DE2350483A1

DE2350483A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von dehnbarem papier

Info

Publication number: DE2350483A1
Application number: DE19732350483
Authority: DE
Inventors: Ernest J Groome; Albert Heim
Original assignee: Clupak Inc
Current assignee: Clupak Inc
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1973-10-08
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DD109243A5; ATA1056273A; SE416063B; US3908071A; JPS5916039B2; PH9752A; NO144223B; DE2350483C2; AU6073173A; CA1013216A; AT333590B; ZA737822B; JPS4971206A; FR2202192A1; GB1405720A; FR2202192B1; BR7303616D0; YU41693B; NO144223C; AR200883A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum 'Herstellen von verdichtetem bzwo verfestigtem Papier,, die

dem Papier außerordentlich verbesserte Eigenschaften bezüglich i Steifigkeit und Biegefestigkeit sowie der Dehn- Spann- und j Streck- sowie Stoßcharakteristiken verleiher

Das dehnbare und verdichtete Papier_s das beispielsweise mit j einer Vorrichtung und nach einem Verfahren hergestellt wird, I die in der US-Patentschrift 2 624 245 beschrieben sind, be- ; sitzt bestimmte,- grundsätzlich bekannte Vorteile und wirt- ^: schaftliche Möglichkeiten. Dieses Papier wird, während es sich

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-z-

in einem teilweise angefeuchteten Zustand ^befindet, einer Druckverdichtung in Richtung der Materialbewegung (Maschinenrichtung oder MD) zwischen einem einen Druck ausübenden Walzenspalt unterworfen, wodurch die Fasern verdichtet werden und eine ihnen eigene Verstreckbarkeit geschaffen wird, ohne daß Krepp-Papier entsteht. Das verdichtete Papier besitzt eine verbesserte Fähigkeit zur Aufnahme von Dehn- Spann- und Streckkräften sowie bessere Stoß- und Zerreißcharakteristiken, die ganz besonders bei solchen Endverbrauchern erwünscht sind, wie den Herstellern von Papier, Säcken und Tüten« Das dehnbare Papier besitzt jedoeh nur eine geringe Steifigkeit und hat wenig Spannkraft, so daß die Verringerung dieser Charakteristiken die Schwierigkeit bei der Verarbeitung dieses Papieres zu Säcken und Tüten erhöhte

Es ist daher der Zweck der Erfindung, die. Steifigkeit des verdichteten Papieres sowie seine Zugfestigkeit zu erhöhen_P ohne an Reißfestigkeit zu verlieren und ferner ganz besoaderB eine Verbesserung der Fähigkeit zu erzielen, auftretende Zug- und Stoßkräfte zu absorbieren. Das Verfahren, durch das diese Ziele erreicht werden, besteht in einer wahlweisen Imprägnation bzw. Tränkung mit 'Stärke in Form einer auoenseitigen Verleimung, wobei dies insbesondere in einer Art und

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Weise geschieht, die nicht zu einer Zerstörung der Dehnbarkeit des Papieres führte

Äußerliche Verleimung von nicht dehnbarem Papier ist bekannt
und wurde benutzt, um die Druckqualität der besseren Papiersorten zu erhöhen, wobei dies durch Schaffung eines auf eine
oder beide Seiten aufgebrachten Überzuges aus Stärke, Clay
bzw. Ton, Polyvinyl-Alkohol oder dergleichen geschähe
In der Schrift ^SIQn Machine Surface Sizing Trials With Acid- ; Modified "Wheat Flour" VoI 53 > Nr₀ 8 August 197o/Tappi wurde ί

• i

darauf hingewiesen, daß die Verleimung von Kraftpapier durch ' Aufbringung eines säuremodifizierten feinen Weizenmehls oder [ einer oxydierten bzw«, sauerstoffhaltigen Hypoclorit-Stärke :

die Wirkung besitzt, daß die Stoß-, Zug- und Streckkräfte ', anwachsen. In der US-Patentschrift 3 362 869 von Welch ist , die Aufbringung eines Stärkeüberzuges auf die eine Seite eines
verdichteten, feuchten Papieres vor dem JDrocknen des Papieres \ offenbart, um ein glattes Papier zu erhalten. Diese Patent-

schrift erteilt die technische Lehre, daß ein gewähnliches . I

ί Glätten des verdichteten und verfestigten Papieres durch

wiederholtes Tränken mit genügend Flüssigkeit nach dem

Xwf*

Verfestigen des Materials Zerstörung, seiner Dehnbarkeit und seiner sonstigen Vorteile führt. Um daher ein

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übermäßiges Anfeuchten des Materials zu vermeiden, wird ein starker Überzug auf eine Oberfläche des noch feuchten Materials nach dem Verdichten aufgebracht und zwar unmittelbar vor einer Trockenrolle, die eine Verstärkung des Feuchtigkeitsgehaltes in dem Material verhindert, während die Stärke mit ihrer Klebewirkung bis zur Trockenrolle durchtränkt, und wenn das Material unter Druck gegen die Rolle gepresst wird, erfolgt eine Glättung der mit den Stärke überzogenen Seite des Materials.

Es ist Sinn und Zweck der Erfindung, einen verdichteten Paperwerkstoff mit einer Starkelösung auf eine besondere Weise zu behandeln, durch die sich die auf verdichtetes Material nachteilig auswirkenden Folgen vermeiden lassen, die durch die Verwendung von Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit hervorgerufen werden.

Gemäß der Erfindung wird durch eine gesteuerte Aufbringung einer Wasser und Stärke enthaltenden Lösung auf beide Seiten eines verdichteten Papierwerkstoffes unter optimalen Bedingungen eine Erhöhung der Zugfestigkeit des Werkstoffes um 15o %, der Berst- bzw. Stoßfestigkeit um 4oo %_t der Steifigkeit um 1oo % und der Fähigkeit, Zugkräfte zu absorbieren um 3oo % erzielt. Als Ergebnis dieser drastischen und unerwarteten

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Verbesserungen ist es möglich, als Ausgangsmaterial einen Papierbrei zu benutzen, von dem man früher dachte, daß er völlig ungeeignet sei für die Herstellung von Sackpapier-, und andererseits besteht die Möglichkeit, rohen und minderwertigen, herkömmlichen Papierbrei zu verwenden, ohne daß die Festigkeit eine Einbuße erleidi.

Ferner wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum außenseitigen Verleimen von verdichtetem Papierwerkstpff atie z.B. aus Kartoffeln, Korn oder Weizen gewonnene Stärke in gelöster Form unter Druck zum Tränken der beiden Seiten des Materials mit einem Prozentsatz von 1 - 1o Gewichtsprozent verwendet, während die von dem Gewebe aufgenommene Feuchtigkeit derart gesteuert wird, daß nach dem Trockenvorgang das Gewebe im wesentlichen alle guten Eigenschaften besitzt, die es durch die Verdichtung erhielt und ferner eine verbesserte Zugfestigkeit, Berst- und Stoßfestigkeit und Steifigkeit sowie die Fähigkeit erhält, Zugkräfte zu absorbieren. Das mit den beschriebenen Maßnahmen hergestellte, verdichtete Papier ist nahezu so steif, wie nicht verdichtetes Papier ( so daß es sich gut zur Herstellung von Säcken eignet), während die anderen, die aufgezählten Festigkeiten betreffenden Eigenschaften erheblich verbessert sind gegenüber dem ver-

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dichteten Papier und natürlich auch dem nicht verdichteten Papier.

Erfindungsgemäß ist ferner beabsichtigt, daß auch eine mit Harz erfolgende Innenverleimung dazu verwendet wird, um den Grad der Feuchtigkeitsaufnahme beim Aufbringen der Stärkelösung auf das Material zu steuern.

Ferner können auch andere Maßnahmen zur wahlweisen Steuerung der Feuchtigkeitsaufnahme verwendet werden, so kann z.B. die Intensität der Stärkelösung in Übereinstimmung mit der seit dem Aufbringen der Stärkelösung auf den Werkstoff zum nachfolgenden Trocknen des Werkstoffes verflossenen Zeit eingestellt werden.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß verhältnismäßig ungereinigte oder unbeschlagene Papierfasern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, um ein Papierprodukt zu erhalten, das optimale bzw. nahezu optimale Eigenschaften bezüglich der Zug- und Reißfestigkeit besitzt. Die ungereinigten Papierfasern besitzten in dem Werkstoff eine verhältnismäßig größere Reißfestigkeit und eine geringere Zugfestigkeit als ein aus gereinigten Fasern hergestelltes Material. Die erfindungsgemäß verwendete Tränkung bzw. Ver leimung _jnit _ Stärke kann_im gleichen Maß ein Ansteigen der

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' Zugfestigkeit bei dem ungereinigte Fasern enthaltenden Material mit sich bringen, ohne daß ein wesentlicher Verlust an Reißfestigkeit eintritt.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor* Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben

Dabei zeigen:

Fig. 1 : eine Schemaskizze einer zum Verdichten und Verfestigen dienenden Einrichtung, bei der Herstellung von dehnbarem Papier;

Fig. 2 : eine Schemaskizze des zum Trocknen dienenden Abschnittes bzw. der zum Trocknen dienenden Teile, die das verdichtete und verfestigte Material nach dem Herstellungsvorgang in der Einrichtung gemäß Fig. 1 übernehmen, und von einer zwischen den zum Trocknen dienenden Teilen angeordneten Leimpresse, eine Stärkelösung auf das Material aufgebracht wird;

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Fig. 3 ί eine schematische Darstellung einer

anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei das verdichtete Material direkt einer Leimpresse zugeführt wird und von dort zu einem Trockner gelangt j

Fig. 4-9 s verschiedene Kurven, aus denen die

Festigkeit in Abhängigkeit des Stärkeprozentsatzes hervorgeht, und zwar/v£r4 dichtetes und nicht verdichtetes bzw. verstärktes Papier,,

Die Fig. 1 zeigt ganz allgemein eine Einrichtung 1o zum Verdichten und Verfestigen von sich von Krepp-Papier untersch&idendem, dehnbarem Papiermaterial 11. Die Einrichtung 1o umfasst ein in Schleifen verlegtes, umlaufendes Hilfsband 12 aus einem elastomeren Werkstoff und einen Drehzylinder 13 mit einer glatten, chromüberzogenen Oberfläche zur Aufnahme des Materials 11. Mehrere Führungsrollen 14, 15 und 16 sowie 17 sind innerhalb der Schleife des Hilfsbandes 12 angeordnet, wobei die Führungsrolle 14 dazu dient, um das Hilfsband 12 gegen den Drehzylinder 13 unter Bildung eines Walzenmaules N zerdrücken, so daß das Hilfsband 12 zeitweilig bei seinem Durchlauf an dieser Stelle eine geringere Dicke bes^itzt.

Die Führungsrolle 15 (bzw. ein Teil der Führungsrollen 15) ist im Abstand von der ersten Führungsrolle 14 angeordnet und drückt das Teilstück 12a des Hilfsbandes 12 gegen den Zylinder 13 an der ablaufenden Seite des Walzenmaules N. und Führungsmittel 18 und 19 für das Material leiten dieses auf den Zylinder 13 vor dem Durchgang durch das Walzenmaul H„ Die Einrichtung 1o befindet sich in einer Papiermaschine zwischen dem zweiten und dritten Trockenabschnitt .. Die teilweise dargestellte Trockenrolle 2o ist die letzte Rolle des zweiten Trockenabschnittes und die ebenfalls nur teilweise dargestellte Rolle 33 ist die erst© Roll© des dritten Trockenabschnittes So. Das Material wird von der Trockenrolle 2o unter der Papierrolle 19 hindurch und über eine Expander- bzw_o Papierführungsrolle 18 zu dem Walzenmaul N gebracht. Das Material 11 gelangt dabei in Kontakt mit der Oberfläche der chromplattierten Rolle 13, beiror es in das Walzenmaul N eintritt» Das Material 11 wird dann an der Oberfläche der Rolle 13 über einen ziemlichen Winkelbogen durch das Teilstück 12a des Hilfsbandes 12 gehalten und sodann von beiden, nämlich dem Hilfsband 12 und der Oberfläche der Rolle 13 gelöst und um eine Papierführungsrolle 22 geleitet und von dort über eine Expander-Führungsrblle 13 und schließlich zur Trockenrolle

Das von der Trockenrolle bzw. Walze 2o kommende Material 11

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- 1ο besitzt einen optimalen Feuchtigkeitsgehalt, der für den

Verdichtungsvorgang erforderlich ist. Dieser optimale Ge- !

I halt kann zwischen 2o bis 5o % Feuchtigkeit schwanken, wenn \

das Material 11 in die Einrichtung 1o gelangt. |

Wie bereits oben ausgeführt wurde, besitzt die Rolle 13 eine j glatte, vorzugsweise chromplattierte Oberfläche. Die Rolle 13 j ist drehbar in Lagern 13 a befestigt und wird von einer ge- | eigneten Maschine angetrieben, beispielsweise von dem sehe- j

i matisch wiedergegebenen Motor M₈, Dieser Motor M ist das j Antriebsaggregat für die gesarate Einrichtung 1o. Die Rolle 13 j treibt das Hilfsband 12 in erster Linie durch Druckberührung

an dem Walzenmaul N, so daß die Zugkraft in dem Hilfsband 12 j

an dem Walzenmaul N verringert ist. Es leuchtet ein, daß ein j ziemlicher Kraftaufwand erforderlich ist, um das Hilfsband 12
über die verschiedenen Führunfcgrollen 14, 15, 16 und 17 und
die Stelle, an der das Hilfsband 12 angetrieben wird (d.h. in
diesem Fall am Walzenmaul N) zu ziehen. Dabei ist das Walzenmaul eine Stelle, an der die in dem Hilfsband auftretenden j

Zugkräfte verringert sind. Da das Hilfsband einen elastomeren j Charakter besitzt, tritt eine leichte Verringerung der Streckung des Bandes auf, die aus der Verringerung der Zugkraft resul-

i 409817/Q804 I

tiert, und dies führt dazu, daß das Hllfsband 12 dem Material 11 In Längsrichtung, d.h. in Transportrichtung komprimiert, wenn das .Material 11 durch das Walzenmaul und die Stelle kurz dahinter-läuft. Die glatte Oberfläche der Rolle 13 ist dabei der relativen Gleitbewegung zwischen Material 11 und Rolle förderlich. Das Material 11, das in engem Reibungskontakt mit dem Hilfsband 12 gehalten wird, wird auf diese Weise in Maschinenrichtung (M D ) verdichtet, ohne daß ein Kreppeffekt (without creping) eintritt. Eine Schmiermittel- Sprüh- bzw. Auftrageeinrichtung 25 ist unmittelbar unter dem Materil 11 an der Auflaufenden Seite des Yfalzenmaules N angeordnet. Das aufgesprühte Schmiermittel ist vorzugsweise slliziumhaltig, aber auch andere Xösemittel sind geeignet _s sofern sie eine verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmenge in Form eines Filmes auf die Oberfläche der Rolle 13 bringen.

wird
Die Rolle 13/ wie ebenfalls schematisch angedeutet ist, mit Hilfe eines geeigneten Dampferzeugers S erhitzt, der Dampf in axialer Richtung in die Rolle 13 in der ¥eise einbringt, in der dies auch bei den bekannten Trockenwalzen von Papiermaschinen geschiehto Der Dampf hält eine verhältnismäßig hohe Temperatur von etwa 212 F Ms 35o ° F an der Oberfläche der Rolle 13 aufrecht _s so daß ein sehr

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film oder Dampfpolster zwischen dem Material 11 und der j Rolle 13 entsteht. Dieses Dampf polster trägt dazu bei, daß das Material leicht auf der Rolle 13 gleitet, (was wesentlich für den mit Hilfe des Hilfsbandes 12 erfolgenden Verdichtungsvorgang ist) und trägt zum ErweLchen von einigen Bestandteilen von bestimmten Papiersorten bei.

Die Einrichtung ist, soweit sie bis jetzt beschrieben an sich bekannt und bildet nicht einen Teil der Erfindung, außer daß die Herstellung von verdichtetem Papier erläutert wurde, welches nachfolgend gemäß der Erfindung behandelt wird. Der Rest der Beschreibung ist auf die besonderen Merkmale der Behandlung von verdichtetem Papier gerichtet, wobei dies in Übereinstimmung mit der durch die Erfindung erteilten technischen Lehre und Offenbarung geschieht.

Wenn das Material 11 bzw, die Papierbahn die zum Verdichten dienende Einrichtung 1o verlassen hat, läuft sie durch den Trocknerabschnitt 3o, der an sich bekannte Trockenrollen 31-36 umfasst, wobei das Material 11 erst über die Trockenrolle 33 läuft und von dort zur Rolle 34 uw,, wie dies dargestellt ist.

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Filz enthaltende Trockenbänder 37 und 38 sind auf Führungsrollen 33 angeordnet und stehen in Kontakt mit den jeweiligen Trockenrollen 31 - 36, um eine sehr intensive Berührung zwischen dem Material 11 und den jeweiligen Trockenrollen sicherzustellen.

Wenn das Material aus der Einrichtung 1o kommt, beträgt der Feuchtigkeitsgehalt in dem Material nahezu 35 - 45 Gewichtsprozent. Nachdem die Papierbahn durch den Trocknerabschnitt gelaufen ist, beträgt ihr Feuchtigkeitsgehalt noch etwa 1 15 Gewichtsprozent.

Die Bezugszahl 4o bezeichnet eine Druckeinrichtung zum Aufbringen von Leim bzw_o von einer Schliclrtflüssigkeit bei der Behandlung von getrocknetem, verdichtetem Material 11 gemäß der Erfindung. Das Material 11 bzw. die Papierbahn läuft zuerst über Führungsrollen 41 und 42 und von dort weiter zwischen ein Walzenmaul, das von zwei gegenläufigen Leim-Druckrollen 43 und 44 gebildet wird_Q Düsen 46 und 47 steuern die in den Leitungen 5o und 51 angeordneten, zum Abmessen der Stärke dienenden Ventile 48 und 49, mit deren Hilfe erreicht wird, dass eine genau abgemessene Menge Stärkelösung 52 in den Walzenspalt zwischen den Druckrollen 43 und 44 fließt.

Seitliche Fangmulden 52 sammeln die an den feo Enden des Walzenmauls austretende Stärkelösung. Die Stärkelösung befindet ! sich in einem ein Rührwerk 56 aufweisenden Vorratsbehälter 54 und wird aus dem Vorratsbehälter 54 durch eine Leitung 57 von der Pumpe 58 gesaugt, die sie zu den Abmessventilen 48 und 49 drückt. Über eine Leitung 61 ist eine weitere Pumpe 6o mit der Fangmulde 53 verbunden und pumpt die überflies sende Stärke über eine Leitung 62 zurück in den Vorratsbehälter 54.

Während die Papierbahn 11 durch das Walzenmaul der Druckrollen

43 und 44 läuft, wird eine Stärkelösung unter Druck auf beide j

Seiten des Materials entsprechend den unterschiedlichen Prozent-!

I Sätzen aufgebracht, die unten als besondere Ausführungsbeispiele;

angegeben sind. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Papier- ;

bahn 11 durch die Stärkelösung und zwischen den Rollen 43 und

44 hindurchbewegt, ist ausreichend und so auf die Zuführgeschwindigkeit und die Konzentration der Stärkelösung eingestellt, daß eine Tränkung mit Stärke auf beiden Oberflächen des Materials 11 in dem beabsichtigten Umfang eintritt, Das Gewicht der das Material tränkenden und sich auf ihn niederschlagenden Stärke liegt in der Größenordnung von

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1 - 1o Gewichtsrpzent bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials nach dem Trockenen, wenn gute Ergebnisse erzielt werden sollen, wobei das Optimum der unterschiedlichen Konzentrationscharakteristiken beim Tränken mit Stärke gemäß den Prozentsätzen in den Fig_o 4-9 erreicht wird. Während dieses Verfahren steigt der Flüssigkeitsanteil im Material von 1- 15■% am Ende des Trocknerabschnitts 3o bis auf einen Wert von 35- 45 %. '

Nach dem Aufbringen und Tränken beider Gewebeseiten bzw· Materialseiten mit Stärke läuft die Papierbahn über eine Führungsrolle 64 und von dort in einen zweiten Trocknerabschnitt 66. Der Trockner 66 enthalt mehrere Trockenrollen 67, 6Sj 69, Jo usw*, über die von Rollen 73 geführte Trocken-

j filze 71 und 72 laufen. Der Trocknerabschnitt 66 bzw. die entsprechende Einrichtung ist in jeder Beziehung ähnlich gestellt, wie TraGknerabschnitt Jo, und das durch ihn laufende Material 11 verliert augenblicklich in dem Trockner die Feuchtigkeit, die es in der Leimpresse erhalten hatte und besitzt am Schluss eiaen Feuchtigkeitsgehalt von nahezu 5 - 1o Gewichtsprozent.

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Die Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei dieselben Bezugszahlen für die gleichen Teile wie in Fig. 2 benutzt wurden. Gemäß Figo 3 kommt das Material 11 direkt von der zum Verdichten dienenden Einrichtung 1o, ohne erst durch einen Trocknerabschnitt 3o gelaufen zu sein. Folglich enthält das Material auch nahezu 3o - 4o Gewichtsprozent Feuchtigkeit, bevor es zwischen die Druckrollen 43 und 44 zur Erzeugung des richtigen Formates und der gewünschten Feinheit gelangt. Es ist klar, daß weniger Stärkelösung benötigt wird, um das Material zu tränken, da es bereits diesen hohen Anteil an Feuchtigkeit bestitz. Ein ausreichende Menge an Stärkelösung wird dennoch zur Tränkung des Materials benutzt, um ein gutes Ergebnis bezüglich einer verbesserten Zug- und B#rst- bzw. Stoßcharakteristik und bezüglich seiner Fähigkeit, Zygkräfte zu absorbieren, zu erhalten. Es kann davon ausgegangen werden, daß die Stärkelösung mengenmäßig in der Größenordnung von nahezu 5o % gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt. Nachdem das Material 11 durch die Drückereinrichtung 4o gelaufen ist, gelangt es in den Trocknerabschnitt 66, der den Flüssigkeitsanteil auf ein Niveau von 5- 1o Gewichtsprozent verringert. Der Vorteil der

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in Fig» 3 dargestellten Anordnung besteht in der Verwendung
eines einzigen Trockenabschnittes, der das Material nach j der Drückereinrichtung aufnimmt, obgleich der Feuchtigkeits- j gehalt des Materials normalerweise einen größeren Trocken- ; abschnitt erfordert, um den Feuchtigkeitsgehalt auf ein j

! annehmbares Niveau zu senken. ι

Mit den beiden Anordnungen gemäß den Fig. 2 und 3 ist es j

möglich, eine glatte Papierbahn 11 dadurch zu erhalten, |

daß sie hinter der Drückereinrichtung 4o um eine einzige j

Trockenrolle geführt wird, die derart vorgesehen ist, daß j die Stärkelösung eine ausreichende Tränkung des Materials
auf den Zylinder schafft, wenn die Stärkelösung in der , i Drückereinrichtung 4o zugeführt wird. Um den Glättungseffekt j zu erzielen, wird eine Druckberührung mit dem Trockenzylinder herbeigeführt, wie dies z.B. in dem US-Patent 3 362 869
dargestellt und beschrieben ist. Der Unterschied zwischen
der erfindungsgemäßen Druckereinrichtung bzw. einen Druck
ausübenden Anordnung und der in Patent Nr₀ 3 362 869 dargestellten Anordnung , auf die oben in der Beschreibung
Bezug genommen wurde, besteht darin, daß die in dem besagten
US-Patent zugeführte Stärke einen Oberflächenüberzug bildet,

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der dazu benutzt wird, um eine Klebeverbindung zwischen dem Material und der Trockenrolle herzustellen, während gemäß der Erfindung das Material auf seinen beiden Seiten mit der Stärke getränkt wird, um die nachfolgend aufgezählten zusätzlichen Verbesserungen, nämlich eine erheblich verbesserte Zugfestigkeit, Berst- bzw« Stoßfestigkeit sowie die Fähigkeit zu erzieleni Zugkräfte zu absorbieren. Diese zusätzlichen Wirkungen werden durch die Benutzung der Leimpresseinrichtung ( Size Press) möglich, zu der die eine Druckkraft ausübenden Leimrollen gehören, mit deren Hilfe die Stärkelösung in die beiden Oberflächen der Papierbahn bzw. des Materials gedrückt wird.

Nach der obigen Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden jetzt im folgenden mehrere Beispiele für besondere Zusammensetzungen und die daraufhin ermittelten Meßergebnisse nach Durchführung der erfindungsgemäßen Lehre gegeben.

Beispiel 1

Ausgangsmaterial 3o % ungebleichtes Weichholz und 7o % ungebleichtes Hartholz;

schmutzig - (12 Sec. W)

Stärke - ( modifizierte saure Kornstärke).

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Stärke ( % Zusatz)

O % 2.8 % 5.7 %

Dehnbarkeit (lbs./in)

MD 6.0 14.0 21.0

CD 5.5 8.8 10.6

Längung ( %)

MD 9.1 8.1 8.5

CD 1.3 2.3 2c8

Ztigkraftabsorbtion
( ft. lbs./ ft.²)

MD 4.17 7.95 14.12

'CD ο.62 1.66 2.6ο

Reißfestigkeit (gms)

MO 54.8 63.6 66.8

CD ' 61.6 76.5 88.8

Berst- und Stoß- _R . .„ _{7 o},

festigkeit (psi) .5.4 17.7 23.7

- 2o -. 409817/080Λ

- 2ο -

Steifigkeit (Tabor Einheiten)

096 2.8 % 5.7 %

— .4o ο.98 1.19

CD .48 1.o1 1.13

Beispiel 2

Ausgangsmaterial 3o % ungebleichtes Weichholz und 7o % ungebleichtes Hartholz;

gereinigt (14 See. Williams Freeness) Stärke nicht modifizierte Kartoffelstärke

Stärke %

0 % 1.3 % 3.Ο96 5.7 fl 1o.7 %

Dehnbarkeit (lbs./in») 7.9 % 12.8 I4.o 15.1 15.5

Elastische Deh-

nung (%) 8.5 7.2 7.1 7.2 7.1

Zugkraftabsorbtion

(ft. lbs./ft.²) 5.4 $.5 8.2 8.9 8.9

Steifigkeit (Tabor) ο.56 1.ο2 1.15 1.2ο 1.33 Reißfestigkeit (ems)

MD 69.7 83.1 88.8 88.1 84.6

GD 88.4 1ΟΟ.4 1ο3.2 1ο1.6 1ο1.ο

Berst- und Stoß-

festjgkeit (psi) 8.7 16.6 17.7 19.3 25.8

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Beispiel 3

Ausgangsmaterial 3o % ungebleichtes Weichholz und 7o % ungebleichtes Hafctholzj.

gereinigt (4o See. Williams Freeness) Stärke (modifizierte saure Kornstärke)

Stärke ( % Zusatz)

ο % 1.4 ff 3.8 %■ 5>7 ff

Dehnbarkeit (lbs. /in.)	14.6	21.7	26.	3 -	29.	6
MD	9. ο	1ο.1	12.	4	12.	6
CD
LänßunK (%)	1ο.4 2.4	9.7 3.4	1ο. 3.	9 5	8. 3.	9
MD CD
ZugkraftabSQrb- ₀ tion (ft. lbs./ft. )	12.7 1.97	16.6 2.8ο	21. 3.	1 87	27. 4.	2 42
MD CD
Reißfestigkeit (ems)	78.7 97.6	75.2	73. 121.	9 4	68. 9ο.	5 9
MD CD

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ο % 1.4 %' 5.8 % 5.7 %

Berst- und Stoßfestigkeit (psi) 18.8 28.6 3o.8 35.6

Steifigkeit (Tabor)

(Einheiten)

MD .65 _v 1.16 1.2o 1.73

CD .85 .89 1.o1 1.31

Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß zwei Faktoren im starken Maß die Ergebnisse beeinflussten. Dies waren zum einen der Grad der durchgeführten Reinigung und zweitens die Menge oder die Art der zugeführten Stärke. Koztnstärke erbrachte größere Verbesserungen bezüglich der Zugfestigkeit und der Steifigkeit als Kartoffelstärke unter scnst identischen Voraussetzungen. Dies waren die Eigenschaften, deren Charakteristiken verbessert bzw. geändert werden sollten. Ferner steht fest, daß, obgleich die Reißfestigkeit von verdichtetem Papier durch einen höheren Reinigungsgrad und durch größere Stärkezugaben allgemein verringert wird, daß dennoch die Wirkung an den Freiheitsgraden, die gewähnlich bei der Sackherstellung eine Rolle spielen, nicht so groß sein kann, daß sie die anderen Vorteile des Verleimens kompensieren. Etwa zwischen 3 und 4 % zugeführte Kartoffelstärke zeigen die ausnivellierten Eigenschaften keine

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deutlichen Änderungen, die über dieses zusätzliche Niveau hinausgehen. Im Gegensatz dazu steht die Kornstärke, bei der sich die Tendenz ihrer Eigenschaften auch jenseits von diesem Punkt fortsetzt. Bei Äeiner der dem Test bis zu 8 % unterworfenen Proben zeigte sich ein klebriges Verhalten oder Sprödigkeit. Darüber jedoch wurde Sprödigkeit beobachtet.

In Übereinstimmung mit der Lehre der Erfindung wird vorgeschlagen, daß leicht umgewandelte ( erweichte) Stärke gegenüber der stark umgewandelten Stärke überlegen ist, insbesondere bei hohen Prozentsätzen an zum Tränken dienender Stärke. Solche erweichte Stärke dürfte besonders gut mit den Dehnungseigenschaften des verdichteten Papieres verträglich sein. Dies heißt jedoch nicht, daß auf jeden Fall vorgeschlagen wird, daß die Benutzung von nicht umgewandelter Stärke unerwünscht ist, dakür die hier beschriebenen Beispiele Stärke in stark umgewandelter Form benutzt wurde.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß eine Verringerung der Reißfestigkeit bei verdichtetem Papier mit einem Anstieg des Stärkegehalts bei 525 CS ( 23.7 Sehopper Riegler) einhergeht. Dieses Ergebnis wurde erzielt mit einer sauren modifizierten Kornstärke (Eclipse N), die von A. E. Staley hergestellt wird.

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Bei einem geringeren Reinigungsgrad, z.B. bei 73o C. F„ (1.4.3 Schopper Riegler) steigt die Reißfestigkeit merkbar mit wachsendem Stärkegehalt. Bei einigen Zwischengraden bezüglich der Reinigung wt&rde man geringe Wirkungen erwarten. Daß dies · richtig ist, kann man an der ausgedehnteren Arbeit ersehen, die mit Kartoffelstärke ( Fig. 5) durchgeführt wurde, wo die Wirkung des höheren Stärkegehaltes bezüglich der Reißfestigkeit in der Tat sehr gering ist. Die Reißfestigkeit scheint sich einem festen Wert zu nähern, der wahrscheinlich von dem Papierbrei bzw. seinen Variablen abhängig ist.

Die Reißfestigkeit von ungereinigtem Papier wächst mit dem Stärkeanteil wegen der größeren Faserabbindung, die es mit sich bringt, daß größere Kräfte erforderlich wären, um die Fasern während eines Reißvorganges zu lösen. Soweit ein gereinigtes bzw. veredeltes Ausgangsraaterial bei dieser Studie benutzt wurde, glaubte man festzustellen, daß eine optimale Bindung zur Erzeugung einer guten Reißfestigkeit schon durch die Reinigung bzw. Veredelung erreicht wurde, so daß eine zusätzliche, durch die Stärke verursachte Abbindung dazu führt, daß die ein Abscheren der Fasern verursachenden Fehler»- ansteigen und man so eine verringerte Reißfestigkeit erhält.

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Die CD- Zerreißergebnisse (CD = Querrichtung im Gegensatz zu MD = Maschinenrichtung), die in allen Fällen beträchtlich "besser bei verdichteten Papieren sind als bei unverdient et en, können durch die Tatsache erklärt werden, daß sich bei CD Reißkräften die Fehler über die verdichteten Fasern fortpflanzen müssen, und daß die verdichteten Fasern mit ihrem niedrigen Modul und ihrer hohen Längbarkeit schwerer durchzuscheren sind als unverdichtete Fasern«, Der anfängliche Anstieg in der CD-Reißfestigkeit bei der Zugabe von Stärke resultiert aus der größeren Abbindung und der schwierigeren Qurchtrennung dieser Bindungen. Ein weiterer Anstieg im Stärkegehalt führt jedoch zu .einem wachsenden Fasermodul oder Steifigkeit, ebenso wie zu einem weiteren Anstieg der Bindung, was die Entstehung von ein Abscheren begünstigenden Faserfehlern fördert und somit zu einer verringerten Reißfestigkeit führt. ■

Die"MD-Reißfestigkeit war etwas geringer als die CD-Werte, wie es normal ist für dehnbares Papier. Das gereinigte Ausgangsmaterial verlor an Reißfestigkeit bei der Hinzunahme von Stärke, wie es oben erörtert wurde (siehe Fig» 6).

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Im folgenden sei die Aufmerksamkeit auf die Eigenschaften j gerichtet, die durch die Hinzufügung von Stärke verbessert werden, d.h., die Zugfestigkeit, die Steifigkeit und die Fähigkeit, Zugkräfte zu absorbieren. In Fig. 7 sind die Ergebnisse der MD-Zugkräfte für Kartoffel- und Kornstärke bei unterschiedlichem Gehalt dargestellt. Zwei verschiedene Reinigungsgrade wurden bei jedem Beispiel erforscht. Das Ergebnis zeigt, daß wo ein Gewinn an Zugfestigkeit wegen der Kartoffelstärke bei den ersten 3 % Zugabe eintritt, bei Kornstärke eine verbesserte Zugfestigkeit bis zu höheren Zugabegraden vorhanden ist. Auch kann beobachtet werden, daß die Zugabe von 3 % Stärke zu verdichtetem Papier bis zu einem Grad an Zugfestigkeit führt, wie er bei einem unbehandelten bzw. unverdichtetem Muster gegeben ist. Dies läßt sich erklären, wenn man sich in Erinnerung ruft, daß die molekulare Struktur der Kornstärke eine mehr lineare Orientierung besitzt als die Kartoffelstärke, was die Schaffung eines Filmes mit einer höheren Zugfestigkeit mit sich bringt.

Die Verwendung von Kornstärke bei hohen Prozentsätzen (5 %) bringt eine doppelt so große Steifigkeit bei verdichteten Folien, die sich den Werten von unbehandeltem bzw. unver- ;

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dichtetem Material nähert. Aus Flg. 8 gehen die Ergebnisse für Kartoffelstärke ebenfalls hervor, wo die erreichbaren Vorteile nicht so drastisch sind, insbesondere bei den mittleren Reinigungsgraden, die normal für die Sackpapierherstelluni sind. Bei einer 3-%igen Kartoffelstärkezugabe scheint der maximal erreichbare Wert erreicht zu sein, wobei es sich um

! eine nahezu 4o $ige Erhöhung der Steifigkeit handelt,

.

j Eine andere Eigenschaft, die durch die Zugabe von Stärke

wächst, ist die Brechkraft in Maschinenrichtung (TEA), zu

j der in großem Umfang durch die verbesserte Zugfestigkeit ! (Wie in Fig. 9) beigetragen wird· Während ein Anstieg ττοη 3o % bei Kornstärke offensichtlich ist, kann fiur etwa die Hälfte davon bei dem gleichen Anteil an Kartoffelstärke erreicht werden. Die gewähnlich 5 - 7-fatche Verbesserung 4er Absorbs tionsfähigkeit von Zugkräften in Masehinenriehtung beim Falten ist gegenüber dem oben verdichteten Papier augenscheinlich, gleichgültig, ob Stärke verwendet wird oder nicht.

Schließlich treten keine bedeutsamen Unterschiede bezüglich der Berst- bzw.. Stoßf estigkeit zwischen verdichtetem und nicht verdichtetem Papier bei einer erhöhten Leimzugabe auf.

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Eine Erhöhung um 3o - 4o % bei einem Anteil von 3 % werden in beiden Fällen erreicht. Dies wurde erwartet, da die CD-Zugkraft und die Fähigkeit, Zugkräfte zu absorbieren, die dem Berstvorgang beeinflussen, während des Verdichtungsprozesses nicht merkbar verändert werden. Das Ergebnis der Berstuntersuchung besteht darin, daß hier eine Abhängigkeit von dem Stärkegehalt vorliegt.

Es versteht sich, daß die obige Beschreibung besondere Ausführungsformen gemäß der Erfindung betrifft und daher nur zur Darstellung dient. Die Erfindung ist nicht auf.die angegebenen Prozentsätze beschränkt, vielmehr können Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem grundsätzlichen Erfindungsgedanken abgewichen wird.

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Claims

Ansprücheι

1i Verfahren zum Behandeln von verdichtetem Papiermaterial "bzw. Papierbahnen zur Verbesserung ihrer Zugfestigkeit und Dehnbarkeit sowie Steifigkeit und ferner ihrer Stoß- und Bersteigenschaften sowie der Fähigkeit, Zugkräfte zu absorbieren, gekennzeichnet durch die Verwendung von dehnbarem, ohne Kreppen verdichtetem Papier, so daß Verbesserte Stoß- und Berst- sowie Reißeigenschaften und die Fähigkeit zur Absorbtion von Zugkräften gegeben sind_s ferner durch die Tränkung beider Seiten des Materials mit.einer Stärke enthaltenden Lösung ₉ wobei der Gr_vad der Feuehtigkeitsabsorbtion aus der Lösung durch das Material gesteuert wird und durch Trocknung des Material nach der Tränkung mit der Stärkelösung„

2; Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärkelösung unter Druck aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier verdichtet und getrocknet wird, so daß es einen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, der im -allgemeinen nicht größer als 15 Gewichtsprozent vor der Aufbringung

der Stärkelösung ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier bereits einen Gehalt an Harz besitzt, der es gestattet, wahlweise die Absorbtion von Feuchtigkeit aus der Stärkelösung zu steuern.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier einen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, der im allgemeinen nicht größer als 4o % vor der Aufbringung der

Stärkelösung ist. ·

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß !

das Papier verhältnismäßig ungereinigt vor der Verdichtung j ist, um einen optimalen Grad an Zerreißfestigkeit zu erzielen, und daß die Zugfestigkeit bis zu einem optimalen Werifc durch Tränkung mit Stärke verbessert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stärke in einem plasticidUn bzw. erweichten sowie umgewandelten Zustand befindet.

8. Vorrichtung zum Behandeln von Papiermaterial zur Verbesserung seiner Zugfestigkeit, seiner Fähigkeit, Zugkräfte aufzunehmen, seiner Stoß- und Berstfestigkeit und seiner Steifigkeit, gekennzeichnet durch eine Ein-

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; richtung 2um Verdichten des Materials unter Druck, j eine^ Einrichtung zur Aufnahme des verdichteten Maj ' terials und zum Tränken seiner beiden Seiten mit einer Stärke enthaltenden Lösung und eine/ Einrichtung zum

ι ■

j Trocknen des Materials nach dem Tränken mit der Stärke-

lösung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Tränken mit Stärke wenigstens zwei gegenläufige Rollen umfasst, die zwischen sich ein eine*i Druck erzeugendes Walzenmaul schaffen, daß eine Einrichtung ,zur Zuführung der StärkelSsung zu dem ¥alzenmaul vorgesehen ist, daß eine Einrichtung zum !Transport des Materials zu dem Walzenmsul dient, daß das Material mit der Lösung unter Druck getränkt wird, wobei Stärke mit einem vorbestimmten Gewichtsanteil aus der Stärkelösung zum Tränken dient.

1O.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet ₉ daß eine Trockeneinrichtung zwischen der Einrichtung zum Verdichten und den Rollen angeordnet ist, die ν den

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Feuchtigkeitsanteil des Materials nach dem Verdichten bis unter 1 ο Gewichtsprozent senkt.

11. Dehnbares Papiermaterial» das Fasern enthält, die ohne Kreppen verdichtet wurden, um die elastische Dehnung, die Reiß- Berst- und Stoßfestigkeit sowie die Fähigkeit zur Aufnahme von Zugkräften zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, daß das Material auf seinen beiden Oberflächen getränkt ist mit einer vorher bestimmten Menge an fein verteilten Partikeln einer Stärke,

12. Papier gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein bis zehn Gewichtsprozent Stärke.

13. Papier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentsatz größer als 3 % ist und die Stärke eine Kornstärke ist.

14. Papier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke sich in einem plasticidem bzw. erweichten, umgewandelten Zustand befindet.

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15. Papier nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit und Steifigkeit sowie die Fähigkeit zur Aufnahme bzw· Absorbtion von Zugkräften Jeweils um wenigstens 5o % ini Vergleich zu ähnlichen verdichteten Papieren erhöht ist, die nicht mit Stärke gwtränkt sind.

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