DE2642168C3 - Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Verpackungsmaterials - Google Patents

Description

Die F.rfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Verpackungsmaterials der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Gattung.

Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (aligemeine Papier«Rundschäu. 1959, Seiten 374 ff. und DE-ÄS 19-06 334)? Dabei ist es bekannt, die" Fäden in dem Augenblick mit dem Papierbrei zusammenzubringen, in dem das Papierblatt ausgebildet wird, Die Verstärkung des Päpiermaterials auf diese Weise läßt jedoch vor allem dann zu wünschen übrig, Wenn das Papiermaierial zu Verpackungszwecken verwendet werden soll.

Eine bessere Verstärkung des Materials dadurch, daß ein gewebeähnliches, maschiges Glasseidengitter als vorfabrizierte Einlage in die Papierbahn oder zwischen zwei Papierbahnen eingelegt wird oder indem endlose Fäden durch eine Düse auf eine mit Klebstoff versehene Papierbahn aufgewirbelt werden, wodurch eine gewisse Wirrlage der Fäden im Papiermaterial zustande kommt, ist ebenfalls bereits bekannt. Das Vorfabrizieren solcher

ίο Einlagen und auch das zur Erzielung einer solchen Wirrlage erfolgte Einschießen der Endlosfäden ist jedoch entweder zu aufwendig oder führt auch noch nicht zu einer ausreichenden Verstärkung, insbesondere für Verpackungsmaterialien.

π Darüber hinaus ist es bekannt (DE-OS 22 37 422, DE-AS 19 65 998 und AT-PS 2 63 520), vorfabrizierte Verstärkungseinlagen in Form eines Vlieses oder eines Netzwerkes aus sich wellenförmig erstreckenden, kreuzenden und teilweise überlappenden Fäden als Verstärkungselemente zu verwenden. Auch hier ist der herstellungstechnische Aufwand jedoch relativ groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfachere Weise ein gut verstärktes Verpackungsmaterial herzustellen.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Ohne das Erfordernis vorfabriziener Produkte ist sehr gut verstärktes Verpackungsmaterial einfach herstellbar, da eine wellengitterförmige Struktur unmittelbar beim Zusammentreffen der Verstärkungsfäden mit der Papiermas^c.e erzielt wird.

Weitere Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht; dabei versteht man unter einem »Volan-Typ« insbesondere zur Herstellung von Schichtstoffen verwendete Bindemittel in Form einer Methacrylchromchioridverbindung in Isopropanol. In Berührung mit Glas entsteht die Bindung Cr.O.Si.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung jolchei Verpackungsmaterialien geeignet, die sich neben Flüssigkeitsdichtigkeit, thermischer Versieglungsfähigkeit und anderen, für Verpackungszwecke wichtigen Eigenschaften durch eine große mechanische Reißfestigkeit auszeichnen, wie dies vor allem für Abfallsacke oder auch z. B. hülsenförmige l'jckungen wichtig ist, in denen unter Druck gesetzte, expandierende Füllgüter verpackt werden. Auch die Verarbeitbarkeit des verstärkten Verpackungsmaterials, insbesondere auch durch Knikken und Falten, wird praktisch nicht beeinträchtigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die schematische Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. l(a) eine Papierbahn, die mit parallelen Einlegefäden aus Glasfasern versehen ist.

Fig. l(b) eine Papierbahn, die mit einer Glasfadenverstärkung versehen ist, wobei die Fäden im Wellenmuster eingelegt sind.
Fig. l(c) einen Querschnitt durch ein verstärktes Papiermaterial und

Fig.2 ein schematisciies Bild eines Teiles einer Papiermaschine mit dem sogenannten Sieb, auf das die Päpiermässe ausgegossen wird.
Die in F i g, 2 wiedergegebene, schematische Skizze eines Teiles einer Papiermaschine besteht aus einem Einlaufkasten 1, der die Papiermasse enthält und von dem die Papiermasse durch einen Auslauf 2 auf das Sogenannte Sieb 3 gelangt, das aus einem endlosen Band

mit Netz- oder Gitterkonstruktion besteht und für Wasser durchlässig ist. Am Auslauf 2 des Einlaufkastens

1 werden Verstärkungsfaden 4 eingeführt, die von Vorratsrollen 5 abgenommen werden. Das Sieb 3 ruht auf Walzen 10, und am Auslauf 2 des Einlaufkastens 1 wird das Sieb über eine sogenannte Brustwalze 7 geführt.

Das Papier wird in konventioneller Art hergestellt, indem die Papiermasse vom Einlaufkasten t am Auslauf

2 auf das Sieb 3 verteilt wird, wobei durch Führungsleisten 6 verhindert wird, daß die stark wasserhaltige Papiermasse über die Siebkanten läuft. Mit der Papiermasse zusammen wird eine Anzahl von Verstärkungsfaden 4 zugeführt, die von Vorratsrollen 5 abgenommen werden, und diese Verstärkungsfaden werden synchron mit dem Sieb zugeführt, so daß nach dem Einbetten der Fäden in die Papiermasse eine gegenseitige Bewegung zwischen Fäden und Papiermasse vermieden wird. Das Sieb 3 bewegt sich kontinuierlich und die auf das Sieb ausgegossene Papiermasse verliert bei der Vorwärtsbewegung des Siebes UCIl gluuicn Teil ihres V/äSScnnhäitS, uü uäS Wasser durch die Maschen des Siebes abrufen kann. Am hinteren Teil der Siebbahn sind Saugkästen 8 angebracht, um den Wassergehalt noch weiter zu reduzieren, und an einer Gautschwalze 9, die das Sieb wendet, hat sich die Papiermasse zu einer zusammehängenden Schicht geformt, die nach dem Trocknen. Glätten usw. der Papiermaschine überführt werden kann. Während des ganzen Herstellungsprozesses der Papierbahn sind die Verstärkungsfäden 4 im Papier eingebettet, und wenn den Verstärkungsfaden beispielsweise ein thermoplastisches Beschichtungsmaterial zugesetzt wird, kann diesen eine sehr gute Adhäsion, an den anliegenden Fasern verliehen werden, indem der thermoplastische Belag zum Schmelzen gebracht wird, wenn das Papier über heiße Trockenzylinder läuft.

Es ist auch möglich, die Glasfadenoberflächen mit einem bipolaren, oberflächenaktiven Mittel, beispielsweise Chlorsilan, Chlorsiloxan oder einem organischen Metallkornplex. zum Beispiel Volanen zu behandeln. Eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Adhäsion der Glasfäden an dem fibrösen Material kann darin bestehen, dem Glasmaterial durch einen Verdampfungsprozeß Metalloxyde zuzuführen.

Um die Haftung zwischen dem fasengen Teil des Papiermaterials und den eingelegten Verstärkungsfaden weiterhin zu fördern, ist es möglich, der Papiermasse ein plastisches Material beizugeben, beispielsweise solche Mischungen aus Plastik und Wachsen, die die Handelsbezeichnung »hot melt« haben und sich durch relativ niedrigen Schmelzpunkt und gute Adhäsionskraft auszeichnen. Wie vorstehend angedeutet, ist das Zustandekommen einer sehr guten Adhäsion zwischen dem Fasermaterial und den eingelegten Verstärkungsfaden von vitaler Bedeutung, da die mechanisch verstärkende Funktion der Verstärkungsfäden nur möglich ist. wenn diese im Fasermaterial gut verankert sind.

Die Verstärkungsfaden können in der in Fig. l(a) gezeigten Weise, parallel zueinander angebracht und gleichmäßig über die garlze Breite der Papierbahn Verteilt seirii ürri aber die Reißfestigkeit des Papiers in seiner Längsrichtung zu Verbessern, ist es auch möglich, die Verstärkungsfäden, wie in F i g. 1(b) wiedergegeben, in einem wellenförmigen Muster so anzubringen, daß sie einander teilweise überlappen und Netzstrüktur erhalten, Aus Fig. 1(c) gefti hervor, wie die Fäden in der Faserschicht des Papiers eingebettet und nicht oberflächlich am Papier angebracht sind.

Die Aufbringung der Fäden im Muster gemäß Fig. l(a) dürfte keine Schwierigkeiten bereiten, da die Fäden 4 kontinuierlich von ihren Vorratsrollen 5 abgerollt werden können und der Bewegung des Siebes folgen. Manchmal wird dem Sieb eine Seitenbewigung erteilt, um die angebrachte Papiermassenschicht gleichmäßig zu schütteln, so daß die Fäden 4 wellenförmig aufgebracht werden. Es ist auch möglich, den Vorrats rollen 5 oder besonderen, hier nicht gezeigten Fadenführern eine periodische Seitenbewegung zu geben, wobei sich die Bewegung der einzelnen Fadenführer individuell oder in Fadenführergruppen variieren läßt, so daß man das in Fig. l(b) schematisch dargestellte Fadenmuster erhält. Wichtig ist, daß die Verstärkungsfäden so zugeführt werden, daß nacn dem Auflegen der Fäden keine Relativbewegung zwischen den Fasern der Papiermasse und den Fäden erfolgen kann.

Es ist auch möglich, die Verstau .mgsfaden in einem Karomuster anzuordnen, indem mn /unäilnt in vorstehend beschriebener Weise eine Zahl von parallelen Verstärkungsfaden in Bewegungsrichtung des Siebes anbringt, wahrend die qucrlaufenden Verstärkungsfaden von einem über dem Sieb eingeordneten Fadenvorratsbehälter abgespult und quer über dem Sieb angebracht werden, wonach die Faden abgeschnitten und der Vorgang an einem anderen Teil des Siebes, dem noch keine querlaufenden Fäden zugeführt worden sind, wiederholt wird. Eine solche Anordnung zur Auflage von querlaufenden Verstärkungsfaden kann in vielfacher Weise ausgeführt sein, beispielsweise ist es denkbar, daß der Fadenvorratsbehälter beim Aufbrin gen der Verstärkungsfäden dem Sieb in dessen Bewegung folgt, um anschließend in seine Ausgangslage zurückzukehren und den Vorgang an einem anderen Teile des Siebes zu wiederholen.

Es ist auch möglich, statt der Faden ei·: vorf, öriziertes. vorzugsweise aus Glasfäden beslehendes Netz zu benutzen, das kontinuierlich von einer Vorratsrolle ajgespult und dem Sieb zugeführt wird. Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt dann, daß das Verstärkungsmaterial gleichmäßig über dem Sieb verteilt wird und daß die Verstärkungsfäden dadurch, daß sie in den Knotenpunkten des Netzes miteinander vereint sind, im Ganzen betrachtet eine größere Verankerungsfläche erhalten, da die Fäden durch das Netzwerk miteinander verbunden sind. Nachteilig an diesem Verfahren ist. daß die Kosten für das vorfabrizierte Verstärkungsnetz höher sind, als die entsprechenden Kosten fur separate Verstärkungsfäden.

Als geeignete Verstärkungsfaden sind Glasfaserfäden zu f.npfehlen. und zwar entweder in homogener Form, oder aber Glasfaserfäden, die aus einer größeren Anzahl von dürreren Fäden gesponntn sind. Diese Glasfaserfäden sind relativ billig, haben eine sehr geringe Dehnpng und sind mechanisch sehr stark. Die Fadend'cke kann selbstverständlich je nach Dicke des Papiermaterials variieren, und die zweckmäßige Fadendicke dürfte zwischen 0.01 mm und 0,5 mm liegen, während der Abstand der Fäden zueinander im Hinblick auf den Anwendungsbereich Und die gewünschte Stärke des Materials von Fall zu Fall variieren kann. Außer Glasfaserfäden kann man Plastikfäden benutzen, beispielsweise Fäden aus Polyäthylen oder Polypropylen, die jedoch in ihrer Längsrichtung orientiert sein müssen, iim die Dehnbarkeit der Fäden zu reduzieren.

Selbstverständlich ist es auch möglich, ein vorfabriziertcs Netz aus Plastmaterial zu verwenden.

Das in vorstehend beschriebener Weise hergestellte verstärkte Papiermaterial kann mit Vorteil zu Säcken und Verpackungen für schwere Gegenstände benutzt werden, die gewöhnlich großen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Falls erforderlich, ist es selbstverständlich möglich, das Papiermaterial außer der Verstärkung so zu imprägnieren, daß es feuchtigkeitsbeständig Wird. Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung des beschriebenen Materials billig ist, und daß dieses hohen Ansprüchen bezüglich Festigkeit und Aussehen entspricht.

Die Glasfäden oder das Glasfädennetz können gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren Vorratsrollcn entnommen werden, die relativ große Glasfadehmengen enthalten können. Der Nachteil der Benutzung Von Vorratsmllen für Glasfaden besteht darin, daß diese Rollen überwacht und wenn nötig atisgewfechselt öder eingesetzt werden müssen. Eine billigere Methode, die zumindest in größeren Produklionseinheiten angewandt werden kann, ist die kontinuierliche Produktion von Glasfäden aus einer Glasschmelze, die höher als das Sieb angebracht ist, wobei aus einem speziell arigeord-

iti neten Mundstück dünne Glasfaden ausgepreßt werden.

Bei der Produktion von sogenanntem Düplex-Päpier,

das aus zwei oder mehreren Schichten Fascrmatcrial verschiedener Qualität besteht, können die verstärkten Glasfaden zwischen die erwähnten, zum Duplex-Male-

IS rial gehörenden Schichten eingelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines verstärkten Verpackungsmaterials, bei dem Verstärkungsfäden von Vorratsrollen abgewickelt, am Sieb einer Papiermaschine mit der Papiermasse zusammengeführt und in der Papiermaschine in die Papiermasse eingebettet, sowie mechanisch gut mit dieser verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verstärkungsfäden beim Zusammentreffen mit der Papiermasse quer zur Fortschreitungsrichtung der Papiermasse am Sieb bewegt und ohne wesentliche Relativbewegung zur Papiermasse nach dem Zusammentreffen so weit in dieser Querrichtung ausgelenkt werden, daß sie sich wellenförmig anordnen und unter Bildung von Kreuzungsstellen teilweise überlappend in der Papiermasse einbetten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Sieb ?.L,m Rütteln der aus der Papiermasse und den Verstärkungsfaden besteherideii Schicht seitlich ausgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

als Verstärkungsfäden Glasfaserfäden aus dem Dicken-Bereich von 0,01 b^:s 0,5 mm verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

Glasfaserfäden verwendet werden, die im Querschnitt abgeplattet sind.

5. Verfahren nach Anspp'rh 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß

Glasfaserfäden verwendet werden, die mit einem Belag aus einem bipolaren, oberflächenaktiven Mittel überzogen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß

Glasfaserfäden verwendet werden, deren Oberflächenbelag aus einer Chlorsilan-Chlorsiloxanverbindung und/oder aus organischen Metallkomplexen vom Volan-Typ besteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß

Glasfaserfäden verwendet werden, denen in einem Verdampfungsprozeß Meialloxide zugeführt sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

als Verstärkungsfäden in Längsrichtung orientierte Polyäthylen oder Polypropylen-Fäden verwendet werden.