NO146503B

NO146503B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING ARMED PAPER MATERIAL

Info

Publication number: NO146503B
Application number: NO763427A
Authority: NO
Inventors: Anders Ruben Rausing
Original assignee: Anders Ruben Rausing
Priority date: 1975-10-09
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1982-07-05
Also published as: NO146503C; FR2327361A1; DE2642168A1; FI58959B; JPS5255706A; FI58959C; FR2327361B3; FI762823A; CH606608A5; DE2642168C3; AU1796176A; DE2642168B2; ATA723476A; SE7610713L; NO763427L; AT357859B

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av armert papirmaterial. The present invention relates to a method for producing reinforced paper material.

Det er innen emballasjeteknikken kjent at man anvender laminat-material som omfatter papirsjikt samt med papirsjiktet foren- It is known within packaging technology that laminate material is used which comprises a paper layer and with the paper layer united

ede sjikt av andre materialer, f.eks. plast, metallfolie eller lignende material, .idet de med papirsjiktet forenede materialer har til oppgave å gi laminatmaterialet visse egenskaper, f.eks. væsketetthet, gasstetthet, fettresistens, forseglingsevne osv. Disse laminatmaterialer armerer selvfølgelig også papirmaterialet slik at dette får en større rivstyrke. layer of other materials, e.g. plastic, metal foil or similar material, as the materials combined with the paper layer have the task of giving the laminate material certain properties, e.g. liquid tightness, gas tightness, grease resistance, sealing ability, etc. These laminate materials naturally also reinforce the paper material so that it has greater tear strength.

I visse tilfeller foreligger det ikke krav om væsketetthet, forseglingsevne eller lignende egenskaper hos materialet, idet man bare etterstreber en større mekanisk rivstyrke, f.eks. hvis papirmaterialet anvendes til avfallssekker eller i hylser som er bestemt til å oppta- indre trykk fra en eller, annen ekspan-derende gjenstand som hylsen er anbragt rundt.' I disse tilfeller er det ikke nødvendig å forsyne papirsjiktet med en kontinuerlig armering av f.eks. en plastfilm, som dessuten i de fleste tilfeller ikke vil.forbedre rivstyrken i-særlig grad, In certain cases, there are no requirements for liquid tightness, sealing ability or similar properties of the material, as one only strives for greater mechanical tear strength, e.g. if the paper material is used for waste bags or in sleeves which are intended to absorb internal pressure from one or other expanding object around which the sleeve is placed.' In these cases, it is not necessary to provide the paper layer with a continuous reinforcement of e.g. a plastic film, which, moreover, in most cases will not improve tear strength to a particular extent,

idet man istedet kan laminere papiret ved hjelp av tråder av et material som til dels er lite tøyelig, til dels forholds- as you can instead laminate the paper using threads of a material that is partly low-stretch, partly relatively

vis stor bruddfasthet, og slikt armert papirmaterial er også. blitt fremstilt ved at trådene, etter at papiret- er fremstilt,-påføres på papiret ved hjelp av lim eller annet bindemiddel.. show great breaking strength, and such reinforced paper material is too. have been produced by the threads, after the paper has been produced, being applied to the paper using glue or another binding agent.

Det har dog vist seg at et på denne måte armert papir blir However, it has been shown that a paper reinforced in this way becomes

stivt og at det lett fremviser kneknings-bretter når limsjiktet er brutt. Papirets armerte side får dessuten et ujevnt og lite tiltalende utseende. stiff and that it easily shows kinks when the adhesive layer is broken. The reinforced side of the paper also has an uneven and unattractive appearance.

Df_>t er kjent flere typer armert papir og fremgangsmåter for fremstilling av papir som inneholder armeringstråder. Som eksempler på patentskrifter som viser dette skal nevnes svensk utlegningsskrift nr. 364090, britisk patentskrift nr. 1219643, finsk patentskrift nr. 29556 og US-patentskrift nr. 1870267 Several types of reinforced paper and methods for producing paper containing reinforcing threads are known. As examples of patent documents that show this, Swedish patent document no. 364090, British patent document no. 1219643, Finnish patent document no. 29556 and US patent document no. 1870267 should be mentioned.

og 2653090. Fra disse skrifter er det kjent å anordne parallelle and 2653090. From these writings it is known to arrange parallels

armeringstråder i papiret, både i én retning og i innbyrdes kryssende retninger. Det er dessuten kjent en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, hvorved det frembringes bølgefor-met armeringstråder. reinforcing threads in the paper, both in one direction and in intersecting directions. A method is also known, as indicated in the introduction, by which wavy reinforcing wires are produced.

En ulempe med armert papir som inneholder parallelle tråder, eventuelt lagt i bølgeform, er at papirets rivestyrke ikke er særlig stor i tverretning av trådene eller i tverretning av bølgenes hovedretning. En slik øket rivestyrke oppnås ved å anvende tråder i innbyrdes kryssende retninger, slik at det dannes et nett. Anbringelsen av tråder i to retninger er imidlertid meget kompliserende, og lar seg best utføre ved at et prefabrikert nett anbringes i papirmassen. A disadvantage of reinforced paper containing parallel threads, possibly laid in wave form, is that the tear strength of the paper is not particularly great in the transverse direction of the threads or in the transverse direction of the main direction of the waves. Such increased tear strength is achieved by using threads in mutually intersecting directions, so that a net is formed. The placement of threads in two directions is, however, very complicated, and can best be carried out by placing a prefabricated net in the pulp.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte som muliggjør at armeringen, bare ved pålegging av tråder i en hovedretning, gir papiret en rivestyrke i alle retninger som hovedsakelig er likeverdig med det som oppnås.ved bruk av et nett med tråder i 90°-vinkel med hverandre'. The purpose of the present invention is to arrive at a method which makes it possible for the reinforcement, just by applying threads in one main direction, to give the paper a tearing strength in all directions which is essentially equivalent to what is achieved by using a net with threads in 90° angle with each other'.

IJette oppnås med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen,' som kjennetegnes ved at trådene påføres ved hjelp av grupper av anordninger som hver omfatter en trådspole, hvilke anordninger er anordnet bevegelig i tverretning av viren, idet gruppene av anordninger har innbyrdes forskjellige tverrbevegelser, for pålegging av trådene slik at de krysser hverandre og danner et nettlignende mønster, og idet trådene og/eller papirmassen er tilsatt et bindemiddel eller et adhesjonsfremmende middel, f.eks. en termoplast, for oppnåelse av god heft mellom papirmaterialet og trådene. This is achieved with the method according to the invention, which is characterized by the fact that the threads are applied by means of groups of devices which each comprise a thread spool, which devices are arranged to move in the transverse direction of the wire, the groups of devices having mutually different transverse movements, for applying the threads so that they cross each other and form a net-like pattern, and as the threads and/or the pulp have been added with a binder or an adhesion-promoting agent, e.g. a thermoplastic, for achieving good adhesion between the paper material and the threads.

Ved at gruppene av anordninger som hver omfatter en trådspole har innbyrdes forskjellige tverrbevegelser, vil trådene bli liggende slik at de krysser hverandre, og trådene blir dessuten liggende i forskjellige retninger for opptagelse av strekk-påkjenninger. Dette oppnås uten at det må anvendes et pre-fabrikertnett eller brukes en komplisert mekanisme for legging By the fact that the groups of devices which each comprise a thread spool have mutually different transverse movements, the threads will be laid so that they cross each other, and the threads will also be laid in different directions for absorption of tensile stresses. This is achieved without having to use a prefabricated net or use a complicated mechanism for laying

av tråder også i papirbanens tverretning. of threads also in the transverse direction of the paper web.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives med henvisning til den vedføyde skjematiske tegning, hvori: Fig. l(a) viser en papirbane som er forsynt med parallelle innleiringstråder av glassfiber, i henhold til kjent teknikk. ■ Fig. 1(b) viser en papirbane som er- forsynt med glassfiber--armering,- idet trådene ér innlagt i bølgemønster, i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 (c) viser-et tverrsnitt gjennom et. armert papirmaterial fremstilt i henhold til oppfinnelsen, og Fig. 2 viser et skjematisk bilde av en del av en papirmaskin,' omfattende viren som papirmassen helles ut på. In the following, the invention will be described with reference to the attached schematic drawing, in which: Fig. 1(a) shows a paper web which is provided with parallel embedding threads of glass fibre, according to known technique. ■ Fig. 1(b) shows a paper web which is provided with glass fiber reinforcement, the threads being laid in a wave pattern, according to the present invention. Fig. 1 (c) shows a cross section through a. reinforced paper material produced according to the invention, and Fig. 2 shows a schematic view of a part of a paper machine, including the wire onto which the pulp is poured.

Den i fig. 2 viste skjematiske skisse av en dé<;>i av en papirmaskin består av en inn.løpskasse 1, som inneholder papirmassen og hvorfra papirmassen via utløpet 2 føres ut på viren 3, som The one in fig. 2 shows a schematic sketch of a dé<;>i of a paper machine consists of an inlet box 1, which contains the paper pulp and from which the paper pulp is fed via the outlet 2 onto the wire 3, which

-består av-et. endeløst bånd av nett- eller gitter-konstruksjon, som tillater gjennomslipping av vann. Ved utløpet 2 av inn- -consists of-a. endless band of mesh or lattice construction, which allows water to pass through. At the end of 2 of the in-

løpskassen 1 innføres.armeringstråder 4, som tas fra forrådsspoler.5. Viren 3 bæres av valser 10, og ved. utløpet .2 av, innløpskassen 1 føres viren over en såkalt brystvalse 7. the running box 1 is introduced. arming wires 4, which are taken from supply coils. 5. The wire 3 is carried by rollers 10, and at. the outlet .2 off, the inlet box 1, the wire is passed over a so-called breast roller 7.

Papiret fremstilles på konvensjonell måte ved at papirmassen The paper is produced in a conventional way by the pulp

i innløpskassen 1 fordeles på viren 3 ved utløpet 2, hvorved deksellinealene 6 hindrer den sterkt vannholdige papirmassen fra å renne over virens kanter. Sammen med papirmassen til-føres flere armeringstråder 4 som tas fra forrådsspolene 5, in the inlet box 1 is distributed on the wire 3 at the outlet 2, whereby the cover rulers 6 prevent the highly aqueous pulp from flowing over the edges of the wire. Along with the paper pulp, several reinforcing wires 4 are added which are taken from the supply coils 5,

og disse armeringstråder tilføres synkront med viren slik at innbyrdes bevegelse mellom trådene og papirmassen unngås når trådene en gang er helt innleiret i papirmassen. Viren 3 be-veger seg kontinuerlig, og den på viren uthelte papirmasse mister den største del av sitt vanninnhold mens viren beveg- and these reinforcing wires are supplied synchronously with the wire so that mutual movement between the wires and the paper pulp is avoided when the wires are once completely embedded in the paper pulp. The wire 3 moves continuously, and the pulp held on the wire loses most of its water content while the wire moves.

er seg fremover ved at vannet får renne ut gjennom virenettets masker. I den siste del av virebanen er anordnet sugekasser 8 for ytterligere å redusere vanninnholdet, og ved press-valsen 9, der viren vender, er papirmassen sammenpakket til et sammenhengende sjikt som kan overføres til papirmaskin-ens tørkedel, glatningsdel osv. Under hele prosessen med fremstilling av papirbanen er armeringstrådene 4 innleiret i papiret, og ved tilsetning av f.eks. et eller annet termo-plastisk beleggmaterial på armeringstrådene kan disse med-deles en meget god vedhefting til fibrene ved at det termo-plastiske belegg bringes til å smelte når papiret passerer over varme tørkesylindre. is forward in that the water is allowed to flow out through the meshes of the wire mesh. In the last part of the wire path, suction boxes 8 are arranged to further reduce the water content, and at the press roller 9, where the wire turns, the paper pulp is compacted into a continuous layer which can be transferred to the paper machine's drying section, smoothing section, etc. During the entire process of production of the paper web, the reinforcing wires 4 are embedded in the paper, and by adding e.g. some other thermoplastic coating material on the reinforcing wires, these can be given a very good adhesion to the fibers by causing the thermoplastic coating to melt when the paper passes over hot drying cylinders.

Det er også mulig å behandle glasstrådenes overflate med et eller annet, bipolart overflateaktivt middel, f.eks. et klorsilan, klorsiloksan eller et organisk metallkompleks, f ..eks. et kromkompleks. En ytterligere mulig foranstaltning for å forbedre glasstrådenes vedhefting vil det fibrøse materialet kan bestå i at man ved hjelp av en fordampnings-prosess påfører metalloksyder på glassmaterialet. It is also possible to treat the surface of the glass threads with some other bipolar surfactant, e.g. a chlorosilane, chlorosiloxane or an organic metal complex, e.g. a chromium complex. A further possible measure to improve the adhesion of the glass threads to the fibrous material may consist of applying metal oxides to the glass material by means of an evaporation process.

For ytterligere å fremme vedheftingen mellom papirmaterialets fibrøse del og de innlagte armeringstråder er det mulig i papirmassen å innblande ett eller annet plastmaterial, f.eks. slike blandinger av plastmaterialer og voksarter som selges'under handelsbetegnelsen "hot melt" og som utmerker seg med relativt lavt smeltepunkt og god adhesjonsevne. In order to further promote the adhesion between the fibrous part of the paper material and the embedded reinforcing wires, it is possible to mix one or another plastic material into the paper pulp, e.g. such mixtures of plastic materials and waxes which are sold under the trade name "hot melt" and which are characterized by a relatively low melting point and good adhesion.

Som ovenfor antydet er det av vital betydning at det oppnås en meget god vedhefting mellom fibermaterialet og de innlagte armeringstråder, ettersom armeringstrådenes mekanisk forsterkende oppgave bare oppfylles om de er godt forankret i fibermaterialet. As indicated above, it is of vital importance that a very good adhesion is achieved between the fiber material and the embedded reinforcing wires, as the reinforcing wires' mechanical reinforcing task is only fulfilled if they are well anchored in the fiber material.

Armeringstrådene kan, som vist i fig. 1(b), anbringes i et bølgeformet mønster slik at de delvis overlapper hverandre og danner en nettstruktur. I fig. 1(c) illustreres hvor-ledes trådene er innleiret i papirets fibersjikt og ikke er anbragt på papirets overflate. The reinforcing wires can, as shown in fig. 1(b), are arranged in a wave-shaped pattern so that they partially overlap each other and form a net structure. In fig. 1(c) illustrates how the threads are embedded in the fiber layer of the paper and are not placed on the surface of the paper.

Leggingen av trådene i mønsteret i henhold til fig. 1(b) utføres ved at forrådsspolene 5 eller særskilte, her ikke The laying of the threads in the pattern according to fig. 1(b) is carried out by the supply coils 5 or special, here not

. viste, trådførere gis en periodisk sidebevegelse, idet be-vegelsen hos de forskjellige trådførere kan varieres indi-viduelt eller innen grupper av trådførere, slik at det oppnås det i fig. 1(b) skjematisk viste trådmønster.' Vik-tig er det at armeringstrådene tilføres på slik måte at det etter trådens pålegging ikke oppstår noen relativ bevegelse mellom fiberne, i papirmassen og-trådene.. Som egnede armeringstråder kan anbefales glassfibertråder enten i homogen form eller slike glassfibertråder som er spunnet av et større antall tynnere tråder. ' Disse glass fibertråder er relativt billige,' har meget liten strekkfor-lengelse og er mekanisk meget sterke. Trådenes tykkelse kan selvfølgelig varieres med papirmaterialets tykkelse og en passende tykkelse på trådene bør ligge mellom' 0,01: mm og 0,5 mm, mens den innbyrdes avstand mellom trådene' kan varieres fra tilfelle til tilfelle under hensyntagen til materialets anvendelsesområde og ønsket styrke hos mat-: erialet. Foruten glassfibertråder kan man anvende plast-tråder, f.eks. tråder av polyetylen- eller polypropylenmat- ' erial, som imidlertid bør være orientert i sin lengderet-ning for å nedsette trådenes, strekkevne, oa det er selv-følgelig også mulig å anvende et på forhånd fremstilt nett . shown, thread guides are given a periodic lateral movement, the movement of the different thread guides can be varied individually or within groups of thread guides, so that it is achieved in fig. 1(b) schematically shown wire pattern.' It is important that the reinforcing wires are supplied in such a way that, after the wire is applied, no relative movement occurs between the fibers, in the paper pulp and the wires. As suitable reinforcing wires, fiberglass wires can be recommended either in a homogeneous form or such glass fiber wires that are spun from a larger number of thinner threads. ' These glasses fiber threads are relatively cheap, have very little tensile elongation and are mechanically very strong. The thickness of the threads can of course be varied with the thickness of the paper material and a suitable thickness of the threads should be between' 0.01: mm and 0.5 mm, while the mutual distance between the threads' can be varied from case to case taking into account the material's area of application and the desired strength at food-: the area. In addition to fiberglass threads, plastic threads can be used, e.g. threads of polyethylene or polypropylene material, which should, however, be oriented in their longitudinal direction in order to reduce the thread's tensile strength, etc. It is of course also possible to use a pre-made net

av plastmaterial. of plastic material.

Det på ovenfor beskrevne måte fremstilte armerte papirmaterial kan med fordel anvendes i sekker og i emballasje for tunge gjenstander, som vanligvis utsettes for store mekaniske påkjenninger. Om nødvendig er det selvfølgelig mulig foruten armeringen å impregnere papirmaterialet på en slik måte at det blir fuktighetsmotstandsdyktig. Det har vist seg at materialet i henhold til oppfinnelsen er billig å fremstille-og oppfyller høyt stilte krav på mekanisk styrke og utseende. The reinforced paper material produced in the manner described above can advantageously be used in sacks and in packaging for heavy objects, which are usually exposed to great mechanical stress. If necessary, it is of course possible, in addition to the reinforcement, to impregnate the paper material in such a way that it becomes moisture resistant. It has been shown that the material according to the invention is cheap to manufacture - and meets high demands on mechanical strength and appearance.

Glasstrådene kan i henhold til det- som er ovenfor beskrevet tas fra forrådsruller, som kan inneholde forholdsvis store mengder glasstråd. Ulempen med å anvende forrådsspoler for glasstråder er at disse spoler må overvåkes og etter be-hov utbyttes eller trådene skjøtes. En billigere metode, som kan tillempes i det minste ved større produksjonsenheter, er å kontinuerlig fremstille glasstrådene fra en glassmelte som er anbragt høyere enn viren, idet tynne glasstråder ut-presses gjennom særskilt anordnede.munnstykker. According to what has been described above, the glass threads can be taken from supply rolls, which can contain relatively large amounts of glass thread. The disadvantage of using stock spools for glass threads is that these spools must be monitored and, if necessary, replaced or the threads spliced. A cheaper method, which can be applied at least in larger production units, is to continuously produce the glass threads from a glass melt that is placed higher than the wire, thin glass threads being extruded through specially arranged nozzles.

Ved produksjon av såkalt "Duplex"-papir, som består av to eller flere sjikt av fibermaterial av forskjellig kvalitet, kan armerings-glasstrådene legges inn mellom de sjikt som inngår i det nevnte "Duplex"-material. In the production of so-called "Duplex" paper, which consists of two or more layers of fiber material of different quality, the reinforcing glass threads can be inserted between the layers included in the said "Duplex" material.

Claims

1. Procedure"In the production of reinforced paper material, the reinforcing material in the form of several threads is fed together with paper pulp on the wire of a paper machine and the continuously supplied threads are brought to follow the paper pulp through the machine and are thereby embedded in the paper material and thereby united with it with good mechanical adhesion, and as the threads are displaced laterally when they are applied to the wire so that they form a wave-shaped pattern on the wire and in the finished material, characterized in that the threads are applied using groups of devices each comprising a thread spool, which devices are arranged to move in the transverse direction of the wire, the groups of devices having mutually different transverse movements, for applying the threads so that they cross each other and form a net-like pattern , and as the threads and/or pulp have been added with a binder or an adhesion-promoting agent, e.g. a thermoplastic, for achieving good adhesion between the paper material and the threads.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that strands of glass fiber material are used.

3. Method as stated in claim 2, characterized in that glass fiber threads are used which are each spun from a large number of thinner threads.

4. Method as specified in claim 3, characterized in that it is used: threads 'iietdjpj. v :■ a diameter greater than 0.01 mm and less than 0.5 mm.

5. Procedure as stated in claim 1, characterized by. that threads are used of plastic material that is molecularly oriented, e.g. polypropylene or polyester.

6. - Procedure as stated in claim 1. -. 5, characterized in that, before joining the threads with the pulp, a surface coating is given to increase adhesion between the threads and the pulp, which coating consists of a chiorsilane compound, a chlorosiloxane compound, organic metal complexes, such as chromium complexes, or a metal oxide applied by evaporation.