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Diese
Erfindung bezieht sich auf der Anwendung eines wässerigen Materials wie eine
Suspension von Stärke
in Wasser auf eine sich fortbewegende, neu gebildete Papierbahn
in einer Papierherstellmaschine.
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Hintergrund
der Erfindung
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Der
Gegenstand dieser Erfindung bezieht sich auf die Applikation von
aufgelöstem,
partikelförmigem
Material auf eine neu gebildete Papierbahn derart, dass das gelöste Material
innerhalb der Fasern einer Papierbahn eingefangen wird oder sich dort
absetzten kann, so dass ein hoher Prozentsatz von 50% und mehr von
partikelförmigem
Material innerhalb der Papierbahn verbleibt. Die Erfindung ist im Einzelnen
dazu bestimmt, Leimstärke
in eine Papierbahn einzuführen
und eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzubringen, welche bzw.
welches an Stelle einer konventionellen Leimpresse eingesetzt werden kann,
auch dann wenn andere Materialien der Stärke beigefügt werden oder mit dieser verbunden
sind.
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Leim
in der Form von Stärke
wird einer neu gebildeten Papierbahn im Allgemeinen zugefügt, um die
mechanischen Eigenschaften des Papiers zu verbessern. Insbesondere
hat Stärke
einen wesentlichen Einfluss auf Festigkeitseigenschaften von Papierbahnen,
einschließlich
der Reißfestigkeit,
der Steifigkeit, dem Kantenstauchwiderstand und dem Durchstoßwiderstand.
Die Stärke
erhöht
den Kantenstauchwiderstand um etwa 25%. Im Allgemeinen wird eine
Stärkelösung durch
eine Leimpresse zugefügt,
obwohl auch andere Anordnungen gebräuchlich sind.
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Stärke kann
einer neu gebildete Papierbahn auch in vielfacher anderer Weise
zugefügt
werden, wie in dem so genannten „Nassen Ende" einer Papierherstellmaschine.
Der Stand der Technik schließt zwei
Referenzen ein, welche die direkte Anwendung von gekochter Stärkelösung auf
eine neu gebildete Papierbahn auf dem Sieb einer Langsiebmaschine offenbaren.
Die folgende Referenz nach Olander in US-Patent Nr. 1,53 8,582 vom
19. Mai 1925 und Johnsen, US Patent Nr. 1,90 3,326 vom 28. März 1933
bringt die Leimlösung
auf die obere Oberfläche einer
Papierbahn durch einen Beschichtungsapplikator auf. Ein neueres
Beispiel einer Stärkeaufbringung ist
der Vorhang an dem nassen Enden, nach Coleman, US Patent Nr. 3,992,252
ausgegeben am 16. November 1976.
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Im
Allgemeinen ist das Aufbringen einer Stärkelösung durch einen Beschichtungsapplikator an
dem nassen Ende einer Papierherstellmaschine nicht weit verbreitet.
Die Menge an Stärke,
welche zugefügt
werden kann ist häufig
unzureichend, um die gewünschten
Eigenschaften für
das hergestellte Papier zu erreichen. Es ist zu beobachten, dass
die gekochte Stärke
sich mit dem Wasserablauf der Papierbahn auf dem Sieb überlagert.
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Das
am weitesten verbreitete Mittel zum Zufügen von Stärke ist eine konventionelle
Leimpresse. Leimpressen werden im Allgemeinen nach der ersten Trockenstufe
benutzt und besitzen die Fähigkeit
Stärke
im typischen Auftragsbereich von 17,86 bis 44,86 Kilo pro Tonne
(40 bis 100 Pfund pro Tonne) oder mehr aufzutragen. Jedoch leiden
viele Einrichtungen unter dem Nachteil der hohen Kosten für eine Leimpresse
und den damit verbundenen Kosten, wie eine zusätzliche Trockenstufe und die
Wärmeenergie, welche
der Betrieb der Leimpresse erfordert.
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Ein
weiteres Verfahren zum Beimischung von Stärke ist die Zufügung der
Lösung
zu dem Papierstoffvorrat vor oder nach dem Stoffauslaufkasten. Im
Allgemeinen wird kationische, gekochte Stärke benutzt. Die praktische
Obergrenze bei der Aufnahme von Stärke in der Papierbahn liegt
bei 15,6 kg Stärke
pro Tonne Papier (35 Pfund pro Tonne). Weil die Stärke in Lösung vorliegt,
wird ein gewisses Maß an
Stärke
in das Rücklaufwasser
fließt,
und es besteht eventuell die Gefahr, dass sich der Rücklaufwasserkreislauf
mit Stärke
anfüllt.
Dieses ist einer der Gründe,
weshalb die Menge an Stärke,
welche in einem Stoffauslaufkasten beigemeint werden kann, eine
praktische Grenze hat. Zudem haben die Papierfasern einen nur minimalen
Filterungseffekt auf die in Lösung
befindliche Stärke,
so dass deshalb die kationische Anziehung genutzt wird, um die Aufnahmefähigkeit
zu verbessern. Jedoch führen
ionische Abfallstoffe im Papier dazu, dass die kationische Ladung
der Stärke
geschwächt
wird und so die Rückhaltfähigkeit
verschlechtert.
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In
anderen Einrichtungen, insbesondere in der Herstellung von vielschichtigem
Karton auf Zylindermaschinen werden Sprühköpfe zum direkten Aufbringen
der Stärke
auf dem nassen Papierbahnen angewendet. In dem nassen Ende von Papierherstellmaschinen
werden Sprühkopfanordnungen
indes nur selten eingesetzt, was aus der Uneinheitlichkeit der Stärkeapplikationen
begründet
ist und zu Verwerfungen in dem Papierprodukt führt.
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Das
trockene Aufbringen von elektrostatisch geladenen Stärkepartikeln
auf die Oberfläche
einer Papierbahn, während
sich die Papierbahn auf dem Sieb der Langsiebmaschine befindet,
wird angewandt, wie es in dem US Patent nach Spiller Nr. 3,91 9,042,
ausgegeben am 11. November 1975 beschrieben ist. Spiller lehrt uns,
dass eine elektrostatische Aufladung von Partikeln trockener Stärke bei
relativ kleinen Gewicht anwendbar ist (1–3% Gewichtsanteil der Stärke) auf
der Basis des Fasergewichts, z. B. 8,9 bis 40,2 kg pro Tonne (20–90 Pfund
pro Tonne)). Zudem lehrt Spiller, dass die trockene Stärke mit
einigen Ausnahmen durch die Feuchtigkeit in der Papierbahn benetzt
wird und gekocht wird, so bald die Papierbahn die Hochtemperatur-Trockenabteilung der
Papierherstellmaschine durchläuft.
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Ansätze das
wässerige
Material auf die freiliegende obere Oberfläche einer neu gebildeten und abtropfenden
Papierbahn, wie diese auf dem Sieb einer Langsiebmaschine vorkommt,
zu zusetzen, sind aus Mangel an einer zufrieden stellenden Beschichtungsvorrichtung
und -verfahren gescheitert. Zum Auftragen von Stärke werden verschiedene Arten von
unterschiedliche Vorrichtungen benutzt, welche es ermöglichen
eine Stärkelösung zunächst auf
die Oberfläche
einer Lippe oder einer Wand und dann wie einen Vorhang und dadurch
kontinuierlich auf die Papierbahn aufzubringen.
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Jedoch
kann sich die Stärke
auf der Oberfläche
des Applikators aufhäufen,
was in einer unebenen Verteilung beim Auftragen des Materials resultiert
und Verwerfungen in der Beschichtung erzeugen kann.
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Es
ist bekannt, dass die vorgenannte Anwendung auf einen Film oder
Vorhang die Fähigkeit
des Absaugkastens verbessert der Papierbahn Wasser zu entziehen,
jedoch wurde nur unzureichend Aufmerksamkeit auf Vorrichtungen zur
Anwendung von Hitze auf eine Beschichtung bei gleichzeitiger Vermeidung
des Abtrennens von, durch angestautes Beschichtungsmaterial entstehendes,
beim einheitlichen Aufbringen der Beschichtung störende Ränder gelegt.
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Die
vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Anwenden von
Stärke
bei der Bildung einer Papierfaserbahn durch eine längliche,
nach unten geöffnete
Schlitzdüse,
welche schräg
zu der Bewegungsrichtung einer solchen Papierfaserbahn auf einem
Sieb einer Papierherstellmaschine positioniert ist, bestehend aus
den Schritten der Bildung einer instabilen Suspension von gekochten
Stärkepartikel
in Wasser in einer Konsistenz von 2% bis 10% Feststoffanteil in
der Flüssigkeit,
der Entgasung der Suspension zum Entfernung von Luftblasen der Größe, welche
die Weite des Schlitzdüse überschreiten,
der Erwärmung
der entgasten Suspension auf eine Temperatur von 66°C (150°F), das Zuführen der
entgasten und erwärmten
Suspension auf den Einlass der Schlitzdüse und Ausbringen der erhitzten
und entgasten Suspension zum Ausfluss aus der Schlitzdüse in einem
frei fallenden Vorhang und Auftreffen auf eine freiliegende Oberfläche der
Papierbahn, welche eine Papierbahn mit einer Konsistenz von 2% bis 10%
aufweist, vor dem Eintritt in den Pressteil (der Papierherstellmaschine)
und Sicherstellung der Flussfähigkeit
der erhitzten und entgasten Suspension aus der Schlitzdüse zur Vermeidung
von dem Absetzen von Stärkepartikeln
dieser Suspension, und die Regelung der Auftreffgeschwindigkeit
des Vorhangs, so dass diese einen genügend geringen Einfluss auf
die Papierbahn beim Auftreffen aufweist.
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Die
Anmelder haben herausgefunden, dass ein hoher Anteil von gelösten Partikeln,
wie Partikeln von ungekochter Stärke
am effektivsten am nassen Ende der Papierherstellmaschine als Suspension
in Wasser angewandt werden kann. Weil ungekochte Stärke ein
kleineres Volumen benötigt
als gekochte Stärke,
ist es möglich
eine große
Menge von ungekochter Stärke
in Form von feinem Granulat oder fester Form auf die vorgesehene
Oberfläche
der neu gebildeten Papierbahn aufzubringen; in der Papierbahn gibt
es einen hohen Anteil von Stärkepartikeln
bei einem relativ geringen Anteil von in Wasser gelösten Partikeln.
Deshalb kann ein relativ hoher Gewichtsanteil von Stärke bei
geringer Konsistenz von 2–10% zugefügt werden.
Die Stärkesuspension
kann auf einem Langsieb zu Konsistenzen von 2% angewandt werden.
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Ungekochte
Stärke
ist ein feinkörniges
Material von ungefähr
25 μm Größe. Wenn
dieses mit dem Wasser bei einer Temperatur von weniger als 66°C (150°F) gemischt
wird, wird eine Stärkesuspension gebildet,
welche dazu neigt zu quellen und einer gewissen Anteil an Wasser
im Wesentlichen den Anteil den Gewichtsanteil der trockenen Stärke in sich
aufzunehmen. Jedoch, wenn die Temperatur über 66°C (150°F) erhöht wird, expandiert das Stärkegranulat übermäßig, im
Bereich vom 10- bis
100-fachen ihres Volumens, abhängig
von dem Typ der Stärke.
Aufgrund dieses inhärenten
Aufquellens, welches dann auftritt, wenn Stärke in einer erhitzten Lösung eingebracht
wird, ist die einheitliche Anwendung einer geeigneten Menge an Stärke in einen
Beschichtungsmechanismus nach dem Vorhangprinzip sehr schwierig
und wird wesentlich vereinfacht durch die Anwendung einer Suspension
von ungekochten Stärkeanteilen.
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Ein
Vorhang von ungekochten Stärkepartikeln,
welche in Wasser gelöst
durch einen eine Schlitzdüse
gedrückt
werden und über
eine Lippe in einer bevorzugten geregelten Menge und einer vorgesehenen
Auftreffgeschwindigkeit auf die Papierbahn fallen, wobei diese (Lippe)
nicht so niedrig angebracht ist, dass mitgerissene Luft auf die
Oberfläche
des Werkstücks
kommen kann und den Vorhang unterbrechen kann und so Verwerfungen
auf der Oberfläche
bilden kann, und nicht so hoch ist, dass eine Deformation einer
Schädigung
der Papierbahn durch das Auftreffen des Vorhang stattfindet. Vorzugsweise
wird ein Windschutz auf einer Seite oder der anderen Seite des Vorhangs
angebracht, um so den Einsatzbereich des Vorhangs zu dem Ende mit niedriger
Geschwindigkeit ausdehnen zu können. Durch
das Regeln der Auftreffgeschwindigkeit im Verhältnis zu der Vortriebsgeschwindigkeit
des Siebes, und indem man die Durchflussrate und die Beständigkeit
der Suspension regelt, und indem man eingetragene Blasen beseitigt,
die Verwerfungen im Beschichtung verursachen würden, ist es möglich geworden,
eine einheitliche Leimung aufzubringen, welche zu einer Rate von
bis zu 44 Kilogramm Stärke pro
Tonne Papier (100 Pfund Stärke/Tonne
Papier) (trocken) beträgt.
Die gelösten
Teilchen werden größtenteils
in den Papierfasern mechanisch festgehalten und nehmen eine gewisse
Menge des Wassergehaltes der Papierbahn auf.
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Da
ungekochte Stärke
an sich etwas hygroskopisch ist und eine ihrem Gewicht entsprechende Menge
Wasser absorbieren kann, sich aber nicht nennenswert ausdehnt, und
da die Teilchen von allen Seiten benetzt werden, können sie
von dem in der Papierbahn befindlichen Restwasser und von der Hitze
im Trocknerabschnitt aktiviert werden. Es wird angemerkt, dass die
vollständige
Hydration im Trocknerabschnitt eintritt und deswegen eine verbesserte Bindung
zwischen den Papierfasern bei einem höheren Stärkeanteil als bei andere Verfahren
mit gekochter Stärke
oder trockenen Anwendungsverfahren nach dem Stand der Technik erreicht
werden kann.
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Die
Beschichtungsvorrichtung bildet vorzugsweise einen Fluss mit einer
bestimmten Durchflussrate und -geschwindigkeit durch eine nach unten geöffnete Schlitzdüse aus.
Bei Einsatz einer Schlitzextruderdüse werden Luftblasen im Leim,
welche den Schlitz Verstopfen können
beseitigt, um Verwerfungen (in der Beschichtung) zu vermeiden.
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Die
25,4 μm
(0.001'') großen Luftblasen,
welche aus dem Vorgang der Dispersion resultieren, können den
Vorhang unterbrechen, wenn der Vorhang aufgrund der Beschleunigung
aufreißt.
Dies kann 12,7 bis 20,3 cm (5 bis 8'')
unterhalb der Lippe passieren. Diese Blasen müssen vor Eintritt der Suspension
in die Schlitzdüse
beseitigt werden.
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Es
ist möglich,
die Schlitzdüsenlippe
entweder in einem Strahl oder in Vorhang-Modus zu betreiben. Im Vorhang-Modus
liegt die Schlitzgeschwindigkeit unter 70,1 Meter pro Minute (230
Fuß pro
Minute), die horizontalen Außenseiten
der Lippen werden benetzt, wodurch sich Uneinheitlichkeiten in der
Flüssigkeit
ausbilden können,
welche an der Grenzfläche zwischen
Metall und Flüssigkeit
zu trockenen Stellen führen
kann und den Durchfluss stören
kann. Im Strahlmodus werden die Lippen nicht benetzt, jedoch können an
der Grenzfläche
zwischen Metall und Flüssigkeit
trockene Stellen auftreten und Verzerrungen des Durchflusses verursachen.
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Die
Schlitzdüse
hat einen Durchflussaufbau bei dem die Suspension an dem einem Ende
eingebracht wird während
sie an dem anderen Ende ausgestoßen wird. Ein Absatz in dem
Durchflussweg erlaubt es, dass die Schlitzdüse ohne einen Endteller gebildet
wird. Die Abmessungen der Durchflussleitung und die Durchflussrate
sind hinreichend, um einen turbulenten Durchflusszustand zu gewährleisten, um
sicherzustellen, dass die Stärke
in Suspension bleibt und sich nicht ablagert. Vorzugsweise verjüngt sich
die Durchflussleitung zwischen dem Einlass an einem Ende der Schlitzdüse und dem
Auslass an dem anderen Ende mit dem Zweck, ungefähr die gleiche Durchfluss-Geschwindigkeit
durch fallendes Durchflussvolumen zu gewährleisten.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung dieser Erfindung, wurde es für vorteilhaft befunden eine
Extrusionsdüse
vorzusehen und die Stärkesuspension
vor Anwendung auf die Papierbahn vorzuwärmen. Eine beheizte Suspension
unterhalb der Temperatur der raschen Teilchenschwellung hilft bei
der Entwässerung
der Suspension und der Papierbahn auf dem Sieb nach Aufbringen der
Suspension. Die erwärmte
Suspension dient dazu den Wassergehalt der Papierbahn über den
Saugkästen auf
der Langsiebmaschine zu verkleinern und durch die Verminderungen
der Viskosität
des Flüssigkeitsgehaltes
ein erhöhtes
Trocknungstempo durch die Saugkästen
zu erzielen. Im Wesentlichen kann der Wasseranteil der Suspension
entfernt werden, ohne nennenswert die Nässe der ausströmenden Papierbahn
nach der Anwendung zu erhöhen.
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Die
Reinhaltung der Schlitzdüsenlippen
wird verbessert, indem man die Schlitzdüsenlippen sofort an der Schlitzdüseausgangsöffnung auf
eine solche Temperatur abkühlt,
bei welcher Wasserdampf kondensiert. Diese Kondensation verschafft
eine dauerhaft nasse Oberfläche,
welche dem Anhaften von Stärke
widersteht und, welche die Schlitzdüsenlippenoberflächen abspült, so dass
sie sauber und frei von Anhatungen bleiben.
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Der
Prozess und die Vorrichtung entsprechend dieser Erfindung können eine
konventionelle Leimpresse überflüssig machen
und damit erhebliche Kosten sparen. Besonders kann die Verwendung der
Erfindung eine Papiermaschine ermöglichen leimgepresstes Papier
herzustellen, wobei der Raum und Kosten einer konventionellen Leimpresse
nicht notwendig sind. Der Wirkungsgrad der Stärkeanwendung bei Temperaturanstieg,
insbesondere von ungekochter Stärkepartikel,
trägt kaum
merklich zur Wasserbeseitigung auf einem Langsieb bei. Das vom Vorhang
hinzugefügte
Wasser ersetzt ausschließlich den
Flüssigkeitsanteil,
welcher von vornherein in der neu gebildeten Papierbahn vorhanden
ist, und dieses wird von konventionellen Sieben oder von Saugkästen unter
dem Sieb aufgefangen. Deswegen muss nur ein Minimum an Änderung
an der Entwässerungsausstattung
des Langsiebs vorgenommen werden, um das vom Beschichtungsprozess
hinzugefügte
Wasser zu entfernen, um so die Konsistenz an der Gautschrolle zu
wahren und die notwendige Konsistenz am Ende des Pressabschnittes
zu gewährleisten.
Wenn man Stärke
benutzt, sollte die höchstmögliche Anwendungstemperatur
von ungefähr
66°C (150°F) nicht überschritten
werden.
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Ein
besonders wirksames Schlitzdüsen-
und Belieferungssystem wird für
den Zweck der Hervorbringung eines abwärts gerichteten fallenden Vorhangs
als Verteiler von in Suspension gebundenen Partikeln auf eine freiliegende
obere Oberfläche
einer neu gebildeten Papierbahn auf einer Langsiebmaschine offenbart.
Das Schlitzdüsen-
und Belieferungssystem zum Zuführen
der Suspension zur Schlitzdüse
gewährleistet
einen turbulenten Durchflusszustand, um Trennung oder Ablagerung
der Teilchen aus der Suspension zu verhindern.
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Der
Schlitzdüse ähnelt in
gewisser Weise einer Extrusionsdüse
für Kunststoffe
dadurch, dass ein Extrusionsschlitz zwischen einem Paar planarer
Stege in Schlitzhälften
gebildet wird. Der Schlitz öffnet sich
in eine abwärtsgerichteten
Mündung
zwischen einem Paar von Düsenlippen.
Der Extrusionsschlitz wird von einem Hauptversorgungskanal, welcher
longitudinal durch die Schlitzdüse
läuft,
mit einem Einlass an dem einen Ende der Schlitzdüse und einem Auslass an dem
anderen Ende verbunden. Abgekühltes
Wasser oder andere Kühlflüssigkeiten
können
durch Durchführungen
oder Leitungsrohre, welche eng anliegend sind, mit den Schlitzdüsenlippen verbunden
sein, so dass die Schlitzdüsenlippen
vorzugsweise unter die Taupunkttemperatur der Luft in der unmittelbaren
Umgebung abgekühlt
werden. In dieser Weise werden die Schlitzdüsenlippen genügend abgekühlt, um
auf den Schlitzdüsenlippen Feuchtigkeit
kondensieren zu lassen, wodurch die Schlitzdüsenlippen vorbenetzt werden.
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Vorzugsweise
wird eine der Schlitzdüsenlippen,
wie diejenige, welche sich im Zufluss befindet abwärtsgerichtet
gegen die andere Lippe versetzt, um einen letzten vorhangbildenden
Steg zu bilden mit dem Ergebnis, dass die Suspension nach dem Ende
der kürzeren
Lippe und entlang der Oberfläche der
längeren
Lippe durch den Düsenschlitz
fließt,
und dass an einem abrupten Rand der längeren Lippe der Fluss abreist,
und dann als ein Vorhang auf die Oberfläche der Papierbahn fällt.
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Die
ausgedehnten Schlitzdüsenlippen
in einem Vorhangbeschichter sorgen für die Stabilität des Vorhangs.
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Zuerst
wird durch das Bilden eines Films jenseits der Schlitzdüsenlippen,
entlang einer planaren Oberfläche
diejenigen Wirbelströme,
welche sich an dem Ende der Schlitzdüsenlippe bilden, in Bezug auf die
kürzere
Lippe isoliert, dann wird der Film durch einen geringen Abstand
entlang der Stege der längeren
Lippe stabilisiert.
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Dieser Übergang
von zwei eingrenzenden Oberflächen
zu einer Oberfläche
erlaubt es, die Oberflächenspannung
zu glätten
und den Fluss in dem Erweiterungsgebiet zu stabilisieren, und darüber hinausgehend
durch die Einsparung einer Oberfläche die Reibung des Flusses
zu verringern. Entsprechend kann sich der Fluss unmittelbar vor
dem Herabfallen als Vorhang beschleunigen.
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In
einigen Vorrichtung wird ein Windvorhang, welcher sich schräg zu der
Papierbahn und angrenzend, parallel zu dem Vorhang befindet angebracht, welcher
dazu benutzt wird den Vorhang zu schützen und den Bereich niedriger
Ausflussgeschwindigkeiten zu erweitern.
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Die
Durchflussleitung, welche sich longitudinal zu der Schlitzdüse und deren
Hauptteilstück
sich entlang der Länge
der Schlitzdüse
erstreckt, wird durch eine entsprechende in jeder Düsenhälfte gebildete
Einbuchtung geformt, welche sowohl der Trennplatte als auch bei
dem Extrusionsschlitz eingebracht sind. Jedoch ist am distalen Ende
der Durchflussleitung die Durchflussleitung zu dem Schlitzdüsenende hin
gebogen, so dass Eingangs- und Ausgangpositionen nur in einem einzigen
Schlitzdüsenkörper gebildet
werden können.
In dieser Weise wird eine eng abgemessene Röhrenverbindung hergestellt,
welche zur Speisung mit der Suspension in die Durchflussleitung
an der einen Seite und dem Entfernen der Suspension von der anderen
Seite der Durchflussleitung gedacht zu sein, wobei die Notwendigkeit
für gewöhnliche
Schlitzdüsenkörperendplatten
entfällt.
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Das
Verabreichungssystem sieht einen Suspensionszufluss zu dem Schlitzkörper vor,
welcher eine Heizung einschließt
zum Vorheizen der Suspension auf eine vorgegebenen Temperatur, im
Fall der ungekochte Stärke
liegt diese Temperatur bei ungefähr
66°C (150°F). Zudem
wird die Suspension hauptsächlich
frei von eingeschlossenen Luftblasen zugeführt, welche sich entlang des
Extrusionsschlitzes, über
die Spreiz- und Schlitzstege oder Abweiser überbrückt werden. Vorzugsweise wird
ein Vibrationsfilter in den Ablauf eingebaut noch vor dem Schlitzdüsenkörper, um
zu große
Objekte und grobe Partikel zu entfernen, welche eine Blockade der Schlitzdüse hervorrufen
können.
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Die
sich schräg
erstreckende Weiteabmessung das Extrusionsschlitzes ist dann unkritisch, wenn
sie größer oder
gleich der Papierbahnweite des Langsiebs ist. Wenn die Weite der
Schlitzdüse
die Weite der Papierbahn überschreitet
wird das überflüssige Material
aufgefangen und rückgeführt.
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Während die
Vorrichtung und das System, wie diese in dieser Erfindung offenbart
sind besonders für
die Handhabung und Anwendung einer ungekochten Stärkesuspension
angepasst ist, ist es innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung,
in einer solchen Vorrichtung und einem System andere mechanisch
oder chemisch suspendierte Mischungen oder Kolloidialmischungen
hinzu zu geben, oder, wenn es gewünscht ist, ein Erzeugnis oder
eine Substanz der Papierbahn beizugeben. Diese können nasse, gemahlene Maisstärke, organische
Komponenten oder je nach Anwendung auch organische oder anorganische
Pigmente, einschließlich
Festkörper
in Suspension oder in Lösung
sein.
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Es
ist deswegen ein wichtiges Merkmal der Erfindung, ein Verfahren
dafür aufzuzeigen,
wie Stärke
oder andere Partikel direkt auf das Sieb des nassen Endes einer
Papierherstellmaschine wie einer Langsiebmaschine anzuwenden.
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Durch
die Mittel der Erfindung können
größere Mengen
Stärke
als Suspension in Wasser aufgebracht werden, wobei die Stärke nicht
gekocht wird und es dadurch möglich
ist eine größere Menge
Stärke
auf die Papierbahn aufzubringen als in dem Fall möglich wäre, wenn
gekochte Stärkelösung auf
die Papierbahn aufgebracht wird. In diesem Verfahren wird Vorteil
aus der Tatsache gezogen, dass die Stärketeilchen eine gewisse Mengen
an Feuchtigkeit absorbieren können,
welche in den Trocknerabschnitt getragen wird, und dass die Hydration
von Stärketeilchen
die Bindung der Stärkemoleküle an die
Papierfasern begünstigt.
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Die
Erfindung benutzt vorzugsweise eine Schlitzdüse, in der die Schlitzdüsenlippen
abgekühlt werden,
um ein Kondensat auf den Schlitzdüsenlippen zu bilden, um so
der Benetzung durch Stärketeilchen
zu widerstehen.
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Ein
Vibrationsfilter zum Beseitigen von Partikel und Schmutz kann der
Anwendung vorangestellt sein, welche den Düsenschlitz sonst verstopfen könnten.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird durch den Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin folgendes dargestellt ist:
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1 ist
ein graphischer Seitenaufriss des Papierformungssiebes eine Langsiebmaschine,
welche die Vorhangbeschichterdüse
und den Windvorhang in geringen Abstand zu der freiliegenden Oberfläche der
gebildeten Papierbahn zeigt;
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2 ist
ein teilweiser, fragmentarischer Seitenaufriss eines Vorhangbeschichters
in Übereinstimmung
mit dieser Erfindung;
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3 ist
eine von der Unterseite aufwärtsgerichtete,
teilweise, fragmentarische Ansicht der Schlitzdüseschlitz aus 2,
den Düsenschlitz
zeigend in welcher mit gestrichelten Linien die Ausrichtung des
Speisedurchgangs durch den Schlitzdüsenkörper veranschaulicht wird;
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4 ist
eine Aufsicht, welche ein Enden des Schlitzdüsenkörpers von 2 zeigt;
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5 ist
eine erweiterte fragmentarische Schnittansicht durch die Schlitzdüsenkörperteile, welche
den Speiseschlitz und die Schlitzdüsenlippen zeigt und, welche
die sich longitudinal durch die Lippe erstreckenden Kühlungsdurchführungen
veranschaulichen; und
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6 ist
ein Laufplan des Beschichtungssystems.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezug
nehmend auf 1, wird der Tischteil einer
Langsiebmaschine, auf welchen die Erfindung angewandt werden kann,
graphisch dargestellt, in dem ein Stoffauslaufkasten 10 konventionell
einen Papierstoff auf die freiliegende obere Oberfläche 12 eines
endlosen Langsiebs in Höhe
einer Brustwalze 15 aufbringt. Die Stoffsuspension wird
durch das Sieb 14 abgetropft, unter Zuhilfenahme eine Vielzahl von
Abscheidefolien 16, welche Wasser in die Kästen 17 abführen, oder
durch einen oder mehrere Saugkästen 18 abführen, welche
zusammen unter dem Tisch positioniert sind, und welche nach oben
hin, in Richtung des Siebes 14, geöffnet sind. In einem typischen
Fall wird der Papierstoff oder die Suspension durch den Stoffauslaufkasten
auf die Oberfläche
des Siebes 14, welche sich in die Richtung 18 bewegt,
mit einer Konsistenz von weniger als 1% Feststoffgehalt in Flüssigkeit
aufgebracht. Unmittelbar nach der Aufbringung auf das Langsieb bilden
die Fasern der Papiersstoffsuspension eine Papierbahn auf der freiliegenden
oberen Oberfläche
des Siebes, wenn das Überschusswasser
von den Fasern und durch das Sieb, und durch die Folien abgeschieden
wird oder durch die Saugkästen
abgesaugt wird.
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Der
Langsiebtisch ist als das "nasse
Ende" einer Papierherstellmaschine
bekannt, und während die
Breisuspension von dem Auslaufkasten 10 in Höhe der Brustrolle
mit einer Konsistenz von weniger als 1% auf das Sieb trifft, wird
dieser zu dem Zeitpunkt, zu dem die Papierbahn die Gautschrolle 20 erreicht
eine Tafelkonsistenz von ungefähr
25% erreichen. Daraus ist zu schließen, dass der Großteil des ursprünglichen
Wasserinhalts aus der Stoffsuspension in der Langsiebmaschine entlang
des Verlaufs des Siebes 14 herausgezogen werden.
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1 veranschaulicht
zudem graphisch auch einen Vorhangbeschichterschlitzdüsenkörper oder
Applikator 25, welcher sich schräg zu der Weite des Siebes 14,
oder ein wenig darüber
hinaus erstreckt. Der Schlitzapplikator bildet einen fallenden Vorhang 30 einer
Flüssigkeitssuspension
mit Feststoffen, welcher auf die freiliegende obere Oberfläche der
sich auf dem Sieb 14 formenden Fasern zugefügt oder
angewandt wird. Ein Windvorhang 32 ist hier als benachbart
zu dem Vorhangbeschichterschlitzdüsenkörper 25 dargestellt
und ist vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts von dem Vorhang 30 positioniert,
um eine Ablenkung des Vorhangs durch von dem Sieb 14 mitgerissene
Luft, welche den Vorhang 30 ablenken kann, zu vermeiden.
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Ein
verbesserter schlitzdüsenförmiger Applikator
zur Aufbringung einer Stärkesuspension
in Form eines Vorhangs, ist in den 2–5 dargestellt.
Eine Trägerröhre 40 erstreckt
sich in der Maschine über
das Sieb 14, und die Düsenkörper 25 hängen an
Klammern 42 an der Röhre 40.
Schlitzdüsenkörper 25 erstrecken
sich über
die gesamte Weite des Siebes 14 und etwas darüber hinaus,
so dass die Schlitzdüsen,
welche durch den Körper 25 geformt sind,
wenn dieses benötigt
wird einen Vorhang 30 über
die gesamte Weite des Siebes aufbringen können.
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Der
Körper
der Schlitzdüse 25 weist
eine große Ähnlichkeit
mit dem Körper
eines Flachfilmextruders auf, und ist von zwei jeweils angepassten Schlitzdüsenkörperteilstücken gebildet,
welche ein vorderes Schlitzdüsenkörperteilstück 46 und
ein hinteres Schlitzdüsenkörperteilstück 48 aufweisen.
Der Schlitzdüsenkörper 25 und
jede der Schlitzdüsenkörperteilstücke 46 und 48 weisen
ein erstes und ein zweites Ende auf, welche gegenüberliegende
Enden eines Schlitzdüsenkörpers darstellen,
sowie das gemeinsame Einlassende 25a, welcher an dem einen Ende
gebildet ist, und das Auslassende 25b, welches an dem anderen
Ende gebildet ist.
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Jeder
der Schlitzkörperteilstücke 46 und 48 ist
entlang eines darunter liegenden Teilstücks mit einer breitstreuenden
Oberfläche,
welche in relativem Abstand zu einer korrespondierenden breitstreuenden
Oberfläche
auf dem anderen Teilstück
der Schlitzdüse
steht, ausgestaltet, um einen gemeinsamen Schlitz 50 dazwischen
zu bilden, wie dieses in 5 dargestellt ist. Der Schlitz 50 endet
in einem Paar Schlitzlippen, welches eine erste Schlitzlippe 25 einschließt, welche
mit einem unteren Teil des Körperteilstücks 48 in
Verbindung steht, und einer zweiten Schlitzlippe 54, welche
mit dem unteren Teil des Körperteilstücks 46 in
Verbindung steht. Die Schlitzlippe 54 ist an das Körperteilstück 46 durch
ein niedriges Gelenksteilstück 56 in
einer konventionellen Art durch Mittel, mit welchen die relative
Beanstandung der Schlitzlippen eingestellt werden kann, beigefügt, so wie
dieses durch differentielle Justierungsbolzen 58 in 2 dargestellt
ist.
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Schlitzdüsenkörper 25 weist
eine Durchflussleitung für
Feststoffe in Suspension oder Partikel auf, welche zum Beschichten
dem oberen Ende des Schlitzen 50 zugeführt werden sollen, um durch
diesen hindurch zutreten und einen Vorhang zu bilden, welcher auf
die auf dem Langsieb 14 sich bildenden Papierbahn fallen
soll. Die Schlitzdüse 25 unterscheidet
sich von konventionellen Extrusionsdüsen darin, dass ein kontinuierlicher
Fluss der Suspension gewünscht
ist, um Stagnationsgebiete darin zu vermeiden und einem Ausfall
oder einer Abtrennung von Partikeln aus der Suspension zuvorzukommen.
Besonders in dem Fall, dass teilchenförmige Stärke mitgeführt und diese verabreicht werden
soll, müssen turbulente
Flussbedingungen gewährleistet
sein. Bis zu diesem Ende gibt es einen Durchgang, welcher hauptsächlich durch
das Bezugszeichen 60 in 2 bezeichnet
ist, er sich von dem in Einlassende 25A zu dem Düsenauslassende 25B erstrecken.
Durch einen großen
Teil des Weges durch den Düsen
durch die Düsenkörperteilstücke ist
die Durchflussleitung 60 in zwei gleich große Teile
geteilt oder halbiert, entlang der Zentrallinie zwischen den Schlitzdüsenteilstücken, eine
Hälfte
ist in dem Schlitzdüsenteilstück 46,
die andere in dem Schlitzdüsenteilstück 48 ausgebildet.
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Jedoch,
wie in 3 gezeigt ist, erstreckt sich der Schlitz 50 vorzugsweise
nicht bis zu beiden Enden des gesamten Körpers, sondern endet nach innen
gerichtet in einem Ende, wie an den Endpunkt 62 zu sehen
ist. Der Endpunkt 62 grenzt die effektive Weite des Schlitzes 50 ein
und gibt damit auch die Weite des Vorhangs 30 frei.
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Ausgehend
von dem Endpunkt 62 ist die Durchflussleitung 60 zwischen
den Teilstücken 63 und 64 (3)
angewinkelt, so dass dieser in Gänze sich
nur durch ein Teilstück
des Schlitzdüsenkörpers hindurch
erstreckt. In dem in 3 dargestellten Ende ist die
Durchflussleitung 60 in Bezug auf das eine Ende des Schlitzdüsenteilstücks 48 anwinkelt. In
dieser Weise wird eine flüssigkeitsführende Leitung
nur an dem Ende der Durchflussleitung 60 durch eine Schraubkupplung
an das anzuschließende
Düsenkörperteilstücks anschraubbar
sein, wodurch die Notwendigkeit für eine konventionelle Endplatte,
wie sie in Extrusionsdüsen
zu finden ist, entfällt.
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Des
Weiteren verjüngt
sich die Fläche
oder die Größe der Durchflussleitung 60 hauptsächlich entlang
der Länge
durch den Schlitz 50 mit einer maximalen Größe beim
Einlassende bis zu einer minimierten Größe am Auslassende. Die Reduktion
der Querschnittfläche
verläuft
so, dass die Flussrate dadurch von dem Einlassende zu dem Auslassende hauptsächlich konstant
bleibt. Auf diese Weise werden die Proportionen der Durchflussleitung
auf die Menge des Materialflusses abgestimmt und dadurch gewährleistet,
dass ein turbulenter Fluss unter kontrollierten Bedingungen innerhalb
des Durchgangsweges 60 gewährleistet ist, so dass das
gesamte Material durch den Schlitz 50 austreten kann.
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Bezug
nehmend auf 5 wird dargestellt, wie der
Düsenschlitz 50 auf
einem Paar gegenüberliegender
Düsenlippen 52 und 54 endet.
Jede dieser Lippen ist mit einem nach unten gerichteten anschließenden Abschlussteilstück verbunden,
welches ein flaches Ende 70 und 72 ausbildet,
wobei jedes eine untere Erfindung in der Düsenlippe hat. Es ist ebenso ersichtlich,
dass sich das untere Ende 72 auf der Düsenlippen 52 sich
unterhalb zur Düsenlippen 54 erstreckt,
so dass ein Materialfluss durch den Schlitz dann auf ein freiliegendes
Oberflächenteilstück 75, welches
mit den Düsenlippen-Verlängerungen 72 verbunden
ist, ausfließt.
Das Ausbreitungsteilstück 75,
welches unterhalb des unteren Endes 70 der Lippe 54 frei
liegt, bietet eine Abflussoberfläche
auf den der Vorhang nach unten abfließt und sich gegen das Langsieb
beschleunigt, und in welchem die Oberfläche des Vorhangs der Oberflächenspannung
freigegeben wird.
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Eine
Umwälzpumpe
mit variabler Geschwindigkeitseinstellung 105 liefert die
Suspension 100 zu einem kontrollierten Druck während eine
Ausstoßkammer 106 in
diese Leitung eingeführt
werden kann, um eine Pulsung auszugleichen.
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Vorzugsweise
wird ein Filter oder weitere Filter 108 in die Leitung
eingefügt,
um größerer Stärkeansammlungen
und Klumpen, welche in dem Entgasungsvorgang der Suspension stören würden, zu entfernen.
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Danach
wird die Suspension in einen Entgasungsvorgang eingeführt in dem
die in Form von Schaum oder Blasen eingefangene Luft entfernt wird, grundsätzlichen
ist es wünschenswert,
dass keine Blasen in der Suspension verbleiben, wenn diese dem Düsenkörper 25 zugeführt wird,
insbesondere nicht Blasen, welche einen Durchmesser haben, welcher
die Weite der Extrusionsschlitze überschreitet. Insbesondere
wird eine effektive Entlüftungsvorrichtung 110 in
dem Patent nach Taylor et al., US Patent Nr. 5,149,341, ausgegeben
am 20. September 1992, beschrieben. Der luftblasenhaltige Stärkeanteil
wird über
die Leitung 111 in den Tank 101 zurückgeführt.
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Die
entlüftete
Suspension wird vorzugsweise durch einen Heißwasser Wärmetauscher 112 zur Steigerung
der Temperatur der Suspension auf zu ungefähr 66°C (150°F) erhitzt, in jedem Fall aber
auf eine Temperatur die kleiner ist als die Kochtemperatur der Stärke. Der
Wärmetauscher 112 kann
eine Temperaturregelungen 113 mittels der Kontrolle des Flusses
der Heizflüssigkeit,
wie z. B. Heißwasser,
regeln.
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Die
erhitzte Suspension wird, vorzugsweise durch einen Endfilter 114 zum
vermeiden des Verstopfens, direkt in den Einlass der Durchflussleitung 60 eingespeist.
Ein Vibrationsdruckfilter 114 wird eingesetzt, um das Verstopfen
der Schlitzdüse
zu vermeiden. Der Vibrationsfilter wird so betrieben, dass er das
Absetzen von Stärkepartikeln
aus der Suspension im Filter unterbindet. Dieser Filter kann von
dem Modell SS-0736-VIB von Ronningen-Petter, 9151 Saver Road, Portage,
Michigan 49081 sein.
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Wie
bereits vorhin beschriebenen, erstreckt sich der Durchflussleitung 60 über die
gesamte Länge
der Düse 25,
und ein Rücklauf
am schmalen Ende 64 der Durchflussleitung, an dem gegenüberliegenden
Ende der Düse
wird durch ein handgesteuertes Flussregelungsventil 116 zur
einer Sammelleitung 117 geführt, welche diesen Rücklauf in
den Tank 100 zurückführt.
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Es
ist damit zu rechnen, dass der Düsenschlitz 50 eine
Abmessung schräg
zur Weite des Siebes aufweist, welche größer ist als die Weite der auf dem
Sieb 14 getragenen Papierbahn, wie diese durch die gestrichelten
Linien dargestellt ist. An diesem Ende kann eine hinreichend nutzbare
Siebbreite angewandt werden, wie dieses Stand der Technik ist, um
die Weite des Vorhang-Durchflusses zu begrenzen. Ein Rückfluss,
welcher durch die nutzbare Siebbreite eingefangen oder außerhalb
der nutzbaren Siebbreitengebiet aufgefangen wird, wird ähnlich durch
geeignete Sammler 120, welche über Rückführleitungen 121 und 117 mit
dem Tank 100 verbunden sind und welche lateral von dem
Langsieb angebracht sind, in den Tank zurückgeführt.
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In
der praktischen Umsetzung des Verfahrens der Erfindung ergeben sich
folgenden Parameter für
eine zufrieden stellende Anwendung der Stärkesuspension auf eine sich
bewegende Papierbahn in einer Langsiebmaschine, welche für einen
hohen Rückhalteanteil
und hohen Rückhalteraten
vorgesehen ist, diese liegen bei ungefähr 44,6 kg pro Tonne (100 Pfund
pro Tonne) oder mehr liegen. Bei einem 3,15 Meter (124'') langen Düsenkörper für eine Papierbahn oder ein
Sieb von ungefähr
12,54 Meter (100'') Weite kann die
Pumpe 105 ungefähr
26 gpm fördern,
wobei ungefähr
3 gpm Rückfluss über der Röhre 111 von
den Blasenentferner 110 in den Tank 101 fließen.
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Ein
Flussmeter 130 kann eingesetzt werden, um die gewünschte Flussrate
der Suspension zu der Düse
einzustellen. Das handgesteuerte Flussregelungsventil 116 kann
so eingestellt werden, dass die gewünschte Applikationsrate des
Vorhangs von der Düselippe
auf die sich bildende Papierbahn auf dem Langsieb 14 eingestellt
werden kann. Ein Düsenschlitz
von ungefähr
0,25 mm (0,01'') liefert einen befriedigendes
Ergebnis bei einer Flussrate von ungefähr 0,15 bis 0,37 Meter pro
Minute pro Zentimeter (0,1 bis 0,25 US-Gallonen pro Minute pro linearem Zoll)
des Düsenschlitzes.
In diesem Beispiel liegt ein Fluss von 87 Litern (23 Gallonen) pro Minute
an den Einlassende des Durchgangs 60 an, wobei an der Düse ungefähr ein Druck
von 55 kPa (8 psig) anliegt, wobei mit einer Rücklaufrate von dem Auslassende der
Durchflussleitung 60 bei 0,76 Litern (0,2 Gallonen) pro
Minute vorliegt, liegt durch den Schlitz eine Flussrate von ungefähr 0,1 Liter
pro Minute pro Zentimeter (0,23 Gallonen pro Minute pro Zoll) über die Schlitzlänge vor.
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Das
sich weiter unten erstreckende Ende der Düsenlippen kann von dem Langsieb
12,7 mm bis 35,6 cm (1/2'' bis 14'') entfernt sein, gemessen von der Oberfläche 70 in 5,
mit einem bevorzugten Abstand im Bereich von 10,2 cm bis 20,3 cm
(4'' bis 8'') angebracht werden. In diesem Beispiel
ist die Ausflussgeschwindigkeit der Suspension von dem Schlitz ungefähr 1,7 m/s
(334 Fuß pro
Minute) bei einer Höhe
von 12,7 cm (5''), die Auftreffgeschwindigkeit
des Vorhangs auf der Papierbahn wird etwa 12,3 m/s sein (453 Fuß pro Minute).
Es wurde überprüft, dass
Auftreffgeschwindigkeit bis 12,41 m/s (475 Fuß pro Minute) unschädlich für die Integrität der Papierbahn
auf dem Sieb sind, bzw. keine Wasserlachen auf dem Sieb auftreten.
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Ein
unerwartetes und nicht auf der Hand liegendes Ergebnis des Verfahrens
der Erfindung ist die Tatsache, dass der Vorhang 30 an
einem Ort entlang des Siebes angewandt werden darf, in dem die Tischkonsistenz
(zum Beispiel die Konsistenzen der Fasernbahn auf dem Sieb) unterhalb
von ca. 2% liegt. Dieses erlaubt es dem Konstrukteur die Positionen der
Düse 25 in
einem Bereich, welcher im Wesentlichen der Gesamtlänge des
Siebtisches entspricht, beliebig wählen zu können.
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Zur Überprüfung der
Rückhalteraten
und zur Verbesserung der Papierstärke wurden eine Reihe von Experimenten
an einer Labor Langsiebmaschine mit 61 cm (24'')
breitem Sieb und unter Benutzung einer nutzbaren Auslaufkastenbreite
von 55,7 cm (18'') durchgeführt. Die
Papierstofffasern wurden aus altem Wellkarton (OCC) wieder gewonnen.
Eine umgebaute, 91,4 cm (36'') große, zentral
gespeist Kunststoffextruderdüse
speist Material auf einen 0,254 mm (0,010'')
breiten Schlitz des Vorhangbildners. Das Resultat der kontrollierten
Versuchsreihe ist in der Tabelle 1A/B dargestellt, welche zum bequemeren
Lesen in der Tabelle 1A und 1B aufgeteilt ist, die in der Tabelle
benutzen Bezeichnungen sind wie folgt definiert:
"BW ADJ" bezieht sich auf
das Basisgewicht in Pfund pro 1000 Quadratfuß des Papierendprodukts. Die Mengenangabe
berücksichtigt
das spezifische Gewicht der Stärke,
welche im Auslaufkasten und im Rücklaufwasser
aufgefangen ist.
"Stärke alleine
%" bezeichnet den
Prozentsatz der ungekochten Stärke
in Wasser in Abhängigkeit
des Gewichts der Stärkesuspension,
welche in die Düse eingeführt wird.
"Zusammensetzung %" bezeichnet die gemessene Konsistenz
der Papierbahn in der einzelnen Schlitzdüsenposition, welche sich entlang
des Siebes liegen kann, vor der Anwendung der Stärkesuspension.
"Zusatz" repräsentiert
das kalkulierte Gewicht der beigefügten Stärke pro Tonne Papier, welches
durch die Düse
in jedem der Versuche zugegeben wurde.
"% Stärke" bezeichnet die gemessene
Stärke,
welche in einer Probe des produzierten Papiers in dem Versuch in
Abhängigkeit
zu dem Anteil des Trockengewicht der Probe gemessen worden ist.
"Basis der Stärke" bezeichnet wie viel
Stärke
dem Papierbrei in dem Auslaufkasten zugefügt wurde in der Einheit kg
pro Tonne oder Pfund pro US-Tonne.
"Stärke
enthalten %" bezeichnet
den rechnerisch ermittelten Anteil von in dem Papier aufgenommenen Stärke gegenüber der
Gesamtmenge der angewandten Stärke.
CFC
Flachstauchwiderstand-Test (Concora Flat Cruch), entsprechend dem
TAPPI-Standard T-824
CMT
Druckstauchungs-Test (Concora Medium Test), entsprechend dem TAPPI-Standard hat T-811.
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Die
Testergebnisse, welche in den Tabelle 1A und 1B dargestellt sind,
repräsentieren
drei Serien von Versuchsdurchläufen,
die mit einer Reihe spezifischer Siebgeschwindigkeiten und unter
Benutzung von unterschiedlichen Konsistenz ungekochter Stärkesuspension
durchgeführt
wurden, und bei verschiedener Platzierung der Düse an ausgewählten Positionen,
abhängig
von den Tafelkonsistenzen mit dem Höchstwert 8,44 und mit dem niedrigsten
Wert 1,9. Für
jeden dieser Versuche wurden dann Proben genommen, in welchen der
Anteil von Stärke
in der Probe gemessen wurde oder das Gewicht der zurückgehalten
Stärke
wurde rechnerisch (in kg pro Tonne (in Pfund pro Tonne)) ermittelt
wurde, und die Papierstärke
des trocken Papiers getestet wurde, spezifiziert nach jeweils "CMT" und "CFC", entsprechend den
gültigen
Papierindustriestandards T-811 und T-824.
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In
allen Test hatten die Stärkesuspension Umgebungstemperatur
und wurden ohne Erwärmung
zugefügt.
Die Düsenlippen
sind dabei etwa 12,7 cm (5'') oberhalb des Siebes
angebrachte und die Betriebskondition wurden so gewählt, dass
die Flussrate durch den Schlitzdüse
etwa 0,31 Liter pro Minute pro Zentimeter (0,2 US Gallonen pro Minute pro
Zoll) betrug.
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Test
Nr. 1 bis 13A wurden mit einer Siebgeschwindigkeit von 280 Metern
(29 Fuß)
pro Minute durchgeführt.
Die Konsistenz der Stärke
auf dem Sieb variierte in einem Bereich von minimal 1,7% (Test Nr.
13) bis zu maximal 7% (Test Nr. 1). In den gleichen Testreihe 1
bis 13A wurde die Düse
von einer Ausgangsposition an der unteren Papierbahn in Bezug auf
das Sieb bewegt, vom Bereich einer geringen Bahnkonsistenz von 1,9%
(Test Nr. 11) bis zu einem Bereich höherer Papierbahnkonsistenz
von 9,8% (Test Nr. 9). In der ersten Serie von Versuchen wurden
eine Stärkerückhaltung
des endbearbeiteten Papiers von 66 bis 100% festgestellt. Im Fall
das in der Rubrik "Stärke enthalten
%" Zahlen verzeichnet sind,
welche mehr als 100 Prozent betragen, sind diese Testergebnisse
als unakzeptabel zu werten und somit fehlerhaft, da hier Fehler
in der Messung der vorliegenden Menge von Stärke in dem endbearbeiteten
Papier vorliegen. Jede Prozentzahl, welche den Wert 100 überschreitet
muss ignoriert werden.
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In
der ersten Gruppe der Test 1 bis 13A wurden 3 Testserien aufgebaut;
die erste wurde zu Beginn des Tests durchgeführt worden, wobei angemerkt
sein muss, dass ein kleiner Restanteil an Stärke in der Papierstoffsuspension
gemessen wurde. Der geringe Restanteil von 0,2% lässt auf
nicht ausgewaschene Stärkemoleküle in dem
vorliegenden, aus alter Wellpappe (OCC), wieder gewonnenen Papierstoff
schließen,
welcher in der Testbahn eingesetzt wurde. Der Anteil der Stärke in der
Suspension erhöhte
sich während
der Tests auf Grund der Stärke, welche
in den Rückwasserkreislauf
und in die Stoffsammelbütte
zurückgeführt wurde.
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Eine
zweite Testserie Nr. 14–26A
wurde nun unmittelbar nach der ersten Reihe durchgeführt mit einer
Siebgeschwindigkeit von 200 Metern (657 Fuß) pro Minute. Wieder wurden
drei Testserien aufgebaut, zum Beispiel Test 14A, 20A und 26A, und
die Düse
wurde von einem Tischabschnitts mit einer geringeren Papierbahnkonsistenz
von 2,5% (Test Nr. 24) zu einem Tischabschnitts einer höheren Papierbahnkonsistenz
von 8,4% (Test Nr. 22) geführt.
Eine Stärkekonsistenz
abhängig
von der Konzentration, mit 7,7% im hohen Fall und 2% im niedrigen
Fall, wurde beigefügt,
das Resultat wurde auf der Basis einer Analyse des endbearbeiteten
Papiers überprüft.
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Die
Ergebnisse dieser Test zeigen, dass exzellente, wenn nicht sogar übertragende
Resultate durch die Anwendung einer Suspension von ungekochter Stärke in Wasser
mittels eines Vorhangs auf eine Papierbahn in einem Ort, bei dem
ein Grossteil des Prozesswassers abgeführt war, und so eine gering
Tafelpapierkonsistenz von rund 2% der Papierbahn auf dem Sieb vorlag,
ohne eine übermäßige Entstellung
oder Verwerfung der Papierbahn hervorzurufen zugefügt werden
konnte, wobei eine Rückhalterate
von Stärke
in der Papierbahn in der Größenordnung
von 75% erzielt wurde. Dabei wird gewöhnliche Stärke eingesetzt, der Einsatz
von teuerer, kationischer Stärke
war dadurch nicht notwendig.