DE2642168A1

DE2642168A1 - Verfahren zur herstellung von verstaerktem papiermaterial, sowie gemaess diesem verfahren hergestelltes papiermaterial

Info

Publication number: DE2642168A1
Application number: DE19762642168
Authority: DE
Inventors: Anders Ruben Rausing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-09-20
Publication date: 1977-04-21
Also published as: FR2327361A1; AT357859B; DE2642168B2; DE2642168C3; JPS5255706A; ATA723476A; SE7610713L; FR2327361B3; FI58959C; CH606608A5; NO763427L; FI58959B; AU1796176A; NO146503B; NO146503C; FI762823A

Description

RIG 316

Patentanwälte

Anders Ruben Rausing, Rom (Italien) Via Kenia 22-24

Verfahren zur Herstellung von verstärktem Papiermaterial,,, sowie gemäss diesem Verfahren hergestelltes Papiermaterial

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von verstärktem Papiermaterial·, sowie das gemäss diesem Verfahren hergestellte, verstärkte Papiermaterial.

In der Verpackungstechnik ist die Anwendung von Schichtstoff mit einer Papierschicht sowie mit der Papierschicht verbundenen Schicht aus anderem Material, beispielsweise Plastik, Metallfolie oder ähnlichem Material, wobei das mit der Papierschicht verbundene Material dazu dient, dem Schichtstoff gewisse Eigenschaften zu geben, beispielsweise Flüssigkeitsdichtigkeit, Gasdichtigkeit, Fettresisbenz, Versiegelbarkeit usw., bekannt. Diese Schichtstoffe verstärken

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selbstverständlich auch das Papiermaterial, so dass es eine grössere Reissfestigkeit erhält.

In gewissen Fällen bestehen keine Ansprüche bezüglich Flüssigkeit sdichtheit, Versiegelungsfähigkeit oder ähnlicher Eigenschaften des Materials, sondern man ist nur um eine grössere mechanische Reissfestigkeit bemüht, zum Beispiel wenn das Papiermaterial für Abfallsäcke oder in Hülsen, die einem inneren Druck durch expandierende Gegenstände wi^ derstehen sollen, um die die Hülse angebracht ist, usw. , benutzt werden soll. In diesen Fällen ist es nicht nötig, der Päpierschicht eine kontinuierliche Verstärkung zu geben, beispielsweise aus einem Kunststoffilm, der ausserdem die Reissfestigkeit nicht in den meisten Fällen erheblich verbessert. Man kann das Papier statt dessen mit Fäden verstärken, deren Werkstoff erstens

wenig dehnungsfähig ist und zweitens eine relativ grosse Bruchfestigkeit besitzti derartiges verstärktes Papiermaterial ist auch hergestellt worden, indem man die Fäden nach Herstellung des Papiers mit Hilfe von Leim oder anderen Bindemitteln auf dem Papier angebracht hat. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein in dieser Weise verstärktes Papier steif wird und leicht Knickfalten bekommt, wenn die Leimschicht gebrochen wird. Die verstärkte Seite des Papiers erhält ausserdem ein ungleichmässiges und wenig ansprechendes Aussehen.

Die vorerwähnten Nachteile werden durch das erfirdungsgemäs se Verfahr en vermieden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verstärkungsmäterial in Form von Fäden am Sieb einer Papiermaschine mit der Papiermasse zusammengeführt wird, und dass die erwähnten, kontinuierlich zugeführten Fäden dazu gebracht werden, mit der Papiermasse zusammen durch die Papiermaschine zu gehen und hierbei in das Papiermaterial eingebettet und mit guter mechanischer Haftkraft mit diesem verbunden werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die

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beigefügte, schematische Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. Ka) eine Papierbahn, die mit parallelen Einlegefäden aus Glasfasern versehen ist.

Fig. Ib) eine Papierbahn, die mit einer GlasfadenverStärkung versehen ist, wobei die Fäden im Wellenmuster eingelegt sind.

Fig. Kc) einen Querschnitt durch ein verstärktes Papiermaterial und

Fig. 2 ein schematisches Bild eines Teiles einer Papiermaschine mit dem sogenannten Sieb, auf das die Papiermasse ausgegossen wird.

Die in Fig. 2 wiedergegebene, schematische Skizze eines Teiles einer Papiermaschine besteht aus einem Einlaufkasten 1, der die Papiermasse enthält und von dem die Papiermasse durch einen Auslauf 2 auf das sogenannte Sieb 3 gelangt, das aus einem endlosen Band mit Netz- oder Gitterkonstruktion besteht und für Wasser durchlässig ist. Am Auslauf 2 des Einlaufkastens 1 werden Verstärkungsfäden ·* eingeführt, die von Vorratsrollen 5 abgenommen werden. Das Sieb 3 ruht auf Walzen 1O₉ und am Auslauf 2 des Einlaufkastens 1 wird das Sieb über eine sogenannte Brustwalze 7 geführt.

Das Papier wird in konventioneller Art hergestellt, indem die Papiermasse vom Einlauf kasten 1 am Auslauf 2 auf das Sieb 3 verteilt wird, wobei durch Führungsleisten 6 verhindert wird, dass die stark wasserhaltige Papiermasse über die Siebkanten läuft. Mit der Papiermasse zusammen wird eine Anzahl von Verstärkungsfäden 4 zugeführt, die von Vorratsrollen 5 abgenommen werden, und diese Verstärkungsfäden werden synchron jnit dem Sieb zugeführt, so dass nach dem Einbetten der Fäden in die Papiermasse eine gegenseitige Bewegung zwischen Fäden und Papiermasse vermieden wird.E&s Sieb 3 bewegt sich kontinuierlich und die auf das Sieb ausgegossene Papiermasse verliert bei der Vorwärtsbewegung des Siebes den grössten Teil ihres Wasserinhalts, da das

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Wasser durch die Maschen des Siebes ablaufen kann. Am hinteren Teil der; Siebbahn sind Saugkästen 8 angebracht, um den Wassergehalt noch weiter zu reduzieren, und an einer Gautschwalze 9,die das Sieb wendet, hat sich die Papiermasse zu einer zusammenhangenden Schicht geformt, die nach dem Trocknen, Glätten usw. usw. der Papiermaschine überführt werden kann. Während des ganzen Herstellungsprozesses der Papierbahn sind die Verstärkungsfaden H im Papier eingebettet, und wenn den Verstärkungsfäden beispielsweise ein thermoplastisches Beschiehtungsmaterial zugesetzt wird, kann diesen eine sehr gute Adhäsion an den anliegenden Fasern· verliehen werden, indem der thermoplastische Belag zum Schmelzen gebracht wird, wenn das Papier über heisse Trokkenzylinder lauft. '

Es ist auch möglich, die Glasfadenoberflächen mit einem bipolaren, oberflächenaktiven Mittel, beispielsweise Chlor simian, Chlor siloxan oder einem organischen Metallkomplex, zum Beispiel Volanen zu behandeln. Eine weitere Massnahme zur Verbesserung der Adhäsion der Glasfäden an dem fibrösen Material kann darin bestehen, dem Glasmaterial durch einen Verdampfungsprozess Metalloxyde zuzuführen.

Um die Haftung zwischen dem faserigen Teil des Papiermaterials und den eingelegten Verstärkungsfäden weiterhin zu fördern, ist es möglich, der Papiermasse ein plastisches Material beizugeben, beispielsweise solche Mischungen aus Plastik und Wachsen, die die Handelsbezeichnung "hot melt" haben und sich durch relativ niedrigen Schmelzpunkt und gute Adhäsionskraft auszeichnen. Wie vorstehend angedeutet, ist das Zustandekommen einer sehr guten Adhäsion zwischen dem Fäsermaterial und den eingelegten Verstärkungsfaden von vitaler Bedeutung, da die mechanisch verstärkende Punktion der Verstärkungsfäden nur möglich ist, wenn diese im Fasermateria: gut verankert sind.

Die Verstärkungsfaden können in der in Fig. 1 ta) gezeigten Weise parallel zueinander angebracht und gleichmässig über· die ganze Breite der Papierbahn verteilt sein; um aber die

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.Reissfestigkeit des Papiers in seiner Längsrichtung zu verbessern, ist es auch möglich, die Verstärkungsfäden, wie in Fig. 1 (b) wiedergegeben, in einem wellenförmigen Muster so anzubringen, dass sie einander teilweise überlappen und Netzstruktur erhalten. Aus Fig. 1 (c) geht hervor, wie die Fäden in der Faserschicht des Papiers eingebettet und nicht oberflächlich am Papier angebracht sind.

Die Aufbringung der Fäden im Muster gemäss Fig. 1 (a) dürfte keine Schwierigkeiten bereiten, da die Fäden k kontinuierlich von ihren Vorratsrollen 5 abgerollt werden können und der Bewegung des Siebes folgen. Manchmal wird

dem Sieb eine Seitenbewegung erteilt, um die angebrachte Papiermassenschicht gleichmässig zu schütteln, so dass die Fäden 4 wellenförmig aufgebracht werden. Es ist auch möglich, den Vorratsrollen 5 oder besonderen, hier nicht gezeigten Fadenführern eine periodische Seitenbewegung zu geben, wobei sich die Bewegung der einzelnen Fadenführer individuell oder in Fadenführergruppen variieren lässt, so dass man das in Fig. 1 (b) schematisch dargestellte Fadenmuster erhält. Wichtig ist, dass die Verstärkungsfäden so zugeführt werden, dass nach dem Auflegen der Fäden keine Relativbewegung zwischen den Fasern der Papiermasse und den Fäden erfolgen kann.

Es ist auch möglich, die Verstärkungsfäden in einem Karomuster anzuordnen, indem man zunächst in vorstehend beschriebener Weise eine Zahl von parallelen Verstärkungsfäden in Bewegungsrichtung des Siebes anbringt, während die querlaufenden Verstärkungsfäden von einem über dem Sieb angeordneten Fadenvorratsbehälter abgespult und quer über dem Sieb angebracht werden, wonach die Fäden abgeschnitten und der Vorgang an einem anderen Teil des Siebes, dem noch keine cueriaufenden Fäden zugeführt worden sind, wiederholt wird. Eine solche Anordnung zur Auflage vcn querlaufenden Verstärkungsfäden kann in vielfacher Weise ausgeführt sein* beispielsweise ist es denkbar, dass der Fadenvorratsbehälter beim Aufbringen

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der Verstärkungsfäden dem Sieb in- dessen Bewegung folgt, um anschliessend in seine Ausgangslage zurückzukehren und den Vorgang an einem andern Teile des Siebes zu wiederholen.

Es ist auch möglich, statt der Fäden ein vorfabriziertes, vorzugsweise ausGlasfäden bestehendes Netz zu benutzen, das kontinuierlich von einer Vorratsrolle abgespult und dem Sieb zugeführt wird. Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, dass das Verstärkungsmaterial gleiehmässig über dem Sieb verteilt wird und dass die Verstärkungsfäden dadurch, dass sie in den Knotenpunkten des Netzes miteinander vereint sind, im Ganzen betrachtet eine grössere Verankerungsfläche erhalten, da die Fäden durch das Netzwerk miteinander verbunden sind. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Kosten für das vorfabrizierte Verstärkungsnetz höher sind, als die entsprechenden Kosten für separate Verstärkungsfäden.

Als geeignete Verstärkungsfäden sind Glasfas erfäden zu empfehlen, und zwar entweder in homogener Form, oder aber Glasfaserfäden, die aus einer grosseren Anzahl von dünneren Fäden gesponnen sind. Diese Glasfaserfäden sind relativ billig, haben eine sehr geringe Dehnung und sind mechanisch sehr stark. Die Fadendicke kann selbstverständlich je nach Dicke des Papiermaterials variieren, und die zweckmässige Fadendicke dürfte zwischen 0.01 mm und 0.5 mm liegen, während der Abstand der Fäden zueinander im Hinblick auf den Anwendungsbereich und die gewünschte Stärke des Materials von Fall zu Fall variieren kann. Ausser Glasfaserfäden kann man Plastikfäden benutzen, beispielsweise Fäden aus Polyäthylen oder Polypropylen, die jedoch in ihrer Längsrichtung orientiert sein müssen, um die Dehnbarkeit der Fäden zu reduzieren. Selbstverständlich ist es auch möglich, ein vorfabriziertes Netz aus Plastmaterial zu verwenden. ,

Das in vorstehend beschriebener Weise hergestellte verstärkte Papiermaterial kann mit Vorteil zu Säcken und Verpackungen für schwere Gegenstände benutzt werden, die gewöhnlich grosüei mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Falls

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erforderlich, ist es selbstverständlich möglich, das Papiermaterial ausser der Verstärkung so zu imprägnieren, dass es feuchtigkeitsbeständig wird. Es hat sich gezeigt, dass die Herstellung des beschriebenen Materials billig ist, und dass dieses hohen Ansprüchen bezüglich Festigkeit und Aussehen entspricht.

Die Glasfäden oder das Glasfädennetz können gemäss dem verstehend beschriebenen Verfahren Vorratsrollen entnommen werden, die relativ grosse Glasfadenmengen enthalten können. Der Nachteil der Benutzung von Vorratsrollen für Glasfäden besteht darin, dass diese Rollen überwacht und wenn nötig ausgewechselt oder eingesetzt werden müssen. Eine billigere Methode, die zumindest in grösseren Produktionseinheiten angewandt werden kann, ist die kontinuierliche Produktion von Glasfaden aus einer Glasschmelze, die höher als das Sieb angebracht ist, wobei aus einem speziell angeordneten Mundstück dünne Glasfaden ausgepresst werden.

Bei der Produktion von sogenanntem Duplex-Papier, das aus zwei oder mehreren Schichten Fas ermaterial verschiedener Qualität besteht, können die verstärkten Glasfäden zwischen die erwähnten, zum Duplex-Material gehörenden Schichten eingelegt werden.

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Claims

Patentansprüche

1.JVerfahren zur Herstellung von verstärktem Papiermaterial, ^-"'dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungsmaterial in Form von Fäden am Sieb einer Papiermaschine mit der Papiermasse zusammengeführt wird und daß die erwähnten, kontinuierlich zugeführten Fäden dazu gebracht werden, mit der Papiermasse zusammen durch die Papiermaschine zu gehen, hierbei in das Papiermaterial eingebettet und mit guter mechanischer Haftung mit diesem verbunden werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial aus dünnen, vorzugsweise zueinander parallelen Glasfaserfäden besteht, die dem Sieb hauptsächlich gleichmäßig über dessen ganze Breite verteilt zugeführt werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden bei der Auflage auf das Sieb seitlich verschoben werden, so daß sie auf dem Sieb und im fertigen Material ein wellenförmiges Muster bilden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden mit Vorrichtungen zugeführt werden, die quer über dem Sieb beweglich angebracht sind.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Zuführungsvorrichtungen oder Gruppen solcher Vorrichtungen zur Bildung eines Fadenauflegemusters voneinander abweichende Querbewegungen ausführen, wodurch die Fäden dazu gebracht werden, einander zur Bildung eines

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netzartigen Musters zu kreuzen.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Verstärkungsfaden und/oder der Papiermasse zwecks Erzielung einer guten Haftkraft zwischen dem Papiermaterial und den Verstärkungsfaden ein Bindemittel oder adhäsionsforderndes Mittel zugeführt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfäden vor der Vereinigung mit der Papiermasse zur Förderung der Adhäsion zwischen dem Glasm,erial und den Fasern mit einem Oberflächenbelag versehen werden, wobei der erwähnte Oberflächenbelag aus einer Cllorsilanverbindung, einer Chlorsiloxanverbindung, organischen Metallkomplexen vom Volan-Typ, oder einem durch Verdampfung zugeführten Metalloxyd besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial, das aus Fäden besteht, vor Zusammenführung mit der Papiermasse verknotet oder zu einem Netzwerk mit hauptsächlich gleichmäßiger Maschenweite zusammengefügt wird.

9. Verstärktes Papiermaterial, hergestellt gemäß dem Verfahren nach den Patentansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschicht des Papiers in Längsrichtung des Papiers verlaufende Verstärkungsfäden aufweist, die mit guter Haftkraft an naheliegenden Papierfasern fixiert sind.

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10. Verstärktes Papiermaterial gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden aus Glasfasermaterial bestehen.'

11. Verstärktes Papiermaterial gemäß Anspruch 9-10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Glasfaserfaden aus.einer großen Zahl von dünnen Fäden gespönnen ist.

12. -Verstärktes-" Papiermaterial. gemäß-Anspruch 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Faden einen Durchmesser aufweist, der über 0,01 mm, jedoch unter 0,5 mm liegt.

13. Verstärktes Papiermaterial gemäß Anspruch 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden aus Kunststoffen "bestehen, deren Molekülen einer Orientierung gegeben wurde.

14. Verstärktes Papiermaterial gemäß Patentanspruch 9 -13, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Material gehörenden Verstärkungsfäden zu einem Netzwerk zusammengefügt sind,wobei die Fäden untereinander mit guter Adhäsion in den Knotenpunkten des Netzwerkes miteinander verbunden sind.

15. Verstärktes Papiermaterial gemäß Anspruch 9 - 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Glasfiberfaden abgeplattet ist, um eine Breite zu bekommen, die wesentlich größer ist als die Qcke von dem Faden.

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