzen 14 und eine Gautschwalze 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 Saugkasten 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.

Das ursprünglich von dem Kopfkästen 11 auf das Drahtgewebe in der Umgebung der Brustwalze 13 aufgebrachte Papier P

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bestellt zum größten Teil aus Wasser., und der Wassergehalt wird zunehmend durch Entwässerung und dann durch Absaugen auf einen Wassergehalt von etwa 80 fo in der Umgebung der Gautschwalze 15 abgesenkt. Nachdem das Papier die 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.

In Fig. 1 ist schematisch e₅ine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Erfindung gezeigt, bei welcher ein elektrostatisch geladener Sprühnebel von ungekochter Stärke in Wasser auf der oberen oder Filztuchseite' des Papiers P niedergeschlagen wird, wenn die Papierbahn von dem ersten Preßwalzenpaar 18 zu dem zweiten Preßwalzenpaar 18 geführt wird. Die Stärke-Wasser-Dispersion wird dadurch angetrieben, daß sie durch'Verteilungsleitungen 22 zu Sprtihkänonen 23 gepumpt wird, welche oberhalb der Oberfläche des Papiers P angeordnet sind. Damit sich die ungekoohtäe Stärke nicht in dem Zuleitungssyetem ablagert,

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wird die Stärke-Wasser-Dispersion fortlaufend mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und hohem Druck durch die Verteilungsleitungen zu den Sprühkanonen gepumpt. Ein Ventil in jeder Sprühkanone steuert den Austrag von Stärkebrei aus der Kanone und wird durch einen luftbetätigten Kolben in der Kanone betätigt. Bei Zuführung von Luft durch das Ventilsteuerrohr 24 öffnen sich die Ventile in jeder Sprühkanone. Der Stärkebrei wird mit sehr hoher Geschwindigkeit in Form eines dünnen, expandierenden Films von den Sprühkanonen unter dem Einfluß des Drucks in den Verteilungsleitungen 22 ausgestoßen. Der Brei wird durch seine Wechselwirkung mit der ruhenden Umgebungsluft fein zerstäubt, und die Sprühnebelteilchen werden elektrostatisch durch eine Elektrode an jeder Sprühkanone geladen, so daß sie eine gleichförmige Wolke von Stärke-Sprühnebelteilchen bilden, welche infolge ihrer elektrostatischen Ladung, wie schon beschrieben, zu dem Papier P hingezogen werden. Die in den Fig. 4 und 5 der USA-Patentschrift Nr. 3 169 883 gezeigte Vorrichtung ist für die Verwendung geeignet· Vorzugsweise wird diese Konstruktion dadurch abgewandelt, daß das in Mg. 5 gezeigte Betätigungsventil durch einen luftbetätigten Kolben und nicht durch ein Nookensystem entsprechend der Beschreibung der Patentschrift betrieben wird,

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Die StärkeaufbringungszOne 25 kann .an verschiedenen Stellen entlang des Förderweges des Fourdrinier-Drahtgeflechtes angeordnet sein.Sie kann zwischen oder anstelle einer Gruppe von Preßwalzen angeordnet sein, oder sie kann zwischen den letzten Preßwalzen und dem Trocknungsabschnitt angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann die Aufbringungszone zum elektrostatischen Auftrag der Stärketeilchen auf die untere Seite oder Drahtgeflechtseite des Papiers angeordnet sein, wie es durch den Pfeil 26 angedeutet ist. Weiterhin kann der Trocknungsabschnitt in zwei Teile unterteilt werden, und die teilweise getrocknete Bahn kann zwischen den beiden Teilen besprüht werden. Die Erfindung ist nicht auf den Betrieb mit einer Fourdrinier-Maschine oder Langsiebmaschine beschränkt. Sie ist in gleicher Weise bei einer Walzenmaschine oder einer anderen Maschiner.bauart vorteilhaft anwendbar«

In Fig. 2 ist die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Erfindung durch welche auch das Verfahren gemäß Erfindung ausgeübt werden kann, mehr im Einzelnen gezeigt. In dieser Ausführungsform ist eine hydrostatisch - elektrostatische Sprühvorrichtung 23 oberhalb des Papiers P angeordnet, welches von der Papierherstellungsmaschine durch die Niederschlagzone 25 geführt wird. Die hydrostatischelektrostatischen Zerstäubungsvorrichtungen 23 sind in

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Abstand zu dem Papier P angeordnet und so gerichtet, daß sie in die Richtung der Papierbewegung sprühen. Der Stärkebrei wird durch eine mit Luft betriebene, hin- und hergehende Pumpe 27 (nur schematisch gezeigt) durch Leitungen 22 getrieben, welche Drücken in der Größenanord-

nung von mehreren hundert kg/cm widerstehen können und welche den Brei zum vorderen Ende der Sprühkanone führen. Die Hochspannung wird von einer Hochspannungserzeugungseinrichtung 28 durch ein Hochspannungskabel 29 an den Körper der Sprühkanone zum Anschluß an die Düse der Sprühkanone oder einer schlanken länglichen Elektrode angelegt, welche neben der Mündung dieser Düse angeordnet sein kann. Die Luft von der Druckquelle 30 wird mittels eines Schlauches 31 zum Antrieb der Hochdruckpumpe 27 zugeführt. Ebenso wird Luft durch einen Schlauch 24 zum Luftzylinder 32 geführt, welcher zur Steuerung des Ventils der hydrostatisch - elektrostatischen Sprühvorrichtung 23 verwendet werden kann.

Während der Aufbringung des.Stärkebreis wird Druckluft durch die Schläuche 31 und 24 zur Pumpe 27 und zum Luft-" zylinder 32 geführt. Die'Pumpe 27 treibt den Stärkebrei durch die Leitungen 22 zum vorderen Ende der Sprühkanonen 23 mit einem Druck von mehr als 42 kg/cm . Der Stärkebrei wird durch eine kleine, längliche öffnung, welche wenigstens mehrere Zentimeter über der Bahn angeordnet ist, mit sehr

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hoher Geschwindigkeit als dünner auseinanderstrebender Film zur Zerstäubung mittels Wechselwirkung mit der ruhenden Umgebungsluft gedrückt., Das Laden der durch hydrostatische Zerstäubung geschaffenen Sprühnebeltröpfchen wird vorzugsweise,durch Laden einer schlanken, länglichen Elektrode 33 erreicht, welche neben, aber in Abstand zu dem dünnen, fächerförmigen Film angeordnet ist, damit ein elektrostatisches Feld mit einem durchschnittliehen Potentialgradienten von wenigstens 2 KV/cm erzeugt wird, welches sich von der Elektrode zur Bahn erstreckt.

Für Bahnmaterialien, welche zu breit sind, als daß sie durch eine einzige Sprühkanone.besprüht werden können_s kann eine Mehrzahl von Sprühkanonen quer zur*Bahn angeordnet werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn in dieser Weise mehrere Sprühkanonen verwendet werden, so werden sie so in Abstand angeordnet,· daß die fächerförmigen Sprühnebel von benachbarten Kanonen-sich geringfügig überlappen, wenn sie auf dem -Papier niedergeschlagen werden, damit eine gleichförmige Verteilung des Sprühnebels über die Breite der Bahn erreicht wird. Zur Erreichung eines zufriedenstellenden Abstände zwischen benachbarten Kanonen ist es nur notwendig, die Kanonen so anzuordnen, daß sich ihre Sprühmuster nach dem Auftreffen auf dem

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Papier vermischen. Die einzelnen Sprühkanonen 23 können von einer Stange 34 getragen werden, die an isolierten Trageinrichtungen 35 befestigt und von der Verteilungsleitung getragen werden.

Der Auftrag von Stärketeilchen gemäß Erfindung kann auf einer oder auf beiden Seiten des Papiers erfolgen. Wie schon angegeben wurde, wird entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung .die Stärke auf die obere oder Pilztuchseite der Papierbahn aufgetragen. Gewöhnlich ist die Drahtgeflechtseite der Papierbahn viel fester als die Filzbandseite, so daß es besonders in der Zeitungspapierindustrie ausreicht, nur die Pilztuchseite des Papiers zur Schaffung eines zufriedenstellenden Erzeugnisses zu verändern und zu verstärken. Andererseits und bei Herstellung von feineren Papiersorten, kann es sehr wünschenswert sein, die Stärketeilchen auf beide Seiten der Papierbahn aufzutragen und dies kann ausgeführt werden. Weiterhin kann ein beträchtliches Eindringen der Stärke bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Papierbahn auftreten, besonders, wenn der Sprühnebel gegen das nasse Ende der Maschine gerichtet ist. Diese Wirkung kann erzielt werden, wenn es gewünscht wird, eine bessere Verteilung von Stärke durch das Papiermaterial zu schaffen.

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Der G-rad der Bindung zwischen benachbarten Molekülen in den natürlichen Stärkekörnchen reichet aus, daß die Körnchen verhältnismäßig unlöslich in und nicht sensitiv für Wasser sind. Unter dem Einfluß von Wärme werden diese zwischenmolekularen 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 hyderatisierten Stärketeilchen auf, welche als Kleister bekannt ist. Damit eine Haftmittelfunktion in Zellulosestrukturen erreicht wird, ist es nicht wesentlich, daß die Stärkekörnchen voll gelatinisiert werden, und zwar mit vollständiger Aufbrechung der Körnchen. Wenn dl 3 Stärke teilweise gequollen ist, so kann sie sich mitder Oberfläche der Zellulosefasern verbinden. Die gemäß Erfindung verwendete Stärke sollte in einem solchen"Ausmaß feuchtigkeitsreaktiv sein, daß sie unter den Feuchtigkelts- und 'Temperatürbedingaingen, welche in dem-FläGhenmaterial vorherrschen wenn dieses durch den Trocknungsabschnitt der Papiermaschine läuft wenigstens teilweise gequollen wird. ^; '

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Die verwendete Stärke muß natürlich eine Gelatinisierungs- ■ temperatur oberhalb der Temperatur des für den Sprühauftrag verwendeten Wassers besitzen, da die Stärke sonst gelatinisieren oder teilweise gelatinisieren würde, was die Viskosität des Breis stark erhöhen würde und wodurch die Zerstäubung gestört würde.

Für die Verwendung bei einer Papiermaschine zur Erzeugung, von fortlaufendem Papier wurden jedoch besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn das Stärkepulver im wesentlichen aus ungelatinisierten Stärkekörnchen besteht. Bei Stärke in Körnchenform wird jede Neigung der aufgebrachten Stärke, ein Festkleben an den Rollen der Papiermaschine zu verursachen, auf einen Mindestwert herabgesetzt, während gleichzeitig der Stärke durch den Trocknungsvorgang ausreichende Hafteigenschaften erteilt werden, damit die Oberflächenfestigkeit und die Ausfaserungsbeständigkeit erhöht werden. Während der Grad der Gelatihisierung der Stärke von der Gelatinisatierungstemperatur der Stärke in bezug auf die Temperatur der Papierbahn im Trocknungsabschnitt der Maschine abhängt, können die Gelatinisierungs- und Troeknungstemperaturen leicht so in wechselseitige Beziehung gesetzt werden, daß die Stärke während des Wärmetrocknungsvorgangs nur teilweise gelatinisiert wird, wo-

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bei die Stärke in Häftbezlehung mit den Oberfläohenfasern gebracht werden*

Die in dem vorhergehenden Absatz angeführte Gelatin!-., sierungstemperatur wird durch Darstellung der Viskosität eines 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 "Grelatinisierungstemperatur besitzen sollte," welche in bezug auf jene Temperaturen ausreichend niedrig ist,, welche bei der Bildung von Papier - oder anderen Zellulosebahnen auf- ^r treten, so daß die niedergeschlagene Stärke wenigstens teilweise gelatinisiert, damit sie unter Haftung mit den lasern der Bahn verbunden wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführung gemäß Erfindung; werden die Stärketeilchen ungelatinisiert aufgebracht, und die Gelatinisierungstemperatur der Stärke liegt oberhalb der Temperatur des Wassers in der Papierbahn an der Stelle des Sprühauftrags. Auf diese Weise und da die Temperatur im Trocknungsabschnitt des PapierherstellungsprozesBes erhöht ist, werden die Stärketeilchen teilweise gelatinisiert und nicht aufgebrochen so daß die Stärke gequollen wird, wobei die Stärke die

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Oberflächenfasern des Materials unter Anhaftung an den Hauptteil des Materials bindet, ohne daß die Stärke unter Verminderung der Absorptionsfähigkeit des Fläehenmaterials in diesem verteilt wird. Wahlweise kann eine höhere Tempe- ratur verwendet werden, damit die Stärke verteilt wird; dies wird jedoch nicht vorgezogen.

Die Feuchtigkeit der Bahn zum Zeitpunkt des Stärkeauftrags kann innerhalb weiter Grenzen verändert werden, während noch zufriedenstellende Eigenschaften des Flächenmaterials erhalten werden. Es wird besonders ein Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 95 Gewichtsprozenten Wasser verwendet. Vorzugsweise sollte der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn zum Zeitpunkt des Stärkeauftrags wenigstens 25 Gewichtsprozente, jedoch nicht mehr a}.s 80 Gewichtsprozente betragen. Bei Feuchtigkeitsgehalten oberhalb von 80 fo besteht eine größere Neigung bei den niedergeschlagenen Stärketeilchen, daß sie von der Bahn abfließen und mit dem Siebwasser verloren gehen.

Der elektrostatische Auftrag von Stärke auf die Oberfläche einer Papierbahn ist von einzigartigen Vorteilen gegenüber den Verfahren entsprechend dem Stand der Technik begleitet, und umgekehrt fehlen in bemerkenswerter Weise

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viele lTachteile von bisherigen Verfahren bei dem Vorgang gemäß Erfindung. -. .

Wenn die Stärke zur Bildung von Kleister gekocht wird, was ein übliches Vorgehen darstellt, verliert das Stärkematerial seine Körnchenform und wird nicht in Teilehenform im Hauptteil der Bahn verteilt, wo sie ungünstig vom Standpunkt der Oberflächeneigenschaften angeordnet ist und die Absorptionsfähigkeit der Bahn bedeutend herabsetzt.

Bei Anwendung mit Walzauftrag von Stärke auf eine Päpieroberiläche ist die Rheologie von Stärkematerial gewöhnlich soy daß ein ungleichmäßiger Planierungsfilm aufgetragen wird und sich unregelmäßige Oberflächeneigenschaften' ergeben. ■■■■.-■■".';

Die Hachteile eines mechanischen Sprühens von_vBrei von ungelatinisierten Stärketeilehen wurden schon weiter vorne erörtert.

Die Erfindung ermöglicht es, daß. weniger Stärke zur wirkungsvolleren Erhöhung der Ausfaserungsbeständigkeit verwendet wird, während die Absorptionsfähigkeit des Bandes · nur geringfügig verringert wird. Die Stäfketeilchen blei-

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ben größtenteils an oder nahe der Oberfläche der Bahn. Bs wird auch angenommen, daß eine selektive Uiederschla- gung von Stärke enthaltenden Tröpfchen auf jenen lasern stattfindet, welche über die Oberfläche des Flächenmaterials vorstehen. Es handelt sich dabei um jene lasern, welche die größte Neigung zum Ausfasern und zum Entfernen durch die Druckfarbe aufweisende Oberfläche während des Druekvorgangs besitzen.

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung kann die Stärkemenge, 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 Stärke, wie etwa 0,1 g/m bis 0,5 g. Stärke / m behandelnder Oberfläche» Ganz allgemein kann das Verfahren gemäß Erfindung bei einem Auftrag, von 0,1 g Stärke bis 2,5 g

2
Stärke pro m Oberfläche angewendet werden. Gemäß Erfindung werden maximale Ergebnisse bei minimalen Kosten im Bereich

ρ von 0,2 g Stärke bis Ig Stärke pro m Oberfläche erzielt.

Während zur besseren Erreichung verschiedener Ziele oder zur Anpassung an verschiedene Bedingungen der Papierher-

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stellung, wie etwa MascIiienerLgeschwindagkeit, Stelle des Stärkeauftrags, Irocknungswalzentemperatur und dgl. verschiedene Stärken "bevorzugt werden können, können selbstverständlich, verschiedene Stärken in Körnchenform, welche in kaltem Wasser nicht sehr quellen, alleine oder in Mischungen mit unmodifizierter Maisstärke oder modifizierter Maisstärke verwendet werden.

In Verbindung mit dem vorgesagten besitzt unmodifizierte Maisstärke eine Grelatinisierungstemperatur von etwa 70 71,5 0, und vorzugsweise ist Maisstärke zu verwenden, welche zur Herabsetzung ihrer Grelatinisierungstemperatur zur « Erleichterung ihrer Gelatinisierung während des Päpierhe,rstellungsvorgangs und der Entwicklung der gewünschten Hafteigenschaften modifiziert wurde. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Maisstärke oder andere Stärke mit hoher Grelatinisierungstemperatur in einen Bereich von - 12⁰C bis + 10⁰C, vorzugsweise von - 9° bis +4⁰C modifiziert wird. Dies kann in wünschensw,erter Weise durch Hydroxyathylierung der Stärke und insbesondere durch

Hydroxyathylierung ausgeführt werden, wobei solche Modifikationen der Stärke an sich gut bekannt sind.

Wenn die nasse Papierbahn durch die Niederschlagzone ge-

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führt wird, so wird sie in dieser einem elektrostatischen Feld entsprechend den geladenen Verteilungsköpfen ausge- „;. setzt. Diese Köpfe sind zum Aufbau eines Feldes mit einem durchschnittlichen Potentialgradienten von wenigstens 2 und vorzugsweise 2 - 4 KV pro cm Entfernung, wobei sich die Entfernung zwischen den Verteilungsköpfen und der Oberfläche der wirkungsvoll geerdeten Papierbahn erstreckt, geladen. Es βέ± darauf hingewiesen, daß die Papierbahn dem elektrischen Feld unterworfen ist, welches eine Feldkonzentrierung in der Umgebung der vorstehenden Oberflächenfasern herbeiführen kann, oder das Feld kann eine

andere, ähnliche Wirkung auf die nasse Papierbahn ausüben, welche zu dem beobachteten Phänomen beitragen kann, gemäß welchem ein geringstmöglicher Anteil von Stärketeilchen eine große Verbesserung der Oberflächenfestigkeit des Papiers ergibt. Selbstverständlich kann die Aufbringung von Stärketeilchen gemäß Erfindung gleichzeitig mit der Aufbringung anderer bestimmter Materialien erfolgen, welche mit den Stärketeilchen entweder in der gleichen oder in anderen Tröpfchen gemischt werden können, welche zusammen mit der Stärke aufgesprüht werden.

Diese anderen bestimmten Materialien sind z.B. Farbstoffe, Füllstoffe, und polymere Latexmaterialien, welche durch Copolymere und Styrol und Butadien dargestellt sind

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und polymere Emulsionen wie etwa Polyvinylelilorid- Emulsionen. Mit Wasser mischbare Flüssigkeiten und besonders äliphatisohe polyhydrisehe Verbindungen, wie etwa.die verschiedenen Glykole, welche dürcn ÄthylenglykoIdarge stellt sind und Polyglykole, welche durch Diäthylenglykol,Triäthylenglykol, Glyzerin und Pentaerythirit dargestellt werden, können dazu verwendet werden, das zur Dispergierung der Stärketeilchen verwendete Wässer teilweise oder gänzlich zu ersetzen. Glyzerin zeigt den Punkt mit besonderer Deutlichkeit, da es in den Papierfasern zur Erhöhung der Flexibilität und der Haftwirkung zwischen den Fasern und zur Verbesserung der WasserabsorptiOnsfähigfceit- und der Aufnahmefähigkeit für wässrige Farben absorbiert wird, welche Eigenschaften alle beim Abtrocknen wichtig sind.- ; . ,

Es können auch Hilfsägenzien verwendet werden. Wenn die Stärketeilchen in einer Suspension gehalten werden müssen, sind oberflächenaktive Agenzien nützlich, um die Teilchen in dem wässrigen Medium- zu suspendieren, und solche Agenzien sind durch Natriumlauroylsylphat und Oicocosdimethylammoniumchlorid dargestellt. Diese Agenzien wurden normalerweise in Mengen von etwa 0,5 Gewichtsprozenten bezüglich des Gewichts der Stärke verwendet werden.

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Die Erfindung wird weiter anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Eine versuchsraäßige Papierherstellungsmaschine herkömmlicher Konstruktion (ähnlich der in Pig. I gezeigten) wurde so abgewandelt, daß sie eine Stärkeniederschlagzone mit einer Ausrüstung entsprechend Pig. I zum Zerstäuben und elektrostatischen Laden einer feinverteilten Stärke-Wasser-Dispersion aufweist. Es ist eine einzige elektrostatische Sprühkanone verwendet, wobei die Kanone in einem Abstand von etwa 25 cm oberhalb von der 30,5 cm Bahn angeordnet ist, und wobei die Kanone in einem Winkel von etwa 45 nach abwärts gerichtet ist, damit der Sprühnebel nach abwärts und in die Richtung der Bahnbewegung gerichtet wird. In der gewerblichen Technik würden breitere Bahnen erzeugt werden, und es würden mehr Sprühkanonen als in der Zeichnung gezeigt zum Aufbringen des Sprühnebels über die vollständige Breite solcher breiteren Bahnen verwendet werden. Der verwendete Stoff entsprach nahezu einem herkömmlichen Zeitungspapier (70$ Holzschliff, 30$ Sulphit) und der endgültige Bogen wog 1415 kg pro Riei3 (61 χ 91 cm - 500 Bogen, 279 m² ).

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1 art 7 a?

Die Papierherstellungsmaschine wird mit einer Geschwindigkeit von 23 m pro Minute tetrieben, und es wird ungeköchte, pulverisierte Maisstärke, welche zur Absenkung ihrer ursprünglichen Gelatinisierungstemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 60 C bis 63 O hydroxyäthyliert wurde; auf die Filzbandseite des Papiers aufgetragen, wobei eine elektrische ladung von 65 bis 75 KV an den Köpfen verwendet wird. Die Ladung wird durch ein Netzgerät mit negativer Spannung aufgebracht. Die Stärketeilchen werden

, vor Verwendung zur Bildung der Stärke-Wasser-Dispersion gesiebt, damit Teilchen mit einer Größe von mehr als 31 Maschen pro cm entfernt werden. ; -

Die Anlage zur Aufbringung von Stärke ist so angeordnet, daß die Stärke tröpfchen auf der oberen Oberfläche der Bahn in Form von Tröpfchen niedergeschlagen werden, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,38 mm an einer zwischen den ersten beiden Paaren von Preßwalzen gelegenen Stelle besitzen, wie dies in der Zeichnung gezeigt Is t\ Die Feuchtigkeit der Bahn^beträgt in diesem Bereich etwa 70$. Die Stärkedispersion ist so eingestellt,daß 25 Gewichtsprozente von fester Stärke in Wasser dispergiert ist. Nach dem Stärke-Sprüh-Aufträg wird die Bahn kontinuierlich unter Verwendung von Trocknungswalzen getrocknet, welche

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mit Dampf mit 2,1 kg pro cm Überdruck "beheizt sind, und die getrocknete Bann wird kalandriert. Der Sprühnebel wird so dosiert, daß die niedergeschlagene Stärkemenge gleich einem Gewichtsprozent der Papierfasern, d.h. 1,5 g/m Oberfläche ist. Die fertiggestellte Bahn besitzt, obwohl sie nur eine geringfügige geringere Absorptionsfähigkeit aufweist, eine stark verbesserte Ausfaserungsbeständigkeitx

Bei Verwendung der kommerziellen hydroxyäthylierten Maisstärke, welche durch Penick and Ford Limited, unter dem Handelsnamen Penford Gum 300 vertrieben wird, wurden im wesentlichen die gleichen Ergebhisse erzielt.

Beispiel 2

Die Prozedur von Beispiel 1 wird wiederholt, während die Stärke von Beispiel 1 mit 3 Gewichtsprozenten oder etwa 1,5 g/m aufgetragen wird. Für verschiedene Bereiche dieses Laufes wird die elektrostatische Auftragseinrichtung nacheinander bei (1), und zwar der gleichen Stelle wie im Beispiel 1, nämlich zwischen den ersten beiden Paaren von Preßwalzen, angeordnet, wo die Bahnfeuchtigkeit etwa 70 i» beträgt, bei (2) unmittelbar vor der Gautschwalze angebracht, wo die Bahn etwa 83 i> Feuchtigkeit enthält, und bei (3) weiter zurück auf der Papiermaschine in dem Trocknungs-

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abschnitt angebracht, wo die Bahnfeuchtigkeit etwa 30$ beträgt. In jedem Fall verläuft der Maschinenbetrieb zufriedenstellend, und der Prozeß ergibt ein mit dem'Produkt entsprechend dem Beispiel 1 vergleichbares Produkt. Beim Lauf (2) ist die Stärke gleichförmiger in demPapiefmaterial verteilt, und beim lauf (3) ist die Stärke näher an der Oberfläche des Papiers konzentriert, was besonders nützlich bei Zeitungspapier ist.

Beispiel 3

Die Prozedur von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß anstelle von Wasser zur Dispergieruhg der Stärke eine Mischung im Verhältnis von 5o/50 Gewichtsanteilen von Stärke und Glyzerin verwendet wird, und daß der Stoff so gewählt wird, daß ein gebleichtes Kraftpapier geschaffen wird mit 20 bis 25 kg pro Hieß (279 m ). Durch einen Kieder-

schlag von 0,5 g Stärke pro m Oberfläche wird die Druckbarkeit des Papiers erhöht.(die Haftung der Druckfarbe wird verbessert), und das Glyzerin dient dazu, die Papierbahn geschmeidig "und flexibel zu machen und es erhöht ihre Wasserabsbrptionsfähigkeit, was eine Grundlage für dekorative Papierhändtücher bildet*

Gemäß Erfindung können also Papier und ähnliche Erzeugnisse - V - \ -v '■ ". : . - 36 -

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durch Niederschlagen von feinverteilten, elektrostatisch geladenen Tröpfchen einer konzentrierten, normalerweise wässrigen Lösung von ungelatinisierten Stärketeilchen auf eine wasserhaltige Bahn planiert werden, welche sich noch auf dem Sieb einer 3?ourdrlniermaschine befinden kann, welche aber vorzugsweise auf der Austragseite der Gautschwalze angeordnet ist. Die Stärkedispersion ist wünschenswerterweise konzentriert und sie wird vorteilhaft so verstäubt, daß sich ein Tröpfchendurchmesser von weniger als 1,4 um ergibt. Die Stärketeilchen können wenigstens teilweise gelatinisiert werden, während das Papier entwässert wird, damit die Papierfasern mit dem Material der Bahn verbunden werden.

Die Erfindung soll durch die Ausführungsbeispiele nicht beschränkt sein.

- 37 Pat entans prüc he

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Claims (24)

" 3?■'"■■■."■ 1S11787 Paten ta ns ρ r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung von faserigem, absorptionsfähigem, flächigem Zellulosematerial, dadurch gekenn-

--"zeichnet, daß eine wasserhaltige Bahn eines faserigen, flächigen Zellulosematerials an einer Mederschlagzone vorbeibewegt wird, daß der !Niederschlagzone zerstäubte Tröpfchen eines wässrigen Breis von ungelatinisierter Stärke in Körnchenform zugeführt; werden, welche zur gegenseitigen Abstoßung elektrisch geladen sind,, wodurch die Tröpfchen elektrostatisch von der nassen Bahn angezogen werden und gleichmäßig auf dieser in "Form von einzelnen Tröpfchen niedergeschlagen werden, und daß dann die Bahn entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nasse Bahn zur Trocknung beheizt wird, wodurch die Stärkekörnchen wenigstens teilweise mit dem Wasser der Bahn gelatinisiert werden.

3»" Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärketeilchen in einer dosierten Menge von 0,1 g

bis 2,5 g Stärke pro m Oberfläche niedergeschlagen werden.

iwoe Unterlagen (Mir § ι aös.₂ n_r.ι sat*3de»Äin*w«*»*4.».\_im 109813/0243

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke Maisstärke ist, welche zur Absenkung der G-elatinisierungstemperatur an ihrer Oberfläche auf - 12° bis + 10° O behandelt wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maisstärke an ihrer Oberfläche hydroxy äthylisiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserhaltige Bahn wenigstens 25 Gewichtsprozente Wasser enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurah gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial aus Papier oder Pappe besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial Papier ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenmaterial Zeitungspapier ist.

10. Verfahren zur Herstellung von Papier, dadurch gekenn zeichnet, daß eine wasserhaltige Papierbahn, welche

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wenigstens 25 Gewichtsprozente Wasser enthält, an einer Niederschlagszone vorbeibewegt wird, daß der Niederschlagszone zerstäubte Tröpfchen eines wässrigen Breis von ungelatinisierter Stärke lh ^Körnchenform zugeführt werden, wobei die Körnchen einen 1,5 mm nicht übersteigenden Durchmesser besitzen und in einer Dosierung von

2
0,1 g bis 2,5 g Stärke pro m Fläche zugeführt' werden _s daß die Tröpfchen zur gegenseitigen Abstoßung elektrisch geladen sind, wodurch die Tröpfchen elektrostatisch von der nassen-Papierbahn angezogen werden und auf- dieser in Form von gesonderten Tröpfchen niedergeschlagen werden, daß die Bahn dann zur Trocknung beheizt wird, wodurch die Stärketeilchen wenigstens teilweise mit dem Wasser der Bahn gelatinisiert werden und an den Oberflächenfasern des Papiers anhaften.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier Zeitungspäpier ist und daß die Tröpfchen wenigstens 10 Gewichtsprozente Stärke enthalten und zur Niederschlagzone zugeführt werden, wobei sie einen

. 0,75 mm nicht übersteigenden Durchmesser· aufweisen und

in einer dosierten Menge von ungefähr 0,2 g bis ungefähr : 1 -.g Stärke pro m Oberfläche zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,, daß

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der Feuchtigkeitsgehalt, der Bahn an der Stelle des Niederschlags der Tröpfchen zwischen 25 und 80 Gewichtsprozenten liegt. . ■

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröpfchen wenigstens 20 Gewichtsprozente Stärke enthalten und einen 0,75 mm nicht übersteigenden Durchmesser besitzen.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zerstäubte,Sprühnebel in die Bewegungsrichtung der Bahn gerichtet ist,

15. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tröpfchen unter Verwendung einer Niederschlagzone mit einem elektrostatischen Feld niedergeschlagen werden, welches einen durchschnittlichen Potentialgradienten von wenigstens 2 KV pro cm besitzt.

16. Verfahren zur Herstellung von faserigem, absorptionsfähigen, flächigen Zellulosematerial, dadurch gekennzeichnet, daß eine wasserhaltige Bahn eines faserigen, flächigen Zellulosematerials an einer Niederschlagzone vorbeibewegt wird, daß der Niederschlagzone zerstäubte Tröpfchen eines wässrigen Breis von ungelatinisierter Stärke

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; ; 16T1787

in Körnchenform zugeführt werden, wobei die Stärke in Form von gesonderten Teilchen in einer Flüssigkeit disperglert ist, daß die Tröpfchen zur gegenseitigen Abstoßung elektrostatisch geladen sind, wodurch die Tröpfchen elektrostatisch auf die nasse Bahn angezogen und in ' Form von gesonderten Tröpfchen gleichmäßig niedergeschlagen werden, daß dann die wasserhaltige Bahn zur Trocknung beheizt wird, lind daß die Stärkekörnchen wenigstens teilweise gelatinisieren.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine mit Wasser mischbare Flüssigkeit

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18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser mit einer Beimischung von mit einer mit Wasser mischbaren aliphatischen polyhydrischen Verbindung aufweist. ;

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Mischung von Wasser und Glyzerin ist. "·. . ;; ;■■■ -■■'. -'■'/■-■ V- y .. ■

20. Vorrichtung zur Durchführung^ des Verfahrens nach einem

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der Ansprüche 1 bis 19 mit einer Einrichtung zur Bildung einer Bahn aus Papierstoff und einerj Einrichtung zum Trocknen der Papie-rstoffbahn, gekennzeichnet durch eine Sprühvorrichtung zum Zerstäuben einer Aufschlämmung aus einem mit dem Papier zu vereinigenden Material, eine Einrichtung' zum Zuführen der Aufschlämmung zur Sprühvorrichtung, und eine Einrichtung zum Aufladen der zerstäubten Aufschlämmung, wodurch die versprühte Aufschlämmung auf einer Fläche der Bahn abgelagert wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung einen ^erstüuber aus im wesentlichen nichtleitendem Material aufweist, und daß die.Einrichtung zur Aufladung der zerstäubten Aufschlämmung eine längliche

• Aufladungselektrode aufweist, welche an eine Hoehspannungsquelle angeschlossen ist und von der Zerstäubungsvorrichtung neben dem Sprühstrahl getragen wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen der Aufschlämmung zu der Sprühvorrichtung an diese angeschlossene leitungen und eine Pumpe zum Durchtreiben der Aufschlämmung durch die Leitungen aufweist.

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Tel 1787

23. Vorrichtung nach Anspruch. 21, ■ äädurcli gekeian^eiclinet, daß sie eine Einrichtung aufweist, mittels welcher die Sprühvorrichtung über der Fläche der ,Bahn so angeordnet ist, daß der Sprühstrahl auf die Bahn gerichtet ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Oberfläche der Bahn auf einem den.Sprühnebel anziehenden Potential zu halten. ■.-..·-.."..".■

24. Vorrichtung nach Anspruch 23 mit einer Fourdrinier-Sieb-Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich-.tune; zum !rasen der Sprühvorrichtung so in bezug auf die Fourdrinier—Sieb-Maschine und die Einrichtung zum Trocknen "der Bahn angeordnet ist, daß der Sprühnebel .auf die Bähnflache gerichtet wird, .nachdem die Bahn die

." ■Fourdrinier-Sieb-Maschine verlassen hat.

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L β e r s e i t e