DE949801C

DE949801C - Process for the production of paper from mineral fibers and cellulose fibers

Info

Publication number: DE949801C
Application number: DES9769D
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Hermann Boesche
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1941-08-15
Filing date: 1941-08-15
Publication date: 1956-09-27

Description

Verfahren zur Herstellung von Papier aus mineralischen Fasern und Cellulosefasern Es ist bereits wiederholt der Vorschlag gemacht worden, für die Herstellung von Papier an Stelle organischer Fasern Schlackenwolle oder Glaswolle zu verwenden. Aus solchen Fasern hergestellte Papiere wären infolge der Unbrennbarkeit und Feuchtigkeitsunempfindlichkeit dieser Stoffe für viele Zwecke, z. B. auch als elektrischer Isolierstoff, den üblichen Cellulosepapieren weit überlegen. Es ist aber bisher nicht gelungen, aus diesen Fasern ein Papier mit befriedigenden mechanischen Werten herzustellen, was auf die fehlende Quellbarkeit mineralischer Fasern zurückzuführen ist; die Papierblattbildung beruht nämlich nicht allein auf der Verfilzung, sondern die Quellung der Fasern hat hieran einen großen Anteil.Process for the production of paper from mineral fibers and Cellulose Fibers The suggestion has already been made repeatedly for that Production of paper instead of organic fibers, slag wool or glass wool to use. Papers made from such fibers would be incombustible and moisture insensitivity of these substances for many purposes, e.g. B. also as electrical insulating material, far superior to the usual cellulose papers. It is but so far it has not been possible to produce a paper with satisfactory mechanical properties from these fibers Establish values, which can be attributed to the lack of swellability of mineral fibers is; namely, the formation of the paper sheet is not based solely on matting, but rather the swelling of the fibers plays a large part in this.

Es ist bereits bekannt, um die mechanischen Eigenschaften von Papieren aus mineralischen Faserstoffen zu verbessern, den mineralischen Fasern einen gewissen Anteil organischer Fasern oder aber Binde- und Klebmittel oder beides beizugeben. Werden nun die Beigabemengen hierbei gering gehalten, so ist eine ausreichende Erhöhung der mechanischen Werte nicht zu erreichen, durch größere Mengen der Beigabestoffe dagegen werden die Eigenschaften des Mineralfaserpapieres, die seine Überlegenheit gegenüber einem Cellulosepapier bedingen, wieder beeinträchtigt.It is already known about the mechanical properties of papers from mineral fibers to improve the mineral fibers a certain amount Share of organic fibers or binders and adhesives or both to be added. If the added amounts are kept low, then one sufficient Increase in mechanical values cannot be achieved by using larger amounts of added substances on the other hand, the properties of the mineral fiber paper are what give it its superiority compared to cellulose paper, impaired again.

Es ist weiterhin auch bekannt, auf eine bereits gebildete, noch feuchte Papierbahn eine Schicht aus Mineralfasern aufzutragen, indem beispielsweise diese Fasern auf die Papierbahn aufgeblasen werden, und die Verbindung dieser beiden Schichten durch Pressen zu verbessern. Hierbei bildet aber die Papierbahn aus organischen Fasern den Hauptbestandteil des fertigen Gebildes. Die durch die Erfindung erstrebte Schaffung eines Papiers mit überwiegendem Anteil an mineralischen Fasern wird dadurch nicht erreicht.It is also known to act on an already formed, still moist Paper web to apply a layer of mineral fibers by, for example, this Fibers are inflated onto the paper web, and the bond between these two layers improve by pressing. Here, however, the paper web is made of organic Fibers are the main component of the finished structure. The one aimed at by the invention This creates a paper with a predominant proportion of mineral fibers not reached.

Andererseits ist es bekannt, Papiere und Pappen, die beispielsweise zur Bekleidung von Dampfkesseln dienen sollen, gegen die Einwirkung der Wärme durch eine Asbestschicht zu schützen, die auf der Papiermaschine mit der Papierbahn vereinigt werden soll. Ein solches Papier ist nicht geeignet, die Ansprüche zu befriedigen, die man an ein Papier aus Schlacken-oder Glaswolle stellt, da einerseits Asbest selbst, wenn auch nicht in dem Maße wie Zellulosefasern, so doch bis zu einem gewissen Grade hygroskopisch ist und andererseits bei dem bekannten Papier die Cellulosefasern einen beträchtlichen Anteil ausmachen. Das bekannte Verfahren zur Herstellung dieser geschichteten Papiere aus Cellulose und Asbest ist noch nicht ohne weiteres geeignet, um ein Papier aus Schlacken-oder Glaswollefasern zu erzeugen, da die Papierblattbildung bei Schlacken- bzw. Glaswolle noch schwieriger ist als bei Asbest.On the other hand, it is known to use papers and cardboards, for example to be used for cladding steam boilers against the effects of heat to protect an asbestos layer that unites with the paper web on the paper machine shall be. Such a paper is not suitable to meet the demands which you put on a paper made of slag or glass wool, as on the one hand asbestos even if not to the same extent as cellulose fibers, at least to a certain extent Is degree hygroscopic and on the other hand the cellulose fibers in the known paper make up a significant proportion. The known method of making this layered paper made of cellulose and asbestos is not yet suitable without further ado, to produce a paper from slag or glass wool fibers, as the paper sheet formation with slag or glass wool is even more difficult than with asbestos.

Die Erfindung besteht nun darin, daß bei der Herstellung von Papier aus mineralischen Fasern und Cellulosefasern durch Vereinigung je einer Bahn aus den beiden Faserarten miteinander aus einer Doppellangsiebmaschine eine Bahn aus schwach gemahlener Schlacken- oder Glaswolle mit einer dünneren Bahn aus schmierig gemahlenen Zellulosefasern vereinigt wird. Dadurch, daß die Cellulosefasern möglichst schmierig bis zu etwa 8o° SR gemahlen werden, wird erreicht, daß die Zellulosefaserschicht möglichst gering gehalten werden kann und trotzdem dem Papier eine genügende Festigkeit verleiht. Dies beruht im wesentlichen darauf, daß die schmierig gemahlenen Celluloseteilchen bei der Vereinigung der Bahn zum Teil zwischen die Fasern der Bahn aus Schlacken- oder Glaswolle eindringen und auf diese Weise eine innige Verleimung der beiden Bahnen bewirken. Dies kann auch noch dadurch unterstützt werden, daß den Schlacken- oder Glaswollefasern ganz geringe Mengen von Cellulosefasern beigegeben werden. Auf diese Weise gelingt es, ein Papier herzustellen, das sich durch gute mechanische Festigkeit bei hoher Geschmeidigkeit auszeichnet und beispielsweise auch in schmalen Streifen geschnitten einwandfrei bei der Kabelherstellung und bei der Bewicklung von sogenannten Dynamodrähten in Papierspinnern verarbeiten läßt und trotzdem einen sehr geringen Teil an Cellulosefasern enthält, so daß sich die durch die Schlacken- oder Glaswollefasern gegebenen Vorteile voll auswirken können. Gerade die Erzielung einer guten Geschmeidigkeit, wie sie durch das beschriebene Verfahren erreicht wird, ist für das Bewickeln und Aufspinnen von derartigen Papieren eine unerläßliche Anforderung, da das Papier z. B. bei Dynamodrähten mit nahezu rechteckigem Querschnitt über scharfe Kanten oder solche mit kleinem Krümmungsradius gewickelt wird. Diese Anwendungsgebiete für das Papier gemäß der Erfindung sind aber z. B. im Elektromaschinenbau, wo beträchtliche Wärmebeanspruchungen der Isolierstoffe vorliegen, von besonderem Interesse.The invention consists in that in the manufacture of paper made of mineral fibers and cellulose fibers by combining one web each the two types of fiber together from a twin wire machine from a web weakly ground slag or glass wool with a thinner web of greasy ground cellulose fibers is combined. In that the cellulose fibers as possible be milled greasy up to about 80 ° SR, it is achieved that the cellulose fiber layer can be kept as low as possible and still give the paper sufficient strength confers. This is essentially due to the fact that the cellulose particles are greasily ground in the unification of the web partly between the fibers of the web of slag or glass wool penetrate and in this way an intimate gluing of the two Effect orbits. This can also be supported by the fact that the slag or very small amounts of cellulose fibers are added to glass wool fibers. In this way it is possible to produce a paper that has good mechanical properties Strength is characterized by high suppleness and, for example, also in narrow ones Strips cut flawlessly during cable manufacture and wrapping can be processed by so-called dynamo wires in paper spinners and still have one contains a very small amount of cellulose fibers, so that the slag or glass wool fibers can fully affect the advantages given. Just the achievement good suppleness, as achieved by the method described, is an indispensable requirement for winding and spinning such papers, since the paper z. B. with dynamo wires with an almost rectangular cross-section over sharp Edges or those with a small radius of curvature is wound. These areas of application for the paper according to the invention, however, are e.g. B. in electrical engineering, where considerable Thermal stresses on the insulating materials are of particular interest.

Ein solches Papier gemäß der Erfindung besitzt beispielsweise bei gleicher Festigkeit wesentlich geringere Zellulosefasermengen als ein Papier, das nach dem in der Einleitung erwähnten bekannten Verfahren aus einem Gemisch mineralischer und vegetabilischer Fasern erzeugt wurde.Such a paper according to the invention has for example at with the same strength, significantly lower amounts of cellulose fiber than a paper that according to the known method mentioned in the introduction from a mixture of mineral and vegetable fibers.

Zweckmäßig ist es dabei, die Bahn aus mineralischen Fasern auf dem Untersieb und die Cellulosefaserbahn auf dem Obersieb zu fahren. Dadurch wird eine Beschädigung der mineralischen Faserbahn durch die Gautschwalze verhütet.It is useful here, the web of mineral fibers on the Lower sieve and the cellulose fiber web to run on the upper sieve. This creates a Damage to the mineral fiber web by the couch roll prevented.

Für die Herstellung von Papieren für elektrotechnische Zwecke wird zweckmäßig ein mineralisches Fasergut gewählt, das möglichst wenig Elektrolyte an Wasser abgibt. Das Fasergut wird längere Zeit, nötigenfalls unter Erwärmung, mit weichem Wasser behandelt und sorgfältig ausgewaschen, um die in den Fasern enthaltenen löslichen Elektrolyte, die eine Verschlechterung der . dielektrischen Eigenschaften zur Folge haben, zu entfernen.Used for the production of paper for electrical purposes expediently selected a mineral fiber material that contains as little electrolyte as possible Gives off water. The fiber material is longer with, if necessary, with heating Treated with soft water and carefully washed out to remove those contained in the fibers soluble electrolytes that cause deterioration. dielectric properties result in removal.

Die mineralischen Fasern werden anschließend in einem Holländer schwach gemahlen und in starker Verdünnung auf die Papiermaschine gebracht. Die zur Herstellung der dünnen Celluloseschicht bzw. Celluloseschichten dienenden Cellulosefasern werden dagegen zur Erzielung möglichst guter Festigkeitseigenschaften schmierig gemahlen.The mineral fibers then become weak in a dutchman ground and brought to the paper machine in strong dilution. The one used to manufacture the cellulose fibers serving the thin cellulose layer or cellulose layers on the other hand, it is milled in a greasy manner to achieve the best possible strength properties.

Nachstehendes Ausführungsbeispiel diene als Erläuterung der Erfindung: In 6ooo 1 Wasser werden etwa Zoo kg sorgfältig gewaschene, im Halbzeugholländer angemahlene, darauf von Sand durch Schlämmen befreite Schlackenwolle eingetragen und sofort mit auf etwa 8o° SR gemahlenem Natroncellulosestoff (Sulfatzellstoff) vom Trockengehalt 5 °/o, auf oben angegebene Menge trocken gedacht etwa 15 kg Zusatz, versetzt.The following exemplary embodiment serves to explain the invention: In 600o 1 water, about zoo kg are carefully washed in a semi-finished Dutchman ground slag wool that has been freed from sand by sludging is entered and immediately with soda cellulose pulp (sulphate pulp) ground to about 80 ° SR dry content 5 ° / o, based on the dry amount given above, approx. 15 kg additive, offset.

Diese Mischung wird im Holländer während zo bis r5 Minuten unter leichtem Mahlen gemischt und dann mit viel Wasser verdünnt den Bütten zugeführt, von denen sie auf das Untersieb der Papiermaschine geleitet wird.This mixture is gently cooked in the dutch oven for 10 to 5 minutes Grind mixed and then diluted with plenty of water fed to the laid paper of which it is directed to the lower wire of the paper machine.

Daneben wird aus dem gleichen Stoff, wie er vorstehend als Zusatz für die Schlackenwollelage angegeben ist, also aus reinem Sulfatzellstoff mit 8o° SR Mahlungsgrad auf dem Obersieb der Maschine die Deckschicht hergestellt, die auf etwa 25 bis 30 g/m2 gehalten wird.In addition, the top layer is made from the same material as specified above as an additive for the slag wool layer, i.e. from pure sulphate pulp with 80 ° SR freeness on the upper sieve of the machine, which is kept at around 25 to 30 g / m2.

Bei Inbetriebsetzung der Maschine wird zunächst nur das Obersieb angefahren. Erst nach einwandfreiem Lauf der Celluloseschicht wird dann auch das Untersieb mit der Schlackenwollelage hinzugenommen. Durch entsprechende Einstellung des Untersiebes kann nun ein Papier von einer beliebigen Gesamtstärke, z. B. 0,2, 0,3 oder o,5 mm, hergestellt werden. Ausgeführte Versuche ergaben Papiere, deren Untersuchung folgende Eigenschaften zeitigten i. Gewicht, g/m2 Dicke, mm Berstdruck, kg/cm2 Asche, °/o 200 0,30 1,0 etwa 6o Reißlänge, m Dehnung, °/o Doppelfalzungen Saughöhe längs ..... 1568 i,72 441 pro Std. 130 mm quer...... 719 1,84 16 pro Std. i2o mm mittel .... 1143 1,78 2. Gewicht, g/m2 Dicke, mm Berstdruck, kg/cm2 Asche, °/o 275 0,45 1,4 etwa 62 Reißlänge, m Dehnung, Doppelfalzungen Saughöhe längs ... . . 1274 2,48 239 140 mm quer ...... 735 2,08 21 mittel .... 1004 2,28 Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Papiere können zu Bändern oder Streifen geschnitten als Bespinnungsmaterial, insbesondere als Ersatz für Glimmer- und Asbestisolierungen, z. B. auch Asbestpapier in weitem Umfang Verwendung finden.When the machine is started up, only the top wire is initially approached. Only after the cellulose layer has run properly is the lower sieve with the slag wool layer added. By setting the lower sieve accordingly, a paper of any total thickness, e.g. B. 0.2, 0.3 or 0.5 mm. Experiments carried out gave papers the investigation of which showed the following properties i. Weight, g / m2 thickness, mm burst pressure, kg / cm2 ash, ° / o 200 0.3 0 1 , 0 about 6o Tear length, m elongation, ° / o double folds suction height lengthways ..... 1568 i, 72 441 per hour 130 mm across ...... 719 1.84 16 per hour i2o mm medium .... 1143 1.78 2. Weight, g / m2 thickness, mm burst pressure, kg / cm2 ash, ° / o 275 0.45 1.4 about 62 Tear length, m elongation, double folds suction height lengthways .... . 1274 2.48 239 140 mm across ...... 735 2.08 21 medium .... 1004 2.28 The papers produced by the process according to the invention can be cut into ribbons or strips as spinning material, in particular as a replacement for mica and asbestos insulation, e.g. B. asbestos paper is widely used.

Die Erfindung ist nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt. Die Stärke der einzelnen Schichten kann hiervon ebenso abweichen wie der Mahlungsgrund und die übrigen einzelnen Verfahrensschritte. Unter Umständen kann, falls eine Dreifachlangsiebmaschine zur Verfügung steht, auch auf der Unterseite der Mineralfaserbahn noch eine dünne Cellulosefaser= bahn angeordnet werden.The invention is not restricted to the examples given. The thickness of the individual layers can vary, as can the grinding ground and the remaining individual process steps. Under certain circumstances, if a triple wire machine is available, also a thin one on the underside of the mineral fiber web Cellulose fiber = web can be arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of paper from mineral Fibers and cellulosic fibers by combining a web of each type of fiber, characterized in that a web of weak on a twin longitudinal screen machine ground slag or glass wool with a thinner web of greasy ground Cellulose is combined.

2. The method according to claim i, characterized in that the slag or glass wool is admixed with a little addition of smeary ground cellulose fiber. Considered publications German Patent Nos. 4,793, 73088, 257 853, 556 004, 583 162, 669 997; French Patent Nos. 615 287, 817 812; British Patent No. 483,769; Swedish Patent No. 95,477; U.S. Patent No. 2,217,005.