DE69731228T2 - Stärkezusatz in der nasspartie - Google Patents

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • 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.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die ausgedehnten Schlitzdüsenlippen in einem Vorhangbeschichter sorgen für die Stabilität des Vorhangs.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein Vibrationsfilter zum Beseitigen von Partikel und Schmutz kann der Anwendung vorangestellt sein, welche den Düsenschlitz sonst verstopfen könnten.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird durch den Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin folgendes dargestellt ist:
  • 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;
  • 2 ist ein teilweiser, fragmentarischer Seitenaufriss eines Vorhangbeschichters in Übereinstimmung mit dieser Erfindung;
  • 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;
  • 4 ist eine Aufsicht, welche ein Enden des Schlitzdüsenkörpers von 2 zeigt;
  • 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
  • 6 ist ein Laufplan des Beschichtungssystems.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein verbesserter schlitzdüsenförmiger Applikator zur Aufbringung einer Stärkesuspension in Form eines Vorhangs, ist in den 25 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Zuführung von Stärke zu einer sich bildenden Bahn aus Papierfasern durch einen verlängerten, sich nach unten öffnenden Schlitz in einer Gussform (25), welche schräg zur Bewegungsrichtung der Papierfaserbahn auf einen Sieb (12) einer Papierherstellmaschine positioniert ist, und folgende Schritte aufweist: Bildung einer instabilen Suspension von partikulärer Rohstärke in Wasser mit einer Zusammensetzung von 2% bis 10% Feststoffen bezogen auf den Flüssigkeitsgehalt, Entgasung der Suspension, zur Beseitigung von Luftblasen aus der Suspension, einer Größe, welche die Weite der Schlitzdüse überschreitet, Erwärmung der entgasten Suspension auf eine Temperatur von etwa 66°Celsius (150°F), Zuführen der entgasten und erwärmten Suspension zum Einlass der Gussform und Veranlassung der erwärmten und entgasten Suspension zum Ausfließen aus dem Schlitz, wie ein freifallender Vorhang (30) und zur Beaufschlagung einer freiliegenden Oberfläche der Bahn an einer Stelle auf dem Sieb bei einer Bahnkonsistenz von 2% bis 10%, vor dem Eintritt der Bahn in eine Pressenpartie, und Aufrechterhaltung eines Fließzustandes der erwärmten und entgasten Suspension in der Gussform, um ein Absetzen von Stärkepartikeln in der Suspension zu vermeiden, und Steuern der Auftreffgeschwindigkeit des Vorhangs bei einer ausreichend geringen Rate, um eine Verformung der Bahn beim Auftreffen zu vermeiden.
  2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der freifallende Vorhang (30) die Bahn ersetzt, durch Ersetzen mindestens eines Teils des flüssigen Inhalts der Bahn durch den flüssigen Inhalt der zugeführten Suspension.
  3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem die Auftreffgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, um eine Ablenkung des Vorhangs durch von der Bahn mitgerissenen Luft zu vermeiden, was Sprünge in der Gleichmäßigkeit der zugeführten Stärke verursachen könnte.
  4. Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiterhin den Schritt der Führung der Suspension durch einen vibrierenden Druckfilter aufweist, im Anschluss an den Erwärmungsschritt und vor dem Zuführschritt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die entgaste Suspension unter Druck der Gussform zugeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem der Schritt zum Auftragen der Suspension den Schritt der Positionierung eines Windvorhangs oberhalb des Vorhangs beinhaltet.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Sieb ein Sieb einer Langsiebmaschine ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Vorhang (30) zu der entwässernden Bahn in einem Bereich zugeführt ist, in welchem die Bahn eine Konsistenz von 2 bis 3% aufweist.
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