DE646957C

DE646957C - Verfahren zur Herstellung von weichem, zaehem und saugfaehigem Papier

Info

Publication number: DE646957C
Application number: DED70698D
Authority: DE
Original assignee: C H Dexter & Sons Inc
Current assignee: C H Dexter & Sons Inc
Priority date: 1934-11-22
Filing date: 1935-07-12
Publication date: 1937-06-24
Also published as: NL42926C; US2045096A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von weichem, zähem und, saugfähigem Papier. Für ein Papier, das diese Eigenschaften aufweist, bestehen in der Praxis eine große Anzahl von Anwendungsmöglichkeiten, z. B. kann es als Unterlage für Schablonen benutzt werden, zum Packen und Reinigen von Linsen für optische Zwecke sowie zum Einwickeln von Glaswaren und polierten Metallteilen. Solche Papiere müssen schmiegsam, widerstandsfähig und weich sein, ohne jedoch abzufasern. Weiterhin ist ein Papier mit den eingangs erwähnten Eigenschaften für gewisse elektrische Zwecke sehr geeignet, nämlich dann, wenn es darauf ankommt, möglichst große Mengen isolierende Flüssigkeiten aufzusaugen, z. B. um Dielektrika für Kondensatoren, Drahtumhüllungen u. dgl. herzustellen.

Papiere, welche einigermaßen den von der Praxis gestellten Ansprüchen an- Weichheit, Zähigkeit und Saugfähigkeit genügen, hat man bisher lediglich von Hand herstellen können und nur in kleinen Stücken. Diese handgeschöpften Papiere, welche unter dem Namen Japanpapier bekannt sind, erfüllen jedoch keineswegs alle Wünsche hinsichtlich Zähigkeit und Festigkeit. Auch die Dicke des Papiers und die Faserverteilung ist vielfach nicht befriedigend. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Japanpapiere in der Regel aus Fasern hergestellt werden, deren Länge verschieden ist und die außerdem während der Aufbereitung mehr oder minder hydratisiert wurden. Das fertige Papier weist daher in der Regel zahlreiche dünne Stellen auf und ist auch verhältnismäßig» narbig. Vor allem ist aber Japanpapier infolge seiner Herstellung von Hand ziemlich teuer und in der Praxis überhaupt nur in Japan infolge der dortigen billigen Arbeitskräfte möglich.

Es hat daher seit langem nicht an Versuchen gefehlt, ein dem Japanpapier'mindedestens gleichwertiges Papier maschinell herzustellen. Die bisherigen Versuche haben jedoch nicht zum Erfolge geführt.

Nach langwierigen Versuchen ist es nun gelungen, ein Verfahren zu finden, das es ermöglicht, auf maschinellem Wege ein Papier herzustellen, das dem Japanpapier nicht nur gleichwertig, sondern in bezug auf Weichheit, Zähigkeit und Saugfähigkeit weit überlegen ist sowie sehr viel billiger hergestellt werden kann, und zwar in jeder gewünschten Länge. .

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß auf chemischem Wege aufgeschlossene Pflanzenfasern von mindestens

4 mm Länge, insbesondere Fasern der musa textilis, unter Vermeidung einer Hydratisierung in einer so großen Wassermenge auf-, dß d Fhl d^

geschwemmt werden, daß der Fasergehalt der^ij^hine und Aufschwemmung nicht über 0025 °/o vorzug^^'^ü'i-Äbb 3 ei

Aufschwemmung nicht über 0,025 °/o, vorzugjtf; weise aber nicht über 0,012 o;_Oj beträgt um! daß die so aufbereitete Aufschwemmung in einer mit anfänglich ansteigendem Sieb ausgerüsteten Papiermaschine verarbeitet wird, to Vorteilhaft werden Musafasern verwendet, die in einer geeigneten Lösung, z. B. in einer stark alkalischen Lösung, unter Anwendung eines Überdruckes so lange gekocht worden sind, bis sich die einzelnen Fasern ohne wei- »5 teres voneinander trennen. Zweckmäßig kocht man die Musafasern 24 Stunden lang bei i6o° C und einem Druck von mindestens 7 Atm. mit einer solchen Menge 7°/₀iger Xatriumhydroxydlösung, daß auf 2¹J₂, kg ao trockene Rohfasern 1 kg Natriumhydroxyd zur Einwirkung gelangt.

An sich ist es bereits bekannt, Musafasern, insbesondere musa textilis, zur Papierherstellung zu verwenden. So hat man aus derartigen Fasern sogenanntes Manilapapier oder feine Seidenpapiere hergestellt. Ebenso ist es bekannt, den Faservorrat in Wasser aufzuschwemmen und dann auf einem Sieb absitzen zu lassen, doch hat man bisher selbst bei der Herstellung von Papier mit geringem Ouadratmetergewicht eine ganz erheblich größere Stoffdichte als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendet, z. B. eine solche von 0,08 °/₀. Das im vorliegenden Fall angestrebte Ergebnis tritt aber nur ein, wenn man die erfindungsgemäße Stoft'dichte innehält. Auch hat man schon bei der Herstellung von Papier aus auf chemischem Wege gewonnenen Musafasern darauf geachtet, eine Hydratisierung der Fasern nach Möglichkeit zu vermeiden.

Ferner ist es bekannt, die den Papierstoff enthaltende Aufschwemmung in einer mit anfänglich ansteigendem und anschließend wieder abfallendem Sieb ausgerüsteten Papiermaschine zu Papier zu verarbeiten.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß es auch nicht neu ist, zur Gewinnung von Musafasern das Rohfasergut mit 7°/_oiger Natriumhydroxydlösung unter Druck mehrere Stunden zu kochen.

Die Erfindung besteht also in der Vereinigung von größtenteils bekannten Einzelmaßnahmen, durch die erstmalig ein dem sogenannten Japanpapier zumindest gleichwertiges, ja diesem sogar überlegenes Papier erhalten wird.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert.

Abb. ι zeigt eine Draufsicht auf eine Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung.
Abb. 2 zeigt eine Seitenansicht der Ma-

■^ü'i-Äbb. 3 einen Einzelteil der Maschine im Längsschnitt.
ⁿ"' Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden, wie erwähnt, vegetabilische Fasern von mindestens 4 mm Länge, insbesondere Fasern der musa textilis, benutzt. Die musa textilis als Rohpflanze besteht aus verholzten Cellulosefasern, die durch Klebstoffe und Wachse zusammengehalten werden. Die Einzelfasern einer solchen Pflanze sind mehr oder weniger gleichmäßig lang, und zwar beträgt die Länge etwa 4 bis 7 mm. Insbesondere sind keine kleinen Fasern vorhanden, welche Flocken in dem fertigen Papier hervorrufen. Die Fasern sind ungefähr zylindrisch und haben zugespitzte Enden. Ferner haben sie wenig oder keine Neigung, sich zu verdrehen, so daß sie sich auch nicht verfilzen. Infolgedessen bleiben die Fasern voneinander getrennt, wenn sie in einer großen Wassermenge aufgeschwemmt werden, im Gegensatz zu Leinen- und Baumwollfasern, die die Neigung haben, sich zusammenzudrehen und daher zu verfilzen, so daß Faserbündel entstehen, die in dem fertigen Papier als Flocken in Erscheinung treten. Holzzellstoffasern, z. B. gebleichte Sulfitzellstoffasern, sind anderseits zu kurz und verursachen ebenfalls eine unerwünschte Flockenbildung in dem fertigen Papier.

Die Fasern des Rohfasergutes werden zunächst voneinander getrennt, indem der Ausgangsstoff chemisch aufgeschlossen wird. Dann wird der chemisch behandelte Stoff gerührt, ohne jedoch eine Quetschung auf ihn auszuüben, um eine Hydratisierung oder Änderung der physikalischen Eigenschaften der Fasern zu verhindern. Ein Pressen, Zerreiben oder Zerkleinern der einzelnen Fasern erfolgt jedenfalls nicht oder nicht in nennenswertem Umfang. Die Mittel, mit deren Hilfe der Aufschluß des Rohstoffes erfolgt, können natürlich in verschiedener Weise geändert werden. Es hat sich aber gezeigt, daß sich durch Anwendung der nachstehend beschriebenen Mittel ein sehr gutes Ergebnis erzielen läßt.

Diese bestehen darin, daß der Rohstoff in einen Drehkocher gebracht und in einer sehr starken alkalischen Lösung, z. B. Natriumhydroxydlösung, gekocht wird. Der Kochvorgang wird längere Zeit unter Anwendung eines hohen Druckes und Temperaturen 'von etwa i6o° C durchgeführt. Zweckmäßig be- lao nutzt man 1 kg Natriumhydroxyd auf 2¹/* kg trockenes Rohfasergut. Eine solche Lösung

ist stark genug, um die Klebstoffe und harzigen Bestandteile aufzulösen, aber nicht stark genug, um die Faser selbst irgendwie anzugreifen oder zu zerstören. Vorteilhaft benutzt man für das Kochen eine 7%ig^e Natriumhydroxydlösung als Aufschlußflüssigkeit. Die angewendeten Drucke bewegen sich zweckmäßig in der Größenordnung von wenigstens 7 kg auf den Quadratmeter. Die

ίο Dauer der Kochung soll 24 Stunden betragen.

Sobald der Aufschluß beendigt ist, wird

das Fasergut entlaugt und gewaschen. Die Trennung der Fasern erfolgt, indem diese umgerührt werden, ohne daß, wie erwähnt, eine Quetschung angewendet wird, so daß eine nennenswerte Hydratisierung der Fasern vermieden wird. Das Freilegen der Fasern und das Waschen kann in irgendwelchen geeigneten Geräten vorgenommen werden, z. B.

kann man einen Holländer benutzen, dessen Mahlwalze · so zum Grundwerk einzustellen ist, daß auf die Fasern keine Quetschung ausgeübt werden kann. Wenn nämlich auf die Fasern ein Quetschdruck ausgeübt wird, so ändern sich bekanntlich die Eigenschaften der Fasern, und zwar werden diese schmierig. Der Holländer kann mit irgendeiner geeigneten Wascheinrichtung ausgerüstet sein, z. B. mit einer der üblichen Waschtrommeln, mit dessen Hilfe die bei dem Aufschluß des Rohfasergutes benutzten Chemikalien, die aufgeschwemmten oder gelösten Klebstoffe und harzigen Bestandteile sowie alle anderen Unreinigkeiten ausgewaschen werden. Die vollständige Trennung der Fasern dauert in der Regel etwa 5 Minuten, aber man läßt zweckmäßig die Maschine erheblich längere Zeit arbeiten, damit die Fasern tatsächlich vollständig ausgewaschen und von allen fremden Bestandteilen und Unreinigkeiten befreit werden.

Um nun aus den einzelnen Fasern eine Papierbahn zu erzeugen, werden die Fasern in einer außergewöhnlich großen Wassermenge aufgeschwemmt, so daß eine Aufschwemmung mit einer Stoff dichte von höchstens 0,025 °/₀, vorzugsweise aber eine solche von nicht·mehr als 0,012 0/0, erhalten wird.
Diese Aufschwemmung wird dann auf eine Papiermaschine mit anfänglich ansteigendem Sieb gebracht. Das Wasser fließt infolgedessen frei und rasch ohne Wirbelungen durch das Sieb ab, so daß eine gleichförmige Bahn entsteht, in welcher keine Faserflocken vorhanden sind. Ein derartiges Ergebnis ist mit den üblichen Papiermaschinen nicht erreichbar, bei denen das Sieb waagerecht angeordnet oder nur abwärts geneigt ist. Wie der Erfinder festgestellt hat, entstehen bei Verwendung der bisher üblichen Maschinen trotz Verwendung einer Aufschwemmung von sehr geringer Stoffdichte Rillen in· der Papierbahn. Beobachtungen haben nämlich gezeigt, daß eine solche Aufschwemmung geringer Dichte dazu neigt, auf dem Sieb in Richtung seiner Bewegung weiterzufließen, wenn dieses in der üblichen Weise angeordnet ist, wodurch derartige Rillen gebildet werden.

Es ist weiterhin von Wichtigkeit, darauf hinzuweisen, daß bei Verwendung hydratisierter Fasern die sich auf dem Seil bildende Papierbahn· so beschaffen sein würde, daß das Wasser nicht rasch und frei durch das Sieb und die Bahn selbst abfließen könnte. In einem solchen Falle würde sich das ange strebte Ergebnis ebenfalls nicht erreichen lassen. Wendet man jedoch nicht hydratisierte Fasern an und diese in der angegebenen Stoffdichte, so entsteht eine Papierbahn, welche das freie und rasche Abfließen des Wassers durch das Sieb nicht behindert.

Die in der Zeichnung dargestellte Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht zum Teil den bisher üblichen Maschinen. Die nachstehende Be-Schreibung beschränkt sich daher darauf, die für die Erfindung wesentlichen Teile zu beschreiben.

Das Sieb W ist am Stoffauflauf anfänglich schräg nach aufwärts geneigt. Dieser mit 9 bezeichnete Teil des Siebes W bildet gewissermaßen eine durchlochte, geneigte und bewegliche Wandung des Stoffkastens, welcher bis zu einer bestimmten Höhe ständig mit der stark verdünnten Aufschwemmung gefüllt wird, so daß bei der Aufwärtsbewegung des Siebes W das Wasser aus dem Kasten rasch durch die Wirkung der Schwerkraft durch die Siebmaschen abfließt. Infolgedessen setzen sich die in der Aufschwemmung enthaltenden Fasern auf dem Sieb gleichmäßig und eben ab, ohne daß unerwünschte Rillen entstehen. Zweckmäßig wird ein Sieb aus einem verhältnismäßig groben Gewebe verwendet. Das Sieb wird am Auflauf über die Brustwalze 10 geführt und läuft am anderen Ende der Maschine um die Walzen. Der rückwärtige Teil des Siebes ist über Spannwalzen 12 geführt. Der obere Teil des Siebes wird durch die Registerwalzen 13 getragen, welche in einem Rahmen gelagert sind. Dieser besteht aus einem kurzen, schräg nach oben gerichteten Teil 14 am Stoffauflauf und einem längeren, schwach nach abwärts geneigten Teil 15, der zur Walze 11 führt. Zweckmäßig is? der aufwärts geneigte Teil 9 des Siebes in einem Winkel von ungefähr 45° zur waagerechten Ebene geneigt.

Unmittelbar hinter der Walze 10 und unterhalb des stark geneigten Teiles 9 des Siebes W ist ein Behälter 21 angebracht, in welchem das durch das Sieb abfließende Wasser

Claims

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aufgefangen wird. Am Ende des Siebes unterhalb desselben befinden sich mehrere Saugkasten 22, die unter Vakuum gehalten werden, so daß der größere Teil des Wassers welcher in der entstandenen Papierbahn enthalten ist, abgesaugt wird.

Die Maschine besitzt selbstverständlich die üblichen Preß- und Trockeneinrichtungen, die jedoch nicht mitdargestellt sind, da es auf

ίο diese Teile hier nicht ankommt.

An der vorderen Seite des Siebes W befindet sich der Stoffumlaufkasten B, welcher in offener Verbindung mit dem geneigten Teil 9 des Siebes W steht. An dem Kasten B sind seitliche Wände 30 angebracht, deren Abstand etwas kleiner ist als die Breite des Siebes. Die hinteren Kanten der Wände 30 sind entsprechend der Winkelstellung des Siebes 9 abgeschrägt. Durch irgendwelche geeigneten Mittel wird verhindert, daß die Aufschwemmung seitlich zwischen den Seitenwänden 30 und dem Sieb abfließt, z. B. kann man Gummistreifen 31 hierzu benutzen. In dem von den Seitenwänden 30 umschlossenen Raum kann ein erhöhter Boden 32 vorgesehen sein, welcher unmittelbar oberhalb der Walze 10 liegt. Das vordere Ende dieses Bodens ist bis in die unmittelbare Nähe des Siebes geführt. In dem Kasten B kann sich eine Scheidewand 34 befinden, unter welcher die Aufschwemmung durchfließt. Weiterhin kann eine Misch- und Rührrolle R vorgesehen sein. Bei der dargestellten Maschine ist ein Mischbehälter M vorgesehen, der in den Kasten B mündet. Dieser Mischbehälter kann die Form eines verhältnismäßig lang gestreckten und geneigten Kanals aufweisen, in dem sich Wände 35 befinden. Das Verdünnungswasser kann dem Mischbehälter in irgendeiner geeigneten W^reise zugeführt werden, z. B. mit Hilfe von Schleusen oder Kanälen, es kann aber auch, wie dargestellt, eine Rohrleitung 36 hierzu benutzt werden. Eine zweite Rohrleitung 37 dient dann zur Einführung der bereits vorverdünnten Faser-Stoffaufschwemmung. Auch diese zweite Rohrleitung mündet in der Xähe des oberen Endes des Mischbehälters .1/. Das in den Behälter 21 abfließende Wasser wird durch irgendwelche geeigneten Rohrleitungen dem Kasten B oder einer anderen geeigneten Stelle der Maschine wieder zugeführt.

P λ τ κ ν τ λ ν si'Hüche:

ι. Verfahren zur Herstellung von weichem, zähem und saugfähigem Papier, dadurch gekennzeichnet, daß auf chemischem Wege aufgeschlossene Pflanzenfasern von mindestens 4 mm Länge, insbesondere musa textilis, unter Vermeidung einer Hydratisierung in einer so großen Wassermenge aufgeschwemmt werden, daß der Fasergehalt der Aufschwemmung nicht über 0,025 %» vorzugsweise aber nicht über 0,012 o/_o, beträgt und daß die so aufbereitete Aufschwemmung in einer mit anfänglich ansteigendem Sieb ausgerüsteten Papiermaschine verarbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von solchen Musafasern, die 24 Stunden lang bei i6o° C und einem Druck von wenigstens 7 Atm. mit einer solchen Menge 7 °/_oiger Natriumhydroxydlösung gekocht wurden, daß auf 2^x\_t kg trockene Rohfasern ι kg Natriumhydroxyd zur Einwirkung gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen