NL9301835A - Werkwijze ter vervaardiging van papier dat bestemd is voor waardepapieren en uit dit papier verkregen waardepapieren. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze ter vervaardiging van papier dat bestemd is voor waardepapieren en uit dit papier verkregen waardepapieren.

De uitvinding heeft betrekking qp een werkwijze ter vervaardiging van papier dat bestemd is voor waardepapieren, zoals papier voor bankbiljetten, e.d., alsmede qp aldus vervaardigd papier en uit dit papier verkregen waardepapieren.

Papier voor het bovengenoemde doel dient een zeer grote sterkte te bezitten; de sterkte-eigenschappen worden vooral bepaald door de lengte van de vezels die voor het vervaardigen van papier gebruikt worden en door de mate van fibrillering van deze vezels ten gevolge van het maal-proces in hollanders en refiners. In het algemeen geldt dat langere vezels een grotere sterkte aan het papier geven. Anderzijds dient het papier tegen fraude beveiligd te worden, hetgeen vooral gebeurt door het qpnemen van een schaduwwatermerk in het papier en dit vereist juist korte vezels omdat anders geen scherp schaduwwatermerk wordt verkregen.

Het is bekend om ter vergroting van de papiersterkte de natuurlijke cellulosevezels voor de papierfabricage met synthetische vezels, bijv. polyamide, polyprqpeen of rayon, te kombineren door deze synthetische vezels aan de papierpulp toe te voegen. Zo beschrijft EP 0402513 deze toepassing van polyamide-, polyetheen-, polyester-, poly-prqpeen- of polyacrylvezels waarbij ondermeer een verlijmingsmateriaal (bindmiddel) wordt toegepast. Daar de smelttenperatuur van deze vezels in het algemeen boven de vervaardigingstemperatuur van papier (85-130°C) ligt, dient papier met deze synthetische vezels behandeld te worden met een bindmiddel teneinde hechting van de synthetische vezels met elkaar en met de cellulosevezels te verkrijgen, anders is het papier onvoldoende sterk. Vezels met een smelttenperatuur (verwekingstenperatuur) beneden de bovengenoemde ondergrens (85°C) worden ook in EP 0402513 genoemd, maar hebben het nadeel dat ze kostbaar zijn en aar de droog-cilinder kleven. Verder hebben de bovengenoemde synthetische vezels het nadeel dat ze niet homogeen in het papierblad verdeeld worden omdat öf de chemische aard van de vezels sterk afwijkt van die van de cellulosevezels öf omdat de soortelijke massa van deze vezels afwijkt van die van cellulosevezels.

De behandeling met het bindmiddel heeft het nadeel dat het verkregen papier slap is en snel vervuilt. Papier voor de bovengenoemde doeleinden dient echter relatief stijf te zijn en verder mag dit papier niet snel vervuilen.

Tevens geldt ook in het geval van het gebruik van de bovengenoemde syn- thetische vezels dat een grote lengte van deze vezels afbreuk doet aan de scherpte van het schaduwwatermerk.

Volgens de uitvinding worden naast de cellulosevezels als synthetische vezels polyvinylalkoholvezels toegepast.

Men kan hiertoe onoplosbare polyvinylalkoholvezels gebruiken (d.w.z. deze vezels lossen zelfs niet in water van 100°C cp). Het voordeel van de toepassing van deze polyvinylalkoholvezels ten opzichte van de toepassing van alleen cellulosevezels in het papier, is dat het onderhavige papier een grotere sterkte bij een relatief goede scherpte van het schaduwwatermerk bezit, alsmede een grotere stijfheid, welke laatste eigenschap wordt veroorzaakt door het opdikken van het papier.

In het onderhavige papier met onoplosbare polyvinylalkoholvezels is géén bindmiddel nodig, zodat dit papier niet de nadelen van een geringe stijfheid en een snelle vervuiling van het bovenbesproken bekende papier van cellulosevezels en synthetische vezels zoals polyamide, rayon of polyprcpeen, vertoont, terwijl de sterkte ongeveer overeenkomt met die van dit bekende papier en de scherpte van het schaduwwatermerk beter is.

US 5.047.121 beschrijft papier dat vervaardigd wordt uit polye-theenvezels en polyvinylalkoholvezels, waarbij echter géén cellulosevezels worden toegepast. Dit papier is niet geschikt voor het onderhavige doel (d.w.z.voor waardepapieren zoals bankbiljetten, e.d.).

De hoeveelheid onoplosbare polyvinylalkoholvezels bedraagt in het algemeen circa 5-25 gew.%, betrokken cp de totale hoeveelheid vezels.

Bij meer dan 25% treedt een sterke achteruitgang cp in de scherpte van het watermerk en bij minder dan 5% is de verbetering in de sterkte en in de stijfheid verwaarloosbaar. Bij voorkeur bedraagt de hoeveelheid oncp-losbare polyvinylalkoholvezels ca. 10-15 gew.%.

De lengte van de polyvinylalkoholvezels bedraagt circa 2-5 nrn. Bij een lengte van meer dan 5 nrn kunnen de vezels de reinigingsapparatuur bij de papiezrrachine niet passeren en wordt de scherpte van het schaduw-watermerk duidelijk minder, en bij een lengte van minder dan 2 rnn is de sterktetoename relatief gering. Bij voorkeur bedraagt de lengte van de vezels circa 4 mm.

Men kan naast onoplosbare polyvinylalkoholvezels ook oplosbare polyvinylalkoholvezels toepassen. "Oplosbaar" betekent hier dat de betreffende polyvinylalkoholvezels oplossen in water bij een temperatuur van 60°C of hoger; dit oplossen treedt pas cp tijdens het drogen in het restwater van de gevormde papierbaan. Bij het oplossen verdwijnen de oplosbare vezels en worden moleculair tussen de onoplosbare vezels ver- deeld; er ontstaat overigens géén "ware" oplossing.

De opgeloste polyvinylalkoholvezels fungeren als bindmiddel waarbij ver-lijming tussen de cellulosevezels en de onoplosbare polyvinylalkoholvezels ontstaat zonder dat afbreuk wordt gedaan aan de stijfheid van het papier en het papier niet vervuilt.

Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat geen oppervlaktebehandeling van papier meer behoeft te worden uitgevoerd. Het is bekend om de be-drukbaarheid van papier te verbeteren door een oppervlaktebehandeling met gelatine of polyvinylalkohol (anders worden cellulosevezels uit het oppervlak getrokken). Een dergelijke behandeling is niet nodig in het geval naast onoplosbare polyvinylalkoholvezels ook oplosbare polyvinylalkoholvezels worden toegepast.

De hierboven voor papier met alleen onoplosbare polyvinylalkoholvezels genoemde voordelen blijven voor papier, dat vervaardigd is met zowel onoplosbare als oplosbare polyvinylalkoholvezels, gehandhaafd [d.w.z. sterkte (beter dan van papier met alleen cellulosevezels, vergelijkbaar met het papier volgens EP 0402513), stijfheid (beter dan van het papier volgens EP 0402513), geen vervuiling en schaduwwatermerk (scherper dan van het papier volgens EP 0402513)] .

Ook in het geval van een mengsel van onoplosbaar polyvinylalkohol en oplosbaar polyvinylalkohol bedraagt de toe te passen (totale) hoeveelheid polyvinylalkohol 5-15%.

De verhouding tussen onoplosbaar en cplosbaar polyvinylalkohol bedraagt 2:1-5:1. Bij een verhouding van meer dan 5:1 gaat het effekt van het niet nodig zijn van een oppervlaktebehandeling ter verbetering van de bedrukbaarheid verloren, en bij een verhouding van minder dan 2:1 is de verbetering in de sterkte-eigenschappen relatief gering. De bovengenoemde verhouding bedraagt bij voorkeur 3:1-5:1.

De lengte van de toegepaste polyvinylalkoholvezels bedraagt ook bij deze uitvoeringsvorm 2-5 rrm.

De onderstaande Voorbeelden lichten de uitvinding toe.

Voorbeeld I

Hoeveelheden polyvinylalkoholvezels, overeenkomende met 7,3; 12,8 en 19,5 gew.% werden chargegewijs aan de gemalen cellulosepulp van de katoenplant toegevoegd. Deze charges werden eerst gedurende 20 minuten losgeslagen in een pulper. Na elke toevoeging van polyvinylalkoholvezels aan de katoenpulp (in de mengkist) werden achtereenvolgens de stoorstof-binder (polyaluminiumchloride), het natsterktemiddel (polyamine-amide-hars) en het droogsterktemiddel (anionogeen CMC) toegevoegd. Na de ver- dunning van de stof tot een consistentie van 0,8 % werd cp bekende wijze een baan cp de papiermachine gevormd. Géén van de monsters werd in de lijirpers behandeld (d.w.z. er vond géén behandeling met een bindmiddel plaats).

De verkregen resultaten voor wat betreft het vouwgetal en de doorscheurweerstand zijn in de onderstaande tabel vermeld. Het vouwgetal is het aantal maal dubbelvouwen dat nodig is om het proefstuk te laten breken onder de in de NEN-norm 1859 beschreven omstandigheden. De doorscheurweerstand (NEN 1760) is de gemiddelde kracht die nodig is voor het verder scheuren van een aangebrachte snede in een enkel vel.

De in de tabel als 103 (3) aangeduide vezels zijn onoplosbare polyvinyl-alkoholvezels die onder de naam VPB 103 door Kururay Go. Ltd. (Japan) in de handel worden gebracht; deze vezels bezitten een lengte van 3 mm, een diameter van 10 μ en een nominaal deniergetal van 1,0, terwijl hun oplostemperatuur boven 100°C ligt.

*) mr = machinerichting dr = dwarsrichting

Het papier volgens de uitvinding bezit dus een grotere sterkte dan het papier met alleen cellulosevezels. Verder bleek de stijfheid van de monsters 2, 3 en 4 (uitvinding) beter te zijn dan van manster 1 dat alleen cellulosevezels bevat.

Voorbeeld II

Men vervaardigde papierbladen met een laboratorium-bladvormer onder toepassing van respectievelijk een mengsel van onoplosbare en oplosbare polyvinylalkoholvezels en polyamidevezels, die aan katoenpulp werden toegevoegd, alsmede een stoorstofbinder, een natsterktemiddel en een droogsterktemiddel als hierboven in Voorbeeld I genoemd. De kunst-stofvezels werden in alle gevallen in een hoeveelheid van 15 gew.% toegevoegd. Bij monsters 2 en 3 werden polyamidevezels toegepast (respectievelijk 1,7 dtex, 4 itra en een mengsel van 2,2 dtex, 3 rtm en 0,9 dtex, 0,3 rrm) in karibinatie met een bindmiddel, namelijk het door Hoechst onder de naam Mowilith EM 154 in de handel gébrachte produkt in een zodanige hoeveelheid dat uiteindelijk circa 1,5 gram/rn? aanwezig was.

Voor monsters 4 en 5 gébruikte men een mengsel van polyvinylalkohol -vezels als aangegeven in de onderstaande tabel 2; de als 105-2(4) aangeduide vezels zijn oplosbare polyvinylalkoholvezels met de handelsaanduiding VEB 105-2, die een lengte van 4 rrm, een diameter van 10 μ en een nominaal deniergetal van 1,0 en een oplosterrperatuur van 60 °C bezitten; de als 033 (2) aangeduide vezels zijn onoplosbare polyvinylalkoholvezels met de handelsaanduiding VPB 033, die een lengte van 2 mm, een diameter van 5 μ en een nominaal deniergetal van 0,3 bezitten, terwijl hun oplos-temperatuur boven 100°C ligt.

In de onderstaande tabel 2 zijn weer het vouwgetal en de doorscheurweerstand voor de monsters vermeld. Door de toepassing van een laborato-riumbladvormer is er geen voorkeursrichting voor de vezels ("statisch" in plaats van "dynamisch" systeem) en daarmee is er ook geen verschil tussen machinerichting en dwarsrichting voor wat betreft de sterkte-ei-genschappen.

Tevens zijn in tabel 2 de plukwaarden voor de verschillende monsters vermeld. De plukwaarde (T&PPI 459) is het getal dat aangeeft bij welk plukstaafnummer bestanddelen uit het oppervlak worden getrokken (hierbij gébruikt men een serie staven met verschillende hechtkracht aan het oppervlak) . Deze plukwaarde is een maat voor de eerder genoemde bedruk-baarheid, d.w.z. hoe groter de plukwaarde des te beter de bedrukbaar-heid.

Uit de bovenstaande resultaten blijkt dat monsters 4 en 5 volgens de uitvinding een hoger vouwgetal bezitten dan de vergelijkingsmonsters 1, 2 en 3 en een doorscheurweerstand die groter is dan die van monster 1 en vergelijkbaar met die van monsters 2 en 3.

Verder blijkt dat voor monsters 4 en 5 de plukwaarde hoger en dus de bedrukbaarheid beter is dan voor de vergelijkingsmonsters.

De stijfheid van de monsters 4 en 5 bleek groter te zijn dan van de monsters 1, 2 en 3, terwijl een aangebracht schaduwwatermerk bij monsters 4 en 5 scherper was dan bij monsters 2 en 3.

Voorbeeld III

Op de papiermachine werd volgens de in Voorbeeld I beschreven werkwijze papier vervaardigd net aan de katoenpulp toegevoegde onoplosbare polyvinylalkoholvezels respectievelijk polyamidevezels in een hoeveelheid van 15 gew.%. De onderstaande tabel 3 toont voor een blanco monster 1 (alleen cellulosevezels), een monster 2 van cellulosevezels en onoplosbare polyvinylalkoholvezels en een monster 3 van cellulosevezels en polyamidevezels met het in Voorbeeld II gebruikte bindmiddel, de sterkte-eigenschappen en de plukwaarde. De in de tabel als 053 (3) aangeduide vezels zijn onoplosbare polyvinylalkoholvezels die onder de naam PVB 053 in de handel worden gébracht en een lengte van 3 nm, een diameter van 7 μ en een nominaal deniergetal van 0,5 en een oplostemperatuur boven 100°C bezitten.

M.b.t. het vouwgetal en de doorscheurweerstand is het gemiddelde van de waarde in de machinerichting en van de waarde in de dwarsrichting vermeld.

Uit de bovenstaande tabel blijkt dat monster 2 (uitvinding) een groter vouwgetal en een grotere doorscheurweerstand dan de vergelij-kingsmonsters 1 en 3 bezit. De plukwaarde van manster 2 van de uitvinding is superieur aan die van vergelijkingsmonster 1 en even groot als die van monster 3, waarbij in het laatste geval bedacht dient te worden dat monster 3 verkregen is met een bindmiddel d.w.z. een lijnnpersbehan-deling heeft ondergaan.

Verder bleek de stijfheid van monster 2 groter te zijn dan van monsters 1 en 3, terwijl de scherpte van een aangebracht schaduwwatermerk bij monster 2 groter was dan bij monster 3 en vergelijkbaar met de scherpte van het schaduwwatermerk bij monster 1.

Claims (8)

1. Werkwijze ter vervaardiging van papier dat bestemd is voor waardepapieren, met het kenmerk dat men uit cellulosepulp, waaraan 5-25 gew.% polyvinylalkoholvezels, betrokken cp de totale hoeveelheid vezels, is toegevoegd volgens een cp zichzelf bekende wijze papier vervaardigt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de polyvinylalkoholvezels zijn toegevoegd in de vorm van zowel onoplosbare polyvinylalkoholvezels als oplosbare polyvinylalkoholvezels, waarbij de gewichtsverhouding tussen onoplosbare en oplosbare polyvinylalkoholvezels 2:1-5:1 bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de lengte van de polyvinylalkoholvezels circa 2-5 mm bedraagt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de lengte van de polyvinylalkoholvezels circa 4 nm bedraagt.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk dat de hoeveelheid van de polyvinylalkoholvezels circa 10-15 gew.% bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusies 2-4, met het kenmerk dat de gewichtsverhouding tussen onoplosbare en oplosbare polyvinylalkoholvezels 3:1-5:1 bedraagt.

7. Papier, verkregen volgens de werkwijze van een der conclusies 1-6.

8. Waardepapieren, verkregen uit papier volgens conclusie 7.