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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Pappe aus einem Faserstoffbrei von Cellulosefasern mit einer hohen
Stoffdichte, der einen hohen Anteil an Cellulosefasern enthält, die
untereinander vernetzt sind.
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Die
Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Pappe
aus einem Faserstoffbrei, der einen hohen Anteil an vernetzten Cellulosefasern
enthält,
bei dem die Fasern in einem Sieb mit einem Rotor in diesem Sieb
verteilt werden, wonach man die Fasern durch den Siebkorb mit einem
Lochdurchmesser von mindestens 2 mm durchtreten lässt, um
dann die Cellulosefasern auf einem mit Löchern versehenen Träger zu formen.
Ein anderer Brei von normalen Cellulosefasern wird während des
Formungsverfahrens auf mindestens einer Seite des ersten Breis abgelagert.
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Die
oben genannten Aspekte und viele begleitende Vorteile dieser Offenbarung
können
besser eingeschätzt
werden, und sie können
unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser
verstanden werden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
betrachtet wird, in denen darstellen:
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1 eine
schematische Darstellung der Vorrichtungsbestandteile, die in der
vorliegenden Anmeldung verwendet werden.
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2 einen
Lobed-Rotor.
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3 einen
Foil-Rotor.
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4 einen
Bump-Rotor.
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5 eine
schematische Querschnittsansicht einer zweilagigen Pappe.
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6 einen
Wandabschnitt eines Gefäßes in Form
einer Tasse für
heiße
Produkte.
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Breie
mit einer hohen Stoffdichte, die einen hohen Anteil an vernetzten
Cellulosefasern enthalten, können
in Maschinen für
die Pappeherstellung nicht verwendet werden, weil das Sieb durch
den hohen Anteil an vernetzten Cellulosefasern in dem Brei verstopft
wird. Ein Verfahren zur Verwendung des Breis mit einer hohen Stoffdichte,
der einen hohen Anteil an vernetzten Cellulosefasern enthält, ist
entwickelt worden, mit dem dieses Problem überwunden wird.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird ein Brei von Cellulosefasern
mit einer hohen Stoffdichte in einem Dispergiermedium, wie Wasser,
in einem Behälter 10 für den Brei
erzeugt. Der resultierende Brei wird dann in eine konsistenzregulierende
Vorrichtung 12 gepumpt, in der Verdünnungswasser zugegeben wird,
um eine festgelegte Stoffdichte bzw. Konsistenz aufrechtzuerhalten.
Anschließend
wird der Brei in den Stoffkasten 14 und dann in einen Siebkorb 16 gepumpt,
der vertikal oder horizontal montiert sein kann. Verschiedene Typen von
Rotoren können
in dem Siebkorb montiert werden, wie ein Lobed-Rotor, ein Foil-Rotor
oder ein Bump-Rotor (siehe 2, 3 bzw. 4),
die von GL&V,
Watertown, NY, hergestellt werden. Die Rotoren dienen dazu, die
Fasern in dem Sieb zu verteilen und akzeptable Fasern durch den
Siebkorb zu drücken
und dann in den Stoffauflauf 18 zu fördern. Fasern, die verworfen
werden, werden zu einem Flachsieb 16a weitergeleitet, wo
sie in Ausschuss, der verworfen wird, und in akzeptable Fasern,
die in den Stoffkasten 14 zurückgeführt werden, weiter aufgetrennt
werden. Der Stoffauflauf kann aus einem Einlagen-Stoffauflauf, einem
Mehrlagen-Stoffauflauf oder zwei oder mehre ren Einlagen-Stoffaufläufen bestehen,
die so angeordnet sind, dass zwei oder mehrere Lagen geformt werden,
die geformt werden, indem je eine Lage von allen Einlagen-Stoffaufläufen miteinander
kombiniert werden. Nach dem Stoffauflauf wird der Faserbrei auf
dem Sieb 20 geformt, entwässert und getrocknet.
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In
einer Ausführungsform
des Verfahrens wird mindestens ein Brei von Cellulosefasern mit
einer hohen Stoffdichte in einem wässrigen Dispergiermedium erzeugt.
Die Cellulosefasern, bei denen es sich sowohl um vernetzte Cellulosefasern
als auch normale Cellulosefasern handelt, werden in einem Sieb mit
Hilfe eines Rotors in dem Sieb verteilt, wonach man sie durch das
Sieb hindurchtreten lässt,
das einen Lochdurchmesser von mindestens 1,5 mm aufweist. Die Cellulosefasern
werden auf einem mit Löchern
versehenen Träger
geformt. Die Rotoren können
verschiedenen Typen von Rotoren sein, wie Lobed-, Foil-, Bump- und
S-Rotoren; diese Aufzählung
ist nicht so zu verstehen, dass sie die Typen der Rotoren, die für diese
Anmeldung geeignet und dem Fachmann bekannt sind, einschränkt. In
einer anderen Ausführungsform
lässt man
die Fasern durch ein Sieb hindurchtreten, das einen Lochdurchmesser
von mindestens 2 mm hat. Lochdurchmesser in dem Sieb von bis zu
6 mm können
verwendet werden. So wie der Begriff "Stoffdichte" ("Konsistenz") hier verwendet
wird, ist darunter der prozentuale Feststoffgehalt eines Gemischs
aus Flüssigkeit
und Feststoff zu verstehen, beispielsweise bedeutet eine Stoffdichte
von 2 Prozent Cellulosefasern, dass sich zwei Gramm Cellulosefasern in
100 g Fasern und Flüssigkeit
befinden. In einer anderen Ausführungsform
liegt die Stoffdichte des Breis bei mindestens 2,5 Prozent, und
in einer weiteren Ausführungsform
liegt die Stoffdichte des Breis bei mindestens 3 Prozent. Unter
einem Brei mit einer hohen Stoffdichte ist ein Feststoffgehalt von
3 bis 4 Prozent zu verstehen, unter einem Brei mit einer mittleren
Stoffdichte ist ein Feststoffgehalt von 1 bis 2 Prozent zu verstehen,
und unter einem Brei mit einer geringen Stoffdichte ist ein Feststoffgehalt
von weniger als 1 Prozent Feststoff zu verstehen.
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Die
vernetzten Cellulosefasern können
in dem Brei mit einer hohen Stoffdichte in einem Anteil von mindestens
35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Fasern in dem Brei mit
einer hohen Stoffdichte, enthalten sein. In einer Ausführungsform
sind sie in einem Anteil von mindestens 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtfasergehalt
des Breis mit einer hohen Stoffdichte, enthalten. In einer weiteren
Ausführungsform
sind sie in einem Anteil von mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf den
Gesamtfasergehalt des Breis mit einer hohen Stoffdichte, enthalten,
und in noch einer weiteren Ausführungsform
sind sie in einem Anteil von mindestens 60 Gew.-%, bezogen auf die
Gesamtmenge der Fasern in dem Brei mit einer hohen Stoffdichte,
enthalten.
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Die
bevorzugten vernetzten Cellulosefasern für die Verwendung in der Anmeldung
sind vernetzte Cellulosefasern. Jedes beliebige Vernetzungsmittel
und jeder beliebige Vernetzungskatalysator aus einer Vielzahl von
Vernetzungsmitteln und Vernetzungskatalysatoren kann verwendet werden,
um die vernetzten Fasern bereitzustellen, die in die Schicht eingebracht
werden sollen. Das Folgende ist eine repräsentative Liste brauchbarer
Vernetzungsmittel und Katalysatoren.
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Geeignete
Vernetzungsmittel auf Harnstoffbasis schließen substituierte Harnstoffe
ein, wie methylolierte Harnstoffe, methylolierte cyclische Harnstoffe,
cyclische Harnstoffe mit methyloliertem niederem Alkyl, methylolierte
cyclische Dihydroxyharnstoffe, cyclische Dihydroxyharnstoffe und
mit niederem Alkyl substituierte cyclische Harnstoffe. Spezielle
Vernetzungsmittel auf Harnstoffbasis schließen ein: Dimethyldihydroxyharnstoff
(DMDHU, 1,3-Dimethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinon), Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff
(DMDHEU, 1,3-Dihydroxymethyl-4,5-dihydroxy-2-imidazolidinon), Dimethylolharnstoff
(DMU, Bis[N-hydroxymethyl]harnstoff), Dihydroxyethylenharnstoff
(DHEU, 4,5-Dihydroxy-2-imidazoldinon), Dimethylolethylenharnstoff
(DMEU, 1,3-Dihydroxymethyl-2-imidazolidinon), und Dimethyldihydroxyethylenharnstoff
(DMeDHEU oder DDI, 4,5-Dihydroxy-1,3-dimethyl-2-imidazolidinon).
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Geeignete
Vernetzungsmittel schließen
Dialdehyde ein, wie C
2-C
8-Dialdehyde (z. B.
Glyoxal), C
2-C
8-Dialdehydsäureanaloga,
die mindestens eine Aldehydgruppe aufweisen, und Oligomere dieser
Aldehyde und Dialdehydsäureanaloga,
wie sie in den
US-Patenten Nr.
4,822,453 ;
4,888,093 ;
4,889,595 ;
4,889,596 ;
4,889,597 ; und
4,898,642 beschrieben werden. Andere
geeignete Dialdehydvernetzungsmittel schließen diejenigen ein, die in
den
US-Patenten Nr. 4,853,086 ;
4,900,324 und
5,843,061 beschrieben werden. Andere
geeignete Vernetzungsmittel schließen Formaldehydadditionsprodukte
auf Aldehyd- und Harnstoffbasis ein, siehe beispielsweise die
US-Patente Nr. 3,224,926 ;
3,241,533 ;
3,932,209 ;
4,035,147 ;
3,756,913 ;
4,689,118 ;
4,822,453 ;
3,440,135 ;
4,935,022 ;
3,819,470 und
3,658,613 . Geeignete Vernetzungsmittel
können
auch Glyoxaladdukte von Harnstoffen einschließen, zum Beispiel gemäß
US-Patent Nr. 4,968,774 ,
und Addukte aus Gloyxal und cyclischem Harnstoff, wie sie in den
US-Patenten Nr. 4,285,690 ;
4,332,586 ;
4,396,391 ;
4,455,416 und
4,505,712 beschrieben werden.
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Andere
geeignete Vernetzungsmittel schließen Carbonsäurevernetzungsmittel ein, wie
Polycarbonsäuren.
Polycarbonsäurevernetzungsmittel
(z. B. Citronensäure,
Propantricarbonsäure
und Butantetracarbonsäure)
und Katalysatoren werden in den
US-Patenten
Nr. 3,526,048 ;
4,820,307 ;
4,936,865 ;
4,975,209 ; und
5,221,285 beschrieben. Die Verwendung
von C
2-C
9-Polycarbonsäuren, die
mindestens drei Carboxygruppen enthalten (z. B. Citronensäure und
Oxydibernsteinsäure),
als Vernetzungsmittel wird in den
US-Patenten
Nr. 5,137,537 ;
5,183,707 ;
5,190,563 ;
5,562,740 und
5,873,979 beschrieben.
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Polymere
Polycarbonsäuren
sind ebenfalls geeignete Vernetzungsmittel. Geeignete polymere Polycarbonsäurevernetzungsmittel
werden in den
US-Patenten Nr.
4,391,878 ;
4,420,368 ;
4,431,481 ;
5,049,235 ;
5,160,789 ;
5,442,899 ;
5,698,074 ;
5,496,476 ;
5,496,477 ;
5,728,771 ;
5,705,475 und
5,981,739 beschrieben. Polyacrylsäure und
verwandte Copolymere als Vernetzungsmittel werden in den
US-Patenten Nr. 5,549,791 und
5,998,511 beschrieben. Polymaleinsäurevernetzungsmittel
werden in dem
US-Patent Nr. 5,998,511 und der
US-Anmeldung Seriennummer 09/886,821 beschrieben.
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Spezielle
geeignete Polycarbonsäurevernetzungsmittel
schließen
Citronensäure,
Weinsäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Tartratmonobernsteinsäure, Maleinsäure, Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure, Polymaleinsäure, Polymethylvinylether-co-maleat-Copolymer,
Polymethylvinylether-co-itaconat-Copolymer,
Copolymere von Acrylsäure
und Copolymere von Maleinsäure
ein. Andere geeignete Vernetzungsmittel werden in den
US-Patenten
Nr. 5,225,047 ;
5,366,591 ;
5,556,976 und
5,536,369 beschrieben.
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Geeignete
Vernetzungskatalysatoren können
saure Salze, wie Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Aluminiumchlorid,
Magnesiumchlorid, Magnesiumnitrat, und Alkalimetallsalze von phosphorhaltigen
Säuren einschließen. In
einer Ausführungsform
handelt es sich bei dem Vernetzungskatalysator um Natriumhypophosphit.
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Das
Vernetzungsmittel wird bei den Cellulosefasern während ihrer Herstellung in
einer Menge, die für den
Erhalt der Vernetzung zwischen den Fasern ausreichend ist, angewendet.
Die Menge, die man auf die Cellulosefasern anwendet, kann im Bereich
von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern,
liegen. In einer Ausführungsform
wird das Vernetzungsmittel in einer Menge von etwa 4 bis etwa 6 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern, verwendet. Gemische oder
Elends von Vernetzungsmitteln können
verwendet werden.
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Auch
wenn sie aus anderen Quellen verfügbar sind, stammen die in der
vorliegenden Anmeldung verwendbaren Cellulosefasern hauptsächlich aus
Zellstoff. Geeignete Zellstofffasern zur Verwendung in der Anmeldung
können
durch wohlbekannte chemische Verfahren, wie das Kraft-Verfahren
und das Sulfit-Verfahren, mit oder ohne nachfolgendes Bleichen,
erhalten werden. Holzstofffasern können auch durch thermomechanische,
chemothermomechanische Verfahren oder Kombinationen davon erhalten
werden. Die bevorzugten Zellstofffasern werden durch chemische Verfahren
erzeugt. Holzschlifffasern, Altpapierfasern oder sekundäre Holzstofffasern,
und gebleichte und ungebleichte Zellstofffasern können verwendet
werden. Nadelhölzer
und Laubhölzer
können
verwendet werden. Einzelheiten zur Auswahl der Zellstofffasern sind
den Fachleuten wohlbekannt. Diese Fasern sind von verschiedenen
Gesellschaften im Handel erhältlich,
eingeschlossen die Firma Weyerhaeuser, auf die die vorliegende Erfindung übertragen
wurde. Beispielsweise sind von der Firma Weyerhaeuser geeignete
Cellulosefasern, die aus Südkiefern
hergestellt werden, die in der vorliegenden Anmeldung verwendbar
sind, unter den Bezeichnungen CF416, CF405, NF405, PL416, FR416,
FR516 und NB416 erhältlich.
Chemiezellstoffe aus nördlichen
Nadelhölzern
schließen
MAC11 Sulfite, M919, WEYCELL und TR978, die alle einen alpha-Gehalt
von 95% haben, und PH, das einen alpha-Gehalt von 91% aufweist, ein. Hochreine
mercerisierte Zellstoffe, wie HPZ, HPZ111, HPZ4 und HPZ-XS, die
von Buckeye erhältlich
sind, und Porosonier-J, das von Rayonier erhältlich ist, sind ebenfalls
geeignet.
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Der
Durchmesser der Sieblöcher
kann variieren. In einer Ausführungsform
beträgt
der Lochdurchmesser mindestens 2 mm, in einer anderen Ausführungsform
beträgt
der Lochdurchmesser mindestens 3 mm. Rotoren in dem Sieb, die für die Verteilung
der Fasern verwendet werden und die die Fasern durch das Sieb drücken, können Lobed-,
Bump- oder Foil-Rotoren sein. Foil-Rotoren können vier bis zehn Foils aufweisen.
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Heiße Nahrungsmittel,
insbesondere heiße
Flüssigkeiten,
werden herkömmlicherweise
in Einwegbehältern
serviert und konsumiert. Diese Behälter werden aus einer Vielzahl
von Materialien hergestellt, eingeschlossen Pappe und geschäumte polymere
Materialien in Blattform. Cellulosefasern stellen eine der am wenigsten
kostspieligen Quellen für
ein Pappematerial dar. Cellulosefasern werden eingesetzt, um hervorragende
Pappen für
die Herstellung von Tassen für
heiße
Nahrungsmittel ("heiße Tassen"), Papiergeschirr
und anderer Behälter
für Essen
und Getränke
herzustellen. Herkömmliche
Pappe, die aus Cellulosefasern hergestellt wird, ist jedoch relativ
dicht und überträgt Wärme daher
leichter als beispielsweise geschäumte polymere flächige Materialien.
Heiße
Flüssigkeiten
werden daher typischerweise in Doppeltassen oder in Tassen, die
mehrere Lagen aus herkömmlicher
Pappe enthalten, serviert.
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Es
ist wünschenswert,
eine Pappe herzustellen, die aus einem Cellulosematerial erzeugt
wird, das gute isolierende Eigenschaften hat, die es dem Anwender
ermöglichen,
zu spüren,
dass das Essen in dem Behälter
warm oder heiß ist,
und die es demjenigen, der das Essen oder das Getränk in dem
Behälter
konsumiert, gleichzeitig erlauben, den Behälter über einen langen Zeitraum zu
halten, ohne dass er ei ne viel zu hohe Temperatur spürt. Es ist
weiterhin wünschenswert,
eine Pappe bereitzustellen, die so maßgeschneidert werden kann,
dass sie eine Vielzahl isolierender Eigenschaften aufweist.
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Der
in 5 gezeigte Träger 50 für die isolierende
Pappe 52 der vorliegenden Anmeldung wird in einer herkömmlichen
Weise aus einfach zugänglichen
Fasern, wie Cellulosefasern, hergestellt. Mindestens eine Lage 54 der
Pappe enthält
vernetzte Fasern. Die Pappe gemäß der vorliegenden
Anmeldung kann wie gewünscht
in Form einer einlagigen Ausführung,
einer zweilagigen Ausführung
oder einer mehrlagigen Ausführung
erzeugt werden. Während
die erfindungsgemäße Pappe
synthetische Fasern enthalten kann, wie oben ausgeführt wurde,
ist es am bevorzugtesten, dass die Pappe vollständig oder im Wesentlichen aus
Cellulosefasern zusammengesetzt ist.
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Das
unterscheidende Merkmal der vorliegenden Anmeldung besteht darin,
dass mindestens eine Lage der Pappe, unabhängig davon, ob es sich um eine
einlagige oder eine mehrlagige Struktur handelt, vernetzte Cellulosefasern
enthält.
Die vernetzten Cellulosefasern erhöhen die Rohdichte der Pappe
und verbessern damit die isolierenden Eigenschaften. So wie der
Begriff hier verwendet wird, sind vernetzte Cellulosefasern verschlungene,
verdrillte, gekräuselte
Cellulosefasern. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Fasern durch eine
Vernetzung der Cellulosefasern zwischen den Fasern hergestellt werden,
wie dies weiter oben beschrieben wurde.
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Die
Pappe der vorliegenden Anmeldung kann eine ganze Reihe von Eigenschaften
haben. Ihr Flächengewicht
kann beispielsweise im Bereich von 200 bis 500 g/m2,
bevorzugter im Bereich von 250 bis 400 g/m2 liegen.
Noch bevorzugter liegt das Flächengewicht
der Pappe bei 250 g/m2 oder darüber. Um
die isolierenden Eigenschaften der vorliegenden Erfindung zu erzielen,
ist es bevorzugt, dass die Pappe eine Dichte von weniger als 0,5
g/cm3, noch bevorzugter im Bereich von 0,3
bis 0,45 g/cm3 und am bevorzugtesten im
Bereich von 0,35 bis 0,40 g/cm3 aufweist.
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Wenn
mindestens eine Lage der Pappe gemäß der vorliegenden Erfindung
vernetzte Cellulosefasern enthält,
können
vorteilhafte Temperatursenkungseigenschaften erzielt werden. Diese
Temperatursenkungseigenschaften können erzielt werden, indem
die Menge an vernetzten Cellulosefasern, die in die Pappe eingebracht
wird, verändert
wird, indem das Flächengewicht
der Pappe geändert
wird, indem die Dicke der Pappe nach ihrer Herstellung eingestellt
wird, indem man sie beispielsweise durch Abzugswalzen laufen lässt, und selbstverständlich indem
die Anzahl und die Dicke zusätzlicher
Lagen, die in die Pappestruktur eingebracht werden, variiert wird.
Es ist bevorzugt, dass diese Pappe ein Dicke, die größer als
oder gleich 0,5 mm ist, ein Flächengewicht,
das größer als
oder gleich 250 g/m2 ist, und eine Dichte,
die kleiner als 0,5 g/cm3 ist, wie unten definiert,
aufweist.
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Die
Pappe der vorliegenden Anmeldung kann ein einlagiges Produkt sein.
Wenn ein einlagiges Produkt verwendet wird, erlaubt die geringe
Dichte der Pappe die Herstellung einer dickeren Pappe mit einem
angemessenen Flächengewicht.
Um die gleichen isolierenden Eigenschaften mit einer normalen Pappe
zu erreichen, müsste
die Dicke der normalen Pappe verdoppelt werden, bezogen auf die
Dicke der Pappe der vorliegenden Erfindung. Durch die Verwendung
der vernetzten Cellulosefasern der vorliegenden Erfindung kann eine
isolierende Pappe hergestellt werden, die das gleiche Flächengewicht
wie eine normale Pappe hat. Dies erlaubt effektiv die Herstellung
von isolierender Pappe in vorhandenen Maschinen zur Pappeherstellung
mit geringfügigen
Abänderungen
und geringfügigen
Verlusten hinsichtlich der Produktivität. Außerdem bringt eine einlagige
Pappe den Vorteil mit sich, dass die gesamte Struktur eine geringere
Dichte hat.
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Alternativ
kann es sich bei der Pappe der Anmeldung um ein mehrlagiges Produkt
handeln, und sie kann zwei, drei oder mehr Lagen einschließen. Eine
Pappe, die mehr als eine Lage aufweist, kann hergestellt werden,
indem die Lagen entweder vor oder nach dem Trocknen miteinander
kombiniert werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass eine mehrlagige
Pappe erzeugt wird, indem mehrere Stoffaufläufe verwendet werden, die in einem
Nassformungsverfahren in Reihe angeordnet sind, oder indem ein Mehrkammerstoffauflauf
verwendet wird, der die Fähigkeit
hat, mehrere Zellstoffeinträge
aufzunehmen und dann in Schichten auszugeben. Die einzelnen Lagen
eines mehrlagigen Produkts können
gleich oder verschieden sein.
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Die
Pappe der vorliegenden Anmeldung kann unter Verwendung herkömmlicher
Papierherstellungsmaschinen geformt werden, eingeschlossen beispielsweise
die folgenden Maschinen: Rotoformermaschine, Fourdriniermaschine
(Langsiebmaschine), Zylindermaschine, Delta-Former-Maschine mit
geneigtem Sieb, Doppelsiebmaschine.
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Wenn
eine einlagige Pappe gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, hat sie vorzugsweise eine homogene Zusammensetzung.
Die eine Lage kann im Hinblick auf die Zusammensetzung jedoch geschichtet
sein und eine Schicht aufweisen, die mit vernetzten Cellulosefasern
angereichert ist, und eine weitere Schicht aufweisen, die mit nicht
vernetzten Cellulosefasern angereichert ist. Es kann beispielsweise
eine Oberfläche
der Pappe mit vernetzten Cellulosefasern angereichert sein, um die
Porosität
dieser Oberfläche
zu vergrößern, und
die andere Oberfläche
kann mit nicht vernetzten Fasern angereichert sein, um eine glatte,
dichtere, weniger poröse
Oberfläche
bereitzustellen.
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Die ökonomischste
zu erzeugenden Pappe hat eine homogene Zusammensetzung. Die vernetzten Cellulosefasern
werden gleichmäßig mit
den normalen Cellulosefasern vermischt. Im Stoffauflaufeintrag ist
es beispielsweise bevorzugt, dass die vernetzten Cellulosefasern,
die in dem Brei mit einer hohen Stoffdichte vorhanden sind, in einer
Menge von etwa 25 bis etwa 100% und bevorzugter in einer Menge von
etwa 30 bis etwa 70% enthalten sind. In einer Ausführungsform
sind die vernetzten Cellulosefasern in einem Anteil von mindestens
35 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfasergehalt, enthalten. In einer
weiteren Ausführungsform
sind die vernetzten Fasern in einem Anteil von mindestens 50 Gew.-%,
bezogen auf den Gesamtfasergehalt, enthalten. In noch einer weiteren
Ausführungsform
sind die vernetzten Fasern in einem Anteil von mindestens 60 Gew.-%,
bezogen auf den Gesamtfasergehalt, enthalten. In einer zweilagigen
Struktur kann beispielsweise die erste Lage 100% nicht vernetzte
Cellulosefasern enthalten, während
die zweite Lage 25 bis 100% vernetzte Cellulosefasern oder 30 bis
70% vernetzte Cellulosefasern enthalten kann. In einer dreilagigen
Struktur können
beispielsweise die untere und die obere Lage 100% nicht vernetzte
Cellulosefasern umfassen, während die
mittlere Lage etwa 25 bis etwa 100% und vorzugsweise etwa 30 bis
etwa 70% vernetzte Cellulosefasern enthält.
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Wenn
in der Pappe gemäß der vorliegenden
Erfindung vernetzte Cellulosefasern verwendet werden, wird festgestellt,
dass die Pappe, die die Papiermaschine verlässt, in unterschiedlichem Ausmaß komprimiert werden
kann, um die Temperaturabfalleigenschaften quer durch die Pappe
einzustellen. Die Dicke der Pappe kann, nachdem sie die Papiermaschine
verlassen hat, um bis zu 50% und bevorzugter um 15 bis 25% komprimiert
oder verringert werden. Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden,
indem das Flächengewicht
der Pappe verringert wird.
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Die
Pappe gemäß der vorliegenden
Anmeldung kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Strukturen,
vor allem Behälter,
herzustellen, für
die es erwünscht
ist, dass sie isolierende Eigenschaften haben. Einer der üblichsten
dieser Behälter
ist die allgegenwärtige "heiße Tasse", die für heiße Getränke, wie
Kaffee, Tee und dergleichen, verwendet wird. Andere isolierende
Behälter,
wie ein gewöhnlicher
Pappteller, können ebenfalls
die erfindungsgemäße Pappe
enthalten. Für
andere Mitnahmebehälter,
die üblicherweise
aus Pappe oder einem geschäumten
Material hergestellt werden, kann ebenfalls die erfindungsgemäße Pappe
verwendet werden. 6 zeigt einen Wandabschnitt
eines hergestellten Behälters
vom Typ einer "heißen Tasse", der eine oder mehrere
Lagen 62 und 64 aufweisen kann, von denen in diesem
Fall eine Lage 64 vernetzte Cellulosefasern enthält. In dieser
Ausführungsform
befinden sich die vernetzten Cellulosefasern in der inneren Lage 64.
Eine flüssigkeitsundurchlässige Verstärkung wird
vorzugsweise extrudiert oder mehrfach als Schicht auf die innere
Lage aufgetragen. Die Verstärkung
kann beispielsweise eine Vielzahl von thermoplastischen Materialien,
wie Polyethylen, enthalten. Es ist bevorzugt, dass die in dem Boden
der Tasse verwendete Pappe keine voluminösen Fasern enthält.
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BEISPIELE 1–9
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Breie
mit einer hohen Stoffdichte wurden mit einer Stoffdichte von 3,2%
hergestellt, die 50 bis 65 Gew.-% mit Citronensäure vernetzte Cellulosefasern
enthielten. Die vernetzten Fasern wurden mit einem Standard-Beloit-Jones-Refiner
mit einer Nulllast entstippt. In dem Brei mit einer hohen Stoffdichte
wurden Cellulosefasern von Douglasien als der andere Bestandteil
verwendet. In einigen Fällen
wurde die Douglasie auf einen CSF-Wert von 650 gemahlen. In allen
Fällen
wurde ein Sieb mit einem Lochdurchmesser von 2 mm verwendet. Ein
Rotor mit sechs Foils, ein Bump-Rotor und ein Lobed-Rotor, die auf
dem Fachgebiet alle wohlbekannt sind und von GL&V, Watertown, NY, hergestellt werden,
wurden für
die verschiedenen Versuche in dem Sieb verwendet. Die Versuche wurden
mit einer Modellsiebmaschine bei GL&V, Watertown, NY, durchgeführt, die
es ermöglichte,
den Faserrohstoff durch die Einheit zurück zur Siebtankpumpe zu führen. Die
Durchflussgeschwindigkeiten lagen im Bereich von etwa 3785 l/min
(1000 gpm) bis 5678 l/min (1500 gpm). Die ausgesonderten Faseranteile
lagen bei 10 bis 13 Prozent. Tabelle 1: Siebversuche
| Bedingung | entstippt
HBA | Stoffdichte | Douglasie | Korb
Lochgröße, mm | Rotor |
| 2 | 53% | 1% | ungemahlen | 2 | 6
Foils |
| 1 | 53% | 3,2% | ungemahlen | 2 | 6
Foils |
| 3 | 60% | 3,2% | ungemahlen | 2 | Bump |
| 4 | 60% | 3,2% | ungemahlen | 2 | Lobed |
| 5 | 60% | 3,2% | ungemahlen | 2 | Lobed |
| 6 | 60% | 3,2% | ungemahlen | 2 | Lobed |
| 7 | 60% | 3,2% | ungemahlen | 2 | Lobed |
| 8 | 65% | 3,2% | 650
CSF | 2 | Lobed |
| 9 | 65% | 3,2% | 650
CSF | 2 | Lobed |
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Bedingung
2 funktionierte gut bei einer Ausschussmenge von 10% und einer Zufuhrgeschwindigkeit von
3255 l (860 gpm) bis 5300 l/m (1400 gpm). Die Bedingung 1 funktionierte
bei einer Ausschussmenge von 17%, wenn die Ausschussmenge aber verringert
wurde, verstopfte die Ausschussleitung, die in die Mitte des Siebkorbes
führt,
mit dickflüssigem
Faserstoff.
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Die
Bedingung 3 wurde mit einem Barracuda-Rotor und einem Bump-Rotor
von GL&V nach
einem zufälligen
Muster durchgeführt.
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Der
Durchlauf wurde mit einer vollen Ausschussleitung gestartet, sobald
die Gutstoffleitung geöffnet wurde,
begann jedoch der Durchfluss aufgrund der Verdickung des Faserstoffs
abzunehmen. Hinsichtlich des Rotors wird festgestellt, dass er dazu
neigt, die Faser zu zerkleinern.
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Alle übrigen Durchläufe wurden
folgendermaßen
durchgeführt:
Bedingung
4, der Durchlauf wurde mit einer Ausschussmenge von 11% durchgeführt, 0,14
kPa (3 lb) Druckunterschied auf dem Sieb und eine Rotorgeschwindigkeit
von 900 U/min. Erhöhen
der Rotorgeschwindigkeit auf 1000 U/min hatte keinen Einfluss.
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Bedingung
5, die Rotorgeschwindigkeit wurde auf 800 U/min gesenkt, bei diesem
Punkt begann der Ausschussstrom abzunehmen, und die Rotorgeschwindigkeit
wurde wieder auf 900 eingestellt.
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Bedingung
6 entsprach der Bedingung 4.
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Bedingung
7, der Einlassdruck wurde auf 0,48 kPa (10 lb) erhöht, der
Versorgungsstrom nahm von 900 gpm auf 4164 l/min (1100 gpm) zu,
und der Druckunterschied stieg auf 0,17 (3,5 lb). Diese Bedingung
funktionierte gut.
-
Bedingung
8 wurde mit einer Ausschussmenge von 15% und einer Zufuhrgeschwindigkeit
von 3123 l/min (825 gpm) durchgeführt.
-
Bedingung
9 wurde mit einer Ausschussmenge von 13% und einer Zufuhrgeschwindigkeit
von 3785 l/min (1000 gpm) durchgeführt.
-
Die
Ergebnisse weisen darauf hin, dass ein Sieben bei einer Stoffdichte
von 3,2% und mit 50 bis 65% HBA mit einer Rotorausführung vom
Lobed-Typ erfolgreich war.
-
Faserproben
wurden vom Zufuhrfaserstoff, der Gutstoffleitung und der Ausschussleitung
erhalten und hinsichtlich des Fasergehalts mikroskopisch analysiert.
Die Ergebnisse, die in Tabelle 2 gezeigt werden, weisen darauf hin,
dass bei Verwendung verschiedener Rotoren und einer Lochgröße des Siebs
von 2 mm keine selektive Zerlegung der vernetzten Fasern stattfand. Tabelle 2: Mikrostruktur-Siebschlammproben
| Rotor-Typ | Bedingung | gebleichtes
Nadelholz, Kraft % | vernetzte
Fasern, % |
| Lobed,
F | 9 | 40 | 60 |
| Lobed,
A | 9 | 35 | 65 |
| Lobed,
R | 9 | 38 | 62 |
| 6
Foils, F | 1 | 46 | 54 |
| 6
Foils, A | 1 | 44 | 56 |
| 6
Foils, R | 1 | 45 | 55 |
| 6
Foils, F | 2 | 41 | 59 |
| 6
Foils, A | 2 | 41 | 59 |
| 6
Foils, R | 2 | 46 | 54 |
| Bump,
F | 3 | 39 | 61 |
| Bump,
A | 3 | 39 | 61 |
| Bump,
R | 3 | 38 | 62 |
- F = Zufuhrfaserstoff; A = Gutstoff; R =
Ausschuss
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BEISPIEL 10
-
Ein
Brei mit einer hohen Stoffdichte von 3 bis 3,2 Prozent wurde hergestellt,
der 40 Gew.-% vernetzte Cellulosefasern enthält; als normale Faser wurde
Douglasien-Nassvlies verwendet. Ein Sieb mit einem Lochdurchmesser
von 4 mm und einem Rotor mit sechs Foils wurde vor dem Stoffauflauf
für die
mittlere Lage verwendet. Ein separater Brei, der ausschließlich Douglasien-
oder Kiefernfasern enthielt, wurde auf einen CSF-Wert von 500 gemahlen
und bis auf eine Stoffdichte von 0,5 Prozent verdünnt, bevor
der Brei in die äußeren Stoffaufläufe gepumpt
wurde. Auf einer 500-cm-Pappemaschine wurde eine Pappe erzeugt.
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BEISPIEL 11
-
Ein
Brei mit einer hohen Stoffdichte von 3 bis 3,2 Prozent wird hergestellt,
der 40 Gew.-% vernetzte Cellulosefasern enthält; als normale Faser wird
Douglasien-Nassvlies verwendet. Ein Sieb mit einem Lochdurchmesser
von 2 mm, das mit einem Lobed-Rotor ausgerüstet ist, wird vor dem Stoffauflauf
für die
mittlere Lage verwendet. Ein separater Brei, der ausschließlich Douglasien-
oder Kiefernfasern enthielt, wird auf einen CSF-Wert von 500 gemahlen
und bis auf eine Stoffdichte von 0,5 Prozent verdünnt, bevor
der Brei in die äußeren Stoffaufläufe gepumpt
wird. Auf einer 500-cm-Pappemaschine wird eine Pappe erzeugt.
-
BEISPIEL 12
-
Ein
Brei mit einer hohen Stoffdichte von 3 bis 3,2 Prozent wird hergestellt,
der 50 Gew.-% vernetzte Cellulosefasern enthält; als normale Faser wird
Douglasien-Nassvlies verwendet. Ein Sieb mit einem Lochdurchmesser
von 2 mm, das mit einem Lobed-Rotor ausgerüstet ist, wird vor dem Stoffauflauf
für die
mittlere Lage verwendet. Ein separater Brei, der ausschließlich Douglasien-
oder Kiefernfasern enthält,
wird auf einen CSF-Wert von 500 gemahlen und bis auf eine Stoffdichte
von 0,5 Prozent verdünnt,
bevor der Brei in die äußeren Stoffaufläufe gepumpt
wird. Auf einer 500-cm-Pappemaschine wird eine Pappe erzeugt.
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BEISPIEL 13
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Ein
Brei mit einer hohen Stoffdichte von 3 bis 3,2 Prozent wird hergestellt,
der 55 Gew.-% vernetzte Cellulosefasern enthält; als normale Faser wird
Douglasien-Nassvlies verwendet. Ein Sieb mit einem Lochdurchmesser
von 2 mm, das mit einem Lobed-Rotor ausgerüstet ist, wird vor dem Stoffauflauf
für die
mittlere Lage verwendet. Ein separater Brei, der ausschließlich Douglasien-
oder Kiefernfasern enthält,
wird auf einen CSF-Wert von 500 gemahlen und bis auf eine Stoffdichte
von 0,5 Prozent verdünnt,
bevor der Brei in die äußeren Stoffaufläufe gepumpt
wird. Auf einer 500-cm-Pappemaschine wird eine Pappe erzeugt.