DE748424C - Verfahren zur Erhoehung der Festigkeit cellulosehaltiger Flaechengebilde - Google Patents

Verfahren zur Erhoehung der Festigkeit cellulosehaltiger Flaechengebilde

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DE748424C
DE748424C DEZ25375D DEZ0025375D DE748424C DE 748424 C DE748424 C DE 748424C DE Z25375 D DEZ25375 D DE Z25375D DE Z0025375 D DEZ0025375 D DE Z0025375D DE 748424 C DE748424 C DE 748424C
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DE
Germany
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pressure
cellulose
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solution
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Expired
Application number
DEZ25375D
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English (en)
Inventor
Dr Georg Jayme
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Zellsloff Fabrik Waldhof AG
Original Assignee
Zellsloff Fabrik Waldhof AG
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Publication date
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/66Salts, e.g. alums
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21JFIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J1/00Fibreboard
    • D21J1/08Impregnated or coated fibreboard

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

  • Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit cellulosehaltiger Flächengebilde Zweck und Ziel des neuen Verfahrens ist die Gewinnung cellulosehaltiger Flächengebilde mit besonders hohen.Festigkeitseigenschaften in trockenem und nassem Zustande für die Herstellung von Papieren, Karton, Tapeten oder Kunstleder.
  • Bisher hat man die höchsten Festigkeitswerte cellulosehaltiger Flächengebilde durch das allgemein bekannte, auf einer kurzen Einwirkung konzentrierter, etwa 72- bis 78°/oiger Schwefelsäure beruhende sogenannte Pergamentieren erzielt. Dieses in seiner Wirkung ausgezeichnete Verfahren hat hinsichtlich seiner Durchführung erhebliche Nachteile. Die verhältnismäßig teuere konzentrierte Schwefelsäure kann nur zum geringen Teil in starker Verdünnung wiedergewonnen werden. Sie übt auf die Cellulose nicht nur die günstige pergamentierende, sondern auch eine schädliche, auflösende und abbauende Wirkung aus. Infolgedessen ist die Einwirkung sehr zeitgebunden und muß auf einige Sekunden beschränkt bleiben. Auch dann noch ist es unvermeidlich, daß die zuerst mit der Säure in Berührung kommenden Teile der Cellulose einen Angriff erleiden, bevor die ganze Fasermasse durchgequollen ist, so daß das Verfahren mit einer großen Betriebsunsicherheit verbunden ist. Auch die beim Auswaschen der konzentrierten Schwefelsäure auftretende Verdünnungswärme kann leicht schädliche Abbauwirkungen veranlassen. Ferner kann man nach dem Schwefelsäurepergamentierverfahren einwandfreie Erzeugnisse nur bei Verwendung von hochwertigem Ausgangsstoff erzielen. Beispielsweise sind Zellstoffe mit hohem Ligningehalt ungeeignet für dieses Verfahren, weil durch das Lignin die Wirkung der -Schwefelsäure beeinträchtigt wird. Dementsprechend sind auch ungebleichte Zellstoffe hierfür nur in beschränktem Maße verwendbar, und zur Erzielung sehr fester Pergamentpapiere werden stets erhebliche Mengen von Baumwollhalbstoff oder Leinen initverwendet.
  • Das neue Verfahren vermeidet diese Nachteile und führt überdies zu bisher unerreichten Festigkeitswerten der Erzeugnisse in nassem und trockenem Zustande. Es besteht darin, da?) die als Ausgangsstoff dienenden cellulosehaltigen Faserstoffbahnen oder -blätter aus vorher auf etwa 30'' SR vorgemahlenen, keine weiteren Zusätze enthaltenden Zellstoffen beliebiger Herkunft oder ähnlichen cellulosehaltigen Stoffen mit 5- bis ro°/oiger Natronlauge, ; o°/Qiger Chlorzinklösung oder 6o°/oiger Calciumthiocianatlösung als Ouellungsmittel behandelt und in gequollenem Zustand einem sehr hohen Flächendruck von etwa d.o bis 6o kg/cm= ausgesetzt werden, worauf das O_uellungstnittel wieder entfernt und die Faserstoffbalin getrocknet oder in feuchtem Zustand der Weiterverarbeitung zugeführt wird.
  • Wie ersichtlich, können die Duellmittel teilweise in verhältnismäßig sehr niedriger Konzentration verwendet werden, z_. B. Natronlauge von 5 bis 1o Gewichtsprozent. Da auch hiervon ein erheblicher Teil beim Abpressen und Auswaschen zurückgewonnen wird, so ist der Verlust an Duellmittel nur sehr gering. Während der Einwirkung des Duellmittels, welches auch den Luftsauerstoff von der Faser abschließt, findet keinerlei Celluloseabbau statt, und auch bei längerer Einwirkungsdauer bleibt daher die Festigkeit der Faser vollkommen erhalten. Die Quellungsdauer kann dementsprechend beliebig lang bemessen werden, wodurch eine vollkommen gleichmäßige Durchtränkung des Faserstoffs gewährleistet ist. Das Verfahren weist somit größte Betriebssicherheit auf, zumal die hier verwendeten Ouellungsmittel sich auch ohne jede meßbare Temperaturerhöhung verdünnen und auswaschen lassen.
  • Das neue Verfahren gestattet aber auch Erzeugnisse zu erzielen, deren Festigkeitswerte die der besten Schwefelsäurepergamente weit übertreffen. Insbesondere die Naßfestigkeitsw-erte sind von bisher nicht erreichter Höhe. Auch-die Transparenz der Erzeugnisse kann dabei günstig beeinflußt werden. Däbei ist es nicht erforderlich, besonders hochwertigen Rohstoff zu verwenden. Aus gewöhnlichen, unveredelten und billigen Zellstoffen können nach dein neuen Verfahren festeste Papiere erzeugt werden. Sogar 'hemicellulasereiche Stoffe, wie z. B. gebleichte Stilfatzellstoffe, lassen :ich mit besonderem Vorteil verwenden, ebenso auch Stoffe mit hohem und selbst Halbstoffe mit höchstem Ligningehalt.
  • Als Duellmittel kommen für das neue Verfahren. in erster Linie etwa ;- bis ro°/oige r fltzalkalilaugen in Betracht; es können aber auch beliebige andere, die Cellulosefaser zum Quellen bringende Mittel Verwendung finden, so z. B. die als Cellulosequellmittel bekannte etwa 75°/oige Lösung von Chlorzink oder etwa 6o°/oige Calciumthiocvanatlösung. Da Cellulosequellungsmittel bei niederer Tenperatur bessere Wirkungen ergeben, ist die Anwendung niedrigerer Temperaturen als günstig anzusehen, was einen weiteren Vorteil darstellt.
  • Die speziellen Arbeitsbedingungen für die Durchführung des Verfahrens, wie Konzentration des Ottellmittels, Dauer und Temperatur der Einwirkung und Höhe des anzuwendenden Flächendrucks, hängen vor allen von der Art und Beschaffenheit des zu behandelnden Werkstoffs und den gewünschten Eigenschaften - des Enderzeugnisses ab und können leicht von Fall zu Fall durch einen Vorversuch in kleinem Maßstabe ermittelt werden.
  • In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die zu behandelnden Faserstoffblätter schon vor dem Zusammenbringen mit dem Duellmittel einer Vorpressung in feuchtem Zustande unter ebenfalls sehr hohem Flächendruck von beispielsweise 6o kg/cm22 zu unterwerfen. Ebenso hat meistens eine Wiederholung: der Druckquellung, d. h. der starken Pressung in gequollenem Zustande, eine weitere Steigerung der Festigkeitseigenschaften zu Folge. i Es war bekannt, cellttlosehaltige Flächengebilde in gequollenem Zustande einem Flächendruck zu unterwerfen; jedoch geschah dies niemals zum Zweck der Festigkeitserhöhung und demgemäß auch nicht unter den i nach dein neuen Verfahren vorgeschriebenen Bedingungen. Die Benutzung eines auf etwa 30° SR vorgentahlenen Ausgangsstoffs, die Anwendung der echten Duellmittel in den vorgeschriebenen Konzentrationen und des hohen Flächendrucks von etwa qo bis 6o kg/cm!' waren hierbei ebenso unbekannt wie überhaupt die Tatsache, daß auf diesem Wege eine so beträchtliche Erhöhung der Festigkeit, besonders auch der Naßfestigkeit, zu erzielen sei.
  • Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen im einzelnen die Durchführung des neuen Verfahrens, dessen außerordentliche Wirkung insbesondere durch die den einzelnen Ergebnissen gegenübergestellten, bei den nicht der Druckquellung unterworfenen Blattproben er- . mittelten Vergleichszahlen ohne weiteres zuerkennen ist.
  • q Beispiel r Als Ausgangsstoff dienen getrocknete Blätter aus gewöhnlichem Fichtensulfitzellstoff, der bei einer Stoffdichte von 6°/o bis auf einen Mahlgrad von 29° SR gemahlen war. Die Blätter werden in io volttmprozentige Natronlauge eingelegt und einige Minuten darin belassen. Sodann werden sie aus der Lauge herausgenommen und nach dem Abtropfenlassen der überschüssigen Lauge in einer hydraulischen Presse als Stapel mit Zwischenlagen einem Druck von 6o kg/cm2 während einer Dauer- von 5 Minuten ausgesetzt. Die aus der Presse herausgenommenen Bogen werden sodann in fließendem Wasser vollkommen alkalifrei gewaschen, nochmals 5 Minuten unter dem gleichen Druck wie oben nachgepreßt und hierauf in üblicher Weise getrocknet. Die Prüfung von auf vorstehende Weise behandelten Blättern neben den als Ausgangsstoff dienenden nicht behandelten ergab folgende Eigenschaftsänderungen: die Reißlänge stieg von 45oo auf 578o, die Dehnung von 2,61/, auf 7,72'/" die Falzzahl von 25o auf 75oo, die Naßreißlänge von o auf 1570, die Transparenz von 14 auf 48,8.
  • Beispiele Die aus einem auf 30° SR gemahlenen gebleichten Sulfatzellstoff gebildeten Blätter werden unmittelbar nach der Blattbildung, also vor der ersten Trocknung, in einer hydraulischen' Presse wie oben einem Druck von 6o kg/cm2 unterworfen, sodann getrocknet und hierauf in 7,5 °/oige Natronlauge eingelegt. Nach einigen Minuten werden die Bogen aus der Lauge herausgenommen, erneut etwa 5 Minuten einem Preßdruck von 6o kg/cm' ausgesetzt und wie in Beispiel i weiterbehandelt.
  • Die Prüfung des so hergestellten Blattes ergab: Die Reißlänge war von 8025 auf 9523 gestiegen, die Dehnung von 3,9 auf 8,2, die Brecht-Imset-Fortreißfestigkeit von z46 auf 394 die Berstfestigkeit von 5,2 auf einen unbestimmbaren Wert über 9, die Falzzahl von 4666 auf 15166, die Naßreißlänge von ö auf 3.1:13, .die Maßdehnung von o auf i7,8. Beispiel3 Den Rohstoff bildet ein nach dem bekannten Verfahren von A s p 1 u n d durch mechanisches Zerfasern und anschließende Chlorierung hergestellter Halbstoff mit einem Ligningehalt von etwa 20(1/" der unter Anwendung eines Pressendruckes von 6o kg/cm2 in Blattform gebracht ist:Die Blätter werden in io volumprozentige Natronlauge eingelegt und wie in Beispiel i weiterbehandelt. Dabei stieg die Reißlänge von 256o auf 4000, die Dehnung von i auf 2,8, die Brecht-Imset-Fortreißfestigkeit von i io auf 179, die Berstfestigkeit von 1,4 auf 3,5, die Falzzahl von i i auf 830. Beispie14 Als Ausgangsstoff dienen die aus gebleichtem, auf einen Mahlgrad von 30° SR gemahlenem Strohzellstoff ohne besondere Vorpressung geformten und getrockneten Faserstoff behälter, die mit 7,5 gewichtsprozentiger Natronlauge zur Quellung gebracht und wie im Beispiel 2 weiterbehandelt werden. Bei so gewonnenen Strohstoffblättern wurde folgender Festigkeitswertzuwachs ermittelt: -Die Reißlänge stieg von 6298 auf 678T, die Dehnung von 4,2 auf 5, die Fortreißfestigkeit Brecht-Imset von io8,8 auf 154,3, die Falzfestigkeit von 463 auf io66, die Naßreißlänge von o auf 9o9, die Maßdehnung von o auf 4,7, die Transparenz von 18,7 auf 2z,1.
  • Beispie15 Aus einem auf einen Mahlgrad von 30° SR gemahlenen gebleichten Sulfitzellstoff werden in üblicher Weise ohne besondere Vorpressung Blätter geformt und diese io Minuten lang in- einer 70 °/oigen Zn C12-Lösung, die einen pH-Wert von etwa 1,.1 hat, getaucht, sodann herausgenommen und etwa 5 Minuten lang einem Preßdruck von 6o kg/cm2 ausgesetzt. Sodann werden die Blätter weitere io Minuten in die Chlorzinklösung getaucht und anschließend einer Nachpressung von 1/2 Min. Dauer bei einem Druck von 6o kg/cm2 unterworfen..
  • Die Prüfung von auf vorstehende Weise behandelten Blättern neben den als Ausgangsstoff dienenden nicht behandelten ergab folgende Eigenschaftsveränderungen: Es stiegen die Reißlänge von 838o auf io ioo, die Dehnung von 2,35 auf 2,65, die Naßreißlänge von 34o auf 2700, die Maßdehnung von 1,2 auf 4,1, die Transparenz von 17,5 auf 33,6, die ;Falzzahl von 354o auf 5630 und die Berstfestigkeit von 4,98 auf 5,65.
  • Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn an Stelle der Chlorzinklösung eine. 6o °/oige Calciumthiocyanatlösung angewendet wurde, die einen pH-Wert von etwa 7,8 hatte.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erhöhung der Maßfestigkeit cellulosehaltiger Flächengebilde, unter Anwendung einer Quell- und Druckbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die als Ausgangsstoff dienenden Faser- Stoffbahnen oder -blätter aus vorher auf etwa 3ö° SPA vorgemahlenen, keine weiteren Zusätze enthaltenden Zellstoffen beliebiger Herkunft oder ähnlichen cellulosehaltigen Stoffen mit 5- bis io°lroiger Natronlauge, 7o°loiger Chlorzinklösung oder 6o°j,iger Calcittmthiocyanatlösung als Ouellungsmittel behandelt und in gequollenem Zustand einem sehr hohem Flächendruck von etwa 4o bis 6o kg jcm2 ausgesetzt werden, worauf das Ouellungsmittel wieder entfernt und die faserstoffbahn getrocknet oder in feuchtem Zustand der Weiterverarbeitung zugeführt wird.
  2. 2. `'erfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßten und vom Ouellmittel befreiten Flächengebilde in feuchtem Zustande einer ein- oder mehrmaligen Nachpressung unter einem Druck von etwa 4o bis 6o I;gjcm2 unterworfen werden. '
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächengebilde vor der Behandlung mit dem Ouellmittel in feuchtem Zustande einer Vorpressung unter einem Druck von etwa 4o bis 6o kg jcm2 unterworfen werden. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: _ deutsche Patentschrift ..... Nr. 544 32s; französische - 526 073; britische - . , . . . - 240 700; kanadische - 315873.
DEZ25375D 1939-07-11 1939-07-11 Verfahren zur Erhoehung der Festigkeit cellulosehaltiger Flaechengebilde Expired DE748424C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1001889B (de) * 1955-08-20 1957-01-31 Georg Jayme Dr Ing Verfahren zur schnellen Vernetzung cellulosehaltiger Fasern

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR526073A (fr) * 1920-07-22 1921-10-01 Alfredo Tiburzi Procédé et dispositif destinés à rendre le papier parfaitement poli et luisant
GB240700A (en) * 1925-01-22 1925-10-08 John Steele Allan Improvements in or relating to the manufacture of paper
CA315873A (en) * 1931-10-06 The Canadian Industries Limited Felted cellulose fibre product
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