CH637715A5 - Verfahren zum kontinuierlichen herstellen einer gleichmaessigen faserdispersion zur papierherstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens. - Google Patents

Description

Erfindung mittleres Gew. (g)

0,0244

0,0201

0,0235

Std. Abw. (g)

0,0030

0,0021

0,0004

max. Gew. (g)

0,0340

0,0273

0,0246

min. Gew. (g)

0,0172

0,0155

0,0226

Gew.-Bereich (g)

0,0168

0,0118

0,0020

Proben (n)

93

93

93

Koeffiz. d. Änderung

12,3%

10,5%

1,7%

Ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Gleichmässigkeit des Bahnmaterials nach der Erfindung besteht darin, die Dicke des Bahnmaterials zu messen. Unter Verwendung einer TMI-Lehre, Modell Nr. 549, mit einem Amboss mit einem Durchmesser von 15,2 mm und einem Druck von 0,48 bis 0,62 bar ist es möglich, Messwerte der Dicke des Bahnmaterials bis zu einer Empfindlichkeit von 25,4-10-4 mm zu erzielen. Durch Erzielen von statistischen Messwerten der Dicke der Bahn in Zonen von offenbarer Gleichmässigkeit und in Zonen mit offenbaren Faserfehlern ist es möglich, die Dickenänderung an den Fehlerstellen zu messen. Die Anwendung dieses Verfahrens hat gezeigt, dass kleine Fehler als Ansammlungen oder Agglomerationen von Fasern kategorisiert werden können, die optisch sichtbar sind und eine örtliche Differenz in der Bahndicke von bis zu 0,01 mm verursachen. Hauptfehler sind Ansammlungen oder Agglomerationen von Fasern, die optisch

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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8

sichtbar sind und eine örtliche Differenz in der Bahndicke verursachen, die grösser ist als 0,13 mm oder mehr. Die Anwendung dieses Verfahrens zum Identifizieren und Kategorisieren von Faserfehlern hat ergeben, dass das Glasfaservliesmaterial nach der Erfindung eine Zahl von isolierten Mehrfaserfehlern von weniger als 10 pro 9,3 m2 (wenn nur die Hauptfehler betrachtet werden) und gewöhnlich eine Hauptfehlerzahl von etwa 3 oder weniger pro 9,3 m2 aufweist.

Die folgenden Beispiele werden angegeben, um die Effektivität der Erfindung noch verständlicher zu machen. Diese Beispiele dienen nur zur Veranschaulichung und die Erfindung ist keineswegs auf sie beschränkt. Alle Angaben sind Gewichtsangaben, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiele 2 bis 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde auf derselben Papiermaschine wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Verfahrensbedingungen, die Faserbeschickung und das Flächengewicht des erzeugten Materials geändert wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt :

Beispiel 2

Faser

20

25

Beispiel 1 15

Ein leichtes Glasvliesmaterial wurde unter Verwendung einer Papiermaschine in Produktionsgrösse hergestellt. Glasfasern mit einem Faserdurchmesser von 9 (im wurden auf eine Länge von 12,7 mm aus Strängen von Glasrovings, die von Spulen zugeführt wurden, zugeschnitten. Die zugeschnittenen Fasern wurden direkt in eine in der Stoffleitung angeordnete Dispergiervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 0,45 kg/min eingeleitet. Die Dispergiervorrichtung hatte ein Fassungsvermögen von 3791, ein relatives Rührflügelverhältnis von 5,4 mm/1 und wurde mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 1141/min betrieben, was eine Verweilzeit von etwas mehr als 3 min ergab. Das benutzte Dispersionsmedium war eine verdünnte Schwefelsäurelösung, die ein Guar-Gum-Derivat (Gendriv-492 SR) in Mengen enthielt, die ausreichten, um eine Lösungsviskosität von ungefähr 5 cP bei einem pH-Wert von 2,3 und einer Temperatur von 31 °C zu schaffen. Die Faserdispersion mit einer Faserkonsistenz von 0,4% wurde aus der Dispergiervorrichtung zu einem Mischbehälter geleitet, in welchem die Faserkonsistenz mit einem Verhältnis von ungefähr 24:1 verdünnt wurde. Polyvinylalkoholfasern wurden der verdünnten Suspension in Mengen zugesetzt, die ausreichten, um eine Polyvinylalkoholfaserkonzentration von 8% auf der Basis des Gewichts der Glasfasern zu schaffen. Die Faserdispersion wurde dann einem Stoffauflauf, der ein geringes Fassungsvermögen und eine hohe Durchflussgeschwindigkeit hatte, mit einer Konsistenz von 0,017% zugeleitet, und es wurde eine Glasfaserbahn mit einer mittleren Produktionsgeschwindigkeit gebildet.

Das sich ergebende Bahnmaterial hatte ein Flächengewicht von 13,6 g/m2, eine Dicke von 84 [im und eine Luftporosität von 8263 Litern pro Minute pro 100 cm2 bei einem Druck von 12,7 mm Wassersäule. Die leichte Bahn hatte eine Trockenzugfestigkeit von 507 g/25 mm in der Maschinenrichtung und von 333 g/25 mm in der Querrichtung. Sie ergab beim Zungenreissversuch 34 g in der Maschinenrichtung und 44 g in der Querrichtung.

Proben, die verschiedenen Teilen des Flächenmaterials entnommen wurden, zeigten eine Hauptfehlerzahl von 0 bis 2 und eine Unterfehlerzahl von 0 bis 5 pro 9,3 m2, korrigiert auf ein Flächengewicht von 17 g/m2. Ein Hauptfehler wird als eine Mehrfasergruppierung kategorisiert, die entweder aus nichtdis-pergierten oder aus teilweise dispergierten Fasern besteht oder eine Heuhaufenkonfiguration mit einer Dickenänderung von 0,01 mm oder mehr hat, während ein Unterfehler als zwei oder drei Fasern kategorisiert wird, die undispergiert geblieben oder 6o zusammengezogen worden sind und eine Dickenänderung bis zu 0,01 mm haben. Als technisch annehmbare leichte Materialien werden diejenigen angesehen, die etwa 10 oder weniger und vorzugsweise 5 oder weniger Hauptfehler pro 9,3 m2 Bahnmaterial haben. Die Unterfehler werden als unbedeutsam ange- 65 sehen. Das Flächenmaterial zeigte ausserdem eine gleichmässige Faserverteilung, die bei einer optischen Prüfung im wesentlichen frei von jeglicher Dichteänderung war.

9 jim (%)

70

46

90

70

22

13 |i.m(%)

22

46

-

22

70

Binder

8

8

10

8

8

Flächengewicht (g/m2)

19,8

18,3

22,0

22,4

23,1

Dicke (p,m)

123

115

133

138

115

Luftporosität (1/min)

5648

6552

4742

5512

6149

Trockenzugfestigkeit (g/25

mm)

MT

1109

609

1828

1456

1121

VT

915

765

1034

1362

1037

Zungenreissfestigkeit (g)

MT

51

60

40

62

89

VT

51

44

60

63

99

Fehlerzahl/9,3 m2

Hauptfehler

0-3

0-4

0-3

0-1

0

Unterfehler

3-4

0-5

7-13

1-4

2-4

Beispiele 7 bis 9

Das Verfahren der vorangehenden Beispiele wurde auf einer Maschine mit geringer Produktionsgrösse unter Verwendung von Glasfasern mit kleinerem Durchmesser und ohne Binderfasern wiederholt. In jedem Fall bildeten die Glasfasern 100% des Faseranteils und hatten eine Länge von 12,7 mm und einen Durchmesser von 6 (im. Das Flächengewicht und die Fehlerzahl pro 9,3 m2 sind unten angegeben. Die hohe Unterfehlerzahl gibt den sehr feinen Faserdurchmesser und die subjektive Bestimmung durch den Analytiker wieder, ist aber in jedem Fall als ein Flächenmaterial anzusehen, das unter kommerziellen Gesichtspunkten perfekt ist.

50

55

Beispiel

Flächengewicht

Haupt

Unter

Nr.

(g/m2)

fehler fehler

7

15,8

1

222

8

16,6

0

356

9

17,6

0

198

Beispiel 10

Ein kontinuierliches Faservliesflächenmaterial wurde aus einer Faserbeschickung hergestellt, die aus 67,5 Gew.-% Glasfasern mit einem Durchmesser von 9 p,m und einer Länge von 12,7 mm, 22,5 Gew.-% Polyesterfasern mit 1,5 dpf mit einer Länge von 6,4 mm und aus 10 Gew.-% Polyvinylalkoholfasern bestand. Nur die Glasfasern wurden in der in der Stoffleitung angeordneten Dispergiervorrichtung der bei den obigen Beispielen benutzten Art dispergiert, nämlich in einer Einheit mit mehreren Kammern, in der die Fasern und das Dispersionsmittel kontinuierlich direkt durch die Einheit hindurch von einer Kammer zur nächsten strömten. Die Einheit hatte ein relatives Rührflügelverhältnis von 2,7 mm/1 und wurde mit einem Durchsatz von 1,56 Tonnen pro Tag betrieben. Die Glasfaserdispersion wurde unter Verwendung von Wasser als Dispersionsmedium hergestellt, wobei das Wasser auf eine Viskosität von 8 cP unter Verwendung von 0,1% Guar-Gum-Derivat

9

637 715

(Gendriv 492 SR) und 0,075% Natriumhexametaphosphat eingestellt war. Die Faserkonsistenz betrug 0,15% und die Verweilzeit in der Dispergiervorrichtung betrug etwa 3,3 min.

Die Polyester- und Polyvinylalkoholfasern wurden in einer Stoffbütte bei einer Faserkonsistenz von 0,15% etwa 20 min 5 lang dispergiert. Der Polyester- und Binderfaserstoff aus der Bütte wurde mit der Glasfaserdispersion vermischt, verdünnt und dem Stoffauflauf einer Papiermaschine zugeführt. Durchgehendes Bahnmaterial wurde mit einem Flächengewicht von 45 g/m2 und 22 g/m2 hergestellt. Das erstgenannte Material t o zeigte eine Mikrovariation im Flächengewicht von 1,7% mit Änderungen in einem Bereich von 0 bis 4,6%, und eine Makrovariation im Flächengewicht von 1,7%, während das letztgenannte Material eine Mikrovariation im Flächengewicht von 0,76%, mit Änderungen in einem Bereich von 0 bis 3,1%, zeigte, is Bei beiden Materialien war die Anzahl der sichtbaren Fehler null.

Beispiel 11

Das Verfahren von Beispiel 10 wurde wiederholt, mit der 20 Ausnahme, dass die Polyesterfasern weggelassen wurden. Nur 5 Gew.-% Polyvinylalkoholfasern wurden benutzt und die Glasfasern hatten einen Durchmesser von 6 um. Bei dem sich ergebenden Bahnmaterial war die Anzahl der sichtbaren Fehler null und die Mikrovariation im Flächengewicht betrug 4,2%. 25

Beispiel 12

Ein Flächenmaterial wurde aus 70 Gew.-% Polyesterfasern mit 1,5 dpf und einer Länge von 19 mm und aus 30% Holzfasern unter Verwendung der in der Stoffleitung vorgesehenen Dispergiervorrichtung der vorangehenden Beispiele gebildet. Die trockenen Polyesterfasern wurden der Einlaufrutsche der Dispergiervorrichtung durch einen textilen Faserförderer und ein Wiegeband zugeführt. Das Dispersionsfluid war Wasser,

das Separan AP-30 in einer Konzentration von 0,016% enthielt, was eine Viskosität von 6 cP ergab. Das Fluid zeigte einen pH-Wert von 6,0 und wurde bei einer Temperatur von 40 °C benutzt. Die Verweilzeit der Polyesterfasern in der Dispergiervorrichtung betrug 2,85 min. Das Verfahren der vorangehenden Beispiele wurde angewandt und ein kontinuierliches Bahnmaterial hergestellt, das eine ausgezeichnete Faserformation zeigte, die mit der der Glasbahnen der vorangehenden Beispiele vergleichbar war.

Das vorangehende Verfahren wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass der Viskositätsregler Hydroxyäthylcellulose (Natrosol) in einer Konzentration von 0,164% war, was eine Viskosität von 5 cP ergab. Das sich ergebende Flächenmaterial zeigte ebenfalls eine ausgezeichnete Faserformation.

Beispiel 13

Das Verfahren von Beispiel 12 wurde wiederholt, und zwar unter Verwendung von 100 Gew.-% Polyesterfasern mit 1,5 dpf und einer Länge von 25,4 mm. Die Viskosität der Dispersionsflüssigkeit betrug 10 cP, die Dispersion war gleichmässig und das Bahnmaterial zeigte eine gute Faserformation.

Beispiel 14

Das Verfahren von Beispiel 11 wurde wiederholt, die Polyesterfasern wurden aber durch Nylonfasern mit 6 dpf und einer Länge von 19 mm ersetzt. Das relative Rührflügelverhältnis blieb 5,4 mm/1 und die sich ergebende Dispersion war ausgezeichnet. Das Bahnmaterial zeigte keine Fehler.

1 Beispiel 15

Das Verfahren von Beispiel 14 wurde wiederholt, wobei aber die Nylonfasern durch Polypropylenfasern mit 1,8 dpf und einer Länge von 12,7 mm ersetzt wurden. Das sich ergebende Bahnmaterial zeigte wenige Fehler.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. 637 715 2

   PATENTANSPRÜCHE Tonnen pro Tag ist.

   1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer gleich- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, massigen Faserdispersion zur Papierherstellung nach dem dass die Verhältniszahl mehr als 1,34 und der Dispersionsfaktor Nassverfahren aus Faserbündeln, gekennzeichnet durch fol- 0,05 bis 1,0 beträgt.

   gende Schritte : 5 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

   a) Ausbildung einer Faseraufschwemmung, die eine Disper- dass die Verhältniszahl 1,34 bis 6,7 und der Dispersionsfaktor sionsflüssigkeit mit einer Viskosität von wenigstens 0,02 Pa • s 0,1 bis 0,5 beträgt.

   und Fasern in Form von wenigstens teilweise ungeöffneten Faserbündeln in einer in der Stoffleitung angeordneten Disper-giervorrichtung umfasst, wobei die Fasern eine Faserlänge von 10 wenigstens 6,4 mm und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 400:1 bis 3000:1 haben ;

   b) Kontinuierliches Hindurchleiten der Faseraufschwem- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinu-mung durch eine in der Dispergiervorrichtung angeordnete ierlichen Herstellen einer gleichmässigen Faserdispersion zur Dispergierkammer, in der Bereiche geringeren Druckes und 15 Papierherstellung nach dem Nassverfahren aus Faserbündeln strömungsunterbrechende Turbulenzen hoher Intensität sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, erzeugt werden, wobei die Kammerverweilzeit der Faserauf- Anorganische Faservliesmaterialien, wie Glasfaserpapiere, schwemmung höchstens zehn Minuten beträgt ; werden zwar bereits seit beträchtlicher Zeit hergestellt, sie stel-

   c) Einwirkenlassen der Turbulenz auf die Aufschwemmung len aber den Papierhersteller immer wieder vor spezielle Proin den Turbulenzbereichen, wobei die Turbulenz ausreichend 20 bleme hinsichtlich einer gleichmässigen Faserverteilung. Das-stark ist, um während der Verweilzeit in der Kammer die Faser- selbe gilt für Faservliesmaterial, das überwiegend aus syntheti-bündel zu öffnen und die einzelnen Fasern zu dispergieren ; sehen Fasern grosser Länge, die nicht aus Glas bestehen, herge-und stellt wird. In diesem Zusammenhang ist in der Fachwelt aner-

   d) Abführen der dispergierten Fasern und der Flüssigkeit kannt, dass die Gleichmässigkeit der Faserdispersion vor der aus der Kammer als eine im wesentlichen gleichmässige und 25 Bildung des Flächenmaterials untrennbar an eine gleichför-homogene Faserdispersion zur anschliessenden Flächenmate- mige Faserformation innerhalb des sich ergebenden Bahnmaterialbildung. rials gebunden ist. Aufgrund der mit der Erzielung der notwen-
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, digen gleichförmigen Fasersuspension verbundenen Schwierig-dass die Dispersionsflüssigkeit eine Viskosität von wenigstens keiten haben die sich ergebenden anorganischen Vliese aus 0,05 Pa • s hat und dass die Fasern ein Verhältnis von Länge zu 30 Fasern von geringem Durchmesser ein hohes Flächengewicht Durchmesser von 700:1 bis 2000:1 haben. von etwa 50 g/m2 und mehr, da die schwereren Materialien
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- dick genug sind, um die Ungleichmässigkeiten der sich erge-net, dass in die Dispergiervorrichtung die Dispersionsflüssig- benden Faseranordnung nicht in Erscheinung treten zu lassen, keit und ein trockenes Fasergemisch, bestehend aus anorgani- Bei der typischen Papierherstellung nach dem Nassverfahren sehen und synthetischen organischen Fasern, eingeleitet wird. 35 haben die anorganischen Fasern Durchmesser von nur wenigen
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, Mikrometern und werden, wie die nicht aus Glas bestehenden dass trockene Fasern von Strängen endloser Fäden abgeschnit- synthetischen Fasern, dem Dispersionsmedium in Form von ten werden und dass die abgeschnittenen trockenen Fasern und aus Vielfachfasersträngen gehackten Bündeln zugeführt. Das die Dispersionsflüssigkeit der Dispergiervorrichtung mit kon- Dispersionsmedium für Glasfasern ist gewöhnlich eine wässrig-trollierter Geschwindigkeit zugeführt werden. 40 saure Lösung und kann etwas viskos sein, um die Dispersion
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, und Trennung der einzelnen Fasern innerhalb des Vielfach-dass trockene Fasern zugeschnitten und diese Fasern und die faserbündels zu fördern und aufrechtzuerhalten. Typischer-Dispersionsflüssigkeit der Dispergiervorrichtung zugeführt weise werden die Fasern in das Dispersionsmedium einge-werden, und dass die Verweilzeit 2 bis 6 Minuten beträgt. bracht und innerhalb eines Holländers oder Pulpers gerührt,
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 45 um die Bündel aufzutrennen, und anschliessend wird das Mate-dass die Dispersion aus der Dispergiervorrichtung zu einer Flä- rial in Aufbewahrungsbehälter gefördert, die herkömmliche chenmaterialbildungszone gefördert wird, wo die Fasern in der Mischeinheiten enthalten, welche die Fasern in ihrem Dispersion von dem Dispersionsmedium getrennt und als eine gewünschten suspendierten oder dispergierten Zustand halten, kontinuierliche Faservliesbahn aufgefangen werden, und Wenn während der anfänglichen Dispersion der Fasern nicht wobei die Dispersion vor dem Erreichen der Flächenmaterial- 50 ausreichend gerührt wird, ergibt sich eine unvollständige Tren-bildungszone verdünnt wird. nung der einzelnen Fasern, und es sind Faserbündel innerhalb
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, des erhaltenen kontinuierlichen Flächenmaterials sichtbar.

   dass die Flächenmaterialbildungszone mit einem Stoffauflauf In den letzten Jahren sind Glasfasern und nicht aus Glas geringen Volumens versehen ist. bestehende synthetische Fasern mit niedriger den-Zahl, die län-
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, 55 ger sind als bei der Papierherstellung üblich, nämlich Fasern dass die Dispersionsflüssigkeit eine Viskosität von wenigstens mit einer Länge zwischen etwa 6,3 und 25,4 mm und darüber 0,05 Pa • s hat, dass die Fasern ein Verhältnis von Länge zu benutzt worden. Wenn jedoch diese Fasern nach dem bekann-Durchmesser von 1000:1 bis 1600:1 haben und dass die Verweil- ten Verfahren dispergiert werden, zeigt es sich, dass die einzel-zeit 2 bis 6 Minuten beträgt. nen Fasern dazu neigen, sich im Holländer und in den Aufbe-
9. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach 60 wahrungsbehältern zu verschlingen und zu verklumpen und einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- nicht ohne weiteres wieder dispergiert werden können, was net, dass die Dispergierkammer mit mehreren Rührflügeln ver- Klumpen oder andere Unregelmässigkeiten in dem Flächensehen ist, wobei die Verhältniszahl aus Rührflügeldurchmesser materialprodukt ergibt. Es hat sich ausserdem gezeigt, dass sich in mm zum Fassungsvermögen der Kammer in Liter wenig- die langen Glasfasern wieder so ansammeln, dass Vielfachfaser-stens 0,67 beträgt, und ferner, dass ein Materialdurchsatz zum 65 gruppierungen gebildet werden, die die Konfiguration eines "

   Erreichen eines Dispersionsfaktors von mehr als 0,005 bewirkt Heuhaufens-oder-einer Spinne haben. Diese «Heuhaufen» kön-

   ist, wobei dieser Faktor der Quotient aus der genannten Ver- nen in schweren Materialien und für gewisse Anwendungsfälle, hältniszahl und der Durchsatzmenge der Aufschwemmung in in denen es nicht auf das äussere Erscheinungsbild des Flächen

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   materials ankommt, hingenommen werden, sie sind jedoch als aus der Kammer als eine im wesentlichen gleichmässig und Hauptfehler bei leichten Materialien und für diej enigen homogene Faserdispersion zur anschliesenden Flächenmate-

   Anwendungsfälle anzusehen, in welchen das Glasflächenmate- rialbildung.

   rial einen Oberflächenschleier bildet oder eine glatte Ober- Besondere Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsge-

   fläche eines verstärkten Kunststoffgebildes bilden soll. 5 mässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2-8

   Die dickeren, schweren Glasflächenmaterialien wurden in definiert.

   Vinylfussbodenbelagplatten und dergleichen verwendet, um Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine eine Massbeständigkeit zu erzielen. In das schwere Glasflä- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, chenmaterial dringt jedoch Harz schlecht ein, und es kommt Gemäss der Erfindung zeichnet sich diese Vorrichtung dadurch deshalb zu einer mässigen Laminatbildung, mit der Folge, dass io aus, dass die Dispergierkammer mit mehreren Rührflügeln verdie Platten dazu neigen, sich in einzelne Schichten aufzuspal- sehen ist, wobei die Verhältniszahl aus Rührflügeldurchmesser ten. Dünne, leichte, handgeschöpfte Flächenmaterialien mit in mm zum Fassungsvermögen der Kammer in Liter wenigguter Faserverteilung können unter Aufwendung entsprechen- stens 0.67 beträgt, und ferner, dass ein Materialdurchsatz zum der Sorgfalt einzeln hergestellt werden. Die gleichmässige Erreichen eines Dispersionsfaktors von mehr als 0.005 bewirkt

   Faserverteilung, die erforderlich ist, um die mit dem Auge 15 ist, wobei dieser Faktor der Quotient aus der genannten Verwahrnehmbare Variation der Gesamtdichte, den sog. «Wolken- hältniszahl und der Durchsatzmenge der Aufschwemmung in effekt», zu beseitigen und mit einer beträchtlichen Verringe- Tonnen pro Tag ist.

   rung von isolierten Mehrfaserbündeln oder «Heuhaufen» ver- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im bunden ist, ist jedoch auf kontinuierlichen Papiermaschinen folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bei der Herstellung von leichtem Glasfaservliesmaterial nicht 20 näher beschrieben. Es zeigen :

   erreicht worden. Fig. 1 ein Blockdiagramm eines bevorzugten Verfahrens,

   Bei einer kontinuierlichen Papierherstellung auf Produk- das bei der Herstellung des leichten Vliesmaterials nach der tionsbasis wird Langfaserflächenmaterial typischerweise aus Erfindung angewandt wird,

   sehr verdünnten Fasersuspensionen unter Verwendung einer Fig. 2 ein Schema des Verfahrens von Fig. 1 einschliesslich

   Schrägsieb- oder ähnlichen Papiermaschine hergestellt. Bei sol- 25 einer Darstellung einer bevorzugten Reihenanordnung aus chen Maschinen wird ein herkömmlicher offener Stoffauflauf einer Dispergiervorrichtung und einem Stoffauflauf, und mit ausreichendem Fassungsvermögen benutzt, um für die Fig. 3 eine vergrösserte Teilansicht eines in der Dispergier-

   Vliesbildungszone ein ruhiges und relativ spannungsfreies Vorrichtung von Fig. 2 verwendeten Rührflügels, die die sich

   Fluid zu schaffen. Der Vorteil eines solchen Stoffauflaufes ist hinter ihm während des Betriebes bildende Zone starker Turbu-darin zu sehen, dass in ihm genügend Zeit zum Freisetzen von 30 lenz zeigt.

   Luftblasen aus der Fasersuspension vor der Vliesbildung Ein Hauptfaktor bei der Erzielung der gewünschten gleich besteht. Diese Lösung eines erwünschtermassen ruhigen und mässigen Faserverteilung innerhalb des sich ergebenden Flä-spannungsfreien Fluids hat jedoch für Suspensionen mit lan- chenmaterialprodukts ist, wie oben erwähnt, das Erzeugen gen Glasfasern einen entscheidenden Nachteil. Es hat sich einer vollständigen und gleichmässigen Dispersion oder gezeigt, dass die Luftblasen, wenn sie in dem Stoffauflauf frei- 35 Suspension der Fasern innerhalb des Dispersionsmediums und P gesetzt werden, die Bildung von Faser-«Heuhaufen» gestatten das Fördern der intakten Dispersion zu der Bahn- oder Vliesbil-oder sogar fördern. Die Blasen tragen diese Mehrfasergruppie- dungszone. Der übersichtlicheren Beschreibung und des leich-rungen an die Oberfläche des Vliesmaterials, wenn es gebildet teren Verständnisses halber wird die Erfindung deshalb in Verwird. Das ergibt nicht nur ein unter dem Gesichtspunkt der bindung mit dem bevorzugten angewandten Verfahren äusseren Erscheinung unannehmbares Flächenmaterial, son- 40 beschrieben, und zwar insbesondere in bezug auf dessen dem auch ein unregelmässig oder rauhes Oberflächengefühl, Anwendung bei der Bildung des neuen und verbesserten Glas-das leicht festgestellt werden kann, indem einfach mit der Hand faservliesmaterials.

   über die Oberfläche des Flächenmaterials gestrichen wird. Zahlreiche Faktoren beeinflussen die Qualität einer wässri-

   Demgemäss ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues und gen Faserdispersion und die Möglichkeit, sie der Bahnbildungs-verbessertes Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer • 45 zone einer Papiermaschine zuzuführen. Zu diesen Faktoren gleichmässigen Faserdispersion der eingangs genannten Art zu gehören die Art der Faser einschliesslich der Faserzurichtung schaffen, das zur Bildung von im wesentlichen fehlerfreiem, und des Zustandes der für die Faserzufuhr verwendeten Faden-nassaufgelegtem Faservliesmaterial gut geeignet ist. stränge, die Zerhackungs- oder Schneidleistung, die Zusam-

   Diese Aufgabe wird beim erfindungsgemässen Verfahren mensetzung und die Eigenschaften des Dispersionsmediums, durch folgende Verfahrensschritte gelöst: 50 die Leistungsfähigkeit der Misch- oder Dispergiervorrichtung a) Ausbildung einer Faseraufschwemmung, die eine Disper- und die Behandlung des Fasermaterials nach dem Verlassen der sionsflüssigkeit mit einer Viskosität von wenigstens 0,02 Pa • s Dispergiervorrichtung. Jeder dieser Faktoren ist zwar wichtig, und Fasern in Form von wenigstens teilweise ungeöffneten es hat sich jedoch bei der Erfindung gezeigt, dass ein wesentli-Faserbündeln in einer in der Stoffleitung angeordneten Disper- eher und beträchtlicher Faktor die Intensität der die Fasern giervorrichtung umfasst, wobei die Fasern eine Faserlänge von 55 trennenden Turbulenz und die Verweilzeit der Fasern inner-wenigstens 6,4 mm und ein Verhältnis von Länge zu Durchmes- halb des Systems zwischen den Punkten, an welchen sie in die ser von 400:1. bis 3000:1. haben. Dispergiervorrichtung eintreten und sie verlassen, und, in dem b) Kontinuierliches Hindurchleiten der Faseraufschwem- Fall von Glasfaserdispersionen, die zusätzliche Zeit zwischen mung durch eine in der Dispergiervorrichtung angeordnete der Dispergiervorrichtung und dem Punkt, an welchem sie aus Dispergierkammer, in der Bereiche geringeren Druckes und 60 der Dispersion in der Bahnbildungszone der Papiermaschine strömungsunterbrechende Turbulenzen hoher Intensität entfernt werden, sind.

   erzeugt werden, wobei die Kammerverweilzeit der Faserauf- Bei der Erfindung wurde festgestellt, dass die besten Ergeb-

   schwemmung höchstens zehn Minuten beträgt. nisse durch völliges Weglassen der bislang verwendeten Aufbe-

   c) Einwirkenlassen der Turbulenz auf die Aufschwemmung wahrungsbehälter und durch Verwendung einer in die Stofflei-in den Turbulenzbereichen, wobei die Turbulenz ausreichend 65 tung eingebauten Dispergiervorrichtung anstelle der in der Verstark ist, um während der Verweilzeit in der Kammer die Faser- gangenheit verwendeten Chargenmischer, die für eine starke bündel zu öffnen und die einzelnen Fasern zu dispergieren. Turbulenz sorgt, erzielt werden. Im Zusammenhang mit dem d) Abführen der dispergierten Fasern und der Flüssigkeit Weglassen der Aufbewahrungsbehälter steht die unmittelbare

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   Zufuhr der dispergierten Glasfasern zu einer Verdünnungsstation und die Verwendung eines glatten, ein geringes Fassungsvermögen aufweisenden oder kurzen Stoffauflaufs, in dem es zu einer hohen Turbulenz und zu einer hohen Materialgeschwindigkeit kommt. In einem solchen System strömt die Fasersuspension innerhalb von wenigen Sekunden aus der Dispergiervorrichtung zu der Bahnbildungszone der Papiermaschine und die Verweilzeit innerhalb der Dispergiervorrichtung ist ein Hauptfaktor für die Zeitkontrolle des Durchganges der Glasfasern durch das System. Diese Zeitkontrolle ist wichtig, da es sich gezeigt hat, dass eine optimale Dispersion von langen Fasern relativ schnell erreicht wird, d.h. innerhalb von etwa 1 bis 2 min, und in ihrem gleichmässigst dispergierten Zustand für eine Zeitspanne von nur 4 bis 5 min gehalten wird. Danach neigen die langen Fasern, insbesondere die dünnen, flexiblen Glasfasern, zum Ansammeln, zum gegenseitigen Verschlingen oder zum Bilden der unerwünschten «Heuhaufen» oder Mehrfaserbündel, die oben erwähnt worden sind. Es ist klar, dass die Papierherstellung nach dem Nassverfahren ein dynamisches System ist, das durch zahlreiche andere Bedingungen oder Faktoren innerhalb des Systems beeinflusst wird, beispielsweise durch die Viskosität des Dispersionsmediums, die Faserkonsistenz, die Geschwindigkeit, mit der die Fasern der Dispergiervorrichtung zugemessen werden, und zahlreiche andere Verfahrensvariable. Infolgedessen wird die exakte Verweilzeit sich in Abhängigkeit von diesen verschiedenen Bedingungen oder Faktoren ändern. Beste Ergebnisse sind jedoch mit kontrollierten Verweilzeiten in der Dispergiervorrichtung von weniger als 10 min und insgesamt von etwa 1 bis 7 min erzielt worden. Ein annehmbarer Arbeitsbereich liegt zwischen etwa 2 und 6 min, während die bevorzugte Verweilzeit etwa 2,5 bis 5 min beträgt.

   Die anorganischen Fasern, die bei der Erfindung benutzt werden können, umfassen zwar im wesentlichen sämtliche herkömmlichen anorganischen Materialien, die im Handel in Faserform erhältlich sind, wie Asbest, Mineralwolle und dergleichen, Glasfasern werden jedoch im allgemeinen vorgezogen. Die Fasern variieren in der Dicke zwar beträchtlich, in der bevorzugten Ausführungsform liegen jedoch die Faserdurchmesser im gröberen Faserbereich, also zwischen etwa 5 und 15 Um. Selbstverständlich können in besonderen Anwendungsfällen Fasern mit etwas kleinerem oder etwas grösserem Durchmesser benutzt werden. Die Glasfasern stellen den Hauptanteil des Fasergehalts dar und machen vorzugsweise soviel wie möglich von dem Fasergehalt aus. So sind etwa 85 bis 90% oder mehr der Fasern in dem Flächenmaterialgebilde anorganische Fasern und vorzugsweise Glasfasern. Gemäss den hier angegebenen Beispielen können Gemische von unterschiedlichen Arten und Grössen von Glasfasern benutzt werden oder das Flächenmaterial kann nur aus Glasfasern eines einzigen Typs und einer einzigen Grösse hergestellt werden.

   Aufgrund der Art der bevorzugt verwendeten Glasfasern ist es im allgemeinen wünschenswert, einen Binder in dem anorganischen Flächenmaterial vorzusehen. Ein Binder kann zwar als eine verdünnte Lösung angewandt werden, nachdem die Bahn hergestellt ist, oder in der Faserzufuhr als ein Teil des Dispersionsmediums enthalten sein, im allgemeinen wird jedoch vorgezogen, Binderfasern zu verwenden, die bis zu 10 bis 15% des Gesamtfasergehalts und vorzugsweise etwa 5 bis 10% desselben ausmachen. Verschiedene Binderfasern können mit guten Ergebnissen verwendet werden. Es hat sich gezeigt, dass von diesen Polyvinylalkoholfasern Ergebnisse liefern, die denen überlegen sind, die sich bei einem Besprühen mit Klebstoffen und dergleichen nach der Bahnbildung ergeben. Die Binderfasern verbessern ausserdem die Eigenschaften der Handhabung der Bahn in der Papiermaschine. Vorzugsweise werden die Fasern in der Trockenpartie der Maschine aktiviert oder wenigstens weich gemacht, um das Flächenmaterial mit seiner gewünschten strukturellen Integrität zu versehen.

   Die Binderfasern werden der Fasersuspension vorzugsweise während oder nach dem Verdünnen der Faserkonsistenz und vor dem Einleiten der Suspension in den Stoffauflauf der Papiermaschine zugesetzt. So können die Polyvinylalkoholfasern, die als die Binderkomponente der anorganischen Faserbahn dienen, zweckmässig mit einer Flügelpumpe mit einstellbarer Drehzahl stromabwärts der Verdünnungsstufe zugesetzt werden, ohne die Dispersion der Glasfasern innerhalb des gleichmässig dispergierten Faserstoffmaterials zu stören. Bei Bedarf kann anschliessend eine Leimpressenbehandlung oder eine andere Binderbehandlung in Abhängigkeit von dem besonderen Verwendungszweck, für den das Flächenmaterial vorgesehen ist, angewandt werden.

   Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht auf anorganische Fasern beschränkt. Lange Fasern, die aus synthetischen organischen Materialien hergestellt sind, können ebenfalls mit gutem Erfolg benutzt werden. So können Kunstfasern, wie Nylon, Rayon, Polyvinylacetat, Polyester, Polyolefine und dergleichen oder Kombinationen derselben benutzt werden.

   Solche synthetischen Fasern bilden typischerweise den Hauptfaseranteil zusammen mit geringeren Mengen an natürlichen Fasern, sie können aber auch ausschliesslich als einziger Faseranteil benutzt werden. Die Fasern sind lang, d.h. ihre Länge beträgt mehr als 6,4 mm, und die Fasern können einen sehr niedrigen den-Wert haben. So können Materialien mit 1,5 den und einer Länge von 19 mm oder mehr ohne weiteres benutzt werden. Diese langen, dünnen und flexiblen Fasern weisen typischerweise zwar ein Länge :Durchmesser-Verhältnis von etwa 700:1 bis 2000:1 auf, wobei ausgezeichnete Ergebnisse bei Verhältnissen von 1000:1 bis 1600:1 erzeugt werden, es können jedoch auch Fasern benutzt werden, die in den breiten Verhältnisbereich von 400:1 bis 3000:1 fallen. Typische Beispiele der bevorzugten Materialien sind Rayon- oder Polyesterfasern mit 1,5 bis 1,8 dpf und einer Länge von 19 mm sowie Polyesterfasern mit 6 dpf und Längen von 25,4 und 38,1 mm.

   Diese langen Fasern sorgen für eine höhere Zug- und Reissfestigkeit, erfordern weniger Binder und gestatten eine grössere mechanische Bearbeitung der Bahn selbst in deren Nasszu-stand.

   Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, die langen Fasern kontrolliert oder dosiert zuzuführen, um die besten Faserdispersionseigenschaften zu erzielen. Die Fasern werden vorzugsweise mit einer ausgewählten Geschwindigkeit in eine kontinuierliche, in die Stoffleitung eingebaute Dispergiervorrichtung dosiert und aus der Dispergiervorrichtung direkt der Verdünnungs- und Bahnbildungszone einer herkömmlichen Papiermaschine zugeführt. Diese Anordnung beseitigt die Notwendigkeit, die dispergierten Fasern in einer Stoffbütte oder einem anderen Aufbewahrungsbehälter zu halten, und die daraus resultierende Verschlechterung der Qualität der Dispersion. Ausserdem ist es ein Vorteil der Erfindung, dass die benutzte kontinuierliche Dispergieran-lage im Vergleich zu herkömmlichen sperrigen Stoffaufbereitungsanlagen einen relativ einfachen Aufbau hat und billig ist. Bei Bedarf können die Fasern vorgeschnitten und mit einer Trockenfaserdosiereinrichtung zugeführt werden, in einem Dispersionsmedium vorgemischt oder als kontinuierliche Stränge zugeführt und zerschnitten oder zerhackt werden,

   wenn sie der in die Stoffleitung eingebauten Dispergiervorrichtung zugeführt werden.

   Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Schneidvorrichtung, wie etwa einen Zweirollenschneider 10, zu benutzen, die oberhalb des Einlasstrichters 12 der Dispergiervorrichtung 14 vorgesehen ist, so dass kontinuierliche Stücke oder Fäden 16 von Glasrovings oder Kunstfasersträngen von Spulen 18 zugeführt und zerschnitten werden können, um unmittelbar der

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   Dispergiervorrichtung zugeführt zu werden. Diese Zufuhr der kontinuierlichen Fäden ergibt eine ausgezeichnete Kontrolle sowohl über die Faserlänge als auch über die Geschwindigkeit, mit der die Fasern der Dispergiervorrichtung zugeführt werden. Ausserdem ist sie flexibel, denn sie gestattet die Verwendung von unterschiedlichen Faserlängen und ermöglicht, die Faserlängen zu steuern. Gemäss Fig. 2 wird das Dispersionsmedium der Dispergiervorrichtung 14 über eine Leitung 20 ebenfalls durch den Einlasstrichter 12 zugeführt.

   Wenn vorgehackte oder vorgeschnittene Fasern benutzt werden, ist es möglich, die Geschwindigkeit zu kontrollieren, mit der die Fasern der Dispergiervorrichtung zugeführt werden, indem ein Wiegeband oder dergleichen zwischen einer Trockenfaserdosiereinrichtung, wie beispielsweise dem Schneider 10, und der Faserdispergiervorrichtung 14, benutzt wird, in welchem Fall die Trockenfaserdosiereinrichtung als Vorzuführer dient, dessen Geschwindigkeit durch ein Signal von dem Wiegeband beeinflusst und kontrolliert wird, um die gewünschte Zufuhrgeschwindigkeit für die Fasern zu erzielen. Statt dessen können die Fasern in einer Dispersionsflüssigkeit vorgemischt werden, um eine anfängliche Faseraufschwemmung von bekannter Konsistenz zu schaffen, die in die in die Stoffleitung eingebaute Dispergiervorrichtung dosiert werden kann. In einer solchen Aufschwemmung ist ein Teil der Fasern bereits dispergiert, aber viele Fasern liegen in Form von teilweise ungeöffneten Faserbündeln vor.

   Das Fluid, das als Dispersionsmedium benutzt wird, wird über die Leitung 20 ebenfalls der Einlaufrutsche 12 der Dispergiervorrichtung 14 zugeführt, um darin die gewünschte Faserkonsistenz zu erzeugen. Wenn lange Fasern irgendeines Typs dispergiert werden, sollte vorzugsweise das Dispersionsmedium eine ausreichende Menge an einem die Viskosität modifizierenden Mittel enthalten. Typischerweise zeigt die Lösung eine Viskosität über 2 cP und mehr und üblicherweise zwischen etwa 5 und 20 cP. Das viskositätserzeugende Mittel kann ein natürliches Material, wie beispielsweise Kautschuke, oder ein synthetisches Material, wie Hydroxyäthylcellulose oder irgendein anderes Harz sowie Gemische oder Kombinationen derselben, sein. Die Mittel sind vorzugsweise wasserlösliche Materialien, die allein oder in Kombination mit anderen Materialien benutzt werden können, um die gewünschte Viskosität zu erzeugen. Beispiele für natürliche Kautschuk- oder Gummate-rialien sind Johannesbrot- und Guar-Gum-Derivate. Von diesen werden die Guar-Gum-Derivate vorgezogen, und ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einer wässrigen Lösung eines handelsüblichen (von der Firma General Mills Company unter der Bezeichnung «Gendriv» vertriebenen) Guar-Gum-Deri-vats erhalten. Zusätzlich zu den natürlichen Viskositätsreglern ist es auch möglich, synthetische Materialien zu benutzen, wie höhermolekulare Harze, Dispersionsmittel, grenzflächenaktive Mittel und dergleichen, um die Eigenschaften des Dispersionsmediums zu kontrollieren. Diese synthetischen Materialien sind vorzugsweise wasserlöslich und in der für die Glasfasern verwendeten sauren Umgebung stabil. Unter den synthetischen Viskositätserzeugungsmaterialien sind bevorzugte Harze Poly-acrylamid-Polimere, die in verdünnten wässrigen Lösungen bei geringer Konzentration (z.B. 0,025 bis 0,2%) verwendet werden können, um für die gewünschte Viskositätskontrolle zu sorgen. Typisch für solche Materialien ist das unter der Bezeichnung «Separan AP-30» (Dow Chemical Company) und unter der Bezeichnung «Cytame 5» (American Cyanamide Company) vertriebene Polyacrylamidharz. Ein Beispiel für die verwendete Hydroxyäthylcellulose ist das wasserlösliche Material, das unter der Bezeichnung «Natrosol» (Hercules Chemical Company) vertrieben wird.

   Das viskose Dispersionsmedium wird benutzt, da es das gegenseitige Verheddern der langen, dünnen, flexiblen Fasern während des Dispergiervorganges verhindert und mithilft, die

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   Fasern während des Hindurchleitens der Suspension durch die Dispergiervorrichtung in ihrem dispergierten Zustand zu halten. Die Viskosität der Lösung wird die erforderliche Verweilzeit beeinträchtigen und muss auf die besondere Faser und Faserkonsistenz, die benutzt werden, eingestellt werden. Ein Medium von hoher Viskosität und eine kurze Verweilzeit könnten zu einem unterdispergierten Faserstoff führen, während eine niedrige Viskosität und eine lange Verweilzeit zu einer Überdispersion und zur Bildung von «Heuhaufen» und anderen Hauptfehlern führen könnten. Eine Viskosität in dem Bereich von etwa 5 bis 10 cP und eine Verweilzeit von etwa 2,5 bis 5,0 min ergibt gute Dispersionsergebnisse. Wenn Glasfasern dispergiert werden, ist das Medium eine wässrig-saure Lösung, die auch ein geeignetes Mittel zum Kontrollieren der Viskosität enthalten kann. So wird in der bevorzugten Ausführungsform eine wässrige Lösung von verdünnter Schwefelsäure mit einem pH-Wert zwischen etwa 2 und 4 benutzt. Es können aber auch andere Zusätze, wie Dispersionshilfsmittel, z.B. grenzflächenaktive Mittel, wie Natriumhexametaphosphate (im Handel unter der Bezeichnung «Calgon») dem Dispersionsmedium zugesetzt werden, um die gewünschte Kontrolle über die dispergierten Fasern zu erhalten und mitzuhelfen, die Rekombination von Fasern zu unerwünschten Heuhaufen-Konfigurationen zu verhindern.

   Es hat sich, wie erwähnt, gezeigt, dass die Fasern in dem Dispersionsmedium ziemlich schnell dispergiert werden und dass innerhalb verhältnismässig kurzer Zeit ein Spitzenprozentsatz an dispergierten Fasern erreicht wird, woran anschliessend die Fasern, insbesondere Glasfasern, dazu neigen, sich etwas miteinander zu verbinden oder zu verknäueln und die unerwünschten «Heuhaufen» zu bilden. So sollte nach dem Erreichen einer optimalen Dispersion das Rühren für eine begrenzte Zeitspanne fortgesetzt und die Verweilzeit der Fasern in der Dispergiervorrichtung so gesteuert werden, dass längeres Rühren vermieden wird. In diesem Zusammenhang hat es sich auch gezeigt, dass selbst dann, nachdem die optimale Dispersion mit der gewünschten Verweilzeit erreicht worden ist, die Rühreinrichtungen innerhalb der Dispergiervorrichtung nicht ohne Nachteil für die Qualität der Dispersion abgeschaltet werden können. Selbstverständlich wird die Oberflächenbehandlung der Fasern die Möglichkeit, für die Fasern eine längere Verweilzeit zuzulassen, wesentlich beeinflussen. Bei den meisten Glas- und synthetischen Fasern, die gegenwärtig im Handel erhältlich sind, hat es sich jedoch gezeigt, dass die optimale Verweilzeit zwischen 2,5 und 5 min liegt, wenn mit einem Dispersionsmedium gearbeitet wird, das eine Viskosität von etwa 5 bis 10 cP hat. Für Glasfasern sollte die Dispersionsflüssigkeit einen pH-Wert von etwa 2 bis 3 bei einer etwas erhöhten Temperatur der Lösung von etwa 27 bis 38 °C und eine Faserkonsistenz von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-% haben.

   Vorzugsweise sollte die Dispergiervorrichtung so ausgebildet sein, dass sie eine relativ glatte Innenfläche hat und frei von Kanten und Flächen ist, an denen die langen Glas- oder synthetischen Fasern sich verhaken oder hängen bleiben können. Die Dispergiervorrichtung kann jedoch aus mehreren Misch- oder Dispergierstationen oder -kammern mit kontinuierlicher Strömung direkt von Station zu Station bestehen, damit sich die gewünschten Verweilzeitwerte ergeben. Ein charakteristisches Merkmal der Dispergiervorrichtung nach der Erfindung ist sein kompakter Bereich starker Turbulenz. Diese wird erzeugt, indem ein Rührflügel, der in bezug auf das Volumen der Rührflügelkammer gross ist, und ein schneller Durchsatz oder eine niedrige Verweilzeit für die kontinuierlich durch die Dispergiervorrichtung hindurchgeleitete Faseraufschwemmung benutzt werden. Statt einen übermässig grossen Rührflügel in einer herkömmlichen Papierbütte vorzusehen, wird bevorzugt, die in der Stoffleitung angeordnete Dispergiervorrichtung wesentlich kleiner, einfacher und billiger als ein solches Gerät

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   auszuführen. Die geringere Grösse hat ausserdem den Vorteil homogene Faserdispersion zu schaffen. Der Dispersionsfaktor dass in dem System zu jeder Zeit geringere Mengen an Fasern ist der Quotient aus dem relativen Rührflügelverhältnis und benötigt werden. der Durchsatzgeschwindigkeit der Aufschwemmung in Tonnen

   Gemäss Fig. 2 kann die in der Stoffleitung angeordnet Dis- pro Tag (d.h. in Tonnen pro 24 h). Eine herkömmliche Papierpergiervorrichtung 14, die ausgezeichnete Ergebnisse erbracht 5 bütte mit einem relativen Rührflügelverhältnis von 0,002 und hat, aus einem insgesamt rechteckigen Dispergierraum beste- einem Durchsatz von ungefähr 20 Tonnen pro Tag wird einen hen, der in fünf oder mehr einzelne Kammern 22 unterteilt ist, Dispersionsfaktor von 0,0001 aufweisen. Dagegen hat die in der die durch Durchflussöffnungen 24 miteinander verbunden Stoffleitung angeordnete Dispergiervorrichtung nach der sind, welche den Strom der Faseraufschwemmung fortschrei- Erfindung einen Dispersionsfaktor, der um wenigstens das tend von einer Kammer zur nächsten leiten, wenn er kontinu- io Zehnfache und mehr grösser ist. Der Dispersionsfaktor nimmt ierlich durch die Dispergiervorrichtung hindurchgeht. Jede zu, wenn die relative Rührflügelgrösse zunimmt, und ist Kammer kann einen oder mehrere Rührer oder Rührflügel 26 wesentlich grösser als 0,005. Tatsächlich liegt sein Wert in enthalten, die die starke und kräftige Rührwirkung erzeugen, einem Bereich von etwa 0,01 bis etwa 2,0, wobei der bevorzugte die für erforderlich angesehen wird, um die Faserbündel aufzu- Faktor einen Wert von etwa 0,05 bis etwa 1,0 hat. Beispielsweise brechen und die homogene und gleichmässige Dispersion der- 15 wird die in der Stoffleitung angeordnete Dispergiervorrichtung, selben innerhalb des Dispersionsmediums zu schaffen. In der die ein typisches relatives Rührflügelverhältnis zwischen 0,2 bevorzugten Ausführungsform sind die Rührflügel 26 mit kei- und 1,0 hat und mit einem Durchsatz von etwa 2 Tonnen pro nen Schub erzeugenden Schaufeln, wie den Paddeln 28, verse- Tag arbeitet, einen Dispersionsfaktor von etwa 0,1 bis 0,5 hen, so dass sie nicht notwendigerweise den Durchfluss der haben.

   Aufschwemmung durch die Kammern 22 antreiben oder unter- 20 Es sei beachtet, dass in der speziellen Ausführungsform der stützen. Die Rührflügel sollten statt dessen so gross sein, dass Dispergiervorrichtung, die in Fig. 2 dargestellt ist, die einzelnen sie einen grossen Bereich starker Turbulenz in der gesamten Kammern 22 innerhalb des Dispergierraumes im wesentlichen Ausdehnung der Kammer erzeugen, damit die durch die Kam- dieselbe Grösse haben und rechteckig sind, so dass die Wände mer strömende Aufschwemmung dieser starken Turbulenz aus- der Kammer als die Turbulenz verstärkende Prallwände die-gesetzt ist, die bewirkt, dass die Faserbündel in ihre einzelnen 25 nen, die bestrebt sind, die Erzeugung einer Wirbel- oder Spiral-Faserkomponenten aufgebrochen werden. Die Rührflügel soll- Strömung der Aufschwemmung durch die Kammer zu verhin-ten ausserdem von einer nichtstapelnden Konfiguration sein, dern. Das sichert wiederum die Berührung der Fasern und ins-die verhindert, dass einzelne Fasern an den Schaufeln des besondere der Faserbündel mit den Turbulenzkraftkomponen-

   Rührflügels festgehalten werden und sich daran in Form von ten, die durch die Rührflügel erzeugt werden.

   Bündeln, Knäueln usw. ansammeln. Eine solche bogenförmig 30 Die besondere Gestaltung der Dispergiervorrichtung kann gepfeilte, mit breiter Fläche versehene Schaufelpaddelkonfigu- variieren, solange die gewünschten Eigenschaften und Funktio-ration ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, von denen letztere die nen des wirksamen Lösens der einzelnen Fasern aus den der Erzeugung einer Wirbelstromzone 30 reduzierten Druckes Dispergiervorrichtung zugeführten Faserbündeln erreicht wer-

   unmittelbar hinter der Rührflügelschaufel 28 und vor ihr eine den. Das sollte innerhalb der angegebenen Verweilzeit erreicht turbulente Konvulsionsströmung 32 zeigt, die auf die Fasern 35 werden, um eine gleichmässige Dispersion der einzelnen innerhalb der Kammer 22 einwirkt. Fasern zu erzeugen, während die Faserdispersion schnell durch

   Es ist, wie erwähnt, ein Merkmal der Erfindung, dass die die Dispergiervorrichtung gefördert wird. Die Fasern werden, Rührflügelschaufel eine Gross eoder Radialkrümmung zeigt, wie erwähnt, vorzugsweise in das durch die Dispergiervorrich-die gegenüber dem Volumen oder Fassungsvermögen der den tung strömende Dispersionsmedium dispergiert, um die Rührflügel beherbergenden Kammer übermässig gross ist. Bei- 40 gewünschte Faserkonsistenz zu schaffen. Gewöhnlich ist die spielsweise kann in einer herkömmlichen Papierbütte mit Konsistenz wesentlich höher als die Faserkonsistenz in dem einem Fassungsvermögen von etwa 56 7811 eine Schaufel Stoffauflauf, und zwar um einen Faktor von bis zu 10 bis 100.

   benutzt werden, die einen Durchmesser von 762 mm hat, um Gemäss der bevorzugten Ausführungsform ist die Faserkonsi-eine Faserdispersion zu mischen, was ein relatives Rührflügel- Stenz kleiner als 2% und liegt im allgemeinen in einem Bereich Verhältnis (d.h. der Rührflügelschaufeldurchmesser dividiert 45 von etwa 0,3 bis 1,3%, wobei ein Bereich von 0,5 bis 0,9% bevor-durch das Fassungsvermögen der Bütte) von etwa 0,01 mm/1 zugt wird.

   ergibt. Die in der Stoffleitung angeordnete Dispergiervorrich- Die Faserdispersion bewegt sich, wie oben erwähnt, schnell tung nach der Erfindung sollte andererseits ein relativ kleines aus der Dispergiervorrichtung zu dem Blattbildungsteil 36 der Rührflügelverhältnis von wenigstens 0,67 mm/1 aufweisen und Papiermaschine und erreicht tatsächlich das Papiermaschinen-hat typischerweise ein relatives Rührflügelverhältnis von etwa 50 sieb 38 nach dem Verlassen der Dispergiervorrichtung inner-1,34 bis 6,7 mm/1. Das wesentlich geringere Volumen in bezug halb weniger Sekunden. Während dieser Zeit wird jedoch die auf den Durchmesser des Rührers ergibt einen äusserst kräfti- Faserkonsistenz der Dispersion so eingestellt, dass der Fasergen und turbulenten Zustand hoher Intensität innerhalb der Stoff stärker verdünnt wird. Das kann erreicht werden, indem einzelnen Kammern des Dispergierraumes. Da der Rührflügel die Dispersion einem getrennten Durchflussmischbehälter 40 nicht vom Axialschubtyp ist, ist er ausserdem nicht bestrebt, die 55 zugeführt wird, in welchem sie mit dem Sieb- oder Abwasser-Aufschwemmung durch die Zone hoher Turbulenz hindurch hauptstrom vermischt wird, der sich aus dem Bahnbildungsvor-schnell zu beschleunigen, sondern gewährt der Turbulenz eine gang ergibt und über eine Leitung 42 zugeführt wird. Die Faserausreichende Zeit der Einwirkung auf die Faserbündel. Die konsistenz wird von einem Wert von 0,3 bis 1,3% auf einen Fasern sind beständig der Turbulenz ausgesetzt, während sie Wert von etwa 0,005 bis 0,05% verdünnt. Die Verdünnung ist sich in der Kammer befinden, da die relative Grösse der Kam- 60 somit grösser als 10:1 und gewöhnlich 15:1 bis 25:1, damit sich mer und ihre Gestalt das Vorhandensein von ruhigen Berei- die stark verdünnte Fasersuspension ergibt, die dem Stoffauf-chen innerhalb der Kammern verhindern. lauf der Papiermaschine zugeführt wird. Zusätze, wie Viskosi-

   Das relative Rührflügelverhältnis sollte, wie erwähnt, mit tätsregler und andere Einstellmittel, können, wie gezeigt, durch einem schnellen Durchsatz oder einer geringen Verweilzeit für geeignete Beimischungen zu dem Siebwasser, das aus dem Tank die durch die Dispergierkammer hindurchgehende Faserauf- 65 44 in die Leitung 42 gelangt, kontrolliert werden.

   schwemmung kombiniert werden. In diesem Zusammenhang Der gemäss der Erfindung benutzte Stoffauflauf ist gemäss hat es sich gezeigt, dass ein Dispersionsfaktor von grösser als Fig. 2 kürzer als der offene Stoffauflauf von herkömmlichen 0,01 erzielt werden sollte, um die erwünschte gleichmässige und Schrägsiebpapiermaschinen und mit einem mit glatter Kontur

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   versehenen Wandeinsatz 46 versehen, um das Volumen der stark verdünnten Fasersuspension in dem Stoffauflauf zu verringern und ihr zu ermöglichen, schnell durch den Stoffauflauf hindurch zu der Bahnbildungszone zu strömen. Der Stoffauflauf mit geringerem Volumen und glatter Kontur erhöht nicht nur die Geschwindigkeit der sich hindurchbewegenden Fasersuspension, sondern erhöht auch den Grad an statistischer Turbulenz unmittelbar über der Bahnbildungszone. Der erhöhte Turbulenzgrad verhindert das Ansammeln von Schaum- und Fasermassen, die sonst an die Oberfläche schwimmen und «Heuhaufen» oder andere Faserfehler hervorrufen würden. Die Kontrolle über die Strömung der verdünnten Faserdispersion kann durch eine geeignete Strömungssteuervorrichtung erzielt werden, beispielsweise durch die Flügelpumpe 48 mit veränderlicher Drehzahl, vorausgesetzt jedoch, dass die Pumpe einen glatten Aufbau hat und frei von Elementen ist, die in der Strömung Wirbel erzeugen oder in anderer Weise das Verheddern von Fasern verursachen. Der Stoffauflauf, der gemäss der Erfindung benutzt wird, verhindert somit, dass die Faserdispersion für eine längere Zeitspanne festgehalten wird, wodurch die dispergierten Fasern daran gehindert werden, zu rekombinieren und Fehler in dem Flächenmaterialgebilde zu bilden.

   Die Fasern in der stark verdünnten, gleichmässigen Fasersuspension, die dem Stoffauflauf zugeführt wird, werden auf dem sich bewegenden Schrägsieb 38 schnell gesammelt, wenn das Dispersionsmedium durch das Sieb strömt. Das aufgefangene Dispersionsmedium, das frei von Fasern ist und als Siebwasser bezeichnet wird, wird dann in dem System im Kreislauf zurückgeleitet, wobei ein Teil des Siebwassers zu der Einlassrutsche' 12 der in der Stoffleitung angeordneten Dispergiervorrichtung über die Leitung 20 unter der Pumpwirkung der Pumpe 50 zurückgeleitet wird. Der überwiegende Teil des Siebwassers wird mittels der Pumpe 52 durch die Leitung 42 zu der Verdünnungsstation 40 gepumpt, wo es zum Verdünnen der Faserdispersion benutzt wird, die aus der in der Stoffleitung angeordneten Dispergiervorrichtung 14 kommt.

   Das Faservliesmaterial, das auf der Papiermaschine kontinuierlich gebildet wird, ist, wie erwähnt, ein leichtes Material mit einer gleichmässigen Faserformation. Die Gleichmässig-keit der Fasern innerhalb des Flächenmaterials kann visuell und subjektiv beurteilt werden, indem mit einer Quelle gleichförmigen Lichtes durch das Flächenmaterial hindurchgeblickt wird. In der technischen Literatur, die sich auf die Bahnformation bezieht, ist beispielsweise in dem mehrbändigen Werk von James P. Casey, Pulp and Paper, Interscience, New York, 2. Auflage, 1961, insbesondere im Band 3, S. 1277-1279, angegeben, dass Faservliesmaterial eine gleichmässige oder dichte Formation hat, wenn bei Betrachtung im Durchlicht die Dichtigkeit der von Mattglas gleicht. Es ist weiter angegeben, dass die Formation schlecht oder ungleichmässig ist, wenn die Fasern ungleich verteilt sind, was dem Flächenmaterial im Durchlicht ein gesprenkeltes oder wolkiges Aussehen gibt. Die Ergebnisse einer solchen optischen Prüfung können nicht numerisch ausgedrückt werden, insbesondere da die scheinbare Gleichmässig-keit der Formation durch die Lichtdurchlässigkeit des Papiers beeinflusst wird, aufgrund der eine schlechte Formation um so leichter erkennbar ist, je lichtdurchlässiger das Papier ist. Obgleich komplizierte und teuere photoelektrische Abtastvorrichtungen bereits in einigen Fällen benutzt worden sind, um die Bahnformation zu messen, erwähnt Casey auch die Verwendung eines Verfahrens zum Auswerten der Mikrovariation und der Makrovariation des Flächengewichts als eine Technik zum Messen der Gleichmässigkeit des Faservliesmaterials.

   Der hier benutzte Begriff der «Mikrovariation im Flächengewicht» ist die mittlere arithmetische Gewichtsänderung einer gleichen Anzahl von gleich grossen Proben, die aus Gebieten mit anscheinend hoher und niedriger Dichte entnommen werden. Sie wird ermittelt, indem fünf Proben mit einem Durchmesser von 12,7 mm aus den Gebieten mit scheinbar hoher und niedriger Dichte herausgeschnitten und gewogen werden. Alle Proben werden aus einem beliebig gewählten Teil des Bahnmaterials, der einen Flächeninhalt von 0,09 m2 hat, herausgeschnitten. Durch Feststellen der mittleren arithmetischen Änderung in den Gewichten der zehn Proben kann die Mikrovariation in dem Flächengewicht bestimmt werden. Bei Anwendung dieses Verfahrens hat es sich gezeigt, dass das Glas-faservliesmaterial nach der Erfindung eine Mikrovariation von weniger als 10% bei einer mittleren Änderung in einem Bereich von etwa 0,75% bis 4,2% und bei Flächengewichten von 17 bis 45 g/m2 zeigt. Die prozentuale Änderung wurde berechnet, indem die Differenz zwischen dem mittleren Gewicht sämtlicher Proben und den einzelnen Gewichtsmessungen durch das mittlere Gewicht dividiert wurde. In diesem Zusammenhang hat es sich gezeigt, dass die Mikrovariation für Glasbahnen, die nach bekannten Verfahren hergestellt worden sind, in den Bereich von 21 bis 33% fiel. Beispielsweise zeigten zwei Glasflächenmaterialien, die gemäss der US-PS 3 622 445 hergestellt wurden, mittlere MikroVariationen von 31,5% und 29,6% bei Flächengewichten von 45 g/m2 bzw. 19 g/m2, während drei Glasflächenmaterialien, die gemäss den Angaben in der US-PS 3 749 638 hergestellt wurden, mittlere Mikrovariationen von 32,8%, 21,6% und 22,4% bei Flächengewichten von 44 g/m2 bzw. 19 g/m2 bzw. 17 g/m2 zeigten.

   Der Begriff «Makrovariation im Flächengewicht» ist der Koeffizient der Gewichtsänderung einer Anzahl von grösseren Proben, die aus einem grösseren Gebiet entnommen worden sind. Er wird durch beliebiges Auswählen von drei Proben mit einem Flächeninhalt von 0,09 m2 aus einer Probe mit einer Grösse von 0,9 x 1,8 m bestimmt. Einunddreissig Proben mit einem Durchmesser von 25,4 mm wurden verstreut aus jeder 0,30-m-Probe entnommen. Der Koeffizient der Änderung der Gewichte der dreiundneunzig Proben mit einem Durchmesser von 25,4 mm wurde dann berechnet, um die Makrovariation zu ermitteln. Das Glasbahnmaterial, das gemäss der Erfindung hergestellt wurde, zeigte einen Änderungskoeffizienten, der deutlich unter 5% lag, wie es die folgende Tabelle zeigt.

   Makrovariation im Flächengewicht

   US-PS 3 622445

   US-PS 3 749 638