NO750011L

NO750011L -

Info

Publication number: NO750011L
Application number: NO750011A
Authority: NO
Inventors: K P Green
Original assignee: Wiggins Teape Ltd
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-02
Publication date: 1975-08-04
Also published as: GB1427272A; DE2500667A1; AR203135A1; JPS50100374A; FI750061A; NL7500253A; DD116648A5; FR2257718A1; BE824252A; BR7500074A; SE7500230L

Abstract

Fremgangsmåte til fremstilling av et. ikke-veyet fibrøst materiale.Process for the preparation of a. non-weighed fibrous material.

Description

Oppfinnelsen ve:dfcø.iæ.r en fremgangsmåte til fremstilling av The invention is a method for the production of

ikke-vevede fibrøse•materialer.non-woven fibrous•materials.

Det er kjent.å fremstille papir eller andre ikke-vevede fibrøse materialer ved dispergering av fibre i et oppskummet væske-medium, utfelling av fiberdispersjonen og det oppskummede flytende medium på en porøs bærer og utføring av en drenering av væsken fra dispersjonen gjennom understøttelsen for. dannelsen av en fibrøstmate-rialbane på understøttelsen. It is known to produce paper or other non-woven fibrous materials by dispersing fibers in a foamed liquid medium, depositing the fiber dispersion and the foamed liquid medium on a porous support and carrying out a drainage of the liquid from the dispersion through the support for. the formation of a fibrous material path on the support.

I britisk patent nr. 1.329.409 er det beskrevet fordelen ved anvendelse av et. oppskummet. flytende medium for fremstillingen av . fiberdispersjonen, hvilken fordel består i at et slikt medium iboende har de krevede egenskaper til høy viskositet, under lave spenninger for å holde fibrene godt dispergert i' det. flytende medium og en lav . viskositet under høye spenninger, slik det. opptrer ved. dispergeringen av. fibrene i væskemediet og dreneringen av væsken fra dispersjonen gjennom den porøse understøttelse.. De viskositeter som omtales er relative viskositeter, og den eneste begrensning av deres verdier er. at den oppskummede. fiberdispersjon må kunne produseres dg anvendes som beskrevet.. In British patent no. 1,329,409, the advantage of using a foamed. liquid medium for the production of . the fiber dispersion, which advantage consists in the fact that such a medium inherently has the required properties of high viscosity, under low stresses to keep the fibers well dispersed in it. liquid medium and a low . viscosity under high stresses, such that. performing at. the dispersion of. the fibers in the liquid medium and the drainage of the liquid from the dispersion through the porous support.. The viscosities referred to are relative viscosities, and the only limitation of their values is. that it frothed. fiber dispersion must be able to be produced and used as described..

I de spesielle eksempler som er beskrevet i britisk patent nr. 1.329.409 bevirkes en oppskumming av en fiber- og/eller partik-keldispersjon for å øke viskositeten for dispersjonen og derved holde fibrene og/eller partiklene i en godt dispergert tilstand før dreneringen av skumdispersjonen på en porøs understøttelse. De spenninger eller påkjenninger som utøves, på skumdispersjonen under dreneringen reduserer viskositeten og tillater, derved en gjennomføring av dreneringen. In the particular examples described in British patent no. 1,329,409, a foaming of a fiber and/or particle dispersion is effected to increase the viscosity of the dispersion and thereby keep the fibers and/or particles in a well-dispersed state before the drainage of the foam dispersion on a porous support. The tensions or stresses exerted on the foam dispersion during drainage reduce the viscosity and thereby allow the drainage to be carried out.

Den første økning i viskositet, for dispersjonen ved opp-skummingen er nødvendig, da viskositeten til.en ikke oppskummet dis-per.sjon er relativt lav, særlig på grunn av den lave konsistens, dvs. faststoffinnholdet for dispersjonen. F. eks. er den høyeste konsistens som vanligvis benyttes i tremasseutstyr ikke større enn 2 % og ved mineralfiberutstyr. 2,5 En slik lav konsistens benyttes fordi de. fordeler som oppnås ved anvendelsen av en oppskummet dispersjon benyttes, for å muliggjøre bruken av relativt lange og/eller vanskelig dispergerbare fibre,, eller for å oppnå andre spesielle ef-fekter. The first increase in viscosity for the dispersion during the foaming is necessary, as the viscosity of a non-foamed dispersion is relatively low, particularly due to the low consistency, i.e. the solids content of the dispersion. For example is the highest consistency that is usually used in wood pulp equipment no greater than 2% and in mineral fiber equipment. 2.5 Such a low consistency is used because they. advantages obtained by the use of a foamed dispersion are used to enable the use of relatively long and/or difficult-to-dispersible fibres, or to achieve other special effects.

Imidlertid vil det. i visse tilfeller,, f. -eks. ved fremstilling av tykke og/eller relativt tunge materialer, med f. eks. However, it will. in certain cases,, e.g. when producing thick and/or relatively heavy materials, with e.g.

2 2

100 g/mn ' eller mer, være ønskelig å benytte dispersjoner med høyere konsistenser enn de-som det. har vært vanlig å bearbeide. For å unngå dreneringsproblemene i konvensjonelle systemer, har det vært nødven-dig for å fremstille tunge materialer, ."å-.fremstille flere enkelte . 100 g/mn' or more, it may be desirable to use dispersions with higher consistencies than those. has been common to process. In order to avoid the drainage problems in conventional systems, it has been necessary to manufacture heavy materials, to manufacture several individual .

tynne materialbaner som så lamineres, til hverandre. Anvendelsen av høykonsistensutstyr ville vesentlig redusere dreneringsproblemene og tillate fremstillingen av en tung materialbane, eventuelt i båre ett enkelt arbeidstrinn. thin material webs which are then laminated to each other. The use of high-consistency equipment would significantly reduce the drainage problems and allow the production of a heavy material web, possibly in a single work step.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte til fremstilling av et tungt papir eller et. ikke-vevet fibrøst materiale, innbefattende en forming og oppskumming av en fiberdispersjon med høy konsistens, dvs. for cellulosefibre et faststoffinnhold på minst 3 % og for mineralfibre et faststoffinnhold på minst 6 %, utfelling av den oppskummede.fiberdispersjon på en porøs understøttelse og drenering av dispersjonen på understøttelsen for forming av en bane. The present invention thus provides a method for producing a heavy paper or a. non-woven fibrous material, including forming and foaming a fiber dispersion of high consistency, i.e. for cellulose fibers a solids content of at least 3% and for mineral fibers a solids content of at least 6%, deposition of the foamed fiber dispersion on a porous support and drainage of the dispersion on the support for forming a path.

Anvendelsen av dispersjoner med slike relativt høyefast-stoffinnhold unngås vanligvis på grunn av det faktum at slike dispersjoner har en slik høy viskositet at det ikke er mulig å tvinge dem til å strømme på en porøs understøttelse for drenering, og det er ikke mulig å oppnå en tilfredsstillende drenering, og det er ikke mulig å oppnå en tilfredsstillende dispersjon av fibrene. The use of dispersions with such relatively high solids contents is usually avoided due to the fact that such dispersions have such a high viscosity that it is not possible to force them to flow on a porous support for drainage, and it is not possible to achieve a satisfactory drainage, and it is not possible to achieve a satisfactory dispersion of the fibres.

Med tunge materialer er det ment et hvilket som helst materiale som vil gi opphav til vesentlige dreneringsproblemer under, fremstillingen som en enkelt bane ved anvendelse av ikke oppskummet eller oppskummet. dispersjon med lav konsistens. Ved høyt f-iberinn-hold er det ment faststoffinnhold på minst 3 1 for cellulosefibre og 6 % tov mineralfibre.. For cellulosef ibre er det, foretrukket et kon-sistensområde fra 3 % til 10 %, mens. for mineralfibre området er. fra By heavy materials is meant any material that will give rise to significant drainage problems during the manufacture as a single course using non-foamed or foamed. low consistency dispersion. A high fiber content means a solids content of at least 3 1 for cellulose fibers and 6% for mineral fibres. For cellulose fibres, a consistency range of 3% to 10% is preferred, while. for mineral fibers the area is. from

6 % til 30 %. Hva angår dispersjoner. som består av blandinger av 6% to 30%. Regarding dispersions. which consists of mixtures of

mineralfibre og cellulosefibre (og eventuelle partikkelformede mate- mineral fibers and cellulose fibers (and any particulate feed

rialer.), kan 'det benyttes f ast stoff innhold mellom 3 % og 6 %. Den spesielle konsistens som er. egnet, til en spesiell dispersjon kan be-stemmes hurtig empirisk. Det foretrukne luftinnhold er minst 50 %. rials.), solids content between 3% and 6% can be used. The special consistency that is. suitable, until a particular dispersion can be determined quickly empirically. The preferred air content is at least 50%.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil viskositeten til en dispersjon som uten oppskumming ville være for viskos til å kunne utfeIles på en tilfredsstillende måte eller dreneres på den porøse understøttelse, først senkes, ved oppskumming av dispersjonen, With the method according to the invention, the viscosity of a dispersion which without foaming would be too viscous to be developed in a satisfactory manner or drained on the porous support, will first be lowered, by foaming the dispersion,

og så etter, utfellingen på den porøse understøttelse' vil viskositeten and then after, the precipitation on the porous support' will the viscosity

■senkes videre av spenningene som utøves for å bevirke dreneringen av den' oppskummede dispersjon på den porøse understøttelsen Således kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bli benyttet til fremstilling av-tungvekts ikke-vevede fibrøse materialer ut fra en høykonsistent dispersjon, eventuelt i et enkelt trinn, under, anvendelse av egnet modi-. fiserte vanlige papirfremstillingsmaskiner av den type som er. beskrevet, i britisk patent nr. 1.329..409, eller av den type som er beskrevet, i det følgende. is further lowered by the stresses exerted to effect the drainage of the foamed dispersion on the porous support Thus, the method according to the invention can be used for the production of heavy-weight non-woven fibrous materials from a highly consistent dispersion, possibly in a single step, under , application of suitable modi-. fized ordinary papermaking machines of the type that are. described, in British Patent No. 1,329..409, or of the type described, hereinafter.

Eksempler, på ikke-vevede fibrøse materialer som kan frem-stilles er bygningshimlinger og gulvleggingsmaterialer. og fiberar-merte plastmaterialer. Med hensyn til sistnevnte materiale kan anvendelsen av en oppskummet dispersjon gi fordelen av en stor tilbake-holdelse av partikkelformede materialer som ved starten er. innført i dispersjonen, som beskrevet i britisk patent nr. 1.329>409. Examples of non-woven fibrous materials that can be produced are building ceilings and flooring materials. and fiber-reinforced plastic materials. With respect to the latter material, the use of a foamed dispersion can give the advantage of a large retention of particulate materials that are at the start. introduced into the dispersion, as described in British Patent No. 1,329>409.

Oppfinnelsen skal i det. følgende nærmere beskrives, ved hjelp av utførelseseksempler samt en skjematisk tegning av en pilot-papirfremstillingsmaskin og tilhørende utstyr som er beskrevet i forbindelse med eksempel. 5» The invention must be in it. the following is described in more detail, using design examples as well as a schematic drawing of a pilot paper-making machine and associated equipment that is described in connection with the example. 5"

Eksempel 1Example 1

30 g sulfatmasse av en myk tretype ble disintegrert i en laboratoriekoker'. Massen ble så konsentrert til ca. 30 vektprosent faststoffinnhold og tilsatt en oppskummet blanding-av luft, vann og et overflateaktivt middel (natriumbenzéndodesylsulfonat). Hele dispersjonen ble så omrørt i en høyhastighet.srører for frembringelse av en godt dispergert oppskummet mengde med en fiberkonsistens på 8 vektprosent og ca. 60 volumprosent luft. 500 ml av denne mengde ble så fordelt på viren til en "British Standard" arkihaskin og tørket under vakuum. Det. ble oppnådd et. godt dispergert ark av ikke-vevet, fibrøst materiale med en vekt på 800 g/m. 30 g of sulphate pulp of a soft wood type was disintegrated in a laboratory cooker'. The mass was then concentrated to approx. 30% solids content by weight and added a foamed mixture of air, water and a surface-active agent (sodium benzenedesyl sulphonate). The entire dispersion was then stirred in a high-speed stirrer to produce a well-dispersed foamed mass with a fiber consistency of 8 percent by weight and approx. 60 volume percent air. 500ml of this quantity was then distributed on the wire of a "British Standard" archihasine and dried under vacuum. The. was achieved a. well dispersed sheet of non-woven fibrous material with a weight of 800 g/m.

. Eksempel. 2 '. Example. 2'

12 g glassfibertråder. som var hugget op til 1,28 :em og 12 g fiberglass threads. which was chopped up to 1.28 :em and

108 g polypropylenpulver ble tilsatt til en'oppskummet blanding av luft, vann og overflateaktivt middel i samsvar med eksempel 1. Hele dispersjonen ble så omrørt i en høyhastighetsrører som i eksempel 1, for frembringelse av en godt dispergert oppskummet dispersjon med . en fiberkonsistens på 20 vektprosent og ca. 65 volumprosent luft. 108 g of polypropylene powder was added to a foamed mixture of air, water and surfactant in accordance with Example 1. The entire dispersion was then stirred in a high speed stirrer as in Example 1 to produce a well-dispersed foamed dispersion with . a fiber consistency of 20 percent by weight and approx. 65% air by volume.

1 liter av denne mengde ble så fordelt på viren i en "British Standard" arkmaskin og drenert under vakuum. Det resulterende ark var en godt dispergert blanding av enkelte glassfibre og polypropylenpulver med en vekt .på 3.600 g/mnC' 1 liter of this quantity was then distributed on the wire in a "British Standard" sheet machine and drained under vacuum. The resulting sheet was a well-dispersed mixture of individual glass fibers and polypropylene powder with a weight of 3,600 g/mnC'

Eksempel 3Example 3

350 ml vann og 30 ml av en 10 % oppløsning av overflateaktivt middel, ifølge eksempel 1 ble oppskummet i en høyhastighets-rører som i eksempel 1. 20.0 g av disintegrert og fortykket. tremasse med en konsistens på 27,5 vektprosent ble tilsatt til dette skum, som så ble oppskummet. for frembringelse av en oppskummet dispersjon av trefibre med en- f iberkonsistens på 9»5vektprosent.'Et tilfredsstillende tilformet' ark med en vekt på 1220 g/m 'ble frembragt av denne dispersjon på en laboratoriearkmaskin. 350 ml of water and 30 ml of a 10% solution of surfactant, according to Example 1 were foamed in a high speed stirrer as in Example 1. 20.0 g of disintegrated and thickened. wood pulp with a consistency of 27.5% by weight was added to this foam, which was then foamed. for producing a foamed dispersion of wood fibers with a fiber consistency of 9.5% by weight. A satisfactorily shaped sheet with a weight of 1220 g/m was produced from this dispersion on a laboratory sheet machine.

Eksempel 4 :Example 4 :

420 ml vann og 25 ml av den overflateaktive oppløsning fra eksempel 3 ble oppskummet som i eksempel 3» 168 g stenull ble langsomt tilsatt og halve blandingen ble så fjernet, for å tiåpasses økningen i volum under, den etterfølgende oppskumming. Den gjenværende blanding ble så oppskummet, idet konsistensen var 27,4 '% 3 og ble benyttet for fremstilling av et godt tilformet ark med en vekt på 1900 g/m 2på en laboratoriearkmaskin. 420 ml of water and 25 ml of the surface-active solution from Example 3 were foamed as in Example 3. 168 g of rock wool were slowly added and half the mixture was then removed, to account for the increase in volume during the subsequent foaming. The remaining mixture was then foamed, the consistency being 27.4 % 3 and was used to produce a well-formed sheet with a weight of 1900 g/m 2 on a laboratory sheet machine.

Eksemplene. 5 - 10 vedrører prøveresultater som ble gjennom-ført på pilotpapirfremstillingsmaskinen. som er vist på tegningen og beskrevet i forbindelse med eksempel. 5- The examples. 5 - 10 relate to test results which were carried out on the pilot paper making machine. which is shown in the drawing and described in connection with example. 5-

Eksempel 5Example 5

7,2 g knusktørr bleket sulfatmasse av en myk tresort ble tilsatt til ca. 170 liter, vann i blandekassen 1 på pilotpapirfremstillingsmaskinen. 7.2 g of crushed dry bleached sulphate pulp of a soft wood type was added to approx. 170 litres, water in the mixing box 1 of the pilot paper making machine.

Et overflateaktivt middel ble tilsatt og en rører 2 slått på for oppskumming av blandingen. Røreren 2 var av den type som er. beskrevet i britisk patent nr. 1.329.409. Blandingen ble oppskummet til et luftinnhold på 53 volumprosent. A surfactant was added and a stirrer 2 was turned on to foam the mixture. Stirrer 2 was of the type that is. described in British Patent No. 1,329,409. The mixture was foamed to an air content of 53% by volume.

Den oppskummede blanding ble så pumpet via en fortrengningspumpe 3 til en innløpskasse '4 :.av typen med en enkelt dysé. Blandingen ble så fordelt på en porøs beveget vire. 5 og drenert gjennom viren ved hjelp av våtsugekasser. 6. Det drenerte skum ble så matet gjennom en separator 7 hvor luft og skum ble adskilt. Det. ble utøvet et. undertrykk ved den øvre del av separtoren 7 ved punkt 8 The foamed mixture was then pumped via a displacement pump 3 to an inlet box 4: of the type with a single nozzle. The mixture was then distributed on a porous moving wire. 5 and drained through the wire using wet suction boxes. 6. The drained foam was then fed through a separator 7 where air and foam were separated. The. was exercised a. negative pressure at the upper part of the separator 7 at point 8

ved hjelp av en ikke -vist vakuumpumpe, og det adskilte skum ble fjernet via en annen fortrengningspumpe 9 og ført tilbake til blandekas-sén 1. by means of a vacuum pump not shown, and the separated foam was removed via another displacement pump 9 and returned to the mixing box 1.

Arket ble fjernet, fra viren og ble tørket og veiet.. Med en virehastighet. på 14 m/min. ble vekten funnet å være.. 26.0 g/m . Fiberkonsistensen for den oppskummede méngde ble også målt og. funnet, å være 4,2 vektprosent. The sheet was removed, from the wire and was dried and weighed.. At a wire speed. at 14 m/min. the weight was found to be.. 26.0 g/m . The fiber consistency of the foamed amount was also measured and. found to be 4.2 percent by weight.

Eksempel 6Example 6

Som fortsettelse på den prøve som.er beskrevet, i eksempelAs a continuation of the test that is described, in example

5 ble vann og ytterligere overf lateaktivt middel, tilsatt, til blandekassen 1. Fiberkonsistensen. ble således redusert til 3,# vektprosent, konsentrasjonen av overflateaktivt middel øket til 1.800 ppm og luftinnholdet, til' 60 volumprosent. Virehastigheten ble øket til 26. m/min.,' og,. det- ble fremstilt et. ark med en vekt på l4l g/m<2.>5, water and additional surfactant were added to the mixing box 1. The fiber consistency. was thus reduced to 3% by weight, the concentration of surfactant increased to 1,800 ppm and the air content to 60% by volume. The wire speed was increased to 26. m/min.,' and,. it- was produced a. sheet with a weight of l4l g/m<2.>

Eksempel 7Example 7

I eksempel 6 ble. fiberkonsistensen for mengden øket til "4,4 vektprosent ved tilsetting av masse, og konsentrasjonen av overflateaktivt middel ble redusert til 1.500 ppm ved tilsetting av vann. In example 6, the fiber consistency for the amount increased to 4.4% by weight with the addition of pulp, and the concentration of surfactant was reduced to 1,500 ppm with the addition of water.

Virehastigheten for pilotmaskinen ble satt til 14 m/min., og det ble fremstilt et. ark med en vekt på 230 g/m p. The wire speed for the pilot machine was set to 14 m/min., and a. sheet with a weight of 230 g/m p.

Eksempel 8Example 8

På samme måte som beskrevet i eksempel. 5 - 7 ble det til-veiebragt en oppskummet dispersjon av den samme .masse med et luftinnhold på 72 volumprosent, en fiberkonsistens på 3S4 vektprosent og en konsentrasjon av overflateaktivt middel på 1.000 ppm. Mengden ble tørket på viren ved en hastighet på.l4 m/min. og ga et ark med en vekt på 150 g/m 2. In the same way as described in the example. 5-7, a foamed dispersion of the same mass was provided with an air content of 72 percent by volume, a fiber consistency of 3.4 percent by weight and a concentration of surfactant of 1,000 ppm. The batch was dried on the wire at a speed of 14 m/min. and gave a sheet with a weight of 150 g/m 2 .

Eksempel 9Example 9

Ved en annen, fremstilling svarende til eksempel. 5 - 7>bledetbbenyttet en oppskummet. dispersjon ay den samme masse med 66 volumprosent luftinnhold og 6,2 vektprosent fiberkonsistens til fremstilling av et ark med en vekt på 153 g/m Pmed' en virehastighet. på 18 m/min. By another, preparation similar to example. 5 - 7>bldetbused a foamed. dispersion ay the same mass with 66 volume percent air content and 6.2 weight percent fiber consistency to produce a sheet with a weight of 153 g/m P with a wire speed. at 18 m/min.

Eksempel 10Example 10

På samme måte som ved. eksemplene 5 7 ble det benyttet en oppskummet dispersjon av den samme masse ved et. luftinnhold på 78 volumprosent, og en fiberkonsistens på 5,9 vektprosent til fremstilling av et ark med en vekt på 121 g/m 2ved en virehastighet på 17 m/min. ■ Eksempel" 11 In the same way as wood. examples 5 and 7, a foamed dispersion of the same mass was used at et. air content of 78% by volume, and a fiber consistency of 5.9% by weight to produce a sheet weighing 121 g/m 2 at a wire speed of 17 m/min. ■ Example" 11

l600 ml vann, 5 ml av det overflateaktive middel som ble benyttet i eksempel 1, og 126 g stenull ble sammenblandet i en høy-hastighet srører ifølge eksempel 1. Den resulterende mengde hadde et. 1600 ml of water, 5 ml of the surfactant used in Example 1, and 126 g of rock wool were mixed together in a high-speed stirrer according to Example 1. The resulting amount had a.

luftinnhold på 29,5 volumprosent og en fiberkonsistens på 753vektprosent. Det. ble oppnådd godt tilf ormede ark med 2.750 og J>. 28.0 g/m av denne mengde på en laboratoriearkmaskin. air content of 29.5% by volume and a fiber consistency of 753% by weight. The. well-formed sheets were obtained with 2,750 and J>. 28.0 g/m of this amount on a laboratory sheetfed machine.

Claims

•1. Process for the production of a heavy non-woven fibrous material, e.g. paper, by shaping and foaming a fiber dispersion, depositing the foamed dispersion on a porous support and draining the dispersion on the support to form one web, characterized in that the dispersion is foamed until it has a. loud. f ast st of f fiber content of at least 3% when. the fibers are cellulose fibers and at least 6% when. the fibers are

. mineral fibers..

2.-. Method according to claim 1, characterized in that the dispersion has a fiber consistency of between 3 and 10 3. Method according to claim 1, characterized in that the dispersion has a fiber consistency of between 6 and 30%.

4.' Method according to claim 1, characterized in that the dispersion is a mixture of cellulose fibers and mineral fibers and that the fiber consistency is between 3 and 6%.

. 5. Method according to one or more of claims 1 - 4.

characterized in that the air content in the foamed dispersion is at least 50%.

1