DE2350483C2

DE2350483C2 - Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Eigenschaften von ohne Kreppung verdichtetem Papier

Info

Publication number: DE2350483C2
Application number: DE2350483A
Authority: DE
Inventors: Ernest J. Covington Va. Groome; Albert Wolleraw Zürich Heim
Original assignee: Clupak Inc
Current assignee: Clupak Inc
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1973-10-08
Publication date: 1982-05-06
Also published as: ZA737822B; NO144223B; GB1405720A; DD109243A5; DE2350483A1; NO144223C; PH9752A; AT333590B; FR2202192A1; JPS5916039B2; ATA1056273A; SE416063B; YU17280A; JPS4971206A; FR2202192B1; YU41693B; CA1013216A; BR7303616D0; AU6073173A; US3908071A

Description

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Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Verbessern der Zug- bzw. Zerreißfestigkeit, der Steifigkeit sowie der Bersteigenschaften von ohne Kreppung verdichtetem Papier.

Dehnbares und verdichtetes Papier, das beispielsweise nach einem in der GB-PS 11 34 675 beschriebenen Verfahren hergestellt wird, durchläuft in einem teilweise angefeuchteten Zustand ein Walzenpaar, wodurch die Fasern, ohne daß eine Kreppung entsteht, verdichtet werden. Dieses verdichtete Papier besitzt zwar eine verbesserte Fähigkeit zur Aufnahme von Dehn- Spann- und Streckkräften sowie bessere Stoß- und Zerreißcharakteristiken, es zeigt normalerweise jedoch verminderte Zugfestigkeit und Steifigkeit, was bei einer Verarbeitung beispielsweise zu Säcken und Tüten zu Schwierigkeiten führt

Es ist bekannt, bei nicht dehnbarem Papier die Zugfestigkeit bzw. Steifigkeit, beispielsweise die Druckqualität besserer Papiersorten auf einer oder beiden Seiten durch eine Oberflächenleimung aus Stärke, Clay bzw. Ton. Polyvinyl-Alkohol od. dergl. zu erhöhen. In der Schrift »One Machine Surface Sizing Trials With Acid-Modified Wheat Flour« VoI 53, Nr. 8 August 1970/Tappi wird darauf hingewiesen, daß die Leimung von Hartpapier durch mit Säure modifiziertes feines Weizenmehl oder durch eine oxydierte bzw. sauerstoffhaltige Hypochlorit-Stärke die Stoß- Zug- und Streckkräfte erhöht Nach der uS-Paientschrift 33 62 863 wird vor dem Trocknen auf die eine Seite eines verdichteten, feuchten Papiers ein Stärkeüberzug aufgebracht um glattes Papier zu erhalten. Ein gewöhnliches Glätten des verdichteten und verfestigten Papiers durch wiederholtes Tränken mit genügend Flüssigkeit nach dem Verfestigen des Materials führt aber zur Zerstörung seiner Dehnbarkeit und seiner sonstigen Vorteile. Um daher ein übermäßiges Anfeuchten des Materials zu vermeiden, wird nach dem Verdichten ein starker Überzug auf eine Oberfläche des noch feuchten Materials unmittelbar vor einer Trockenrolle aufgebracht, die einen Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes im Material verhindert, der Stärke mit ihrer Klebewirkung jedoch gestattet, das Material bis zur Trockenrolle zu durchtränken. Wenn dieses Material unter Druck gegen die Rolle gepreßt wird, erfolgt eine Glättung der mit der Stärke überzogenen Seite.

In einem schließlich noch bekannten Fall wird nichldehnbares Papier mit teilweise geiatinehaltiger Stärke nach dem Sprühvorgang zwischen dem Stoffauflauf und der Siebsaugwalze (Gautsche) behandelt Der Behandlungsvorgang beginnt dort wo das Vlies einen Feststoffgehalt von mindestens etwa 2% erreicht hat Der jeweils günstigste Einsatzort hängt von der Stoffzusammensetzung und von dem Grad der Entwässerung der Siebpartie ab. Es kann im ersten Drittel der Siebpartie oder auch am Ende der Registerpartie liegen, wie es beispielsweise für Zeitungspapier üblich ist. Begrenzt wird der Einsatzbereich durch einen maximalen Feststoffgehalt des Vlieses von etwa 7% (DE-OS 19 64 531).

Eine solche Imprägnierung läßt sich natürlich nicht in Verbindung mit ohne Kreppung verdichtetem Papier einsetzen, um dessen Zug- bzw. Zerreißfestigkeit, der Streifigkeit sowie, der Bersteigenschaften zu erhöhen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, mit denen das Problem mangelnder Zugfestigkeit und Steifigkeit bei verdichtetem Papier behoben werden kann, ohne daß das Papier seine guten Eigenschaften, vor allem seine Reißfestigkeit verliert. Ferner sollte besonders eine Verbesserung der Fähigkeit des Papiers erreicht werden, auftretende Zug- und Stoßkräfte zu absorbieren. Insbesondere sollte erreicht werden, einen verdichteten Papierwerkstoff mit einer Stärkeelösung zu behandeln, ohne daß dabei nachteilige Folgen durch die

Verwendung von Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß dehnbares Papiermaterial zunächst ohne Kxeppung verdichtet bzw. verfestigt wird, daß es daraufhin unter Druckein- > wirkung beiderseits mit einer Stärke enthaltenden Lösung getränkt wird, wobei der Leimungsmittelgehalt des Papiers den Grad der Feuchtigkeitsabsorbtion aus der Lösung beeinflußt und daß es anschließend getrocknet wird. ι u

Erfindungsgemäß kann dabei ein Papier mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 40 Gewichtsprozent vor der Aufbringung der Stärkelösung eingesetzt werden.

Die Erfindung läßt es ebenfalls zu, daß ein Papier mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger ais 15 Gewichtsprozent vor der Aufbringung der Stärkelösung zum Einsatz kommt

Von Vorteil ist, wenn feinverteilte Stärkepartikel, die sich in einem erweichten bzw. umgewandelten Zustand befinden, eingesetzt werden.

Nach dem Verfahren werden 1 bis 10 Gewichtsprozent Stärke im Papier erhalten.

In einer besonderen Ausführungsform warden mehr als 3 Gewichtsprozent in Form von Maisstärke im Papier erhalten.

Durch diese gesteuerte Aufbringung einer wäßrigen Stärkelösung auf beide Seiten einer verdichteten Papierbahn unter optimalen Bedingungen läßt sich die Zugfestigkeit um 150%, die Berst- bzw. Stoßfestigkeit jo um 400%, die Steifigkeit um 100% und die Fähigkeit Zugkräfte zu absorbieren um 300% steigern. Diese beträchtlichen und unerwarteten Verbesserungen machen es möglich, als Ausgangsmaterial einerseits einen Papierbrei zu benutzen, von dem man früher dachte, daß y, er völlig ungeeignet für die Herstellung von Sackpapier sei und andererseits minderwertigen, herkömmlichen Papierbrei zu verwenden, ohne die Festigkeit des Papiers in Frage zustellen. Das nach der Erfindung hergestellte verdichtete Papier ist nahezu so steif, wie nichtverc'Ichtetes Papier.

Eine Vorrichtung zur Durchführung der vorstehend erläuterten Verfahrensschritte und zum Verbessern der Zug- und Zerreißfestigkeit, der Steifigkeit sowie der Bersteigenschaften von ohne Kreppung verdichtetem Papier sind gekennzeichnet durch einen Papierverdichter zur« Verdichten des dehnbaren Papiermaterials öhre Kreppung, eine Leim- bzw. Tränkungspresse zur Aufnahme einer Papierbahn aus dem Papierv^rdichter und zum Tränken ihrer beiden Seiten mit einer Stärke enthaltenden Lösung und einen Trocknungsabschnitt zum Trocknen der mit Stärkelösung getränkten Bahn.

In vorteilhafter Weise besteht die Leim- bzw. Tränkungspresse wenigstens aus zwei gegenläufigen Tränkungspreßrollen, die zwischen sich ein druckerzeugendes Walzenmaul schaffen, wobei eine Einrichtung zur Zuführung der Stärkelösung zu dem Walzenmaul vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zum Transport der Bahn zu dem Walzenmaul dient.

Erfindungsgemäß ist zwischen dem Papierverdichter und den Tränkungspreßrollen der Leim- bzw. Tränkungspresse in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Trockner angeordnet

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die sich auf die Zeichnung beziehen. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verdichten und Verfestigen einer Bahr, aus dehnbarem Papier,

Fig.2 eine erste Vorrichtung zum Trocknen der verdichteten und verfestigten Papierbahn mit einer Leimungspresse, von der eine Stärkelösung auf die Papierbahn aufgebracht wird,

F i g. 3 eine zweite Vorrichtung nach der Erfindung, mit der die verdichtete Papierbahn direkt einer Leimpresse zugeführt wird und von dort zu einem Trockner gelangt und

Fig.4—9 verschiedene Kurven, aus denen die Festigkeit in Abhängigkeit des Stärkeprozentsatzes für verdichtetes und nichtverdichtetes bzw. verstärktes Papier hervorgeht

F i g. 1 zeigt ganz allgemein einen Papierverdichter 10 zum Erzeugen einer sich von Krepp-Papier unterscheidenden Bahn 11 aus dehnbarem, ohne Kreppung verdichtetem Papier. Der Papierverdichter 10 schließt ein umlaufendes Transportband 12 aus einem elastomeren Werkstoff und einen Drehzylinder 13 mit einer glatten, chromüberzogenen Oberfläche ein, an der die Bahn 11 anliegt. Mehrere Führungswalzen 14,15 und 16 sowie 17 sind innerhalb der Schleus des Transportbandes 12 angeordnet Die Führungswalze 14 preßt das Transportband 12 gegen den Drehzylinder 13, wodurch ein Walzeneinlauf N entsteht und das Transportband 12 bei seinem Durchlauf an dieser Stelle eine geringere Dicke annimmt Die Führungswalze 15 bzw. ein Teil von ihr ist hinter dem Walzeneinlauf N im Abstand von der ersten Führungswalze 14 angeordnet und drückt das Teilstück 12a des Transportbandes 12 gegen den Drehzylinder 13. Führtingswalzen 18 und 19 leiten die Papierbahn 11 aus dehnbarem, ohne Kreppung verdichtetem Papier durch den Walzeneinlauf N auf den Drehzylinder 13. Der Papierverdichter 10 ist in einer Papiermaschine zwischen einem zweiten und einem dritten Trockner angeordnet. Die teilweise dargestellte Trockenwalze 20 ist die letzte Walze des zweiten Trockners und die ebenfalls nur teilweise dargestellte Trockenwalze 33 ist die erste Walze des dritten Trockners 30. Die Papierbahn 11 wird von der Trockenwalze 20 unter der Führungswalze 19 hindurch und über die Expander- bzw. Führungswalze 18 hinweg 7U dem Walzeneinlauf Ngeführt Bevor die Papierbahn 11 in den Walzeneinlauf N eintritt, berührt sie die Oberfläche des chromplattierten Drehzylinders 13. Anschließend wird die Papierbahn 11 dann durch das Teilstück 12a des Transportbandes 12 auf einem relativ großen Winkelbogen an der Oberfläche des Drehzylinders 13 gehalten und daraufhin um eine Führungswalze 22 geleitet, von wo aus sie über eine Expanderführungswalze 23 zur Trockenwalze 33 gelangt.

Die von der Trockenwalze 20 kommende Papierbahn 11 besitzt einen für den Verdichtungsvorgang erforderlichen optimalen Feuchtigkeitsgehalt, der zwischen 20 bis 50% Feuchtigkeit schwanken kann, wenn die Papierbahn 11 in den Papierverdichter 10 gelangt

Der Drehzylinder 13 ist drehbar ^:.n Lagern 13a gelagert und wird von einem nur schematisch angedeuteten Motor M angetrieben, der auch als Antriebsaggregat für den gesamten Papierverdichter 10 wirkt Der Dre? .zylinder 13 treibt das Transportband 12 in erster Linie durch den Andruck am Walzeneinlauf N an, so daß die Zugkraft im Transportband 12 am Walzeneinlauf Ngeringer als in der üb.igen Bahn 11 ist. Es leuchtet ein, daß ein ziemlicher Kraftaufwand erforderlich ist, um das Transportband 12 über die Führungswalzen {\, 15, 16 und 17 sowie die Antriebsstelle am Walzeneinlauf N, wo die im Transportband auftretenden Zugkräfte verringert sind, zu ziehen. Da

das Transportband einen elastomeren Charakter besitzt, tritt eine leichte Verringerung der Streckung des Bandes auf, die aus der Verringerung der Zugkraft resultiert. Dieses führt dazu, daß das Transportband 12 die Papierbahn 11 in Längsrichtung, daß heißt in Transportrichtung kompriniert, wenn die Papierbahn 11 durch den Walzeneinlauf iVund die Stelle kurz dahin;er läuft. Die glatte Oberfläche des Drehzylinders 13 ist dabei der relativen Gleitbewegung zwischen der Papierbahn 11 und dem Drehzylinder 13 förderlich. Die Papierbahn 11, die in engem Reibungskontakt mit dein Transportband 12 gehalten wird, wird auf diese Weise in Maschinenrichtung (MD) verdichtet, ohne daß ein Kreppeffekt eintritt.

Unmittelbar unter der Papierbahn 11 an der auflaufenden Seite des Walzeneinlaufes ist eine Sprüheinrichtung 25 für Schmiermittel angeordnet. Das aufgesprühte Schmiermittel enthält vorzugsweise eine Silikonbeimischung, aber auch andere Trennmittel sind geeignet, sofern sie eine verhältnismäßig geringe Flüssigkeitsmenge in Form eines Filmes auf die Oberfläche des Drehzylinders 13 bringen.

Der Drehzylinder 13 wird, wie ebenfalls schematisch angedeutet ist, mit Hilfe einer geeigneten Dampfheizung 5 erhitzt, durch die Dampf in an sich bekannter Weise in axialer Richtung in den Drehzylinder 13 gelangt. Der Dampf hält an der Oberfläche des Drehzylinders 13 eine verhältnismäßig hohe Temperatur zwischen etwa 100^cCund 180'C aufrecht, so daß ein sehr dünner Dampffilm oder ein Dampfpolster zwischen der Papierbahn 11 und dem Drehzylinder 13 entsteht, was dazu beiträgt, daß die Papierbahn 11 leicht auf dem Drehzylinder 13 gleitet, was wesentlich für den mit Hilfe des Transportbandes 12 erfolgenden Verdichtungsvorgang ist, und daß einige Bestandteile bestimmter Papiersorten erweichen.

Die bisher beschriebene Vorrichtung ist an sich bekannt und bildet keinen Teil der Erfindung. Sie wurde nur in Verbindung mit der Herstellung von verdichtetem Papier erläutert, dessen Weiterbehandlung gemäß der Erfindung nachfolgend beschrieben wird.

Wenn die Papierbahn 11 den Papierverdichter 10 veilassen hat, läuft sie — wie in Fig. 2 dargestellt — durch den Trockner 30 mit an sich bekannten Trocknungswalzen 31 bis 36. Filz enthaltende Trockenbänder 37 und 38 sind über Führungswalzen 39 sowie über die Trocknungswalzen 31—36 geführt, um eine sehr intensive Berührung zwischen der Papierbahn 11 und den jeweiligen Trocknungswalzen sicherzustellen.

Wenn die Papierbahn den Papierverdichter 10 verläßt, beträgt ihr Feuchtigkeitsgehalt 35 bis 45 Gewichtsprozent. Nachdem die Papierbahn durch den Trockner 30 gelaufen ist, beträgt der Feuchtigkeitsgehalt noch 1 bis 15 Gewichtsprozent.

Die Papierbahn aus dehnbarem, ohne Kreppung verdichtetem Papier wird über Führungswalzen 41, 42 einer Leim- und Trocknungspresse 40 zugeführt, in der sie in einen Walzeneinlauf zwischen zwei gegenläufigen Trocknungspreßwalzen 43 und 44 gelangt Düsen 46 und 47 steuern die in den Leitungen 50 und 51 angeordneten Stärkedosierventile 48 und 49, mit deren Hilfe erreicht wird daß eine genau abgemessene Menge Stärkelösung 22 in den Walzeneinlauf zwischen den Trocknungspreßwaizen 43 und 44 gelangt.

Seitliche Fangmulden 53 sammeln die an den Enden des Walzeneinlaufes austretende Stärkelösung, die aus einem ein Rührwerk 56 aufweisenden Vorratsbehälter 54 und über eine Leitung 57 von einer Pumpe 58

angesaugt und zu den Stärkedosierventilen 48 und 49 gefördert wird. Über eine Leitung 61 ist eine weitere Pumpe 60 mit der Fangmulde 53 verbunden und pumpt überschüssige Stärkelösung über eine Leitung 62 zurück in den Vorratsbehälter 54.

Während die Papierbahn 11 aus dehnbarem, ohne Kreppung verdichtetem Papier durch den Walzeneinlauf der Tränkungspreßwalzen 43 und 44 läuft wird eine Stärkelösung entsprechend den weiter unten angegebenen Ausführungsbeispielen unter Druck auf beide Seiten der Papierbahn 11 aufgebracht. Die Geschwindigkeit mit der die Papierbahn 11 durch die Stärkelösiing und zwischen den Tränkungspreßwalzen 43 und 44 hindurchbewegt wird ist so auf die Zuführgeschwindigkeit und die Konzentration der Stärkelösung eingestellt, daß eine Tränkung mit Stärke auf beiden Oberflächen der Papierbahn Il in dem beabsichtigten Umfang eintritt. Das Gewicht der die Papierbahn 11 tränkenden und sich auf ihr scheidenden Stärke liegt in der Größenordnung von 1 bis 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht der Papierbahn 11 nach dem Trocknen, wenn gute Ergebnisse erzielt werden sollen, wobei das jeweilige Optimum der unterschiedlichen Stärkekonzentrationen entsprechend den Darstellungen in den Fig. 4 bis 9 erreicht wird. Während dieses Verfahrens steigt der Flüssigkeitsanteil in der Papierbahn Il von I bis 15% am Ende des Trockners 30 bis auf einen Wert von 35 bis 45%.

Nacfi dem Tränken beider Bahnenseiten mit Stärke läuft die Papierbahn 11 über eine Führungswalze 64 und von dort in einen zweiten Trockner 66, der mehrere Trocknungswalzeü 67, 68, 69, 70 enthält, über die von Walzen 73 geführte Trockenfilze 71 und 72 laufen. Der Trockner 66 entspricht in jeder Beziehung dem Trockner 30, und die durch ihn laufende Papierbahn 11 verliert augenblicklich ihre Feuchtigkeit, die sie in der Leim- und Tränkungspresse 40 aufgenommen hatte und besitzt am Schluß einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 10 Gewichtsprozent.

Die Fig.3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, in welchem zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszahlen wie in F i g. 2 benutzt werden. Gemäß F i g. 3 kommt die Papierbahn 11 direkt aus dem Papierverdichter 10, ohne erst durch einen Trockner 30 gelaufen zu sein. Folglich enthält die Papierbahn auch 30 bis 40 Gewichtsprozent Feuchtigkeit, bevor sie zur Erzeugung des richtigen Formates und der gewünschten Feinheit zwischen die Tränkungspreßwalzen 43 und 44 gelangt Infolgedessen brauchen gegenüber dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nur etwa 50% der Stärkelösung eingesetzt zu werden. Nachdem die Papierbahn 11 durch die Leim- bzw. Tränkungspresse 40 gelaufen ist, gelangt sie in den Trockner 66, der den Flüssigkeitsanteil auf 5 bis 10 Gewichtsprozent verringert. Der Vorteil der Vorrichtung nach F i g. 3 besteht darin, daß nur ein einziger Trockner 66, der das Material nach der Leim- bzw. Tränkungspresse 66 aufnimmt benötigt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß mit beiden Anordnungen nach den Fig.2 und 3 eine glatte Papierbahn 11 auch dann erhalten werden kann, wenn sie hinter der Leim- bzw. Tränkungspresse 40 nur um einen einzigen Trocknungszylinder geführt wird, wenn die in der Leim- bzw. Tränkungspresse 40 zugeführte Stä kelösung eine ausreichende Bindung der Papierbann auf dem Trocknungszyünder schafft Um diesen Glättungseffekt zu erzielen, wird eine Druckberührung mit dem Trockenzylinder herbeigeführt, wie dieses z. B.

in dem US-Patent J3 62 869 dargestellt und beschrieben ist. Der Unterschied /wischen der Erfindung und der Vorrichtung nach dem US-P-itent U 62 869 besteht darin, daß die nach dem US-l'ik'ni /(!geführte Starke einen Oberflächenüberzug bildet, der dazu benutz¹ wird, eine Klebeverbindung zwischen der Bahn um: dem Trcckniing.s/;.']ii''«.'r herzustellen, während nach der Erfindung die Bahn auf beiden Seiten mi· der Stär.'.jlös'.ing gtiränkt wird, um die nachfolgend aufgezählten zusätzlichen Verbesserungen, nämlich eine

erheblich ν erbessei! < igftsi^keit, Berst- bzw. Stoßfe-Mipkeit s'.iv.'if» die nM^keii /ii erzielen, Zugkräfte z.u abs·)''j!(.τ ·ΐί. Diese zusätzlichen Wirkungen werden durch d'i ße nutzung der l.eini- bzw. Tränkungspresse M) mit :^;-,:-..n Tränkiü'gsprcUvalzen 43, 44 möglich, mit ■ leren Hilfe die Stärkfiiösimg in die beiden Oberflächen di''" Papierbahnen gepreßt wird.

Nachfolgend werden mehrere Beispiele für besondere Alisgangsmaterialien und Stärkezusammensetzungen und die damit ermittelten Meßergebnisse gegeben:

Ii e i .ι ρ i c I 1

Mt κ ungebleichtes Wcichliol/

.Ο"» ungebleichtes Hartholz

ungemahlen - (12 See. Williams Freenessi

Stärke - (mit Saure modifizierte Maisstärke)

	I'nventualer	Stiirkc/usat/	5.7"»
	ο·:-	2.8%
Dehnbarkeit (N/cnii			36.78
Längsrichtung	10.51	24,82	18.56
Querrichtung	9.63	15,41
Dehnung(%)			8,5
Längsrichtung	9.1	8,1	2.8
Querrichtung	1.3	2,3
TFA Zugkraftabsorption (N/m)			206
Längsrichtung	60.8	116,0	37.9
Querrichtung	9.0	24.2
Reißfestigkeit (g)			66,8
Längsrichtung	54.8	63.6	88.8
Querrichtung	61.6	76.5	0.16
Berstfestigkeit (N/mm)	0.38	0.12
Steifigkeit (Tabor Einheit)			1.19
Längsrichtung	0,40	0.98	1.13
Querrichtung	0.48	1.01

Beispiel 2 Ausgangsmaterial:
30% ungebleichtes Weichholz
70°' ungebleichtes Hartholz
gemahlen - (14 See. Williams Freeness) Stärke - nicht modifizierte Kartoffelstärke

	Prozentualer Starke/usatz	1,3%	3%	5.7%	10.7%
	0%	22,42	24.52	26,44	27,14
Dehnbarkeit (N/cm)	13.83	7.2	7.1	7.2	7,1
Dehnung (%)	8.5	109,4	119,7	129,9	129.9
TEA Zugkraftabsorption fN/m)	78,8	1,02	1.¹S	1.20	1,33
Steifigkeit (Tabor Einheit)	0.56
Reißfestigkeit (g)		83.1	88.8	88.1	84,6
Längsrichtung	69,7	100.4	103.2	101.6	101,0
Querrichtung	88.4	0.11	0.12	0.13	0.18
Berstfestiekeit CN/mrir)	0.06

Beispiel 3 Ausgangsmaterial:

30% ungebleichtes Weichholz

70% ungebleichtes Hartholz

gemahlen - (40 See. Williams Freeness)

Stärke - mit Säure modifizierter Maisstärke

10

	Prozentualer	Stärkezusatz	3.8%	5.7%
	0%	1.4%
Dehnbarkeit (N/cm)			■(6.06	:■; .84
Längsrichtung	25.57	38,0	21.71	22.07
Querrichtung	15,76	17,69
Dehnung (%)			10.')	H.6
Längsrichtung	10.4	9,7	3.5	3.7
Querrichtung	2.4	3.4
TEA Zugkruftalisorption >.N/m)			307.9	396.9
Längsrichtung	185,3	242,2	56.5	64.5
Querrichtung	28.7	40.9
Reißfestigkeit (g)			73.9	68.5
Längsrichtung	78,7	75.2	121.4	90.9
Querrichtung	97.6	101.1	0.21	0.24
Reißfestigkeit (N/mm²)	0.!3	0.20
Steifigkeit (Tabor-Einheil)			1.20	1.73
Längsrichtung	0.65	1.16	1,01	1.31
Querrichtung	0,85	0.89

Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß zwei Faktoren, nämlich

1. der Mahlgrad und

2. die Menge und die Art der Stärke

die Ergebnisse in starkem Maß beeinflussen. Maisstärke erbrachte — unter sonst identischen Voraussetzungen — größere Verbesserungen bezüglich der Zugfestigkeit und der Steifigkeit als Kartoffelstärke.

Ferner steht fest, daß, obgleich die Reißfestigkeit von verdichtetem Papier durch einen höheren Mahlgrad und durch größere Stärkezugaben allgemein verringert wird, dennoch die Wirkung der Mahlgrade, die gewöhnlich bei der Sachherstellung eine Rolle spielen, nicht groß genug war, um die anderen Vorteile des Leimens zu kompensieren.

Allgemein zeigte die Zuführung von 3 bis 4% Kartoffelstärke keine merklichen Änderungen, die über dieses zusätzliche Niveau hinausgehen. Im Gegensatz dazu steht die Maisstärke, die dazu führt, daß sich ihre Eigenschaften auch jenseits von diesem Punkt fortsetzen. Bei keiner der dem Test bis zu 8% unterworfenen Proben zeigte sich ein klebriges Verhalten oder Sprödigkeit Darüber hinaus jedoch wurde Sprödigkeit beobachtet

Die Erfindung legt nahe, daß leicht umgewandelte (erweichte) Stärke 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 Papiers verträglich sein. Dies heißt jedoch nicht, daß die Benutzung von nicht umgewandelter Stärke unerwünscht ist, da für 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 Stärkegehaltes bei 525 CSF. (23,7° Schopper Riegler) einhergeht.

Dieses Ergebnis wurde erzielt mit einer mit Säure modifizierten Maisstärke.

.15 Bei einem geringeren Mahlgrad, z. B. bei 730 CSF. (143° Schopper Riegler) steigt die Reißfestigkeit merkbar mit wachsendem Stärkegehalt an. Bei einigen Zwischenwerten des Mahlgrades erwartet man geringere Wirkungen. Daß dies richtig ist. kann man an der

so 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 Papier aus gemahlenen Fasern 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 gemahlenes bzw. ein veredeltes Ausgangsmaterial bei dieser Studie benutzt wurde, glaubte man festzustellen, daß eine optimale Bindung zur Erzeugung einer guten Reißfestigkeit schon durch das Mahlen 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

ti

Die Zerreißergebnisse in Querrichtung, die in alien Fällen bei verdichteten Papieren betrachtlich besser sind als bei unverdichteten, können durch die Tatsache erklärt werden, daß sich bei Querreißkräften die Fehler über die verdichteten Fasern fortpflanzen müssen, und daß die verdichteten Fasern mit ihrem niedrigen Elastizitätsmodul und ihrer hohen Dehnung schwerer durchzuscheren sind als unverdichtete Fasern. Der anfängliche Anstieg in der Querreißfestigkeit bei der Zugabe von Stärke resultiert aus der größeren ic Abbindung und der schwierigeren Durchtrenming dieser Bindungen. Ein weiterer Anstieg des Starkrgehaltes führt jedoch zu einem wachsenden Fasernmdul oder zu einer wachsenden Steifigkeit, ebenso wie /n einem wei'eren Anstieg der Bindung, was die Fntste- ■> hung von Faserfehlern fördert, die ein Abscheren begünstigen und damit zu einer verringerten Reißfestigkeit führen.

Die Längsreißfestigkeit war e'.was geringer als die Querreißfest'gkeit. wie es tür dehnbares Papier normal :■· ist. Das gemahlene Ausgangsmateral verlor an Reißfestigkeit bei der Hinzunahme von Stärke, wie es oben erörtert wurde (F i g. 6).

Im Folgenden wird die Aufmerksamkeit auf die Eigenschaften 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 Längszugkräfte für Kartoffel- und Maisstärke bei unterschiedlichem Gehalt dargestellt. Zwei verschiedt.ie Mahlgrade werden bei «■ jedem Beispiel erforscht. Das Ergebnis zeigt, daß ein gering an Zugfestigkeit durch Kartoffelstärke bei den ersten 3% Zugabe eintritt, wohingegen bei Maisstärke eine verbesserte Zugfestigkeit bis zu höheren Zugabegraden vorhanden ist. Auch kann beobachtet werden, r> daß die Zugabe von 3% Stärke zu verdichtetem Papier bis zu einer Zugfestigkeit führt, wie sie bei unbehandelten bzw. unverdichteten Mustern gegeben ist. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die molekulare Struktur der Maisstärke eine linearere Orientierung besitzt als bei Kartoffelstärke, was die Schaffung eines Filmes mit einer höheren Zugfestigkeit mit sich bringt.

Hohe Prozentsätze (5%) von Maisstärke bringen eine doppelt so große Steifigkeit bei verdictr ?ten Folien, die sich den Werten von unbehandel'.cm bzw. unverdichtetem Material nähern. Aus Fig. 8 gehen die Ergebnisse der Kartoffelstärke ebenfalls hervor, wo die erreichbaren Vorteile nicht so drastisch sind, insbesondere bei den mittleren, für die Sachpapierherstellung normalen Mahlgraden. Bei einer 3%igen Kartoffelstärkezugabe scheint der maximale Wert erreicht zu sein, wobei es sich um eine nahezu 40%ige Erhöhung der Steifigkeit handelt.

Eine andere Eigenschaft, die durch die Zugabe von Stärke wächst, ist die Widerstandskraft gegen Bruch in Längsrichtung (TEA), zu der in großem Umfang die verbesserte Zugfestigkeit (Fig.9) beiträgt. Während ein Anstieg von iO°/o bei Maisstärke offensichtlich ist, kann nur etwa die Hälfte davon bei dem gleichen Anteil an Kartoffelstarke erreicht werden. Die gewöhnlich 5-bis 7fache Verbesserung der Absorptionsfähigkeit von Zugkräften in Längsrichtung beim Falten ist gegenüber dem oben verdichteten Papier augenscheinlich, gleichgültig ob Stärke verwendet wird oder nicht.

Schließlich treten keine bedeutsamen Unterschiede bezüglich der Berstfestigkeit zwischen verdichtetem und nichtverdichtetem Papier bei einer erhöhten Leimzugabe auf.

Eine Erhöhung um 30 bis 40% bei einem Anteil von 3°/o werden in beiden Fällen erreicht. Dies wurde erwartet, da die Längszugkraft und die Fähigkeit, Zugkräfte zu absorbieren, die den Berstvorgang beeinflussen, während des Verdichtungsprozesses nicht merkbar verändert werden. Das Ergebnis der Berstuntersuchung besteht darin, daß hier eine Abhängigkeit von dem Stärkegehalt vorliegt.

Hierzu 8 Bhill Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Verbessern der Zug- bzw. Zerreißfestigkeit, der Steifigkeit sowie der Bersteigenschaften von ohne Kreppung verdichtetem Papier, dadurch gekennzeichnet, daß dehnbares Papiermaterial zunächst ohne Kreppung verdichtet bzw. verfestigt wird, daß es daraufhin' unter Druckeinwirkung beiderseits mit einer Stärke enthaltenden Lösung getränkt wird, wobei der ι ο Leimungsmittelgehalt des Papiers den Grad der Feuchtigkeitsabsorption aus der Lösung beeinflußt, und daß es anschließend getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papier mit einem Feuchtigkeitsge- is halt von weniger als 40 Gewichtsprozent vor der Aufbringung der Stärkelösung eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papier mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15 Gewichtsprozent vor der Aufbringung der Stärkelösung eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß fein verteilte Stärkepartikel, die sich in einem erweichten bzw. umgewandelten Zustand befinden, eingesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 10Gewichtsprozent Stärke im Papier erhalten werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 3 Gewichts- jo prozent in Form von Maisstärke im Papier erhalten werden.

7. Vorrichtung zvr Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6 zum Verbessern der Zug- und Zerreißfestigkeit, dr-· Steifigkeit sowie der Bersteigenschaften von ohne Kreppung Verdichtetem Papier, gekennzeichnet durch einen Papierverdichter (10) zum Verdichten des dehnbaren Papiermaterials ohne Kreppung, eine Leim- bzw. Tränkengspresse (40) zur Aufnahme einer Papierbahn -to (11) aus dem Papierverdichter (10) und zum Tränken ihrer beiden Seiten mit einer stärkeenthaltenden Lösung und einen Trocknungsabschnitt zum Trocknen der mit Stärkelösung getränkten Bahn (11).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leim- bzw. Tränkungspresse (40) wenigstens zwei gegenläufige Tränkungs-Preßrollen (43, 44) umfaßt, die zwischen sich ein einen Druck erzeugendes Walzenmaul N schaffen, daß eine Einrichtung (46, 47, 48, 49, 58) zur Zuführung der Stärkelösung zu dem Walzenmaul vorgesehen ist, und daß eine Einrichtung (41,42) zum Transport der Bahn (11) zu dem Walzenmaul dient

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Papierverdichter (10) und den Tränkungs-Preßrollen (43, 44) der Leim- bzw. Tränkungspresse (40) ein Trockner (30) angeordnet ist