PL233258B1 - Papier o podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych oraz sposób wytwarzania tego papieru - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest papier o podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych oraz sposób wytwarzania tego papieru.

Przepuszczalność powietrza jest jedną z bardzo ważnych właściwości wytworów papierowych, szczególnie przeznaczonych do produkcji worków na materiały sypkie. Podczas procesu automatycznego napełniania takiego worka wprowadzana jest do niego w krótkim czasie duża ilość materiału, który jednocześnie wypycha powietrze zawarte w worku. Powietrze to musi być szybko odprowadzone, aby nie doszło do uszkodzenia (rozerwania) worka. W przypadku worków tak zwanych wentylowych, część powietrza jest odprowadzana przez specjalny wentyl, ale niezależnie od tego zawsze część powietrza jest również odprowadzana przez ściany worka. Zatem im ściana worka jest bardziej przepuszczalna dla powietrza, tym mniejsze naprężenia w niej wystąpią i tym samym worek będzie mniej narażony na uszkodzenie.

Powszechnie wiadomo, iż na przepuszczalność powietrza materiałów papierowych mają wpływ takie czynniki technologiczne, jak rodzaj surowca włóknistego zawartego w masie papierniczej (im więcej krótkich włókien tym przepuszczalność powietrza jest niższa i często niższe są również właściwości wytrzymałościowe takiego papieru), stopień zmielenia masy włóknistej (im bardziej włókna są zmielone tym struktura papieru jest bardziej zwarta i przepuszczalność powietrza niższa przy jednoczesnym wzroście właściwości wytrzymałościowych tego papieru), a także rodzaj i ilość dodatków masowych w masie papierniczej.

Dodatek cząstek mineralnych zwykle poprawia przepuszczalność powietrza papieru, ale najczęściej jednocześnie obniża jego właściwości wytrzymałościowe.

Także dodatek różnych środków chemicznych, jak na przykład żywic melaminowych czy akrylowych umożliwia modyfikowanie przepuszczalności powietrza papieru.

Często zdarza się, że papiernia, mając ograniczone możliwości poprawy przepuszczalności powietrza papieru podczas procesu jego wytwarzania, stosuje przy produkcji worków perforowanie suchej wstęgi papieru podczas jej przetwarzania. Skutkiem tego jest jednak fizyczne uszkodzenie ściany worka, co obniża jego właściwości wytrzymałościowe.

W opisie patentowym US 8491755 B2 wskazano, iż na przepuszczalność papieru ma wpływ skład masy papierniczej, w szczególności dodatek substancji wypełniających do masy papierniczej pozwala uzyskać papier o wyższej przepuszczalności powietrza.

Znane sposoby poprawy przepuszczalności powietrza papieru wiążą się zazwyczaj z koniecznością ponoszenia dodatkowych kosztów związanych z zakupem pomocniczych środków chemicznych lub - w przypadku stosowania fizycznej perforacji - ze znaczącym obniżeniem właściwości wytrzymałościowych papieru. Często - ze względu na specyficzne wymagania technologiczne - nie ma możliwości zastosowania dodatkowych substancji chemicznych.

Powyższe niedogodności eliminuje papier i sposób jego wytwarzania według wynalazku.

Papier o podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych, wykonany z masy papierniczej z drewna i/lub makulatury o smarności 35-60°SR, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jego powierzchnia posiada miejsca o grubości mniejszej o 0,01-0,09 mm od grubości obszarów między tymi miejscami, o kształcie kołowym, o średnicy 0,5-3 mm, rozmieszczone w odległości jedno od drugiego równej 0,7-5 cm.

Sposób wytwarzania papieru podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych, określonego powyżej, polegający na sporządzeniu zawiesiny masy papierniczej z drewna i/lub makulatury, poddaniu jej rozczynianiu i rozwłóknianiu, następnie formowaniu z niej arkuszy lub wstęgi poddawanych następnie kolejno odwodnieniu, prasowaniu, suszeniu oraz klimatyzowaniu w warunkach standardowych, według wynalazku polega na tym, że arkusze lub wstęgę papieru, po ich sformowaniu, przed suszeniem, o suchości 6-50% poddaje się procesowi perforowania za pomocą wałka z umieszczonymi na jego obwodzie, na planie kwadratu kolcami o średnicy 0,5-3 mm i długości większej od grubości arkusza papieru, umieszczonymi w odległości jeden od drugiego równej 0,7-5 cm, obracającego się z prędkością równą prędkości przesuwu mokrych arkuszy lub wstęgi papieru.

Papier według wynalazku posiada na swej powierzchni niewielkie - w stosunku do powierzchni całkowitej - obszary o obniżonej grubości, a więc również i gramaturze, które są bardziej przepuszczalne dla powietrza przenikającego przez strukturę papieru. Jednocześnie struktura tego papieru jest ciągła, dzięki czemu następuje tylko niewielki spadek właściwości wytrzymałościowych, podczas gdy perforowanie papieru w stanie suchym powoduje duży spadek jego właściwości wytrzymałościowych.

PL 233 258 B1

Zastosowanie perforowania wstęgi papieru w chwili, kiedy jej struktura nie jest jeszcze ostatecznie utrwalona (wysuszona) powoduje, że powstałe otwory, po ostatecznym wysuszeniu i klimatyzowaniu papieru, ulegają częściowemu zamknięciu tworząc miejsca o strukturze ciągłej, ale i niższej gramaturze, a więc bardziej przepuszczalne dla powietrza. Przepuszczalność powietrza papieru według wynalazku jest równa 615-3100 ml/minutę.

Papier według wynalazku znajduje zastosowanie zwłaszcza na worki papierowe.

Przedmiot wynalazku zilustrowano w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym arkusz papieru według wynalazku w przekroju wzdłużnym oraz w widoku z góry.

P r z y k ł a d 1

Drogą rozczyniania i rozwłókniania przygotowano zawiesinę masy papierniczej siarczanowej niebielonej sosnowej, którą zmielono w laboratoryjnym młynku PFI do smarności równej 35°SR, po czym formowano z niej arkusze 1 papieru o gramaturze 70 g/m² w standardowym aparacie Rapid-Kothen. Arkusze te o grubości 0,1 mm, po ich odwodnieniu i prasowaniu, ale przed ich wysuszeniem, o suchości 6% poddano następnie operacji perforowania stosując wałek 2 z zamocowanymi na jego obwodzie kolcami, obracający się z prędkością równą prędkości przesuwających się arkuszy 1 papieru - w danym przypadku 20 m/min. Każdy kolec wałka 2 miał długość większą niż grubość formowanego papieru i średnicę 0,5 mm. Kolce były ułożone względem siebie na planie siatki kwadratowej, w odległości 0,8 cm jeden od drugiego. Perforowanie spowodowało powstanie otworów 3 w strukturze papieru. Po operacji perforowania w stanie mokrym arkusze 1 wysuszono w aparacie Rapid-Kothen i poddano klimatyzowaniu w warunkach standardowych (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), w wyniku czego otwory 3 uległy częściowemu zamknięciu tworząc otwory 4 częściowo zasklepione.

Wytworzony papier, o grubości 0,1 mm posiadał miejsca 4 o grubości mniejszej o 0,05 mm od grubości obszarów między tymi miejscami, o kształcie kołowym, o średnicy 0,7 mm, rozmieszczone w odległości jedno od drugiego równej 0,8 cm.

Parametry otrzymanego papieru były następujące:

- samozerwalność: 8050 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 650 ml/minutę

- rozciągliwość: 2,20%.

Papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej, nie poddany perforowaniu, po operacji prasowania oraz suszenia także w aparacie Rapid-Kothen oraz po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), charakteryzował się następującymi parametrami:

- samozerwalność: 9009 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 10 ml/minutę

- rozciągliwość: 2,19%.

Dla celów porównawczych papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej poddano perforowaniu po operacji prasowania oraz suszenia w aparacie Rapid-Kothen oraz po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%). Perforowanie prowadzono za pomocą wałka 2 z kolcami, o parametrach jak opisano wyżej, obracającego się z analogiczną prędkością. Perforowanie spowodowało powstanie otworów w strukturze papieru. Po perforowaniu suchego papieru miał on następujące parametry:

- samozerwalność: 7100 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 840 ml/minutę

- rozciągliwość: 2,05%.

P r z y k ł a d 2

Drogą rozczyniania i rozwłókniania przygotowano zawiesinę masy papierniczej siarczanowej bielonej brzozowej, którą zmielono w laboratoryjnym młynku PFI do smarności równej 45°SR, po czym formowano z niej arkusze 1 papieru o gramaturze 100 g/m² w standardowym aparacie Rapid-Kothen. Arkusze te o grubości 0,14 mm, po ich odwodnieniu i prasowaniu, ale przed ich wysuszeniem, o suchości 14% poddano następnie operacji perforowania stosując wałek 2 z zamocowanymi na jego obwodzie kolcami, obracający się z prędkością równą prędkości przesuwających się arkuszy 1 papieru - w danym przypadku 50 m/min. Każdy kolec wałka 2 miał długość większą niż grubość formowanego papieru i średnicę 1 mm. Kolce były ułożone względem siebie na planie siatki kwadratowej, w odległości 2 cm jeden od drugiego. Perforowanie spowodowało powstanie otworów 3 w strukturze papieru. Po operacji

PL 233 258 B1 perforowania w stanie mokrym arkusze 1 wysuszono w aparacie Rapid-Kothen i poddano klimatyzowaniu w warunkach standardowych (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), w wyniku czego otwory 3 uległy częściowemu zamknięciu tworząc otwory 4 częściowo zasklepione.

Wytworzony papier, o grubości 0,14 mm posiadał miejsca 4 o grubości mniejszej o 0,035 mm od grubości obszarów między tymi miejscami, o kształcie kołowym, o średnicy 1 mm, rozmieszczone w odległości jedno od drugiego równej 2 cm.

Parametry otrzymanego papieru były następujące:

- samozerwalność: 6750 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 615 ml/minutę

- rozciągliwość: 2,0%.

Papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej, nie poddany perforowaniu, po operacji prasowania oraz suszenia także w aparacie Rapid-Kothen oraz po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), charakteryzował się następującymi parametrami:

- samozerwalność: 7090 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 164 ml/minutę

- rozciągliwość: 2,02%.

Dla celów porównawczych papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej poddano perforowaniu po operacji prasowania oraz suszenia w aparacie Rapid-Kothen oraz po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%). Perforowanie prowadzono za pomocą wałka 2 z kolcami, o parametrach jak opisano wyżej, obracającego się z analogiczną prędkością. Perforowanie spowodowało powstanie otworów w strukturze papieru. Po perforowaniu suchego papieru miał on następujące parametry:

- samozerwalność: 5430 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 795 ml/minutę

- rozciągliwość: 1,90%.

P r z y k ł a d 3

Drogą rozczyniania i rozwłókniania przygotowano zawiesinę masy papierniczej na bazie makulatury mieszanej zawierającej 60% makulatury OCC oraz 40% zadrukowanej makulatury gazetowej. Masa ta miała smarność równej 60°SR. Z masy tej formowano arkusze 1 papieru o gramaturze 140 g/m² w standardowym aparacie Rapid-Kothen. Arkusze te o grubości 0,21 mm, po ich odwodnieniu i prasowaniu, ale przed ich wysuszeniem, o suchości 50% poddano następnie operacji perforowania stosując wałek 2 z zamocowanymi na jego obwodzie kolcami, obracający się z prędkością równą prędkości przesuwającej się wstęgi papieru - w danym przypadku 10 m/min. Każdy kolec walca 2 miał długość większą niż grubość formowanego papieru i średnicę 2,0 mm. Kolce były ułożone względem siebie na planie siatki kwadratowej, w odległości 5 cm jeden od drugiego. Perforowanie spowodowało powstanie otworów 3 w strukturze papieru. Po operacji perforowania w stanie mokrym arkusze 1 wysuszono w aparacie Rapid-Kothen i poddano klimatyzowaniu w warunkach standardowych (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), w wyniku czego otwory 3 uległy częściowemu zamknięciu tworząc otwory 4 częściowo zasklepione.

Wytworzony papier, o grubości 0,21 mm posiadał miejsca 4 o grubości mniejszej o 0,09 mm od grubości obszarów między tymi miejscami, o kształcie kołowym, o średnicy 2,0 mm, rozmieszczone w odległości jedno od drugiego równej 5 cm.

Parametry otrzymanego papieru były następujące:

- samozerwalność: 3100 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 2910 ml/minutę

- rozciągliwość: 1,02%.

Papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej, nie poddany perforowaniu, po operacji prasowania oraz suszenia także w aparacie Rapid-Kothen oraz po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%), charakteryzował się następującymi parametrami:

- samozerwalność: 3410 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 580 ml/minutę

- rozciągliwość: 1,18%.

Dla celów porównawczych papier uformowany w aparacie Rapid-Kothen z tej samej masy papierniczej poddano perforowaniu po operacji prasowania oraz suszenia w aparacie Rapid-Kothen oraz

PL 233 258 Β1 po sklimatyzowaniu w standardowych warunkach (temperatura otoczenia 23°C, wilgotność względna 50%). Perforowanie prowadzono za pomocą wałka 2 z kolcami, o parametrach jak opisano wyżej, obracającego się z analogiczną prędkością. Perforowanie spowodowało powstanie otworów w strukturze papieru. Po perforowaniu suchego papieru miał on następujące parametry:

- samozerwalność: 2390 m

- przenikalność powietrza (wg Bendtsena): 3250 ml/minutę

- rozciągliwość: 0,89%.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Papier o podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych, wykonany z masy papierniczej z drewna i/lub makulatury o smarności 35-60°SR, znamienny tym, że jego powierzchnia posiada, miejsca o grubości mniejszej o 0,01-0,09 mm od grubości obszarów między tymi miejscami, o kształcie kołowym, o średnicy 0,5-3 mm, rozmieszczone na planie kwadratu, w odległości jedno od drugiego równej 0,7-5 cm.

2. Sposób wytwarzania papieru podwyższonej przepuszczalności powietrza i jednocześnie dobrych właściwościach wytrzymałościowych, określonego w zastrzeżeniu 1, polegający na sporządzeniu zawiesiny masy papierniczej z drewna i/lub makulatury, poddaniu jej rozczynianiu i rozwłóknianiu, następnie formowaniu z niej arkuszy lub wstęgi poddawanych następnie kolejno odwodnieniu, prasowaniu, suszeniu oraz klimatyzowaniu w warunkach standardowych, znamienny tym, że arkusze lub wstęgę papieru, po ich sformowaniu, przed suszeniem, o suchości 6-50% poddaje się procesowi perforowania za pomocą wałka z umieszczonymi na jego obwodzie, na planie kwadratu, kolcami o średnicy 0,5-3 mm i długości większej od grubości arkusza papieru, umieszczonymi w odległości jeden od drugiego równej 0,7-5 cm, obracającego się z prędkością równą prędkości przesuwu mokrych arkuszy lub mokrej wstęgi papieru.