DK150161B

DK150161B - Fremgangsmaade til fremstilling af formede produkter ud fra cellulosebaserede fibre

Info

Publication number: DK150161B
Application number: DK198779AA
Authority: DK
Inventors: Stein Gaasland
Original assignee: Stein Gaasland
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-15
Publication date: 1986-12-22
Also published as: DE2920988A1; GB2050459A; SE421541B; FI69333B; FI69333C; DK150161C; DK198779A; FI791560A; FR2469271A1; SE7805693L; GB2050459B; DE2920988C2; FR2469271B1

Description

150161

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af formede produkter og af den i krav l's indledning angivne art. Sådanne fremgangsmåder er kendt fra svensk pat.

210.080 for bygningsplader og brit. pat. 1.139.048 for papmache. Den i de kendte fremgangsmåder anvendte formning kaldes på grund af dens specielle karakter for "plastisk formning".

Litteraturen viser ingen forsøg på brug af plastisk formning for industriel produktion af pap eller papir. I stedet har man i 180 år produceret papir og pap med en metode soa her benevne» "drsneringsformning”, da formningen altid foregår samtidigt med,at vandet suges ud fra fibermåtten og ned gennem en vandgennemtrængelig dug af metal-.eller plasttråde*

Nedenfor er anført tre mulige grunde til,at plastisk formning tidligere ikke har været anvendt til produktion af pap eller papir.

- Hydroko11oider var tidligere dyrere set i relation til cellulose.

150161 - 2 - - Direkte anvendelse af plastisk forming uden forudgående dispergering af fibrene er mislykket, dels på grand af at man ikke har fiet den javne fiberfordeling, aom karakteriaerer pap og papir, og aom blandt andet ger det muligt at påføre grafiak tryk, og dela på grand af at fiberbondter har tilstoppet plastbearbejdende apparaturers mundstykker.

- Gransebetingelserne for fuldstandig vandbindning var ikke klarlagt.

Formålet med opfindelsen er forbedring af plastisk formning af fibre, såledea at metoden kan anvendes for produktion af pap og papir og give nedennævnte tre fordele sammenlignet med traditionel draneringsformning: - Meget højere koncentration ved formningen.

- Højere styrke i de fardige produkter - specielt stivhed.

- Mulighed for en trediaensionel form i en proces.

Dette opnås med en fremgangsmåde, hvis ejendommelighed angives i den kendetegnende del af krav 1, og som tydeliggøres ved opdeling i følgende procestrin:

Trin 1 * forbehandling af de cellulosebaserede fibre.

Fibrene frigøres fra hinanden og blødgøres ved dispergering i vand. Til dette fordres stor vandmangde, og det er fordelagtigt efter dispergeringen at dranere til den koncentration, som passer for de følgende trin.

Trin 2 * indblanding af hydrokolloid.

Hydrokolloid binder det vand, som ikke er trangt ind i fibrene, og forhindrer derved frit vand i at presses ud ved plastiske formningsmetoder. Desuden stabiliserer hydro-kolloiden fibrene mod at flokke sammen i fiberbundter.

Der dannes en homogen pasta.

150161 - 3 -

Trin 3 “ plastisk formning.

Pastaen formes ved ekstrudering, sprøjtestøbning, bestrygning, valsning, presning eller trckning.

Trin 4 * hcrdning.

Vandet afdampes, og under denne tørring bliver slutprodukterne også stærkere på grund aft at der dannes hydrogenbroer mellem tørstofferne i pastaen.

De fibre, som med fordel kan anvendes til opfindelsen, er fibre af cellulose, halvkemisk masse, tremasse eller returpapir.

Til binding af vandet før formningen kan man bruge sådanne hydrokolloider som stivelse, stivelsesderivat, dextrin, polyvinylalkohol, cellulosederivater som carboxymetylcellulose eller hydroxyetylcellulose, animalsk protein som kasein, vegetabilsk protein fra f.eks. soya, plantelim som guar gum eller johannesbrødmel, alginat, syntetiske hydrokolloider som f.eks. polyacrylamid eller mel fra kornsorter som hvede, havre, rug, byg etc. eller fra knolde som f.eks. kartofler eller tapioca.

Hydrokolloiden kan tilsættes tørt, opløst i vand eller dispergeret i vand eller anden væske. Ved brug af varmtvands-opløselige kolloider kan de gelatineres in situ,d.v.s. ved opvarmning efter, at kolloiden er tilsat fibersuspeneionen.

Opfindelsen er specielt fordelagtig for de koncentrationer af fibre og kolloider, som fremkommer af kurverne på Fig. 6 - 15, der skal forklares nærmere nedenfor.

Ifølge opfindelsen kan formningen udføres ved forskellige temperaturer og også under højt tryk. Uan kan under formningen også gennemføre en ekspandering ved udvikling af gas eller vanddamp.

-4- 150161

Ifølge opfindelsen kan man med fordel udføre formningen ved ekøtrudering eller sprøjtestøbning med lignende maskiner, som der anvendes i plastindustrien, ved bestrygning med maskiner af den sings, som bruges i plastindustrien, eller i papir- og kartonindustrien samt i industrien for fremstilling af byggeplader som f.eks. gipsplader eller ved valsning, presning og trækning med maskiner af den type, man bar i metalindustrien.

Når hydrokolloidé’n er tilsat og opløst i den forbehandlede fibersuspension, overgår suspensionen til en homogen plastisk kohesiv pasta af fiber, vand og kolloid.

Kolloiden er både - proceshjælpemiddel ved formningen, ved at den binder vandet og finfordeler fibrene og - funktionelt hjælpemiddel for slutprodukterne, ved at den fungerer som bindemiddel og derved giver produkterne mekanisk styrke.

Det vil fremgå af nedennævnte forsøg, at en passende kolioidmængdø er omtrent l/3 af fibermængden, og at man med kraftig maskineri kan reducere vandmængden ved formningen til to gange tørstofmængden.

Den praktiske udførelse af opfindelsen skal nu beskrives mere i detaljer med henvisning til vedlagte Fig. 1-5.

Fig. 1 viser, hvorledes fiber 1 kan suspenderes i vand i en pulper 2 udrustet med et kraftigt røreværk 3. I pulperen separeres de enkelte fibre fra hinanden, som ved normal suspendering af træmasse for papirproduktion. Suspenderingen kan kompletteres med andre kendte processer som deinking, defibrering og maling, guspensionen overføres til filter 4 for koncentrering også på i og for sig kendt måde.

Vandtilførsel 5 til processen kan med fordel anvendes for at rense fibrae på filteret, inden fibrene eventuelt yderligere koncentreres ved presning 6. Det vand, som - 5 - 15016 1 udskilles ved filtreringen, ksn tilbageføres til pulperen, eventuelt efter rensning. Forureninger, son kommer aed sammen med fiberen, kan tages bort med forskellige i og for sig kendte separeringsprocesser i selve pulperen eller pi vejen fra pulperen til filteret. £fter afvandingen til ønsket koncentration tilsattes hydrokolloiden 8, som indblandes ved æltning 8, hvorved man får en pasta ferdig til formning. Formningen udføres i separat udtyr eller eventuelt som ekstrudering direkte ud fra eltningsapparatet. Pi Fig. 1 er vist formning med ekstruder 10 med kappe for indstilling af ønsket temperatur.

Fig. 2 viser formning med ekstruder 10. Høj ekstraderings-temperatur giver, som det senere skal vises, mulighed for høje koncentrationer. Først kan man udføre en tørring ved stråling eller konvektion 11 for at reducere profilens klæbrighed, hvorefter profilen lsgges på formkasser, som er dampopvarmet, Hætte over de roterende formkasser for at genvinde varmen i den opstigende damp er ikae taget med på tegningen. Når formkasserne føres fra hinanden 12,opdeles banen i ønskede dele, og når tørringen er ferdig, frigøres det fremstillede produkt f.eks. med trykluft 13. Inden ny pasta lægges på formkasserne, kan disse eventuelt gøres rene eller præpareres på anden måde. På Fig. 2 er vist ekstrudering af profil, men man kan selvfølgelig også bruge et bredt, fladt ekstrudermundstykke for at producere flade ark, som derefter tørres og bearbejdes på samme måde som karton.

Fig. 3 viser intermittent ekstrudering ind i et formevsrktøj, eller som man kalder det i plastindustrien "sprøjtestøbning".

1 den på tegningen tænkte udrustning er øverste del af forme-værktøjet fast monteret til ekstrudermundstykket 10, og den nederste del 14 bruges også for at overføre de formede emner til tørreanlegget 15. Hætte over tørreanlægget for at genvinde varmen i den opstigende damp er ikke taget med på .β- 150161 tegningen. Emnerne løsgøres Ira tørreanlægget Ted 13, f.eks. med trykluft. Under tørringen er emnerne krympet, hvorfor de efterpresaea 16 til rigtig dimenaion.

Ved at blande sådanne tilsætningsmidler aom frigør gas -oftest hydrogen, kuldiozyd eller nitrogen - ind i pastaen eller ved at ekstrudere ved temperaturer over 100 °C aod almindeligt atmosfæretryk, således at der frigøres vanddamp hurtigere end ved almindelig tørring, kan man fremstille porøse produkter. Ekspanderingen kan også opnås ved skumning. Emballage med hård yderside og blød stødabsorbereade inderside kan produceres ved,at formværktøjets to sider holdes ved forskellige temperaturer. Sandwichkonstruktioner med ekspanderet kerne og kompakte overflader kan fremstilles ved, at begge overflader nedkøles ved formningen, mens kernen beholder sin høje temperatur. Principperne fra produktion af skumplast kan direkte overføres.

Fig. 4 viser eksempel på bestrygning med pasta 17, som er fremstillet ifølge opfindelsen. Man kan på denne måde kombinere fiberproduktet f.eks. med en plastfilm 18.

Efter påføringen udjævnes pastaen 10 og tørres 20.

En bane, som er formet efter opfindelsen, kan,mens den endnu er fugtig og formbar, pålægges forme for produktion af f.eks. engangstallerkener.

Artikler, som er fremstillet ifølge opfindelsen, kan også kombineres med andre materialer efter formningen, f.eks. ved at pålægge en dekorativ film eller dekorativ trykning, og ovenpå dette kan så lægges en klar lak f.eks. af akryl PVC eller polyuretan. En æske fremstillet efter opfindelsen kan overtrækkes med dekorativt papir eller fores med vandtæt materiale.

-7- 150161

For at få fuldstcndig vandbinding behove· større kolloid-tilastning, end hvad der er muligt at anvende som styrke· forbedrende middel ved produktion af papir og karton med dræneringeformning. Denne store mængde bindemiddel kan umiddelbart opfattes som en ulempe ved opfindelsen , da man i almindelighed rssonnerer således, at alle "midler" og tilsætninger er omkostningsfordyrende. Dette er imidlertid ikke tilfældet, hvilket nemmest kan forklares ved, at den almindeligste koiloid stivelse koster omtrent det samme som cellulose. Hvis man derfor erstatter cellulose med en blanding af stivelse og noget billigere nemlig svagere fibre, si bliver råvareudgiften for blandingen lavere, og stivelsen kompenserer for den lavere styrke.

Den eneste type af papir eller karton, som i stivhed og hårhed kan sammenlignes med produkter fremstillet ifølge opfindelsen, er såkaldt k&cheret karton, hvor man først i en proces producerer papir og siden i en efterfølgende proces limer papiret sammen i flere lag. Der er blevet fremstillet plane forsøgeark efter opfindelsen med overfladevægt mellem 400 og 1200 gram pr. m2, og disse blev sammenlignet ved stivheds-m&linger med kommerciel kacheret karton. Det viste seg da, at kun de allerdyresie kvaliteter af kacheret karton kunne vise samme stivhed - ved samme overfladevægt - som produktet fremstillet ifølge opfindelsen gav med gamle aviser som fiberråvare og stivelse som koiloid. Så stiv kacheret karton produceres kommercielt af kraftmasseholdige papirtyper, som koster omtrent kr. 1800 pr. ton, mens man ifølge opfindelsen kan fremstille ligeså stiv karton f.eks. ved ekstrudering af en pasta bestående af 23 jé gamle aviser til kr. 200 pr. ton og 8 /6 stivelse (Se Fig. 10) til kr. 2200 pr. ton eller altså til en gennemsnitsråvareudgift på kun kr. 700 pr. ton. kan har altså med opfindelsen nedbragt råvareudgiften til omtrent l/3 af det normale med traditionelle metoder -og bibeholdt stivheden.

.8- 150161 Bølgepap er en meget fordelagtig emballageform, ae f.eke.

US patent 122023. Bølgepappets stivhed i forhold til den bragte mængde materiale er forbedret red at kernen er hul og overfladerne er kompakte. Den vigtigste kvalitetsegenskab er stor stablingshøjde af de med forskellige varer fyldte bølgepapæsker, og dette opnås ved at lade korrageringerne i bølgepapæskernes vag gå vertikalt, og ogaå ved i dette korrageringslag at anvende stift papir - såkaldt fluting.

Ved produktion af basispapirerne - den indre fluting og de ydre linere - har det dog ikke været muligt at fuldføre denne orientering af stivheden. Ved papirproduktion er det muligt at orientere fibrene i maskinernes længderetning, men desværre ikke på tværs. På bølgepapfabrikkerne behandles basispapirerne i lange baner, og korrugeringerne kommer derfor uheldigvis på tværs af den højeste egenstivhed i både flutingen og linerne. Denne ulempe forværres yderligere ved at bølgepapfabrikkerne under korrugeringen ødelægger en del af den stivhed, som papirfabrikken bestræbte sig på at tilføre flutingen.

Disse ulemper kan elimineres, hvis nærliggende opfindelse anvendes på bølgepapproduktion, f.eks. som skitseret på Fig. 5: - Fibrene i linerne 21 er orienteret i samme retning som korrugeringerne.

- Flutingen presses i form af pasta fremstillet ifølge opfindelsen ud af et bredt ekstrudermundstykke 10 med bølgeformet profil, nvorved fibrene til dels orienteres langs korrugeringerne.

- Den stivhedsgivende fluting bøjes ikke efter at den er formet.

Før begge linerne 21 er pålagt«kan der udføres en fortørring ved hjælp af stråling 22. Hovedtørringen udføres i en lang tørreovn 23 på lignende måde som ved traditionel bølgepapproduktion. Ved traditionel produktion går korrugeringerne på tværs, mens de ved nærliggende opfindelse kan lægges på langs som vist ved tværsnittet 24. Hvis tørreovnen placeres skråt, kan den fra tørringen frigjorte damp bortledes ved naturlig konvektion 25.

150161 - 9 -

Under tørringen aigrerer kolloiden i det korrugerede aellealag ud mod linerne og bevirker limning af disse, således at limning i traditionel forstand kan sløjfes. En anden vigtig forbedring ligger i mulighden for højere vådstivhed ved tilestning af harpiks, ved at stivelsesmcngden i mellemlaget er højere end traditionelt. Til slut må heller ikke økonomien glemmes. Som nævnt ovenfor er råvareudgiften for fiberprodukter efter nerliggende opfindelse ca. kr. 700 pr. ton.

Til sammenligning kan anføres, at bølgepapfabrikker idag køber deres papirråvarer til ca. kr. 2000 pr. ton.

Formningen af bølgepap kan selvfølgelig foretages på mange andre måder end den, som er vist på Fig. 5. Kan kan f.eks. også lade linerne fremstille ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen ved, at forme disse fra brede flade ekstruder-mundstykker.

På grund af den høje mængde af bindemiddel er nærværende opfindelse specielt interessant ved produktion af produkter, hvor en hård og træagtig karakter højner slutprodukternes markedsværdi, hvilket er tilfældet f.eks. for emballage i form af æsker og kartoner. Opfindelsen er også specielt interessant, hvor man ønsker at producere hule artikler, da dette er kompliceret med de traditionelle metoder, hvor man er nødt til at udgå fra plane ark. På råvaresiden er opfindelsen specielt interessant for genvinding af gamle aviser. Denne returfiber er på grund af sin lave styrke og lave dræneringshastighed mindre attraktiv for andre genvindingsmetoder og derfor billig. Som det senere skal vises, behøves der også for avispapir mindre kolloid for vandbindingen end for længere fibre.

I de tilfælde, hvor man ikke ønsker et stift og hårdt slutprodukt, men i stedet et blødere og sejere produkt kan hydrokolloiden kombineres med et syntetisk bindemiddel som f.eks. latex af styren-butadien, aeryl eller vinylacetat.

- ίο - 15 0161

For at forhindre indtrængning af vand kan tilsættes naturlige og syntetiske harpikser. For at forbedre v&dstyrken kan tilsættes midler som f.eks. ureaformaldehydharpiks, melamin-formaldehydharpika, etc.. Andre tilsætningsmidler kan være fyldstoffer som f.eks. kaolin og kridt, pigment som f.eks. titandiozyd samt farvestoffer og brandhindrende midler.

Terringen kan gøres lettere ved at tilsætte fyldstoffer, som gør pastaen porøs, eller ved at tilsætte midler som opsuger vandet f.eks. brændt gips eller cement.

Der er udført sprøjtestøbningsforeøg med en maskine af typen Demag Stubbe S 55 d, som normalt er beregnet for plastic.

Maskinen havde ekstrudemundstykke med diameter 3 mm. Der var overhovedet ingen vanskeligheder ved at ekstrudere en streng af pasta ud gennem dette mundstykke og ind i et værktøj ned en flydevej på 250 mm og en godstykkelse på 2 mm. Ved at åbne værktøjet en smule, således at der blev en afstand mellem dets to dele på 0,3 mm, kunne der ekstruderes en film, som efter tørring viste en tykkelse på kun 0,2 mm.

Forudsætningerne for problemfri sprøjtestøbning og film-ekstrudering var: - Fuldstændig binding af vandet i pastaen. Ved utilstrækkelig tilsætning af hydrokolloid mistede pastaen sit vand i mundstykket, således at dette tilstoppedes af fibre.

- Tilstrækkelig flydbarhed. Ved for høje koncentrationer kunne der konstateres grænseflader inde i de formede artikler.

Æsker lignende cigaræsker blev fremstillet, og efter tørring lignede disse mere æsker af træ end af karton.

En hel serie forsøg blev udført med forskellige kolloider og suspenderet materiale for at kunne fastslå, hvilke koncentrationer der er mulige. For forskellige fiberkoncentrationer 150161 - n - opmålte« på laboratoriet en minimal og en mak·imal mcngde kolloid indenfor hvilke opfindelsen er anvendelig. Til dette arbejde blev valgt to kriterier:

Kriterium for maksimal mcngde hydrokolloid.

Man brugte et såkaldt Haake konsistometer. Dette er et termostatreguleret gennemstrømningsviskosimeter med stempel, gennem hvilket der er boret et 2 mm hul. Dette konsistometer er brugt indenfor plastindustrien for måling af termoplasters viskositet efter smeltning. Viskositeten udregnes efter formlen 6 * t

7 - s · K

hvor γ - viskositeten i Pascalsekunder G belastningen i kp t - tiden i sekunder s * målestrekningen i mm K » apparatkonstant for borehullet ** 2,5

Som kriterium blev valgt 10 000 Pascalsekunder, da dette inden for plastindustrien anses for at være relativt højt, men dog problemfrit.

Kriterium for minimal mængde hydrokolloid.

Man anvendte samme Haake konsistometer for at fastslå, hvor meget hydrokolloid der behøves for at få homogen tråd ud af dysen, uden at tråden viste tendens til at miste sit vand.

Den synarese, som viser sig, når vandbindingen er ufuldstcndig, kan ses som frit (glinsende) vand i trådens overflade.

Fiberkoncentrationen står på absisse-aksen og kolloid-koncentrationen på ordinat-aksen. Begge i vægtprocent af hele pastaen. Differencen op til 100 # er vand. Minimalkriteriet giver det venstre ben i vinkelkurvene og maksimalkriteriet det højre, og mellem disse ben er opfindelsen altså praktisk anvendelig.

-12- 150161 På Fig. 6 - 8 er fiberråvarerne returfibre af gamle aviser og ekstruderingstemperaturen 20°C. Kolloideme er koM *= koldtvandsopløselig oxideret majsstivelse "Amijel® li 5" P * n&tiv kartoffelstivelse G ** guar guiOj "SuperCol® U Powder" oM = oxideret majsstivelse, "Amisol® 05594" U * nativ majsstivelse CMC * carboxymetylcellulose, "Majol® PS 6" PVA * polyvinylalkohol, "Covol® 9930" A «» alginat, "Protanal® H" PAA = polyacrylamid,"Gfi 999"fra W. B. Grace.

Af Fig. 7 ses f.eks. at ved en fiberkoncentration på 16 behøves minimum 7 $ majsstivelse som kolloid for at binde vandet. Ved forhøjelse af kolloidmængden bliver pastaen tykkere, for ved 10 $ at være så tyk, at muligheden for ekstrudering uden at bruge specielt kraftige ekstruderings-maski'ner kan betvivles.

Nativ majsstivelse og koldtvandsopløselig majsstivelse gav samme kurve M. For kartoffelstivelse viste det sig,at den koldtvandsopløselige type gav kriterierne ved lavere tilsætninger end med nativ stivelse, og kurvespidsen for maksimal koncentration blev flyttet til venstre. Efter kraftig æltning gik imidlertid viskositeten og vandbindingen tilbage til samme niveau som for nativ kartoffelstivelse. Kun kurven for nativ kartoffelstivelse P er indtegnet.

På Fig. 9 - 11 er fiberråvaren fortsat gamle aviser, men ekstruderingstemperaturen er forhøjet til 85 °C. Kolloiderne er .13. 150161 P * nativ kartoffelstivelse CMC * carboxymetylcelluloee, "Majol® PS 8" G * guar gun, "SuperCol® U Powder" M nativ majsstivelse A alginat, "Prbtanal® H" oM oxideret majsstivelse, "Amisol® 05594” PVA » polyvinylalkohol, "Covol® 9930" PAA - polyacrylamid, "GB 999" fra W. B. Grace.

Spidsen af vinkelkurverne angiver, hvor høj fiberkoncentration man kan arbejde med ud fra de to valgte kriterier. Ved at sammenligne majsstivelseskurvsrne pi Fig. 7 og Fig. lOses, at cndringen af ekstruderingstemperatur fra 20 til 85 °C medfører en forøgelse i maksimal mulig fiberkoncentration fra 20 til 28 jo. Kolloidkoncentrationen ved 85 °C og maksimal fiberkoncentration er 6 jo% så at vandmængden bliver 68 jo eller altsi omtrent 2 gange tørstofmsngden.

Der blev ogs& udført ekstruderinger ved højere temperaturer end de 85 °C, som er højeste temperatur på diagrammerne. Men på grund af fordampning var det med den tilgængelige måleudrustning ikke muligt at måle kriteriepunkterne for minimalog maksimal kolloidmængde. En ekstrudering blev udført ved 140 °C af en pasta bestående af 41 f> avismasse som fiber og 6 jo nativ kartoffelstivelse som kolloid, således at forholdet vand : tørstof var under 1-g. Energibehovet for tørring kan altså med fremgangsmåden ifølge opfindelsen gøres lavere end for traditionel produktion af papir og karton. Kartoffelstivelsen blev tilsat fibermassen uopløst og blev altså gelatineret af varme umiddelbart før ekstruderingen. Ekstruderingen gennem et mundstykke på 2 mm diameter gik uden problemer. Efter passering af dyseåbningen ekspanderede pastaen under afgivning af damp til et trådagtigt netværk, som efter tørring viste en specif i vægt på 0,2 kg/dm® mod 0,8 kg/dm® for normal ekstrudering ved temperaturer under 100 oc.

-14- 150161 På Fig. 12 er fiberr&varen fortsat returpapir i form af aviser, men i stedet for at bruge ren hydrokolloid blev der anvendt almindelig hvedemel med udmalingsgrad 78 y£.

Ekstruderingerae udførtes som sædvanlig ved 20 og 85 °C.

Kurverne viser bl.a., at maksimal fiberkoncentration er lavere.for hvedemel end for stivelserne.

Få Fig. 13 er fiberen også returaviser og kolloiden nativ kartoffelstivelse, men inden måling af kriteriepunkterne blev indblandet 4 af en 50 styren-but adi en latex, "Do*

Latex 678". Denne figur adskiller elg lidt fra de øvrige, idet vandmængden fås ved at substrahere mængderne af fiber og kolloid fra 98 mod fra 100 ^ for alle andre diagrammer. Temperaturen var 20 °C. Ved at sammenligne med kurven for kartoffelstivelse på Fig. 6 ses, at latexen bidrager til vandretention og gør også pastaen smidigere, hvorfor nederste kriteriekurve trækkes nedad og maksimal fiberkoncentration til højre.

Få Fig. 14 er fiberråvaren gamle ublegede kraftpapirsække og kolloiden er nativ majsstivelse. Ekstruderingerae blev udført som sædvanlig ved 20 °C og 85 °C. Forsøgene viste, at denne fiber- sulfatmasse - på grund af bedre dræneringa-evne og også større tendens til flokning fordrede mere kolloid end avismasse for at opfylde minimal-kriteriet, hvorfor"ifcnstre vinkelben" løftes højere op. Dette fremkommer ved at sammenligne med kurverne M på Fig 7 og 10.

Fig. 15 viser de samme kriterier ved ekstrudering af blandinger af fibre fra gamle aviser og kolloid i form af kasein.

Kaseinet,som blev anvendt,var polsk 30 mesh mælkesyrekasein, og for at hjælpe opløsningen af kaseinet tilsattes det i form af en tørblanding bestående af 53 $ kasein, 10^ ^ natriumkarbonat (Νη200β) og 36-g- fugtighed. Ved tegning af Fig. 15 er natriumkarbonaten medregnet som kolloid.

ls 150161

Eketruderingerne gennem Haake-konsistometeret og anden formning gik nemmest midt mellem de to kurreben og ikke alt for nar spidsen for maksimalt tørstof. 1 nærheden af minimal-kriteriet og nar spidsen fik pastaen og slutproduktet en kornet struktur - mindre for tramasae end for kraftmasse.

Ved tegning af kriteriekurrerne er fibermcngden og kolloid-mængden regnet som tørt. Fugtighed, som er indført med fibre eller kolloid, er medregnet i vandmængden.

På de følgende sider skal gives en del eksperimentelle data.

Fiberråvaren blev suspenderet i varmt vand ved 2 ^ koncentration og kraftig blanding. Den derved dannede suspension draneredes først på metaltråddug med 3/4 mm maskevidde og pressedes derefter mellem hænderne til tørstofmængder mellom 10 og 35

For at få reproducerbare kurver viste det sig meget vigtigt altid at bruge samme temperatur-tids-forløb ved tilberedning og lagring af pasta, inden kriteriepunkterne blev målt.

Der blev brugt forskellig metode for varmtvandsopløselige og koldtvandsopløselige hydrokolloider;

Metode for varmtvandsopløselige kolloider.

Ca. 200 g fibersuspension og tørindblandet kolloid i så stor mængde, at man forsøger at "træffe" det søgte kriterie, blev stillet i et lukket glas i varmeskab ved 110 °C i 10 min.

Varmeskabets temperatur blev så reduceret til 95 °C, og prøven blev stående ved denne temperatur i 30 min., hvorefter glasset åbnedes, og efter hurtig omblanding af indholdet måltes viskositet samt vandbinding ved 85 °C. Resten af prøven lader man stå yderligere 60 min. i det lukkede glas -nu ved værelsestemperatur hvorefter man måler de samme to kriterier ved 20 °C. Hvis prøven står længere end 60 min. ved værelseatemperatur, fås dårligere vandbinding og højere viskositet.

- 16 - 150161

Kurverne for majsstivelee, oxideret majsstivelse, kartoffelstivelse· hvedemel» polyvinylalkohol, alginat, CMC og guar er tegnet efter måling på denne måde, selvom sidstnævnte 3 kolloider egentlig er koldtvandsopløselige, således at nedennævnte metode også skulle være anvendelig.

Metode for koldtvandsopløselige kolloider.

Koldtvandsopløselige kolloider leder let til dannelse af klumper ved tilsætningen til fibersuspensionen, og for at undgå tilstoppelse af hullet i konsistometeret er det nødvendigt,at pulveret strøs meget jævnt, forsigtigt og i små portioner ud over fibersuspensionens overflade samtidig med, at suspensionen holdes under kraftig æltning. Også ved denne metode blev brugt ca. 200 g suspension for hver prøve. Måling af viskositet og vandbinding ved 20 °C blev foretaget umiddelbart efter tilsætning af kolloiden, og resten af prøven fik lov at stå i 90 min. i varmeskab ved 95 °C, inden de to kriterier blev målt også ved 85 °C.

Denne metode blev anvendt for koldtvandsopløselig majsstivelse, koldtvandsopløselig, oxideret majsstivelse, koldtvandsopløselig kartoffelstivelse, kasein og polyacrylamid. Hvis metoden bruges for CMC og guar behøves ca. 1 $ mere kolloid end med den til diagrammerne brugte"varmtvandsopløselige metode", antagelig på grund af at kolloiden uden opvarmning kun opløses ufuldstændigt.

Der blev også udført et sammenlignende forsøg med de koncentrationer, som var brugt i svensk pat. 210.080, eksempel III.

Træmasse blev dispergeret kraftigt i vand ved 11 f> koncentration, og derefter blev indblandet en 5¾ $ kogt varm opløsning af almindelig majsstivelse i så stor mængde,at den færdige blanding kom til at bestå af 8,3 ^ træmasse og 1,3 $ stivelse. Som man skulle forvente af ovennævnte, så viser enkel undersøgelse af blandingen, at den ikke kan bruges til produktion af pap eller papir: -17- 150161 • Blandingen er grynet. Koncentrationen på 11 JÉ er alt for høj til at få fibrene ordentlig fra hinanden og blødgjorte.

Den efterfølgende kolloidtilaetning kan hindre flokking af allerede dispergerede fibre, men iormår ikke at dispergerø forhåndenværende fiberbundter.

- Når blandingen trykkes mellem fingrene afdrypper vand, således at eketrudering vil være nytteløst. 1,3 stivelse falder under minimum-kriteriet for kolloidmengde ifølge Fig. 6, 7, 9 og 10.

Til slut skal anføres en del erfaringer høstet fra tørringen af pastaprøverne.

Hvis tørringen udføres i varmeskab ved 105 °C, således at 1 mm tykke "pastakager" tørredes på ubehandlet jemflade, kunne der opstå vanskeligheder ved den efterfølgende løsgøring fra jernfladen. Erfaringerne tyder på, at løsningen sker nemmest, når der var brugt stor mængde kolloid, og når man brugte de kolloider, der var de mest effektive vandbindere, eller med andre ord, når man arbejder i området nær maximum- kriteriet i Fig. 6 - 15.

Hvis "pastakagerne" i stedet blev opvarmet på varmeflade var problemet med løsgøringen betydelig mindre, og ved gennemskæring af de tørrede prøveark kunne man konstatere en koncentrering af hydrokolloid i overfladen mod den varmeafgivende plade. Dette bekræfter den netop fremsatte påstand om, at stor mængde kolloid gør løsgøringen nemmere. Den store mængde kolloid i den overflade af prøvearket, hvorigennem varmen tilføres, kan forklares ved, at kolloiden vandrer med vandet mod den varmeafgivende jernplade, hvor vandet fordampes, og hydrokolloiden bliver så liggende tilbage, da den ikke kan vandre tilbage med dampen.

Hvis tørringen blev udført på teflonbelagt metalform, opstod overhovedet intet problem med at fjerne de færdigtørrede fiberprodukter·