DE2500667A1

DE2500667A1 - Herstellungsverfahren fuer faservliesmaterial

Info

Publication number: DE2500667A1
Application number: DE19752500667
Authority: DE
Inventors: Kieron Philip Green
Original assignee: Wiggins Teape Ltd
Current assignee: Arjo Wiggins Ltd
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-09
Publication date: 1975-07-17
Also published as: GB1427272A; AR203135A1; NO750011L; JPS50100374A; FI750061A; NL7500253A; DD116648A5; FR2257718A1; BE824252A; BR7500074A; SE7500230L

Description

Herstellungsverfahren für Faservliesmaterial

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Faservliesmaterial.

Papier oder andere ungewebte Paser- bzw. Vliesmaterialien werden bekanntermaßen durch Dispergieren von Pasern in einem geschäumten flüssigen Medium, Absetzen der Faserdispersion und des geschäumten flüssigen Mediums auf einem durchlöcherten bzw. mit kleinen Öffnungen versehenen Träger und Ablassen der Dispersionsflüssigkeit durch den Träger hindurch hergestellt, wodurch ein faseriges Gewebematerial auf dem Träger gebildet wird.

In der GB-PS 1 329 409 ist die vorteilhafte Verwendung eines geschäumten flüssigen Mediums zur Herstellung der Faserdispersion in der Weise beschrieben, daß ein

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ORIGINAL INSPECTED

derartiges Medium bereits als solches die geforderten Eigenschaften einer hohen Viskosität bei niedriger Beanspruchung zur Aufrechterhaltung einer guten Dispersion der Pasern im flüssigen Medium sowie einer niedrigen Viskosität bei hoher Beanspruchung aufweist, wie sie während des Dispergierens der Fasern im flüssigen Medium und dem Ablassen der Flüssigkeit aus der Dispersion durch den mit Löchern versehenen Träger auftreten. Die angegebenen Viskositäten sind relative Viskositäten, und die einzige Beschränkung der Werte liegt darin, daß die geschäumte Faserdispersion herstellbar und wie beschrieben verwendbar sein muß.

In den in der genannten GB-PS beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Schäumen der Faser- und/oder Partikeldispersion vorgenommen, um die Viskosität der Dispersion zu vergrößern und die Fasern und/oder Partikel dadurch vor der Drainage der geschäumten Dispersion auf einem mit Löchern versehenen Träger in einem gut dispergierten Zustand zu halten. Die auf die geschäumte Dispersion während der Drainage ausgeübte Beanspruchung erniedrigt die Viskosität, wodurch das Ablassen der Flüssigkeit ermöglicht wird.

Die anfängliche Steigerung der Viskosität der Dispersion durch Schäumen ist notwendig, da die Viskosität einer ungeschäumten Dispersion relativ niedrig ist, was in erster Linie durch die relativ niedrige Konsistenz, d.h. den Feststoffgehalt, der Dispersion bedingt ist. Die höchste üblicherweise verwendete Konsistenz ist beispielsweise beim Eintrag von Holzpulpe bzw. Zellstoff nicht höher als 2 % und bei mineralischen Fasern bei 2,5 %. Eine derartig niedrige Konsistenz wird deswegen verwendet, weil

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die mit der Anwendung einer geschäumten Dispersion verbundenen Vorteile die Möglichkeit eröffnen, relativ lange und/oder sohwierig zu dispergierende Pasern zu verwenden oder andere spezielle Effekte dabei zu erzeugen.

Unter gewissen Umständen, beispielsweise bei der Herstellung dicker und/oder relativ schwerer Materialien von etwa 100 g/m oder mehr, ist es allerdings wünschenswert, Dispersionen mit höherer Konsistenz einzusetzen, als sie üblicherweise verwendet werden. Um mit den damit verbundenen Drainageproblemen in herkömmlichen Systemen fertig zu werden, war es notwendig, zur Erzeugung von schwererem Material mehrere individuelle dünne Gewebe des Materials herzustellen, die anschließend zusammen laminiert wurden. Die Verwendung eines Eintrags mit hoher Konsistenz würde das Drainageproblem wesentlich verringern und zugleich die Herstellung schwerer Gewebe aus derartigen Materialien in möglicherweise einem einzigen Verfahrens schritt erlaubten.

Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung schwerer Papier- oder Faservliesmaterialien durch Herstellen und Schäumen einer Faserdispersion, Absetzen der geschäumten Dispersion auf einem mit Löchern versehenen Träger und Drainieren der Dispersion auf dem Träger unter Bildung eines Gewebes an, wobei die Faserdispersion eine hohe Konsistenz besitzt, beispielsweise für G#llulosefasern von mindestens J5 % und Mineralfasern von mindestens 6 %,

Die Verwendung von Dispersionen relativ hoher Konsistenz ist normalerweise aufgrund der Tatsache unmöglich, daß derartige Dispersionen eine so hohe Viskosität besitzen, daß

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sie nicht zum Durchfließen zur Drainage auf dem mit Löchern versehenen Träger gebracht werden können, wodurch eine zufriedenstellende Trennung von der Flüssigkeit nicht gelingt und auch eine zufriedenstellende Dispersion der Pasern darin nicht möglich ist.

Unter schwerem Material wird ein Material verstanden, das zum Auftreten höherer Drainageprobleme als bei der Herstellung eines einzelnen Gewebes unter Verwendung ungeschäumter oder geschäumter Dispersionen von niedriger Konsistenz Anlaß gibt. Unter hoher Faserkonsistenz werden dabei Konsistenzen von mindestens J5 % bei C ellulosefasern und 6 % bei Mineralfasern verstanden. Für Cellulosefasern liegt der bevorzugte Konsistenzbereich bei 3 - 10 %, während der bevorzugte Bereich für Mineralfasern bei 6 - Z>0 $> liegt. In Fällen, bei denen Dispersionen aus Gemischen von Mineral- und Cellulosefasern (und möglicherweise auch Material in Teilchenform) vorliegen, können Konsistenzen von 3 - 6 % verwendet werden. Die einer bestimmten Dispersion entsprechende Konsistenz kann dabei leicht empirisch ermittelt werden. Der bevorzugte Luftgehalt liegt bei mindestens 50 %.

Nach dem erfindungsgemäßen* Verfahren wird die Viskosität einer Dispersion, die ohne Schäumen für eine zufriedenstellende Ablagerung oder Drainage auf dem mit Löchern versehenen Träger zu viskos wäre, zunächst durch Schäumen der Dispersion erniedrigt und darauf nach dem Absetzen auf dem mit Löchern

die

versehenen Träger durch/angewandte Beanspruchung weiter •erniedrigt, um ein Abfließen der geschäumten Dispersion auf dem mit Löchern versehenen Träger zu bewirken. Das erfindungsgemäße verfahren kann so zur Herstellung schwerer Faservliesmaterialien aus Dispersionen hoher Konsistenz verwendet werden, die möglicherweise in einem einzigen

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Arbeitsgang geschieht, wobei entsprechend modifizierte herkömmliche Papierherstellungsmaschinen derart Verwendung finden, wie sie in der GB-PS 1 329 409 oder im folgenden beschrieben sind.

Beispiele für derartig herstellbares Faservliesmaterial sind etwa Decken für Bauzwecke und Fußbodenbelagmaterial sowie faserverstärkte Plastikmaterialien. Bei den zuletzt genannten Materialien bringt die Anwendung einer geschäumten Dispersion den Vorteil einer hohen Retention teilchenförmigen Materials, das sich ursprünglich in der Dispersion befand, mit sich (vgl. GB-PS 1 329 409).

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen sowie der unter Beispiel 5 beschriebenen Schemazeichnung einer Papiermaschinen-Versuchsanlage näher erläutert.

Beispiel 1

30 g Weichholz-Sulfat-Zellstoff bzw. -Pulpe wurden in einer Laboratoriums-Papierknetmaschine zerkleinert. Die Pulpe wurde anschließend' auf etwa 30 Gew.-^ Feststoff aufkonzentriert und zu einem aufgeschäumten Gemisch aus Luft, Wasser und einem grenzflächenaktiven Stoff (Natriumbenzoldodecylsulfonat) zugesetzt. Die gesamte Dispersion wurde anschließend in einem HochgeschwindigkeitsrUhrer (Hersteller: Lorentzen und Wettres, Stockholm, Schweden) zur Herstellung eines gut dispergierten geschäumten Ausgangsmaterials mit einem Fasergehalt von 8 Gew.-% und etwa 60 Vol.-$ Luft gerührt. 500 ml dieser Ausgangs-Dispersion wurden anschließend auf das Sieb einer British-Standard-Bogenmaschine aufgegeben und unter Vakuum drainiert. Auf diese Weise wurde ein gut verteilter Bogen aus Faservlies-

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material mit einem Gewicht von 8OO g/m erhalten. Beispiel 2

12 g gehäckselte Strang-Glasfasern von 1,3 cm (0,5") und 108 g Polypropylenpulver wurden einer geschäumten Mischung aus Luft, Wasser und dem grenzflächenaktiven Stoff aus Beispiel 1 zugegeben. Die Dispersion wurde anschließend in einem Hochgeschwindigkeitsrührer wie in Beispiel 1 zur Erzeugung einer gut dispergierten geschäumten Dispersion mit einer Faserkonsistenz von 20 Gew.-^ und etwa 65 Vol.-Ji Luft gerührt. 1 1 dieser Ausgangsdispersion wurde anschließend auf das Sieb einer British-Standard-Bogenmaschine aufgebracht und unter Vakuum drainiert. Der erhaltene Bogen war ein gut verteiltes Gemisch aus einzelnenGlasfasern und Polypropylen-

pulver mit einem Gewicht von 36ΟΟ g/m . Beispiel 3

350 ml Wasser und 30 ml einer 10 ^igen Lösung des grenzflächenaktiven Stoffs von Beispiel 1 wurden in einem Hochgeschwindigkeitsrührer wie in Beispiel 1 aufgeschäumt. 200 g zerkleinerte und eingedickte Holzpulpe mit einer Konsistenz von 27,5 Gew.-^ wurden diesem Schaum zugesetzt, der anschließend zur Erzeugung einer geschäumten Dispersion von Holzfasern mit einer Faserkonsistenz von 9*5 Gew.-% aufgeschäumt wurde. Von dieser Dispersion wurde auf einer Laboratoriums-Bogenmaschine ein zufriedenstellend gut geformter Bogen mit einem Ge-

wicht von 1220 g/m erzeugt.

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Beispiel 4

420 ml Wasser und 25 ml der Lösung des grenzflächenaktiven Stoffs aus Beispiel 3 wurden wie in Beispiel 3 aufgeschäumt. 168 g Steinwolle wurden anschließend langsam zugesetzt und die Hälfte des Gemische darauf entfernt, um den Volumenzuwachs während des darauffolgenden Schäumens zu ermöglichen. Der verbleibende Teil des Gemischs wurde anschließend aufgeschäumt, wobei die Konsistenz 27,4 % betrug; der daraus auf einer Laboratoriumsbogenmaschine hergestellte Bogen besaß gute Form und ein Gewicht von 1900 g/m .

Die folgenden Beispiele 5-10 beziehen sich auf Ergebnisse von Versuchsläufen, die auf der in der Zeichnung dargestellten und im folgenden im Beispiel 5 beschriebenen Versuchs-Papiermaschine ausgeführt wurde.

Beispiel 5

7,2 g staubtrockener gebleichter Weichholz-Sulfatzellstoff bzw. -pulpe wurde im Mischkasten 1 der Versuchs-Papiermaschine zu etwa 170 1 Wasser zugegeben.

Nach dem Zusatz eines grenzflächenaktiven Stoffs wurde der Rührer 2 eingeschaltet und' das Gemisch aufgeschäumt. Der von oben kommende Rührer war von ähnlicher Art wie der in der GB-PS 1 329 409 beschriebene Rührer. Das Gemisch wurde bis zu einem Luftgehalt .von 53 VoI,-# aufgeschäumt.

Das aufgeschäumte Gemisch wurde anschließend über eine Positiv-Verdränger-Pumpe 3 zu einer Art DUsenkammer gepumpt. Das Gemisch wurde anschließend auf ein.bewegliches, mit Löchern versehenes Sieb 5 aufgebracht und

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durch das Sieb hindurch mit den Naßsaugkammern 6 abgesaugt. Der abgesaugte Schaum wurde in einen Separator 7 eingeleitet, irjdem Luft und Schaum voneinander getrennt wurden. Durch eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe wurde im oberen Teil des Separators 7 am Punkt 8 Vakuum angelegt und der getrennte Schaum über eine weitere Positiv-Verdränger-Pumpe 9 abgezogen und dem Mischbehälter 1 wieder zugeführt.

Der vom Sieb abgenommene Bogen wurde getrocknet und gewogen. Bei einer Siebgeschwindigkeit von 14 m/min be-

trug das Gewicht 260 g/m . Die Faserkonsistenz des geschäumten Ausgangsmaterials wurde ebenfalls gemessen und zu 4,2 Gew.-^ bestimmt.

Beispiel 6

In Portsetzung des in Beispiel 5 beschriebenen Versuchs wurden Wasser und weiterer grenzflächenaktiver Stoff in den Mischbehälter 1 eingebracht. Die Paserkonsistenz wurde so auf 3,7 Gew.-^ reduziert, wobei die Konzentration an grenzflächenaktivem Stoff auf l800 ppm anstieg und der Luftgehalt 60 Vol.-# erreichte. Die Siebgeschwindigkeit wurde auf 26 m/mln gesteigert

und ein Bogen mit einem Gewicht von l4l g/m hergestellt.

Beispiel 7

Am Ende von Beispiel 6 wurde die Paserkonsistenz des Vorratsmaterials durch Zusatz von Pulpe auf 4,4 Gew.-% gesteigert und die Konzentration an grenzflächenaktivem Stoff durch Wasserzusatz auf 1500 ppm verringert.

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Die Siebgesohwindigkeit der Versuchsmaschine wurde

auf 14 m/min eingestellt und ein Bogen mit einem Gewicht

von 2J0 g/m erzeugt.

Beispiel 8

In ähnlicher Weise wie in den Beispielen 5-7 beschrieben wurde eine geschäumte Dispersion derselben Pulpe mit einem Luftgehalt von 72 vol.-#, einer Faserkonsistenz von 3Λ Gew.-^ und einer Konzentration an grenzflächenaktivem Stoff von 1000 ppm hergestellt. Das Vorratsmaterial wurde auf dem Sieb bei einer Geschwindigkeit von lh m/min drainiert, wobei ein Bogen

mit einem Gewicht von I50 g/m erhalten wurde. Beispiel 9

In ähnlicher Weise wie in den Beispielen 5-7 wurde eine geschäumte Dispersion derselben Pulpe bei 66 % Luftgehalt und 6,2 Gew.-% Paserkonsistenz zur Her-

2 stellung eines Bogens mit einem Gewicht von 15J5 g/m

bei einer Siebgeschwindigkeit von l8 m/min verwendet. Beispiel 10

In ähnlicher V/eise wie in den Beispielen 5-7 wurde eine geschäumte Dispersion derselben Pulpe bei 78 % Luftgehalt und einer Paserkonsistenz von 5,9 Gew.-^

zur Herstellung eines Bogens mit einem Gewicht von 121 g/m bei einer Siebgeschwindigkeit von 17 m/min herangezogen.

Beispiel 11

16ΟΟ ml Wasser, 5 ml des grenzflächenaktiven Stoffs

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von Beispiel 1 und 126 g Steinwolle wurden im Hochgeschwindigkeitsrührer nach Beispiel 1 zusammengemischt, wonach das resultierende Vorratsmaterial einen Luftgehalt von 29,5 % und eine Faserkonsistenz von 7,3 Gew. -% besaß. Auf einer Laboratzoriums-Bogenmaschine wurden gut geformte Bogen von 2,750 und 3,280 g/m Gewicht aus diesem Vorrat erzeugt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung schwerer Paservliesmaterialien wie beispielsweise Papier durch Herstellen und Schäumen einer Paserdispersion, Absetzen der geschäumten Dispersion auf einem mit kleinen Löchern versehenen Träger und Drainieren der Dispersion auf dem Träger unter Bildung eines Gewebes, dadurch gekennzeichnet,

geschäumte
daß die/Dispersion eine hohe Paserkonsistenz von mindestens 3 % bei Verwendung von Cellulosefasern und mindestens β % bei Verwendung von Mineralfasern aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Faserkonsistenz von 3 - 10 $ aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion eine Paserkonsistenz von 6 - 30 % aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion aus einem Gemisch von Cellulose- und Mineralfasern besteht und die Paserkonsistenz 3 - 6 % beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftgehalt der geschäumten Dispersion bei mindestens, 50 % liegt.

6. Schweres Papier- oder Faservliesmaterial, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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