AT396135B

AT396135B - Verfahren zur verringerung der wasserdampfdurchlaessigkeit von papier, pappe od. dgl. und papier mit erhoehter wasserdampfdichtigkeit

Info

Publication number: AT396135B
Application number: AT233790A
Authority: AT
Inventors: Walter Dr Ruef; Josef Dipl-Ing Bachler
Original assignee: Patria Papier & Zellstoff
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1993-06-25
Also published as: ATA233790A

Description

AT 396135 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Papier, Pappe o. dgl., bei dem das Papier mit einem einen durchgehenden Film bildenden Auftragsmedium beschichtet wird.

In der folgenden Beschreibung werden unter dem Sammelbegriff Papier auch Pappe, Karton und ähnliche Faservliese verstanden. S Es ist bekannt, Papiere durch Beschichtung wasserdampfdicht auszurüsten. Dabei wird eine Polyethylenfolie kaschiert oder es wird ein Streichauftrag von PVC oder PVDC- Streichmassen durchgeführt. Das Recycling vonPE-kaschierten Papieren ist extrem schwierig. Andererseits entstehen bei der Verbrennung von PVC oder PVDC-gestrichenen Papieren neben Salzsäure unter Umständen noch Dioxine. Weiters sind aus der AT-B 372432, aus der DE-A 24 37 656, aus der DD-A 211819 und aus der EP-A 37 055 Verfahren zur Oberflächenleimung von 10 Papier bekannt, bei denen Freiharzleimdispersionen eingesetzt werden. In keinem dieser Vorveröffentlichungen ist ein Verfahren zurVerminderungderWasserdampfdurchlässigkeitgeoffenbart oderein wasserdampfundurchlässiges Papier beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein wasserdampfdichtes Papier herzustellen, das voll recyclierbar ist und aus toxikologisch und biologisch vollkommen unbedenklichen Komponenten besteht und insbesondere frei von Chlor 15 ist

Die Herstellung eines solchen Papieies wird dadurch erreicht, daß das Auftragsmedium aus einer Freiharzleimdispersion gebildet wird, die Additive zur Verbesserung der Filmbildungseigenschaften enthält. Wesentlich an dar Erfindung ist, daß die an sich bekannte Leimung mit Freihaizleimdispersionen nicht zu einem wasserdampfdichten Papier führt, da auf Grund der geringen Auftragsmenge kein durchgehender Film zustande kommt. Weiters 20 ist die Verwendung von Tensiden als Additive zu den Freiharzleimdispersionen ein wesentliches Merkmal. Das Rohmaterial zur Herstellung von Harzleim wird nach seiner Gewinnung in drei verschiedene Grundtypen eingeteilt, das sind: Wurzelharz, Balsamharz und Tallharz.

Hauptbestandteil der in diesem Zusammenhang interessanten Harze sind Haizsäuren, wovon die wichtigsten sind: 25

Abietinsäuie Levopimarsäure Palustrinsäure Dehydroabietinsäure 30 Dihydroabietinsäure

Tetrahydroabietinsäure Pimarsäure Isopimarsäure 35 Um aus den Harzen Leime herzustellen, werden die Rohharze „verstärkt“, d. h. es wird dem Harz bei etwa 200 °C 8-13 % Maleinsäureanhydrid oder Fumarsäure zugesetzt. Die Harze werden dann in Wasser dispergiert, wobei im allgemeinen als Schutzkolloid zur Stabilisierung der Dispersion Casein verwendet wird.

Unter anderen für die Erfindung geeignet sind folgende Harzleimdispersionen:

Krems-Chemie Furtenbach Hercules Collodin Collodin Chem. Werke Brühl Mare 40 Saccocell H 301

Furtin FH-30 T-3000 Colldin B-300 Collodin B-433 S 45 KentolD30HVS

Marecoll B 30

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Auftrag auf jeder in der Papieiherstellung üblichen Streichvorrichtung durchgeführt werden kann. So ist der Strich sowohl mit Luftmesser, 50 Blade oder Leimpresse als auch Rollrakel bei normaler Trocknung möglich. Das Auftragsmedium ist auf wässeriger

Basis und somit frei von organischen Lösungsmitteln und Chlorverbindungen. Weiters ist dieses Auftragsmedium kostengünstig herstellbar.

AnsichsindFreiharzleimdispersionenalsLeimungsmittelfürPapierebekannt,jedochnuralsMasseleimungsmittel, d. h. sie werden in der Papiermaschine vor der Blattbildung zugegeben. Man war jedoch bisher in der Fachwelt der 55 Ansicht, daß solche Leime als Streichmasse für den Auftrag in einer Leimpresse oder Streichanlage nicht geeignet seien, da die Filmbildungseigenschaften zu schlecht sind. Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, daß durch geeignete Additive nicht nur eine zufriedenstellende Filmbildung erreicht werden kann, sondern auch gleichzeitg ein besonders wasserdampfdichter Strich erreicht werden kann. -2-

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Da das Papier mit Gleichgewichtsfeuchte aus der Streichmaschine ausgefahren werden kann, ist die Rollneigung minimal. AlsTrocknungstemperaturen sind 80°-140°C erforderlich. Weiters sind die Festigkeitswerte bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Papier um etwa 15-20 % verbessert Eine Verklebung ist problemlos möglich. Auch im Pulper bei Stoffdichten von etwa 4 % ist eine Auflösung des gestrichenen Papiers ohne 5 Schwierigkeiten möglich.

Besonders günstig ist es, wenn das Rohpapier vor der Beschichtung pigmentiert wird. Auf diese Weise kann die erforderliche Auftragsmenge für die Barrierewirkung drastisch reduziert werden. Auf diese Weise kann das Papier weiß und zugleich wasserdampfdicht ausgerüstet werden.

Als Additiv auf der Basis von Polyethylenwachs-Emulsionen können verwendet werden: 10 a) auf Styrolbasis wie z. B. Licomer S 91 b) auf Ethylenbasis wie z. B. Licomer PE 02

HordamerPE02 15 HordamerPE03

HordamerPE34 c) harte Polymerwachse wie z. B. Licomer W11

Licomer W19

20 Licomer WHS

HordamerW 12 HordamerW 18 HordamerW 19 25 Weiters können als Additive Alkylphenolpolyethylenglycolether verwendet werden, wie z. B. Lutensol AP von BASF.

Als Ethylenacrylsäurecopolymeremulsionen kommen z. B. Primacor 4983 und 4990 von Dow Chemicals in Betracht.

Besonders günstigist es, wenn als Additive Amine vorgesehen sind,wiez.B.Triethanolamin,Diethylethanolamin 30 sowie Genamin von Hoechst

Insbesondere können als Additive Fettamin-Oxethylat verwendet werden, wie etwa die Genamin-Typen von Hoechst

Im wesentlichen können hier vier Gruppen unterschieden werden: 35 Cocosfettamine: gesättigte Cg-Cjg-Fettamine-, vorwiegend

Oleylamin: überwiegend ungesättigtes Cjg-Fettamin

Stearylamine: gesättigte C jg-Cjg-Fettamine

Talgfettamin: gesättigte und ungesättigte Cjg-Cjg-Fettamine 40 Weiters kann auch Ammoniak als Additiv verwendet werden. Wird Ammoniak als 25%-ige Lösung als Additiv zugesetzt, erhält man eine hochviskose streichfähige klare Lösung bei NHg-Zugaben von 1 -10 % und vorzugsweise 3 - 5 %. Die Mischung erfolgt durch Einrühren des Ammoniakwassers in die Harzleimdispersion bis eine klare Lösung besteht Es wird durch den Einsatz von Ammoniak eine Wasserdampfdichtheit erreicht die mindestens der entspricht die mit anderen Additiven erreicht werden kann. Es ist jedoch ein solches Verfahren stets mit einer 45 Ammoniakemission verbunden, was eine Wäsche der Abluft erforderlich macht

In einer weiteren Variante der Erfindung können als Additive Fettalkoholethoxylate verwendet werden. PERATOM 123 von HENKEL ist etwa ein solches nichtionogenes Tensid.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dem Auftragsmedium ein Füllstoff zugegeben wird. Dieser hat zwar keinen unmittelbaren Einfluß auf die Wasserdampfdichtheit des fertigen Papiers,jedoch kann damit eine erhebliche Monge 50 an Chemikalien eingespart werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Feststoffgehalt des Auftragsmediums auf 20 bis 70 % eingestellt wird, wobei die Viskositätzwischen 30 und 800Pas, vorzugsweise zwischen 50 und300Pas beträgt Auf diese Weise kann problemlos mit allen üblichen Auftragsaggregaten gearbeitet werden.

Besonders günstig ist es, vor dem Aufbringen des Auftragsmedium einen Verstrich durchzuführen. Dieser 55 Vorstrich kann im Grunde mit demselben Auftragsmedium wie der eigentliche Strich durchgeführt werden, es kann jedoch ein Medium mit erhöhtem Füllstoffgehalt verwendet werden. Auf diese Weise kann die erforderliche Harzmenge minimiert werden. Um die Filmbildung zu ermöglichen ist dabei eine Papieroberflächentemperatur von -3-

Claims

AT 396135 B 80 bis 140 eC erforderlich. Die Temperatur hängt vom jeweiligen Erweichungspunkt des Harzleimes, der zum Einsatz kommt, ab. Durch diesen Doppelstrich kann eine extreme Wassserdampfdichte erreicht werden, die kleiner als 10 g/ard (WDD90 %) erreicht werden. Weiters ist ein solcher Doppelstrich besonders dann sinnvoll, wenn in einem einzigen Auftrag nicht so große Schichtdicken, wie erforderlich, aufgebracht werden können. Ausführungsbeispiel Als Rohpapier wird ein Kraftsackpapier von 70 g/m , maschinenglatt verwendet Es wird ein unbeschichtetes Papier einem in herkömmlicher Weise polyethylenkaschierten Papier sowie einem mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehenem Papier gegenübergestellt. Das erfindungsgemäße Papier ist einfach beschichtet mit einem Auftragsmedium, bestehend aus: 68 % Harzleim atro 12%LicomerW 19 20% Talkum (Fintalk CIO) Die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) in Gramm pro m2 und Tag wurde unter zwei unterschiedlichen Bedingungen ermittelt. Die Testergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefaßt: Prüfung der Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) in g/m2 Tag nach DIN 53122 Auftrags menge g/m2 WDD Normklima C 75 % rel. Luftf. 25 °C WDD 90 % rel. Luftf. 26 °C unbeschichtet 0 1550 2300 Polyethylen- kaschierung 20 14 21 Erfindung 17 12 19 Es ist »sichtlich, daß das erfindungsgemäße Papier nach beiden Testverfahren besser abgeschnitten hat als das PE kaschierte Papier. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Papier, Pappe od. dgl, bei dem das Papier mit einem einen durchgehenden Film bildenden Auftragsmedium beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragsmedium aus einer Frreiharzleimdispersion gebildet wird, die Additive zur Verbesserung der Filmbildungseigenschaften enthält.
2. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragsmedium vor der Beschichtungpigmentiert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Emulsionen aus Polyethylenwachsen verwendet werden. -4- AT 396 135 B
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Alkylphenol-polyethylenglycolether verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Ethylen· acrylsäurecopolymeremulsionen verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Amine verwendet weiden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Additive Fettamin-Oxethylate verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additiv Ammoniak verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als AdditiveFettalkoholethoxylate verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragsmedium zusätzlich einen Füllstoff enthält, der vorzugsweise aus der Gruppe Kalziumkarbonat, Kaolin, Talkum, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilikat, Titanoxid und Glimmer ausgewählt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt des Auftrags· mediums auf 20 bis 70 % eingestellt wild, wobei die Viskosität zwischen 30 und 800 mPas, vorzugsweise zwischen 50 und 300 mPas beträgt. -5-