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Feuchtigkeitsfeste, doppelseitige Wellpappe mit einer gewellten
Mittellage und Verfahren zu ihrer Herstellung
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dustriepraxis ist das Paraffin gemäss der USA-Patentschrift Nr. 1, 796,542 in grossem Umfange durch "Pa- raffinöl"ersetzt worden.
Im Zusammenhang mit der Erhöhung der Festigkeit von Wellpappe durch Wachsimprägnierung während der Wellung vor dem Zusammenfügen der einzelnen Lagen ist ferner noch auf die USA-Patentschrift Nr. 2, 568, 349 hinzuweisen.
Die Erfindung betrifft eine feuchtigkeitsfeste, doppelseitige Wellpappe mit einer gewellten Mittel- lage, einer ersten Aussen-oder Decklage auf der einen Seite und einer zweiten Aussen- oder Decklage auf der andern Seite, wobei ein durch Wärme verfestigbarer Klebstoff die Wellenkämme der gewellten Lage an die Decklagen bindet und die Wellpappe mit Wachs behandelt ist, und die dadurch gekennzeichnetist, dass ein an sich bekanntes, aus einem feuchtigkeitsbeständigen, geschmolzenen Wachs bestehendes Tränkungsmittel in der Wellpappe adsorbiert ist, wobei dieses in der gewellten Mittellage einen Konzentrationsgrad besitzt, der grösser ist als derjenige, der erst in der endgültigen und unveränderlichen Wachsverteilung,
die zwischen den einzelnen Lagen durch längerwährendes Erhitzen auf im Schmelzbereich des Wachses liegende Temperaturen zustandekommt, während die Wachskonzentration in den beiden Decklagen geringer ist als diejenige, die sich in der vorerwähnten endgültigen Wachsverteilung ergibt.
Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wellpappe, bei welchem eine Klebstoffmischung auf die freiliegenden Wellenkämme der gewellten Mittelbahn aufgebracht, die beiden Decklagen nacheinander aufgelegt und das zusammengesetzte Gebilde erhitzt wird, das darin besteht, dass auf die Wellenkämme eine wachsresistente, eingedickte, nichtverfestigte, durch Wärme aktivierbare, an sich bekannte Klebstoffmischung aufgebracht wird, danach auf eine freiliegende Seite der gewellten Mittelbahn ein aus geschmolzenem Wachs bestehendes an sich bekanntes Papiertränkungsmittel aufgebracht wird, welches durch den wachsresistenten Charakter der eingedickten, nichtverfestigten Klebstoffmischung daran gehindert wird, mit den Oberflächen der Wellenkämme unmittelbar in Berührung zu kommen,
wonach der gleiche Vorgang an der zweiten noch freiliegenden Seite der Mittelbahn wiederholt wird.
Es wurde gefunden, dass eingedickte, unverfestigte, durch Wärme aktivierbare, freies Wasser enthal-
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stellung von Wellpapier anhaften zu lassen, auf die freiliegenden Wellenkämme der gewellten Lage aufgebracht werden können, bevor auf die gewellte Lage von der gleichen Seite aus ein aus geschmolzenem Wachs bestehendes Papiertränkmittel aufgebracht wird, und dass trotz des späteren Aufbringens des aus geschmolzenem Wachs bestehenden Papiertränkmittels die gewellte Lage mit einerDecklage erfolgreich verbunden werden kann, ohne die Adhäsion zu beeinträchtigen.
Die eingedickte, nicht-verfestigte Klebstoffmischung ist ein wachsresistentes Mittel und verhindert, dass das aus geschmolzenem Wachs bestehende Papiertränkmittel mit denjenigen Teilen der gewellten Lage in Berührung tritt, welche vorher mit Klebstoff überzogen worden sind, nämlich den Bergen oder Kämmen der Wellungen, wodurch die normale Funktion des Klebstoffes mit Bezug auf die gewellte Lage erhalten wird. Weiterhin wird das Papiertränkmittel, obgleich es nach der Klebstoffmischung aufgebracht worden ist, daran gehindert (anscheinend wegen des wachsresistentenCharakters der Klebstoffmischung), als eine Barriere gegen die Bindungberührung der Klebstoffmischung mit der Decklage zu wirken, welche nachher auf die Wellenkämme der gewellten Lage in Gegenwart von Wärme aufgebracht wird.
Es ist nicht klar, ob das aufgebrachte Papiertränkmittel den Klebstoff bedeckt und wieder geschmolzen oder mechanisch aufgebrochen oder mechanisch herausgedrückt wird, wenn die Decklage aufgebracht wird, oder ob das aufgebrachte Papiertränkmittel die Niederschläge des Klebstoffes zum Zeitpunkt des anfänglichen Aufbringens des Papiertränkmittels im wesentlichen freiliegend belässt. Mit andern Worten, theoretisch kann die Erfindung nicht vollständig erklärt werden, jedoch ist gefunden worden, dass sie zu einwandfreien Ergebnissen führt.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Wellpappe, welche einen verbesserten Feuchtigkeitswiderstand und eine verbesserte Festigkeit aufweist. Die neue Wellpappe gemäss der Erfindung kann gegebenenfalls Papierbahnen, Klebstoffe und wachsartige Papiertränkmittel (und andere Papierbehandlungsmittel, falls solche verwendet werden sollen) enthalten, die sowohl qualitativ als auch quantitativ identisch mit bekannten Materialien sind. Selbst wenn eine qualitative oder quantitative Gleichheit der Bestandteile der Wellpappe vorhanden ist, werden die Feuchtigkeitswiderstands- und Festigkeitseigenschaften gegenüber den bekannten Wellpappen erheblich verbessert, wenn den Bestandteilen die gegenseitige Beziehung gegeben wird, die durch die Erfindung offenbart ist.
Die Erfindung sieht eine Wachskonzentration in denDecklagen oder wenigstens in einer Decklagevor, welche geringer als die Wachskonzentration unter Gleichgewichtsbedingungen ist, und sieht weiterhin eine
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Weiterhin sind Stärke-, Silikat- und Silikatton-Klebstoffmischungen für Wellpappe in "Technology of Adhesives"l. c. erläutert.
Alle diese Klebstoffmischungen enthalten eine eingedickte, nicht-verfestigte, durch Wärme aktivierbare, freies Wasser enthaltende Klebstoffmischung zum Aufbringen auf die gewellte Lage der Wellpappe und sie bilden alle an sich ein wachsresistentes Mittel. Alle diese Mittel kommen für die Erfindung in Frage. Es scheint, dass die Stärke-Klebstoffmischungen den Silikat- und Silikatton-Mischungen vorgezogen werden.
Nach dem Aufbringen der wachsresistenten, eingedickten, nicht-verfestigten, durch Wärme aktivierbaren Klebstoffmischung auf die freiliegenden Wellenkämme der gewellten Bahn 10 wird ein aus ge-
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schmolzenem Wachs, wie Paraffin bestehendes Papiertränkmittel auf die freiliegende Seite der gewellten Bahn 10 aufgebracht. Es wird durch den wachsresistenten Charakter der eingedickten, nicht-verfestigten Klebstoffmischung daran gehindert, mit den Oberflächen der Wellenkämme der Bahn 10 unmittelbar in Berührung zu kommen. Es wird offenbar weiterhin auch irgendwie durch den wachsresistenten Charakter der freies Wasser enthaltenden Klebstoffmischung daran gehindert, als eine Barriere gegen die Bindungsberührung der Klebstoffmischung 21 mit der zweiten Decklage 12 zu wirken.
Die zweite Decklage 12 wird dann auf die gewellte Mittellage 10 in üblicher Weise aufgebracht, und die Klebstoffmischung 21 wird durch Anlegen von Wärme, wie angedeutet, verfestigt. Das Anlegen von Wärme kann an dem üblichen Heizplattenabschnitt an einem Doppelanleger in üblicher Weise erfolgen.
Das Verfestigen der Klebstoffmischung in die endgültige Haftbindung bewirkt, dass der Klebstoff für das Papiertränkmittel durchlässig wird, welches auf die gewellte Bahn 10 aufgebracht worden ist, und das Papiertränkmittelkannvon der gewellten Bahn 10 nach aussen zu derDecklagel2 (und ebenfalls zur Decklage 11) hindurchdringen.
Das geschmolzene Wachs wird vorzugsweise durch Aufsprühen oder Aufspritzen an der angedeuteten Stelle aufgebracht, obgleich die Erfindung auch die Möglichkeit von Aufbürst-, Tauch- oder andern Aufbringvorgängen in Betracht zieht.
Das Wachs, welches verwendet wird, ist ein in Papier eindringendes, den Widerstand gegen Feuchtigkeit erhöhendes Wachs. Unter anderem können Paraffin oder paraffinartige Wachse oder Petroleumwachse verwendet werden. Das Wachs kann amorph, kristallin oder mikrokristallin sein oder aus Kom-
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die Wachsimprägnierung von Pappe handelt, siehe beispielsweise "The Chemistry and Technology of Waxes", 1. e. Seite 433 ff. und die Bezugnahme auf "just plain wax" auf Seite 442. Es hat sich heraus- gestellt, dass Paraffin- Polyäthylen- Mischungen ein geeignetes schmelzbares, Papier durchdringendes Wachs bilden.
Das Wachs soll innerhalb eines genügend niedrigen Bereiches oder an einem ausreichend niedrigen Punkt schmelzen, um ein vorzeitiges Wirksamwerden der Klebstoffmischung 21 zu verhindern, d. h. der Schmelzpunkt des Wachses soll nicht wesentlich über der Temperatur liegen, bei welcher die Klebstoffmischung 21 sich verfestigt oder geliert. Eine typische Gelierungstemperatur für einen Stärke-Klebstoff ist
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wenn die Wachsmenge, welche je gegebenes Papiergewicht aufgebracht wird, verhältnismässig niedrig ist, beispielsweise etwa 65 g je m2 der gewellten Lage 10.
Der Schmelzpunkt oder der Schmelzbereich des Wachses soll oberhalb der Umgebungstemperaturen liegen, denen das Ender. zeugnis unterworfen wird. Temperaturen von 370C sind sehr niedrig. Minimale Temperaturen von 49 oder 540C sind erwünschtere untere Grenzen.
Die Erfindung kann bei Wellungsanlagen verwendet werden, die mit normalen Produktionsgeschwindigkeiten von etwa 50 bis 90 oder 120 m/min laufen, wenn die zweite Decklage 12 einer den Klebstoff verfestigenden Wärme in einem Doppelanleger (erhitzt auf 1630C) auf einer Länge von 9 oder 12 m oder mehr unterworfen wird. Es können alle üblichen Gewichte von Bahnen verwendet werden, einschliesslich
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Es ist ersichtlich, dass Wachs gemäss der Erfindung nur auf ausgewählte Bereiche der herzustellenden Pappe aufgebracht werden kann. In dieser Beziehung kann die Sprüh- oder Überzugseinrichtung an der Wachsaufbringstation nach Wunsch in und ausser Wirkung gebracht werden, ohne den Herstellungsprozess zu stören. Dieser Wechsel zwischen der Herstellung von ungewachster und gewachster Pappe kann ohne Abstellen der Wellungsanlage durchgeführt werden. Es ist ersichtlich, dass dies vom Standpunkt der Produktion ein grosser Vorteil ist.
Bei üblichen Geschwindigkeiten, selbst bei verhältnismässig schwerer Aufbringung von aus geschmolzenem Wachs bestehenden Papiertränkungsmitteln, dringt das Wachs nur wenig oder gar nicht zu den Oberflächen der äusseren Bahnen während der Zeit durch, während welcher die Pappe durch denDoppelanleger hindurch1äuft. Ein volles Durchdringen und maximale Festigkeit der Wellpappe können sich viele Stunden nach dem Wellungs- und Zusammensetzungsvorgang nicht entwickeln.
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In einigen Fällen kann es erwünscht seir, Wachs nur über einen Teil der Breite der Pappe aufzubringen. Dies kann dadurch. erreicht werden, dass ein Teil der Sprüheinrichtung oder andern Überzugseinrichtung unwirksam wird. Die Sprüheinrichtung kann lediglich ein durchlöchertes oder mit Düsen versehenes Rohr enthalten, welcher das geschmolzene Wachs unter genügendem Durck zugeführt wird, um es auf die freiliegende Unterseite der gewellten Bahn 10 aufzuspritzen. Das Rohr kann über einem Auffangbehälter angeordnet sein, und Teile dieses Rohres können dadurch unwirksam gemacht werden, dass einfach einige der Löcher oder Düsen abgesperrt werden.
Wenn eine freies Wasser enthaltende, durch Wärme aktivierbare Klebstoffmischung verwendet wird, welche nicht von sich aus potentiell feuchtigkeitswiderstandsfähig ist, wird ihr Widerstand gegen Feuchtigkeit erhöht, wenn sie bei der Herstellung von Wellpappe gemäss der Erfindung verwendet wird. Die Tatsache, dass ein Wandern von Wachs durch den Klebstoff hindurch erfolgt, scheint für den erhöhten Widerstand gegen Feuchtigkeit des Klebstoffes verantwortlich zu sein. Natürlich kann die Erfindung mit freies Wasser enthaltenden, durch Wärme aktivierbaren Klebstoffmischungen verwendet werden, welche von sich aus potentiell wasserwiderstandsfähig sind, beispielsweise mit Stärke-Klebstoffmischungen, welche durch Zusatzstoffe, wie Resorcin in einem grösseren oder geringeren Ausmass potentiell wasserdicht gemacht worden sind.
Es können Mittel verwendet werden, um das Eindringen des Wachses zu begrenzen, indem Wachsbarrieren vorgesehen werden. Dies kann beispielsweise erwünscht sein, um zu verhindern, dass eine Aussenfläche oder beide Aussenflächen der Pappe Wachsflecken zeigen. Es kann auch sein, dass die zusätzlichen Kosten einer Wachsbarriere durch geringere Wachsanwendungen mehr als ausgeglichen werden. Es können auch andere Gründe für einen begrenzten Ausfluss von Wachs vorhanden sein. Die Erfindung umfasst daher auch die Schaffung eines Barrieremittels, z. B. eines Films aus Polyäthylen, der mit der einen oder mit beiden Decklagen 11 und 12 als eine Zwischenschicht oder Aussenschicht kombiniert ist.
Bedruckungsvorgänge können in dem Intervall durchgeführt werden, welches nach dem Aufbringen und vor dem vollständigen Durchdringen des Wachses vorhanden ist. Jedoch besteht die gegenwärtige bevorzugte Praxis darin, solche Druckvorgänge nach dem Durchdringen des Wachses zur Oberfläche durchzuführen. Diese Druckvorgänge können gleich od. ähnl. denjenigen sein, wie sie üblicherweise an Wellpappe durchgeführt werden, die nicht mit Wachs imprägniert ist.
Eine verbesserte Wellpappenausführung gemäss der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist eine Wellpappe vorgesehen, welche eine gewellte Mittellage 30, eine Aussen- oder Decklage 31 auf der einen Seite und eine zweite Aussen- oder Decklage 32 auf der andern Seite aufweist. Die Mittel- und Aussenlagen 30,31, 32 können den in Fig. 1 mit 10,11 und 12 bezeichneten Komponenten identisch oder gleichwertig sein. Ein durch Wärme verfestigter Klebstoff bindet die Wellenkämme der gewellten Mittellage 30 an die Decklagen 31 und 32, wie bei K angedeutet (Fig. 3). Dieser Klebstoff kann derjenige sein, der sich aus der Verfestigung der Klebstoffmischungen 20,21 (Fig. 1) ergibt.
Wachs der oben beschriebenen Art dringt durch die gewellte Lage 30 hindurch und. hat einen Konzentrationsgrad, der grösser ist als derjenige, welcher im Gleichgewichtszustand erhalten wird. Wenigstens in der einen und vorzugsweise in den beiden Decklagen 31 und 32 hat Wachs, falls es vorhanden ist, eine Konzentration, die geringer ist als diejenige, welche im Gleichgewichtszustand erhalten wird. Vorzugsweise ist in beiden Decklagen 31 und 32 Wachs vorhanden.
Die Gleichgewichtsbedingung ist in Fig. 3 schematisch veranschaulicht, und sie ist die endgültige, sich nicht mehr ändernde Wachsverteilung, die schliesslich zwischen den drei Lagen 30, 31,32 eintritt, nachdem alle drei Lagen längere Zeit erhöhten Temperaturen unterworfen sind, welche innerhalb des Schmelzbereiches des Wachses liegen. Wie in Fig. 3 angedeutet, ist im Gleichgewichtszustand die Wachskonzentration in allen drei Lagen oder in zwei der Lagen nicht notwenigerweise identisch. Dies ist insbesondere möglich, falls die Lagen aus ungleichartigen Papieren bestehen. Beispielsweise absorbiert halbchemisches Papier gewöhnlich stärker als Kraftpapier, wenn andere Faktoren gleich sind.
Dies hat offen- sichtlich seinen Grund in den kleineren Fasern von halb-chemischem Papier und der sich daraus ergeben- jen grösseren spezifischen Oberfläche (Faseroberfläche je Gewichtseinheit). Selbst wenn die Lagen aus dem gleichen Papier bestehen, können sie mit Mitteln behandelt werden, welche ihr Wachsabsorbtionsvermögen beeinflussen.
Wellpappe, welche nach diesen Merkmalen der Erfindung ausgebildet ist, hat im Vergleich zu Well-
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B.grössere Strukturfestigkeit als jedwede andere eingetauchte Wellpappe, in welcher die gleichen Papier- irten und-mengen, der gleiche Klebstoff und das gleiche Wachs verwendet sind, in welcher jedoch die
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Wachskonzentration in den verschiedenen Lagen von dem Gleichgewichtszustand auf die hier angegebene Weise nicht verschoben ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feuchtigkeitsfeste, doppelseitige Wellpappe mit einer gewellten Mittellage, einer ersten Aussenoder Decklage auf der einen Seite und einer zweiten Aussen- oder Decklage auf der andern Seite, wobei ein durch Wärme befestigbarer Klebstoff die Wellenkämme der gewellten Lage an die Decklagen bindet und die Wellpappe mit Wachs behandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich bekanntes, aus einem feuchtigkeitsbeständigen, geschmolzenen Wachs bestehendes Tränkungsmittel in der Wellpappe adsorbiert ist, wobei dieses in der gewellten Mittellage einen Konzentrationsgrad besitzt, der grösser ist als derjenige, der erst in der endgültigen und unveränderlichen Wachsverteilung,
die zwischen den einzelnen Lagen durch längerwährendes Erhitzen auf im Schmelzbereich des Wachses liegende Temperaturen zustande kommt, während die Wachskonzentration in den beiden Decklagen geringer ist als diejenige, die sich in der vorerwähnten endgültigen Wachsverteilung ergibt.