DE1696278A1 - Verfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen Faserbahn - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen FaserbahnInfo
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Description
ipWno. K. Watther "' £
Tel.Sö44285
Wiggins Teape fiesearch & Development itd«
unterlagen für die Offeiilefflangsscteift · '.
Verfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen Paserbahn
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen Paserbahn durch Bilden einer
kontinuierlichen Schicht aus im wesentlieh.en gleichmässig in '
einem Schaum dispergierten Pasern auf der einen Seite des Sie*· ,
bes einer Papiermaschine, wobei der Schaum durch Rühren einer !
wässrigen Lösung eines oberflächenaktiven Agens gebildet wird, j
durch/ . j
und/auf der anderen Seite des Siebes einwirkende» Säügdruck ·
die Schicht zum Zusammenbruch gebracht wird, die Flüssigkeit
abgezogen und die gebildete Paserbahn getrocknet wirdo
Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Papier
oder nicht gewebten Bahnen aus fasrigen Werkstoffen wird eine Suspension von Pasern.in einer Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser
auf das Sieb aufgebracht, das das Abtropfen der Flüssigkeit
gestattet, während der grösste Seil der Fasern in Form einer
Bahn oder eines Filzes zurückgehalten wird, in denen die Fasern
miteinander vermischt im wesentlichen in der Ebene dieser Bahn liegen· Infolge der willkürlichen Ablagerung der Suspension und
der den meisten Fasern eigenen Neigung, Flocken oder Klumpen zu bilden, ist die gebildete Bahn normalerweise nicht gleichförmig,
enthält vielmehr Bereiche, in denen sie besonders dünn Neue Unterlaeen r- .-.i.i;.'i__:iii.i.^iiin τ <n j)***»mtm H ι ιίβπτ
- 109802/0366
und leicht oder besonders dick und schwer ist· Hie Gleichmääsigkeit
der Bahn kann in begrenztem Umfange durch die Erfahrung' der Bedienungsperson und durch die Ausbildung der Maschine erhöht
werden» Im besonderen ist es bei der Herstellung von Bahnen aus-Pasern»
die eine grosse Neigung zum Bilden von Flocken oder Kltmpen haben, wie z,B, lange synthetische Fasern, lange leicht
geschlagene Hadernbaumwollfasern oder Holzfasern, zum Erreichen
einer annehmbaren Gieichmässigkeit der Bahn erforderlich, dass"
die Fasern in einem sehr grossen Viasservolumen dispergiert werden«
Die anschliessende Abführung dieser grossen Wassermengen kann auf üblichen Papiermaschinen nicht durchgeführt werden;
diese bedürfen hierzu einer kostspieligen Abänderung. Der Einsatz besonderer nur für diesen Zweck geeigneter Maschinen zur
schnellen Abfuhr grosser Wassermengen bedingt eine Erhöhung der Herstellungskosten«,
Ein weniger bekanntes Verfahren zur Bildung relativ gleichmässiger Dispersionen von Fasern und daraus gebildeter
Bahnen im wesentlichen gleichmässiger Faserverteilung besteht ;
darin* dass die Fasern in einer Flüssigkeit hoher Viskosität, '
beispielsweise einer wässrigen Lösung von Zucker oder Haturgumml,
dispergiert werden.» Bei diesem ^erfahren wurde aber festge- :
stellt, dass beim Beenden der Dispersionswirkung die Fasern ; sehr schnell ihre eigene Bewegung verlieren und unbeweglich wer4
den, bevor sich in ausreichendem Masse Flocken und Klumpen auf- '·
gelöst haben. Eine einwandfreie Suspension der Fasern besteht daher, bis die Flüssigkeit abgetropft und die Bahn gebildet ist\
Infolge ihrer hohen Viskosität kann die Flüssigkeit indessen
109882/0366
BAD ORIGINAL
durch die sich "bildende Bahn und das diese tragende Sieb nur
langsam und unter Schwierigkeiten abgeleitet werden, so dass dieses Verfahren für eine kontinuierliche Massenfertigung wenig
geeignet ist»
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ,die den
bekannten Verfahren eigenen Nachteile zu vermeiden, und in wirtschaftlicher
Weise die Bildung von Paserbahnen grosser Gleichmässigkeit
zu ermöglichen«, >
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht bei einem
solchen der eingangserwähnten Art darin, dass ein Schaum aus einer dicken viskosen Dispersion aus Luft in Wasser verwendet
wird, die durch kräftige ,grosse Scherwirkung gebildet einen '
wesentlichen Teil der Luft in Form sehr kleiner, vom Auge gerade
noch erkennbaren, Bläschen enthält, und eine Viskosität grosser'
als 22 sec (DIlT 53211) und eine Dichte nicht grosser als 0,35
aufweist« ■
Die Pasern können zum Dispergieren trocken oder in
Wasser suspendiert dem Schaum zugeführt werdenö Hierbei ist es "
möglich, dass die Pasern bei der Bildung des Schaumes in diesen ' dispergiert werdene
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen,
dass die den Schaum bildende Flüssigkeit und eine Suspension
der Pasern in Wasser getrennt in einen Emulgierungsapparat
mit grpsser Scherwirkung eingebracht werden und durch diesen das Dispergieren bewirkt wird*
Es wurde festgestellt, dass durch diese Verfahremsführung
die Vorteile der hohen Viskosität, eine geringere Be-
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Belastung der Fasern beim Beenden der ihnen vom DispergierungsapparaVerteilten
Bewegung, mit denen der niedrigen Viskosität vereint werden und eine annehmbar -schnelle Ableitung der Flüssigkeit
erreicht wird, wenn hierbei und bei der Bildung einer Bahn auf einer üblichen Papiermaschine ein auf das Sieb gerichteter
Druck auf die Schicht ausgeübt wird« Es wurde ferner festgestellt,
dass in einer solchen Flüssigkeit dlspergierte Fasern
schnell unbeweglich werden, wenn die Agitation aufhört und gut dispergiert bleiben, um eine im wesentlichen gleichmässlge
Bahn zu bilden,, In dieser Weise hergestellte Bahnen haben im
Vergleich zu nach den bisherigen Verfahren gebildeten den Vorteil
einer sehr gleichmässigen Verteilung der Fasern über ihre Fläche, insbesondere wenn die Fasern lang sind und zur Bildung
von Flocken und Klumpen neigen«. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, dass mit ihr die Suspension der Fasern mit einer Konsistenz, d*hedem Verhältnis zwischen Fasern und Flüssigkeit, erhalten werden kann, die wesentlich höher" ist als
dies bei bekannten Verfahren möglich ist« Als weiterer Vorteil
ist anzusehen, dass das Aufbringen der Suspension und die Ableitung
der Flüssigkeit zur Bildung der Faserbahn auf üblichen zur Verfügung stehenden Papiermaschinen vorgenommen, werden kanne
die hierzu nur leichte Abänderungen erfordern. Andererseits können auf das erfindungsgemässe Verfahren abgestimmte neue
Maschien gebaut werden, die im Entwurf und in der Betriebsführung
wesentlich einfacher sind als normale Papiermaschinen.
Bei der Bildung der pseudoplastischen thixotrop!sehen
Flüssigkeit ist der chemische Charakter des oberflächenaktiven
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Agens von weniger grosser Beäsitung, sofern es nur eine dicke
•viskose, sehr kleine Luftbläschen enthaltende Dispersion zu
"bilden gestattet« Das oberflächenaktive Agens kann anionisch,
kationisch oder ionenneutral sein und es wurden oberflächenaktive Agenzien als geeignet festgestellt, wie ein Polyoxyalkalen-Kondensat,,
Dodeci-Benzol-Sulfanat und Octylphenoxyethoxy-Ethanol.
Ferner können auch Seifemflocken verwendet werden,, Es muss jedoch
erwähnt werden, dass die Wahl des oberflächenaktiven Agens g
von den Eigenschaften abhängen kann, die der endgültige faserige Werkstoff aufweisen solle Das oberflächenaktive Agens wird mit
Wasser gemischt, wobei die Verwendung von heissen Wasser vorteilhaft, aber nicht zwingend ist·
Die Dispersion aus tuft in Wasser kann in jedem geeigneten
Emulgierungsgerät vorgenommen werden, sofern dieses ge4-eignet
ist, Luft in Form sehr kleiner Bläschen, die gerade noch
. j
mit dem Auge zu erkennen sind, in der Flüssigkeit zu dispergie-j
ren und diese Dispersion aufrechtzuerhalten«, Im allgemeinen ;
kann durch einfaches Rühren keine ausreichende Scherwirkung er-j
zielt werden; Geräte,bei denen hohe Schergeschwindigkeiten mög-j
lieh sind, sind geeigneter« Es wurde festgestellt, dass die von
der Firma Denver Equipment Go hergestellten Schäum-Flotations- ;
zellen eine geeignete Scherwirkung aufweisen, bei denen die !
luft durch ein in dem zu emulgiernden Stoff umlaufendes Pumpenrad eingebracht wird«
Es ist wesentlich, dass die Konzentration des emul- j
gierenden Agens genügend gross ist und dass die Wirkung des E- \
mulgierungsgerätö genügend kräftig ist, so dass eine feinver- j
teilte Dispersion von Luft in Wasser entsteht» " '
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Ist die Konzentration des oberflächenaktiven Agens zu niedrig, so wird nur eine dünne Flüssigkeitsdispersion erreicht, die sich bald in eine Flüssijgkeitssch^icht und eine
Schicht groben Schaums. trennt« Bei ausreichender Konzentration
des oberflächenaktiven Agens, jedoch ungenügender Schwerwirkung des Geräts, wird eine dicke viskose Dispersion überhaupt
nicht erreichte Ferner ist es nötig, dass der Anteil der in der Dispersion enthaltenen Luft überwacht werden muss, weil ein
zu grosser Luftanteil zu einem trockenen groben Schaum und gros*-
sen Luftblasen führt, der für eine gleichmässige Dispersion der Fasern nicht geeignet ist«, Befriedigende Ergebnisse wurden mit
einer Dispersion erzielt, deren Viskosität erfindungsgemäss grosser als 22 see, gemessen in einem Ford Cup 4 nach DIN 53211,
ist, und in der der Luftanteil nicht weniger als 65 VoI^ beträgt ο Dies entspricht einer mittleren Dichte der Dispersion
von 0,35. =
Es ist möglich, Fasern gleichzeitig mit der Bildung
der Dispersion zu dispergieren« In abgewandelter Weise können
die Fasern entweder trocken oder in Wasser suspendiert in die
bereitete Dispersion eingebracht und im gleichen Gerät disper«
giwrt werden, in dem die Dispersion bereitet wurde. Das bevorzugte
Verfahren zum Dispergieren der Fasern in der Dispersion besteht jedoch daiin, dass diese aus dem sie bildenden Gerät
in ein anderes Gerät umgefüllt wird, dem eine Suspension von
Fasern in einer kleinen Menge von Wasser zugesetzt wird, und
in dem zweiten Gerät dt· Dispergieren vorgenommen wirde
Die vorbereitete im wesentlichen gleichmässige Sus—
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pension der Pasern wird auf dem "beweglichen Sieb einer Fourdrinier-Papiermasehine
oder dir Oberfläche einer Zylinder-Pappmaschine
oder aäw die Bahn bildenden Fläche anderer bekannter
Papiermaschinen als Schicht abgelagert« Bei Ausüben eines
Saugdruckee auf der anderen Seite des Siebes bricht diese
Schicht zusammen und unter Ableiten der Flüssigkeit bildet
sich auf der Oberfläche des Siebes eine Bahn aus Fasern mit überlegener Grleichmässigkeit» Wenn auch das Aufbringen der
Suspension der Fasern auf das Sieb, das Zusammenbrechen der Schicht und das Ableiten der Flüssigkeit nach einem der bekannten Verfahren durchgeführt werden kann, ist es doch vorteilhaft,
einen geschlossenen Strömungsverteiler verhältnismässig kleinen Volumens zur Bildung der Schicht zu verwenden,
worauf das Zusammenbrechen der Schicht durch Ausüben des Saugdrucks
auf der Unterseite des Siebes bewirkt wird und die gebildeten Bahn in der üblichen Weise wie bei der Papierherstellung
behandelt wird»
Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht Q
darin, dass ohne Schwierigkeit mehrschichtige Bahnen gebildet werden können» Es können mehrere Schichten von Suspensionen
von Fasern nacheinander aufgebracht werden und auf der zuvor
gebildeten 8KMHiRt Bahn zu einer weiteren Lage der Bahn umgeformt
werden, wozu oberhalb in Längsrichtung des Siebe» nacheinander verschiedene Zuspeiseköpfe vorgesehen sind. Den Zuspeiseköpfen sind dann entsprechende Saugkästen auf der Unterseite
des Siebes zugeordnete Bei normalen Papierherstellungsverfahren,
bei denen die Fasern in Wasser dispergiert sind,
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wäre es erforderlich, am zweiten und den folgenden Zuspeiseköpfen grosse Wassermengen durch die zuvor gebildete Bahn abzuleiten, wodurch eine schlechte Ausbildung der folgenden Bahnen
bedingt wäre0 Beim erfindungsgemässen Verfahren ist jedoch nur
eine geringe Wassermenge durch die zuvor gebildete Schicht hindurch abzuleiten, so dass die Bildung der nachfolgenden Lagen
der Bahn nicht wesentlich gestört wird*
Nachstehend sind einige Beispiele für die Herstellung ™ von Faserbahnen nach dem erfindungsgemässen Verfahren angegeben
Eine Papiermasse wird nach bekannten Verfahren durch
Auflösen von gezupften Baumwollfasern in Wasser und Schlagen auf 18° Schopper-Riegler bereitete Die Papiermasse wird in üblicher
Weise mit einem nassen, verstärkenden Kunstharz, zoBe
des Pasergewichts Melamin-Formaldehyd, behandelt.
Es wird eine Dispersion von Luft in Wasser gebildet, indem kontinuierlich 0p2 G-ew^ige Lösung eines Polyoxyalkalen-Kondensate
in Wasser durch eine Denver-Flotationszelle so gepumpt wird, dass die mittlere Verweilzeit in der Zelle 15 see
beträgt« Die Zufuhr der Luft zum Pumpenrad der Zelle erfolgt
gedrosselt, so dass ein feinkörniger Schaum auf der Oberfläche
der Dispersion gebildet wird, der am Überlaufen zur Lutte der Zelle gehindert ist.
Die Dispersion und die aufbereitete Papiermasse werden
dann in eine andere Denver-Flotationszelle gepumpt, so dass sich eine mittlere Verweilzeit von 45 see ergibt, wobei das Verhältnis
2 Gewichtsteile Fasern auf 100 Seile Wasser eingestellt ist«
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Die !luftzufuhr zur Zelle wird gedrosselt, so dass sich etwas
grober Schaum bildet, wobei ein Überlaufen der Suspension in die Lutte der Zelle verhindert ist« Die Dichte der Suspension beträgt
dann 0,3«
Die Suspension wird aus der zweiten Denver-Flotations—
zelle abgepumpt und als Schicht auf das Siefe einer Fourdrinier-Papiermaschine
über V-förmige Düsen verteilt und als Schicht abgelagert« Es ergibt sich eine Dicke der Schicht von etwa 15 mm. f
Die ¥-förmigen Düsen sind oberhalb des Siebes so angeordnet, dass
die Ablagerung der Suspension auf dem Sieb direkt oberhalb von
Saugkasten erfolgt und ihr Zusammenbrechen und das Ableiten der Flüssigkeit beim Überlauf über den Saugkasten erfolgte Es bildet
sich dann eine Faserbahn mit einem Gewicht- von annähernd 100 g/m ·
Der Saugdruck in den Saugkasten beträgt etwa 38,1 bis 76f2 mm QS
und in den Saugkissen etwa 305 - 356 mmQS.
Die Bahn aus Fasern wird dann von dem Sieb in der üb-
liehen Weise zum nachfolgenden Abschnitt der Papiermaschine ge- μ
brachte Die Flüssigkeit und der Schaum, die in den Saugkasten
gesammelt werden, werden weitgehend von Iiuft in einem Zyklonab—
scheider bekannter Bauart getrennt« Die Luft wird durch eine Mass-Vakuumpumpe
abgesaugt und die zurückbleibende Flüssigkeit und Schaum in die ^enver-Flotationszelle zurückgebracht*
Die Grleichmässigkeit der hergestellten Bahn ist weaentlieh
grosser als nach bisher bekannten Verfahren hergestellten Bahnen, es wird eine gleichmässige Verteilung der offenen Poren
der Bahn erzielt und damit eine'bessere Filterwirkung0
-1Ö-109882/0366
Das Verfahren wird in gleicher Weise wie beim Beispiel
1 durchgeführt» Die Papiermasse besteht jedoch aus 67 Teilen
frei geschlagener Sulphitpulpe und .33 Teilen eines künstlichen Latex, ZoBo eine Akryl-Hitril-Butadin-Kopolymer-Dispersiono
Der Latex wird der Suspension in der zweiten Denver-Flotationszelle
zugesetzte die gebildete Bahn hat ein Gewicht von. 40 g/m
und der in der Bahn verbleibende Anteil an Latex beträgt 85 90 $ gegenüber 70Ji "bei nach bisher bekannten Verfahren hergestellten
Bahnen« Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht daher,
dass ein grösserer Anteil an Beschwerungen oder anderen Zusätzen in der fertigen Bahn enthalten bleibt»
Beispiel 3 :
Einer Papiermasse entsprechend dem Beispiel 1 wird in einem Sehigilggerät ein Anteil von 10$ Terylen-Pasern einer
Länge von 25 mm und einer Stärke von 15 Denier zugemischto Die
Masse wird sodann kontinuierlich einer Hydrapulper—Dispergierungsmaschine
zugepumpt, in der sie auf eine Konsistenz von 1$ verdünnt
wird und in der ihr 0,2 Gew# des ITüssigkeitsgewichte eines
polyoxyalkalen-Kondensats zugesetzt wird. Die mittlere Ver-»
weilzeit in diesem Gerät beträgt etwa 5 Minuten, wonach eine
ausreichend wirksame Suspension der Pasern erzielt ist· Die Suspension
wird auf das Sieb einer Pourdrinier-Papiermaschine verteilt
und wie im Beispiel 1 zum Zusammenbrechen gebracht. Das
erzeugte filterpapier zeigt eine überragende G-leichmässigkeit
und Wärmebeständigkeit«;._JDi,e. e.inzij;e Änderung im Hydrapulper ist
hierbei das Entfernen seines SiebeB*
«11- ■■
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Claims (1)
- Patentansprüche-:M«Verfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen Paserbahn durch Bilden einer kontinuierlichen Schicht aus im wesentlichen gleichmässig in einem Schaum dispergierten Fasern auf der einen Seite des Siebes einer Papiermaschine, wobei der Schaum durch Rühren einer wässrigen Lösung eines oberflächenaktiTen Agens gebildet wird, und durch auf der anderen Seitt des Siebes einwirkenden Saugdruck die Schicht zum Zusammenbruch f gebracht wird, die Flüssigkeit abgezogen und die gebildete Faöerbahn getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaum aus einer dicken viskosen Dispersion aus Luft in Wasser verwendet wird, die durch kräftige, grosse Schwerwirkung gebildet einen wesentlichen Teil der Luft in Form sehr kleiner,.vom Auge gerade noch erkennbaren, Bläschen enthält, und eine Viskosität grosser als 22 sec (LTH 53211) und eine Dichte nicht grosser als 0,35 aufweist,,2e Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, j dass die Fasern zum Dispergieren trocken oder in Wasser suspendiert dem Schaum zugeführt werden«,3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bei der Bildung des Schaumes in diesen dispergiert werden,4« Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Schaum bildende Flüssigkeit und eine Suspension der Fasern in Wasser getrennt in einen Emulgierungsapparat eingebracht werden, und durch diesen das Dispergieren bewirkt wird» Neue Unterlagen (Art.791 Abs.2Nr. 1 s»tz3*» - it'nummm v.■*.a-12"109882/036 6β Verfahren nach. Anspruch 4 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Bereiten einer Suspension von 'Fasern durch Auflösen von Baumwollfasern in Wasser, Schlagen auf 18° Schopper-Eieglerund durch Behandeln mit 2fo des Fasergewichts Melamin-Formaldehyd,b) Bereiten des Schaums durch Pumpen einer 0,2 Gew#igen wässrigen Lösung eines ionenneutralen oberflachen-aktiTea. Substanz durch eine Flotationszelle· mit einer mittleren Verweilzeit in der Zelle von 15 see unter Dispergieren der Luft in die Lösung,c) Pumpen der Fasersuspension und des Schaumes in eine zweite Flotationszelle mit einer eine mittlere Verweilzeit in der Zelle von 45 seo ergebenden Geschwindigkeit bei einer Einstellung der Faser-suspension auf 2 TeiJLe Fasern auf 100 !Beile Wasser undd) Auspumpen auf das Sieb einer Fourdrinier-Papiermaschine als gleichmässige Schicht von etwa 15 mm Dicke, aus der nach dem Zusammenbruch und dem Abziehen der Flüssigkeit eine kontinuierliche Faserbahn von etwa 100 g/m Gewicht entsteht.6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ifolgende Verfahrensschritt·ι ιa) Bereiten der Fasersuspension durch Behandeln von · 67% frei geschlagener Sulphitpulpe mit 2Ji des Gewichts der Fasern Melamin-Formaldehydg-13-109882/0366 .b) Bereiten des Schaums durch Pumpen einer ο„2 Gew$i- gen wässrigen lösung einer ionenneutralen oberflächenaktiven Substanz durch eine Flotationszelle mit einer mittleren Verweilzeit in der Zelle von 15 see unter Dispergieren der luft in der lösung,c) Pumpen der Fasersuspension 8iI3DÖSHÄ2 und des Schau·· mes in eime zweite Flotationszelle mit einer eine
mittlere Verweilzeit in der Zelle von 45 see ergebenden Geschwindigkeit bei einer Einstellung der " Fasersuspension auf 2 Seile Fasern auf 100 Seile
Wasser,d) Zufügen vom. 33$ eines Kunstlatex in die zweite
Flotationszelle unde) Auspumpen auf das Sieb einer Fourdrinier—Papiergia—j schine als gleichmässige Schicht" von etwa 15 nun ; Dicke, aus der nach dem Zusammenbruch und dem Abziehen der Flüssigkeit eine kontinuierliche Faser—ibahn von etwa 100 g/m Gewicht entsteht» Jj7· Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
folgende Yerfahrensschritte: ;a) Bereiten einer Suspension von Fasern durch Auflösen von Baumwollfasern in Wasser, Schlagen auf 18° ; Schopper-Riegler, Behandeln mit 2$ des Fasergewich^s Melamin-Formaldehyd und zufügen von .tO# iDerylen-Fasern einer länge von 25 mm und einer Dicke vom 15
Denier,b) Pumpen durch eine Hydrapulpermaschine, deren Sieb
zuvor ausgebaut wurde,-14« 109882/0366c) Verdünnen der Konsistenz auf 1$ -und Zusetzen von Ot2% eines ionenneutralen oberflächenaktiven Stoffes und Dispergieren der luft in der Lösungjd) Einstellen der mittleren Verweilzeit in der Hydr apulpermas chine auf 5 Minuten,e) Auspumpen auf das Sieb einer Pourdrinier-Papier« maschine als gleichmässige Sciiich.t von etwa 15 mm Dicke, aus der nach dem Zusammenbruch und dem Abziehen der Flüssigkeit eine kontinuierliche Faserbaha entsteht,,109882/0366
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