DE2542511C2 - Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Bahn aus Zellulosematerial - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede innere Schicht mit einem ersten Leimniittel imprägniert wird, bevor die Schichten nach Schritt (c) miteinander verbunden werden, damit die bzw. jede innere Schicht undurchlässig für Versteifungsmittel der äußeren Schichten gemacht wird. ?■>

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsmittel auf die äußeren Schichten der ausgebildeten mehrschichtigen Bahn und nach dem Durchlaufen einer Leimpresse aufgetragen wird. ^m

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konsolidierte Bahn weiter dadurch behandelt wird, daß ein zweites Leimmittel auf die Bahn im trockenen Zustand aufgebracht wird, damit die Bahn einen gewünschten i"> Feuchtigkeitsgehalt behält, und daß eine Oberfläche der feuchten, geleimten Bahn heißgepreßt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung einer mehrschichtigen Faltschachtelpappe, dadurch gekennzeichnet, daß als Vcrstcifungsmittel Stärke und als erstes Leimmittel ein Wachs/Harz-Leim eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Leimmittel aus der Gruppe, die aus Stärke, Gelatine, Latexkomponenten, Polyvinylacetat oder Kombinationen davon besteht, ausgewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Leimmittel Ton beigefügt wird. so

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Bahn aus Zellulosematerial mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren findet insbesondere bei der Herstellung von Bahnen für Faltschachtelkarton, Wellpappe oder dergleichen oder für Behälterkarton Verwendung.

Bei einem typischen Verfahren zum Trockenformen einer Faserbahn bzw. eines Faservlieses wird trockenes faseriges Rohmaterial, z. B. Holzzellulose, die in einer Hammermühle entfasert worden ist, in einem Trägerluftstrom zu einem Verteiler gefördert, von welchem es durch den Trägerluftstrom auf eine durchlöcherte Formfläche oder ein durchlöchertes Formband abgelegt wird, und es wird eine Saugwirkung auf die Unterseite des Bandes unmittelbar unterhalb des Verteilers durch einen Saugkasten aufgebracht, um die Ausbildung der Faserbahn zu unterstützen.

Wenn es erwünscht ist, mehrlagiges Papier oder mehrlagige Pappe nach dem obigen Vorgang herzustellen, ist es zweckmäßig, eine Reihe von Verteilern vorzusehen, deren jeder einen entsprechenden Saugkasten aufweist, die im Abstand hintereinander längs des Bandes angeordnet sind. Infolgedessen werden aufeinanderfolgende Schichten übereinander gelegt Jeder Verteiler wird in typischer Weise mit Fasern aus einer Hammermühle gespeist, die diesem Verteiler zugeordnet ist

Die Herstellung von Faserbahnen nach dem Naßablegungsverfahren ist aus der US-PS 34 31 162 bekannt Bei einem derartigen Verfahrer, sind zwar zwei Schichten vorhanden, die ein in geringem Maße wasserfestes Leimmittel enthalten, es sind jedoch keine äußeren Schichten vorgesehen. Des weiteren wird bereits zu Beginn des Verfahrens ein Leimmittel auf beide Schichten aufgebracht

Aus der DE-OS 23 33 732 ist die Herstellung von Bahnen aus Fasermaterial bekannt, das trocken abgelegt und durch Feuchtpressen konsolidiert wird, wobei dem Fasermaterial 1 bis 10% Stärke zur Versteifung beigemengt werden können. Hieraus ist bereits die Anwendung auf die Herstellung mehrerer Lagen bekannt. Eine derartig hergestellte Bahn hat jedoch über die gesamte Dicke der Bahn einen homogenen Aufbau. Die Festigkeit relativ zur Dicke der Bahn und die Faltbarkeit der Bahn sind jedoch für viele Anwendungsfälle nicht zufriedenstellend.

Des weiteren ist aus DE-OS 23 42 810 ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Faserplatten nach der Trockenformmethode bekannt, wobei Bindemittel oder Klebstoffe verwendet werden können. Die Faserschichten werden mit Bindemittel besprüht oder mit trockenem Bindemittel gemischt und im Anschluß daran mit Wasser besprüht. Auch können verschiedene Bindemittel und Zwischenlagemittel eingesetzt werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden jedoch die Lagen konsolidiert, bevor sie miteinander verbunden werden, und das Versprühen von weiterem Bindemittel erfolgt lediglich zwischen den Lagen, um die Ausbildung einer mehrlagigen Bahn zu unterstützen. Ein Produkt nach diesem Verfahren ergibt ebenfalls keine ausreichende Festigkeit relativ zur Dicke und keine optimale Faltbarkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von mehrschichtigen Bahnen aus Zellulosematerial der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß Bahnen hoher Festigkeit und Steifigkeit bei möglichst geringer Gesamtdicke erhalten werden, die eine Verbesserung der Faltbarkeit besitzen.

Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren der beschriebenen Art hierzu vorgeschlagen, die bzw. jede innere Schicht der Bahn mit einem ersten Leimmittel zu imprägnieren, bevor die Schichten miteinander verbunden werden, damit die bzw. jede innere Schicht undurchlässig für Versteifungsmittel der äußeren Schichten gemacht wird.

Vorzugsweise wird das Versteifungsmittel auf die äußeren Schichten der ausgebildeten mehrschichtigen Bahn und nach dem Durchlaufen einer Leimpresse aufgetragen. Die mehrlagige Bahn kann durch Heißdampfpressen konsolidiert werden. Nach ihrem Konsolidieren wird die Bahn vorzugsweise weiter dadurch

behandelt, daß ein zweites Leimmittel auf die Bahn im trockenen Zustand aufgebracht wird, damit die Bahn einen gewünschten Feuchtigkeitsgehalt behält, und es wird eine Oberfläche der feuchten, geleimten Bahn heißgepreßt

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Herstellung einer mehrschichtigen Faltschachtelpappe als Versteifungsmittel Stärke und als erstes Leimmittel ein Wachs/Harz-Leim eingesetzt wird. Das zweite Leimmittel wird VO^1-ZUgS-weise av* der Gruppe, die aus Stärke, Gelatine, Latexkomponenten, Polyvinylacetat oder Kombinationen davon besteht, ausgewählt Dem zweiten Leimmittel wird zweckmäßigerweise Ton beigefügt.

Der Unterschied im Stärkegehalt der Schichten zusammen mit anderen Faktoren gewährleistet, daß der Konsoiidierungsgrad der inneren Schicht relativ zu dem der äußeren Schichten reduziert werden kann. Der Unterschied in Verbindung mit dem unterschiedlichen Stärkegehalt und der möglichen Faserausrüstung konzentriert die Steifigkeit an der Oberfläche und verbessert eine Schichtspaltung zwischen äußeren und inneren Schichten der Platte, um ein Abkanten ohne Reißen zu erleichtern.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Bahn aus Fasermaterial gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Produkt gemäß der Erfindung bei einer Zwischenstufe des Herstellvorgangs,

F i g. 3 einen Querschnitt durch das Produkt nach vorliegender Erfindung in der endgültigen Form,

Fig.4 eine Teildarstellung einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von mehrschichtigem Karton od. dgl. aus trockengelegten Fasern gezeigt. Die Vorrichtung weist ein endloses, durchlöchertes Kunststoffband 9 auf, auf welches trockene Fasern von einer Folge von Verteilerköpfen 10, 11, 12, 13, die längs des Bandes im Abstand angeordnet sind, gelegt werden. Vakuum- oder Saugkasten 14 sind unterhalb des Bandes 9 und unter jedem Verteilerkopf angeordnet, so daß die Fasern auf dem Band gehalten werden. Jeder Verteilerkopf ergibt somit eine Schicht des fertigen Kartons od. dgl.; die Köpfe 10 und 13 ergeben die äußeren Schichten und die Köpfe 11 und 12 die inneren Schichten. μ

Jeder Verteilerkopf 10, U, 12, 13 wird mit zermahlenen Fasern oder einem Gemisch aus zermahlenen Fasern und anderen Substanzen aus Hammermühlen 15,16,17,18 gespeist.

Die Hammermühlen 15, 18 werden mit trockener Holzmasse von Rollen 19, 20 gespeist. Etwa 8 Gewichtsprozent einer trockenen Stärke wird der Holzmasse in der Hammermühle 18 aus einer Stärkequelle 21 hinzugefügt.

Vorgebrochene, trockene, gemahlene Holzmasse wird in die Hammermühlen 16 und 17 aus Behältern 22, 23 eingeführt und vor dem Eintreten in die Hammermühlen mit einem wasserfesten Wachs/Kolophonium-Leimmittel aus Sprühvorrichtungen 26, 27 besprüht. Ferner wird 10 Gewichtsprozent Trockenstärke der Masse in den Hammermühlen 16 und 17 aus Stärkequellen 24,25 hinzugefügt. Infolgedessen sind die inneren Schichten, die durch die Verteilerköpfe 11 und 12 aufgebracht werden, wasserfest aufgrund des Wachs/Kolophonium-Leimmittels, das sie enthalten.

Die sich daraus ergebende, trockengelegte mehrschichtige Bahn 8 wird dann durch eine Wassersprühvorrichtung 28 auf ihrer äußersten Schicht (d. h. der Schicht die von dem Verteiler 13 aufgebracht worden ist) befeuchtet damit ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 35 Gewichtsprozent erzielt wird. Die feuchte Bahn wird konsolidiert indem sie um die Oberfläche eines dampfbeheizten Zylinders 29 bei einer Temperatur von 110° C geführt und dabei in Kontakt damit über ein Viertel des Umfangs mit Hilfe von Druckwalzen 30 bei Spaltdrücken von ca. 19,6 bis 49,0 kN/m gepreßt wird.

Beim Verlassen des Zylinders 29 wird die Bahn 8 auf der Unterseite (d. h. der Schicht die von dem Verteiler 10 aufgebracht worden ist) über eine Wassersprühvorrichtung 31 mit einer 5- bis 10%igen Lösung von Stärke befeuchtet. Die befeuchtete Bahn weist einen Feuchtigkeitsgehalt von 15 bis 20 Gewichtsprozent auf. Die Bahn durchläuft einen Walzenspalt 32, der durch eine dampfbeheizte Walze mit !10⁰C beheizt ist, und eine Druckwalze, die mit einem Druck von 3,9 bis 19,6 kN/m anliegt, um die Unterseite oder hintere Schicht zu konsolidieren. Die Bahn läuft dann um einen Trocknungszylinder 33 mit einer Temperatur von 110°C. Die getrocknete Bahn, die etwa 6 bis 8 Gewichtsprozent Feuchtigkeit enthält, wird dann um Leimpreßwalzen 34 mit einem Druck von 9,8 bis 49,0 kN/m geführt. Eine Lösung, z. B. von 80% Stärke und 20% Polyvinylacetat, wird an der Presse über Düsen 38 hinzugefügt. Die leimgepreßte Bahn wird einem Feuchtdampfpreß- oder Formvorgang unterzogen, indem sie um einen dampfbeheizten Zylinder 35 mit einer Temperatur von 11O⁰C geführt und dabei in Kontakt damit über eine Gummipressenwalze 36 bei einem Walzenspaltdruck von 3,9 bis 9,8 kN/m gepreßt wird. Dieser Vorgang glättet und konsolidiert die Oberseite des Produktes. Ein ähnlicher Heißdampfpreßvorgang kann auf der entgegengesetzten Oberfläche durch einen oder mehrere beheizte Zylinder und Pressenwaben vorgenommen werden. Die Bahn durchläuft dann weitere Behandlungsstationen 37.

Das mittels der Düsen 38 auf die Bahn 8 aufgebrachte Leimmittel enthält soviel Wasser, daß die die Walzen 34 verlassende Bahn einen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt von zwischen 15 und 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 25 Gewichtsprozent, besitzt.

Ein weiteres Verfahren zur Behandlung der feuchten, beleimten Bahn nach Verlassen der Walzen 34 wird nachstehend in Verbindung mit F i g. 4 beschrieben.

Die beleimte feuchte Bahn wandert nach dem Verlassen der Leimpreßwalzen 34 um eine weitere Führungswalze 46 und wird heißverformt oder heißgepreßt, indem sie über den Druckwalzenspalt einer großen beheizten Walze 45 läuft, die mit einer Preßwalze 47 zusammenwirkt, um die ein Filz 7 läuft. Die geformte bzw. gepreßte Bahn durchläuft dann den übrigen Teil des Endbearbeitungsabschnittes, in welchem eine Streichmaschine und Kalanderwalze vorgesehen sein können, bevor die Bahn als fertiges Produkt auf einer Vorratstrommel aufgewickelt wird.

Andere Leimmittel in flüssiger Form umfassen Gelatine, Latexkomponenten, Polyvinylacetat oder Kombinationen davon, mit oder ohne Mineralien, z. B. lon.

Das Leimmittel kann in beliebiger Weise aufgebracht werden. Anstatt es auf beide Oberflächen der Bahn aufzubringen, kann es auch nur auf eine Oberfläche

aufgebracht werden.

Bei dieser Ausführungsform beträgt das Flächengewicht der Bahn zwischen 50 und 500 mg/m², und die Bahn wird durch die Leimpresse und die Heißpreßwalzen mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min hindurchgeführt. Die Walze 45 ist dampfbeheizt und ergibt eine Oberflächentemperatur zwischen 100 und 200⁰C. Der Walzenspaltdruck zwischen den Preßwalzen 45, 47 beträgt 9,8 bis 49 kN/m.

Die Walze 45 weist eine glatte oder eine gemusterte Oberfläche auf, je nach der gewünschten Oberflächentextur der Bahn. Die Walze 45 wirkt auf die Oberseite der Bahn, d. h. die Oberfläche, die die Formdrahtmarkierung od. dgl. nicht trägt.

Bei einer modifizierten Ausführungsform wird die die Preßwalzen 47, 45 verlassende Bahn wiederum heißgepreßt, dieses Mals wird jedoch die andere bzw. durch Formdraht markierte Oberfläche der Bahn durch die große beheizte Walze eines weiteren Satzes von Preßwalzen beaufschlagt. Wenn die Bahn, die die Preßwalzen 45, 47 verläßt, keine genügende Feuchtigkeit für die weitere Wärmebehandlung besitzt, wird sie erneut behandelt, damit der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt erzielt wird, bevor sie in die weiteren Preßwalzen eingeführt wird. Bei dieser erneuten Behandlung können beide Bahnoberflächen oder auch nur eine Bahnoberfläche behandelt werden.

Wenn die Walze 45 eine glatte Oberfläche besitzt, wird eine Bahn mit ausgezeichneter Oberflächenglätte (auf der einen oder auf beiden Seiten) für ein nachfolgendes Bedrucken erhalten.

Das Beispiel nach F i g. 4 ergibt somit ein Verfahren zur Behandlung einer Bahn aus Fasermaterial, die nach einer Trockenformtechnik hergestellt ist, wobei nach der Formgebung, Konsolidierung und Trocknung der Bahn letztere so behandelt wird, daß ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 25 Gewichtsprozent erhalten wird und dann die behandelte feuchte Bahn dadurch heißgepreßt wird, daß sie durch einen Druckwalzenspalt geführt wird, der von einer beheizten Walze und einer damit zusammenwirkenden Druckwalze gebildet wird.

Der Einfluß des Leimpressens und Heißpressens von Stärke enthaltenden äußeren Schichten der Bahn nach den F i g. 1 und 4 besteht darin, die äußeren Schichten zu versteifen und zu verfestigen. Das Eindringen in die mittleren Schichten wird aufgrund der Menge an wasserabstoßendem Leimmittel in den mittleren Schichten begrenzt Die Versteifungsmittel (z. B. Stärke) werden somit in den äußeren Schichten konzentriert, die die idealen Bereiche zur Verbesserung der Steifigkeit der Bahn sind.

Das Leimen der mittleren Schichten verhindert somit die Aufnahme von Versteifungschemikalien, wie z. B. Stärke, die den äußeren Schichten aufgegeben werden. In F i g. 2 ist ein Schnitt durch die Bahn gezeigt wenn sie gerade die Trocknungswalze 33 durchlaufen hat Die inneren Schichten 41, 42 enthalten wasserabstoßenden Leim und die äußeren Schichten 40,43 enthalten Stärke.

Beide Flächen sind konsolidiert. Die Bahn besitzt beispielsweise eine Steifigkeit von 8 Kenley-Einheiten. Nach dem Durchlaufen der Kalibrierpresse 34 beträgt die Steifigkeit der Bahn dann entsprechend 12 Kenley-Einheiten.

In Fig.3 ist ein Schnitt durch die Bahn gezeigt, nachdem die Bahn die Leimpresse 34 und den Heißdampfdruck-(Konsolidier-)Zylinder 35 durchlaufen hat. Den äußeren Schichten 40,43 wird eine erhebliche

ίο zusätzliche Steifigkeit und Festigkeit gegeben, die aber nicht auf die mittleren Schichten 41,42 übertragen wird. In typischer Weise hat die Bahn eine Steifigkeit von 15 Kenley-Einheiten entwickelt. Die fertige Bahn weist bei einem speziellen Ausführungsbeispiel obere und untere Auskleidungsschichten aus chemischer Pulpe mit 18% Stärke und 1% Polyvinylalkohol sowie eine mittlere Schicht oder mittlere Schichten aus mechanischer Pulpe mit 8% Stärke und 3% Leimmittel auf. Jede Schicht ist normalerweise nichthomogen, da die Konzentration an Zusatzstoffen zur Oberfläche hin zunimmt.

Die Verwendung bestimmter Leimmittel (z. B. auf Wachsbasis) in den mittleren Schichten kann an sich und durch ihre Wirkung in bezug auf den Widerstand gegen Durchdringen der Versteifungsmittel eine Verringerung des Konsolidierungsgrades in den mittleren Schichten relativ zu den äußeren Schichten ergeben. Änderungen im Grad der Konsolidierung können auch durch andere Faktoren bewirkt werden, z. B. Feuchtigkeitsgehalt und Wärme. Diese Unterschiede zusammen mit dem unterschiedlichen Gehalt an Versteifungsmitteln in den Schichten ergeben eine Grenzschicht zwischen den inneren und äußeren Schichten. Diese Grenzschicht beeinflußt den Grad der Schichtspaltung zwischen den inneren und äußeren Schichten beim Abkanten und kann somit die Faltbarkeit der Bahn verbessern.

Die Festigkeit und Steifigkeit der fertigen Bahn wird deshalb in den äußeren Schichten konzentriert, und es wird eine Sperrschicht zwischen den mittleren Schichten und äußeren Schichten erzeugt, um eine Schichttrennung zwischen den Schichten beim Falten des Produktes zu erleichtern.

Das Leimmittel für die mittleren Schichten kann Bindemittel oder Vernetzungsmittel, z. B. Gummi oder Hemizellulose enthalten. Stärke kann der Fasermasse für die erste Verteilervorrichtung 10 hinzugefügt werden oder es können Änderungen im Anteil der Stärke, die der Verteilervorrichtung 13 oder der Sprüheinrichtung 31 oder bei 28 hinzugefügt wird, vorgenommen werden. Anstelle von Stärke können andere Materialien, z. B. Hemizellulosen oder Carboxymethylcellulose, verwendet werden, um die Grundbahn zu modifizieren, damit sie die gewünschten Eigenschaften in bezug auf Steifigkeit, Festigkeit und Faltbarkeit ergibt Der Walzenspaltdruck und die Zylindertemperatüren können so geändert werden, daß sie den einzelnen Bahnforderungen angepaßt sind. Es können auch unterschiedliche Arten von Brei für die verschiedenen Schichten verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer mehrschichtigen Bahn aus Zellulosematerial mit mindestens drei Schichten, die zur Verwendung als Faltschachtelpappe geeignet ist, bei welchem

a) das faserförmige Zellulosematerial zur Ausbildung der Schichten trockengelegt wird, ι ο

b) die äußeren Schichten mit einem Versteifungsmittel imprägniert werden,

c) die Schichten miteinander verbunden werden,

d) die miteinander verbundenen Schichten befeuchtet werden und '⁵

e) die befeuchteten verbundenen Schichten durch Anwendung von Wärme und Druck konsolidiert werden,