AT413549B - NEW PAPER, CARTON BZW. CARDBOARD MATERIAL - Google Patents
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Description
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AT 413 549 BAT 413 549 B
Die Erfindung betrifft einen neuen Papier-, Karton- bzw. Pappewerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 9 bzw. ein Verfahren zur Herstellung dieses neuen Werkstoffes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10. 5 Papier-, Karton- bzw. Pappewerkstoffe werden insbesondere als Baustoffe im Baugewerbe in vielfältiger Form eingesetzt, beispielsweise als Verkleidungs-, Isolier- oder Dämmmaterial. Da diese Werkstoffe jedoch den Nachteil relativ leichter Entflammbarkeit bzw. Brennbarkeit haben und dementsprechend gemäß der DIN-Norm 4102 in die Baustoffklassen B2 bzw. B3 einzuteilen sind, sind diese Werkstoffe nicht in allen Gebieten gut und vorteilhaft ersetzbar. 10The invention relates to a new paper, board or cardboard material according to the preamble of claim 1 and 9 and a method for producing this new material according to the preamble of claim 10. 5 paper, cardboard or cardboard materials are in particular as Construction materials used in the construction industry in many forms, for example as a lining, insulating or insulating material. However, since these materials have the disadvantage of relatively easy flammability or combustibility and are accordingly classified according to DIN standard 4102 in the building material classes B2 and B3, these materials are not good and advantageous replaceable in all areas. 10
In die Baustoffklasse B2 lassen sich z.B. Baustoffe einteilen, die sich durch Zündquellen entflammen lassen und die abhängig von den Umgebungsbedingungen von alleine weiter brennen. In die Baustoffklasse B3 sind Baustoffe einzuordnen, die sich mit kleinen Zündquellen entflammen lassen und die ohne weitere Wärmezufuhr mit steigender Geschwindigkeit weiter brennen. 15 Derartige Baustoffe stellen ein hohes Brandrisiko dar und dürfen üblicherweise bei der Errichtung von baulichen Anlagen nicht verwendet werden.In the building material class B2 can be, for example Divide building materials that can be ignited by ignition sources and continue to burn on their own, depending on the ambient conditions. In the building material class B3 building materials are classified, which can be ignited with small ignition sources and continue burning without further heat supply with increasing speed. 15 Such building materials pose a high risk of fire and must not be used in the construction of structures usually.
Um das Flamm- bzw. Brandverhalten von Papier-, Karton- bzw. Pappewerkstoffen zu verbessern, werden derartige Werkstoffe mit diversen Flammschutzmitteln behandelt bzw. imprägniert. 20 Diese Flammschutzmittel wirken nach unterschiedlichen Prinzipien, z.B. indem sie die Entflammung der zu schützenden Stoffe verhindern, die Entzündung behindern oder die Verbrennung erschweren. So wirken einige Flammschutzmittel auf die Weise, dass sie die natürliche Fähigkeit des Holzes, sich durch Bildung einer unbrennbaren Holzkohlenschicht gegen Feuer abzuschirmen, verstärken. Andere Flammschutzmittel geben beispielsweise beim Verbrennen flam- 25 menerstickende Gase ab, die dem Sauerstoff den Zutritt zum brennbaren Stoff verwehren. Wieder andere Flammschutzmittel blähen sich beim Erhitzen schaumig auf und bilden ein feinporiges, isolierendes Polster aus. Es sind aber auch Kombinationen dieser Wirkungsmöglichkeiten möglich. 30 All diesen Flammschutzmitteln ist gemeinsam, dass sie auf verschiedenste Art und Weise auf das mehr oder weniger fertige Produkt nachträglich aufgetragen werden, beispielsweise durch Besprühen, Eintauchen, Bestreichen od. dgl.. So existieren beispielsweise Brandschutzdispersionen für Holz, Flammschutzmittel zum Einsprühen von Papier- oder Synthetikfasern, Flammschutzmittel in Form von Farben oder Beschichtungen etc. 35In order to improve the flame or fire behavior of paper, board or cardboard materials, such materials are treated or impregnated with various flame retardants. These flame retardants act on different principles, e.g. By preventing the ignition of the substances to be protected, obstruct the inflammation or make the combustion more difficult. Thus, some flame retardants act to enhance the natural ability of the wood to shield itself from fire by forming a non-combustible layer of charcoal. Other flame retardants, for example, emit flame-emitting gases during combustion, which prevent oxygen from entering the flammable substance. Still other flame retardants expand when heated frothy and form a fine-pored, insulating pad. But there are also combinations of these effects possible. 30 All these flame retardants have in common that they are applied in a variety of ways on the more or less finished product, for example, by spraying, dipping, brushing od. Like .. For example, fire protection dispersions for wood, flame retardants for spraying paper or synthetic fibers, flame retardants in the form of paints or coatings, etc. 35
Das Ziel, diese Baustoffe bzw. Werkstoffe gemäß der Baustoffklasse B1 schwer brennbar bzw. schwer entflammbar zum machen, wird durch diese Maßnahmen meist erfüllt. Ein Baustoff gilt dabei als schwer brennbar bzw. entflammbar, wenn er den sogenannten Schlyter-Test besteht, d.h. wenn der Werkstoff nach dem Erlöschen des Feuers nicht selbständig weiter brennt. 40The goal of making these building materials or materials of construction material class B1 highly flammable or flame-retardant is usually met by these measures. A building material is considered to be hardly combustible or flammable if it passes the so-called Schlyter test, i. if the material does not continue to burn after the fire has gone out. 40
Verbreitet zu diesem Zweck ist der Einsatz von Borax, insbesondere Borax-Decahydrat oder anderen Borsäuresalzen bzw. -derivaten, in wässeriger Lösung. Anorganische Borverbindungen sind allgemein als gute Flammschutzmittel bekannt. In der Natur liegt zumeist das Mineral Borax-Decahydrat (Tinkal) bzw. Dinatriumtetraborat-Decahydrat Na2B4O7*10H2O 45 [CAS 1303-96-4] vor. Dieses Boraxerz wird üblicherweise gefördert, zerkleinert, mit Wasser behandelt und anschließend wird Borax unter Vakuum auskristallisiert. Durch Auswahl der richtigen Kristallisationstemperatur ist es möglich, bei Temperaturen über 70°C, Borax-Pentahydrat oder bei geringeren Temperaturen Borax-Decahydrat zu erhalten. Die Löslichkeit von Borax in Wasser ist relativ gering. 50The use of borax, in particular borax decahydrate or other boric acid salts or derivatives, in aqueous solution is widespread for this purpose. Inorganic boron compounds are generally known as good flame retardants. In nature, the mineral borax decahydrate (Tinkal) or disodium tetraborate decahydrate Na2B4O7 * 10H2O 45 [CAS 1303-96-4] is usually present. This Boraxerz is usually promoted, crushed, treated with water and then borax is crystallized out under vacuum. By selecting the right crystallization temperature, it is possible to obtain borax decahydrate at temperatures above 70 ° C, borax pentahydrate or at lower temperatures. The solubility of borax in water is relatively low. 50
Wird ein borax- bzw. borsäurehältiger Werkstoff erhitzt oder verbrannt, schmilzt das Borax und bildet einen glasartigen Überzug über die Fasern des Materials. Außerdem wird bei ansteigender Temperatur das inhärente Kristallwasser freigesetzt. Aus diesem Grund sind Borax- und Borsäure bzw. Borverbindungen generell gut als Flammschutzmittel für Holzprodukte, Cellulose 55 oder Baumwollprodukte geeignet. 3When a borax or boric acid-containing material is heated or burned, the borax melts and forms a glassy coating over the fibers of the material. In addition, as the temperature rises, the inherent water of crystallization is released. For this reason borax and boric acid or boron compounds are generally well suited as flame retardants for wood products, cellulose 55 or cotton products. 3
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So ist beispielsweise aus der Literatur bekannt, Papierwerkstoffe oder diverse Faserstoffe, wie z.B. Cellulose, Zellstoff, Leinen etc., mit verschiedenen Flammschutzmittellösungen zu besprühen bzw. zu imprägnieren. Derartig behandelte Cellulosefasern werden beispielsweise als Isolationsmaterial in die Hohlräume von Trennwänden geblasen. 5For example, from the literature, paper materials or various fibrous materials, such as e.g. Cellulose, pulp, linen, etc., with different flame retardant solutions to spray or impregnate. Such treated cellulose fibers are blown, for example, as insulating material in the cavities of partitions. 5
Ein wesentlicher Nachteil der oben genannten Art der Sprüh- bzw. Tauch-Applikation ist, dass die Boraxlösung im Wesentlichen nur oberflächlich aufgebracht wird und dass die Boraxlösung in das Papier bzw. die Fasern nur unzureichend eindringen kann. Dadurch kann es zu Unregelmäßigkeiten im Brandverhalten kommen. Auch ist diese Art der Applikation bei dickeren io Pappewerkstoffen nicht gut möglich und denkbar, da das Flammschutzmittel nicht den gesamten dickeren Pappewerkstoff komplett durchdringen kann und sich vorzugsweise in den Außenbereichen des Werkstoffes anlagern würde, sodass der Innenbereich flammschutzmittelfrei bleiben oder zumindest eine geringere Konzentration an Flammschutzmittel aufweisen würde. 15 In der DE 195 16 186 A1 wird ein, gegebenenfalls verpresstes, schwer entflammbares Dämmmaterial beschrieben, das aus Faser- bzw. Cellulosestoffen gemischt mit u.a. Borax besteht. Ein konkretes Ausführungsbeispiel gibt z.B. 21% Zeitungspapier, 16% Heu, 3,5 % Lein, 13% Borax-Decahydrat und weitere Zusatzstoffe an. Hergestellt wird das Dämmmaterial, indem zuerst das Papier, die Zellulose, etc. und die Faserkomponenten vermahlen und gemischt werden, an-20 schließend wird die Boraxlösung auf das Fasermaterial aufgesprüht, alles vermischt und weiter verarbeitet.A significant disadvantage of the abovementioned type of spray application or immersion application is that the borax solution is essentially applied only superficially and that the borax solution can penetrate only insufficiently into the paper or the fibers. This can lead to irregularities in fire behavior. Also, this type of application with thicker io cardboard materials is not well possible and conceivable, since the flame retardant can not completely penetrate the entire thicker cardboard material and would preferably attach in the outer regions of the material, so that the interior flame retardant free or at least a lower concentration of flame retardants would have. In DE 195 16 186 A1 a possibly compressed, flame-retardant insulating material is described, which consists of fiber or cellulose substances mixed with u.a. Borax exists. A concrete embodiment gives e.g. 21% newsprint, 16% hay, 3.5% flax, 13% borax decahydrate and other additives. The insulating material is made by first grinding and mixing the paper, cellulose, etc. and the fiber components, then the borax solution is sprayed onto the fiber material, blended and processed further.
In der US 4 370 249 A wird ein unverpresstes, flockiges, schwer entflammbares Zellulosedämmmaterial beschrieben, das u.a. Borax in Mengen bis zu 20% enthält. Hergestellt wird 25 dieses Material, indem zuerst Altpapier trocken zerkleinert wird, dann Talk und Borax trocken zugegeben wird und das Gemisch noch einmal gut und schnell zerkleinert wird. Das Resultat ist ein feines Zellulose-Talk-Borax-Gemisch zum Einblasen in Hohlräume.US 4,370,249 A describes a non-compressed, fluffy, flame retardant cellulase seeding material which is useful in, among other things. Borax in amounts up to 20%. This material is made by first dry crushing waste paper, then adding dry talc and borax, and then chopping the mixture well and quickly. The result is a fine cellulose-talc-borax mixture for injection into cavities.
Ziel der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und einen Papier- bzw. 30 Karton- bzw. Pappewerkstoff der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch ein verbessertes Flamm- bzw. Brandverhalten auszeichnet. Außerdem wird ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Werkstoffes vorgeschlagen.The aim of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above and to propose a paper or cardboard material of the type mentioned, which is characterized by an improved flame or fire behavior. In addition, an efficient method for producing such a material is proposed.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Werkstoff der eingangs erwähnten Art durch die kenn-35 zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 9 erreicht und bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 10.According to the invention this is achieved in a material of the type mentioned by the characterizing features of claim 1 or 9 and in a method of the type mentioned by the characterizing features of claim 10.
Durch die gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 9 vorgeschlagene Zusammensetzung des Papier-, Karton- bzw. Pappewerkstoffes wird das Brandverhalten verbessert, unter gleich-40 zeitiger Beibehaltung der qualitativen Eigenschaften des Werkstoffes.By the proposed according to the features of claim 1 or 9 composition of the paper, cardboard or cardboard material, the fire behavior is improved, while retaining the same time qualitatively the qualitative properties of the material.
Die Borax-Cellulose-Assoziate bilden einen wesentlichen Faktor bei der Verbesserung des Flamm- und Brandverhaltens, da praktisch alle Fasern lückenlos durch Borax-Cellulose-Fasern geschützt sind. 45The borax-cellulose associates form an essential factor in improving the flame and fire behavior, since practically all fibers are completely protected by borax cellulose fibers. 45
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn faserunabhängiges, nicht mit den Fasern assoziiertes Borax in Form von originärem bzw. natürlich bzw. frei auskristallisiertem bzw. handelsüblichem Borax bzw. Boraxkristallen und/oder im Zuge des Herstellungsverfahrens, insbesondere des Trocknungsverfahrens, d.h. in relativ kurzer Zeit, auskristallisiertes so intermediäres Borax, insbesondere eine Partikelgröße von 0,01 bis 3 mm, vorliegt. Durch diese Merkmale ergibt sich der Vorteil einer weiteren Verbesserung des Flamm- und Brandverhaltens. Bei Hitzeeinwirkung bzw. Verbrennung schmelzen das Borax bzw. die Boraxkristalle und bilden einen glasartigen Überzug über die Fasern des Werkstoffes. 55 Um den Werkstoff vorteilhaft zu ergänzen und seine Eigenschaften zu optimieren, können die 4In this context, it is particularly advantageous if fiber-independent, not associated with the fibers borax in the form of original or naturally or freely crystallized or commercial Borax or Boraxkristallen and / or in the course of the manufacturing process, in particular the drying process, i. in a relatively short time, crystallized as intermediate borax, in particular a particle size of 0.01 to 3 mm, is present. These features provide the advantage of further improving the flame and fire behavior. Upon heat or combustion, the borax or borax crystals melt and form a glassy coating over the fibers of the material. In order to complement the material and to optimize its properties, the 4
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Merkmale des Anspruches 2 ausgebildet sein. Durch die Zugabe von diversen Additiven bzw. Papierhilfsmitteln können die Eigenschaften des Werkstoffes für gewisse Einsatzgebiete optimiert werden. 5 Eine optimale Zusammensetzung der Werkstoffmatrix ist vorteilhafterweise gemäß den Merkmalen des Anspruches 3 ausgebildet.Characteristics of claim 2 may be formed. By adding various additives or paper auxiliaries, the properties of the material can be optimized for certain applications. 5 An optimal composition of the material matrix is advantageously formed according to the features of claim 3.
Aus Preisgründen ist es vorteilhaft, wenn die Faserstoffe, aus denen der Werkstoff gebildet wird, gemäß den Merkmalen des Anspruches 4 ausgebildet sind. 10For reasons of price, it is advantageous if the fibrous materials from which the material is formed, are formed according to the features of claim 4. 10
Die gemäß Anspruch 5 ausgebildeten Merkmale des Werkstoffes geben ihm hervorragende Stabilitätseigenschaften und gestatten eine flexible Einstellung der Materialdicke.The trained according to claim 5 features of the material give it excellent stability properties and allow a flexible adjustment of the material thickness.
Die gemäß den Merkmalen des Anspruches 6 ausgebildeten Merkmale gestatten je nach Bois raxgehalt eine Einteilbarkeit des Werkstoffes in die Baustoffklassen A2 und/oder B1 und erlauben somit den Einsatz dieses Werkstoffes in besonderen Bereichen.The trained according to the features of claim 6 features allow depending on Bois raxgehalt a separability of the material in the building material classes A2 and / or B1 and thus allow the use of this material in specific areas.
Das gemäß den Merkmalen des Anspruches 7 angegebene spezifische Gewicht des Werkstoffes gewährt die Möglichkeit, diesen Werkstoff in Bereichen einzusetzen, in denen leichte, aber 20 dennoch stabile, Materialien gefordert sind. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruches 8, betreffend die Ausbildungsformen des Werkstoffes, vorgesehen sind.The specified according to the features of claim 7 specific weight of the material allows the possibility to use this material in areas where light but 20 nevertheless stable, materials are required. In this context, it is particularly advantageous if the features of claim 8, concerning the embodiments of the material, are provided.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des neuen Papier-, Karton- bzw. Pappewerk-25 Stoffes mit verbessertem Flamm- bzw. Brandverhalten wird vorteilhafterweise nach dem Prinzip des Anspruches 10 ausgeführt, wobei die Boraxlösung bereits zu Beginn des Verfahrens mit den Cellulose-Fasern in Kontakt gebracht wird und nicht erst, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein fertig geformtes Werkstoffendprodukt damit behandelt wird. Dies hat eine entscheidend bessere Aufnahmefähigkeit des Borax in die Cellulosefasern bzw. die Faserstoffe zur 30 Folge und dementsprechend ein gleichmäßigeres bzw. homogeneres Eigenschaftsprofil des Werkstoffes bei gleichzeitig erhöhter Flamm- und Brandschutzwirkung im gesamten Werkstoff.The inventive method for producing the new paper, cardboard or cardboard fabric with improved flame or fire behavior is advantageously carried out according to the principle of claim 10, wherein the borax solution already at the beginning of the process with the cellulose fibers in contact and not first, as known from the prior art, a finished molded final material product is treated with it. This has a significantly better absorption capacity of the borax in the cellulose fibers or the fibers to 30 consequence and, accordingly, a more uniform or homogeneous property profile of the material at the same time increased flame and fire protection effect throughout the material.
Durch das trockene Vermischen von festem, insbesondere pulverförmigem, bzw. originärem Borax mit dem Faserstoff vor der Zugabe der Boraxlösung wird eine gewisse Verringerung des 35 Restwassergehaltes des Faserstoffes gewährleistet.The dry mixing of solid, in particular pulverulent, or original borax with the pulp before the addition of the borax solution ensures a certain reduction in the residual water content of the pulp.
Ein verfahrenstechnisch einfacher Schritt ist die Zugabe von festem bzw. originärem Borax gleichzeitig mit der Zugabe der Boraxlösung. Die Zugabe des originären Borax bewirkt, dass die Boraxlösung möglichst immer gesättigt ist. So werden eventuelle Verdünnungen durch den 40 Restwassergehalt des Faserstoffes durch zusätzliches Auflösen des originären Borax ausgeglichen bzw. es kann mehr Borax in Lösung gehen, wenn sich im Laufe des Verfahrens die Temperatur lokal oder generell steigert. Dies führt zu einer Erhöhung der Boraxkonzentration und demzufolge kann noch mehr Borax von den Fasern aufgenommen werden. Außerdem können im Endprodukt originäre Boraxkristalle bzw. Boraxstrukturen vorliegen, die einen entscheiden-45 den Beitrag für ein verbessertes Brandverhalten des Werkstoffes liefern.A procedurally simple step is the addition of solid or original borax simultaneously with the addition of the borax solution. The addition of the original Borax causes the borax solution is always saturated as possible. Thus, any dilutions due to the residual water content of the pulp are compensated by additional dissolution of the original borax or more borax can go into solution if the temperature increases locally or generally in the course of the process. This leads to an increase in the borax concentration and consequently more borax can be absorbed by the fibers. In addition, original borax crystals or borax structures may be present in the end product, which contribute decisively to an improved fire behavior of the material.
Die Merkmale des Anspruches 11 stellen sicher, dass die entstehende Suspension eine optimale Konzentration zur Weiterverarbeitung besitzt. so Durch die Merkmale des Anspruches 12 wird sichergestellt, dass in Abhängigkeit der nächsten Verfahrensschritte, insbesondere auf der Papiermaschine, die richtige Konzentration eingestellt wird.The features of claim 11 ensure that the resulting suspension has an optimal concentration for further processing. The features of claim 12 ensure that the correct concentration is set as a function of the next method steps, in particular on the paper machine.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruches 13 55 vorgesehen sind, wodurch sich der Vorteil ergibt, dass zwischen den beiden Verdünnungs- 5In this context, it is particularly advantageous if the features of claim 13 55 are provided, resulting in the advantage that between the two dilution
AT 413 549 B schritten gemäß den vorteilhaften Ausführungen nach Anspruch 14 diverse Papierhilfsmittel, etc. eingemischt werden können.AT 413 549 B steps according to the advantageous embodiments of claim 14 various paper additives, etc. can be mixed.
Ein für das Verfahren optimaler und energieeffizienter Temperaturbereich ist in den Merkmalen 5 des Anspruches 15 vorgesehen.An optimum and energy-efficient temperature range for the method is provided in the features of claim 5.
Zur optimalen Auskristallisierung des Borax bzw. zur Einstellung des endgültigen Boraxgehaltes des Werkstoffes ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruches 16 vorgesehen sind. io Aus energietechnischen Gründen ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruches 17 vorzusehen.For optimum crystallization of the borax or for adjusting the final borax content of the material, it is advantageous if the features of claim 16 are provided. For energy-technical reasons, it is advantageous to provide the features of claim 17.
Die finale Bearbeitung des Werkstoffes erfolgt vorteilhafterweise nach den Merkmalen des Anspruches 18, wobei es insbesondere von Vorteil ist, wenn in diesem Zusammenhang die 15 Merkmale des Anspruches 19 vorgesehen sind. Dadurch werden die Kristallstruktur bzw. die Zusammensetzung der Matrix des Werkstoffes bzw. die Verteilung des Borax in der Werkstoffmatrix optimiert und können leicht und effizient gesteuert werden.The final processing of the material is advantageously carried out according to the features of claim 18, wherein it is particularly advantageous if 15 features of claim 19 are provided in this context. As a result, the crystal structure or the composition of the matrix of the material or the distribution of borax in the material matrix are optimized and can be controlled easily and efficiently.
Die Merkmale nach Anspruch 20 ermöglichen eine gemäß dem Anforderungsprofil des Werk-20 Stoffes entsprechende Auswahl diverser Borax-Derivate, wobei durch den Einsatz von Borax-Decahydrat beim Erhitzen zusätzlich das meiste Kristallwasser freigesetzt wird, wodurch eine Verbesserung des Flamm- und Brandverhaltens erreicht wird.The features of claim 20 allow according to the requirement profile of the plant-20 substance corresponding selection of various borax derivatives, which is additionally released by the use of borax decahydrate during heating most of the water of crystallization, whereby an improvement of the flame and fire behavior is achieved.
Der Restwassergehalt der Faserstoffe sollte, um nicht negative Auswirkungen auf die Konzent-25 ration der Boraxlösung bzw. auf das Aufnahmeverhalten der Faserstoffe zu haben, gemäß den vorteilhaften Ausführungsformen nach Anspruch 21 ausgebildet sein, da bereits in den Fasern eingelagertes bzw. gebundenes Wasser nur schwer bzw. nicht vollständig von Boraxlösung verdrängt werden kann. 30 Um möglichst viel Borax in bzw. an die Fasern ein- bzw. anlagern zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruchs 22 vorgesehen sind. Auch eine möglich Ausschwemmung bzw. ein Wiederauflösen von Borax kann dadurch verringert bzw. vermieden werden.The residual water content of the fibrous materials, in order not to have a negative effect on the concentration of the borax solution or on the uptake behavior of the fibrous materials, should be designed according to the advantageous embodiments according to claim 21, since water already embedded or bound in the fibers is difficult or can not be completely displaced by Boraxlösung. In order to be able to deposit or deposit as much borax in or on the fibers, it is advantageous if the features of claim 22 are provided. Even a possible flushing or a redissolution of borax can be reduced or avoided.
Vorteilhafte Anwendungsgebiete für den Werkstoff sind in den Merkmalen der Ansprüche 23 35 bzw. 24 angeführt.Advantageous fields of application for the material are given in the features of claims 23 35 and 24, respectively.
Beim Verfahren zur Herstellung des neuen Papier-, Karton- bzw. Pappewerkstoffes werden im Wesentlichen für die Papier-, Karton- bzw. Pappeherstellung übliche Faserstoffe bzw. -halbstoffe eingesetzt. Einsetzbar sind demnach Primärfaserstoffe, wie durch mechanischen 40 Aufschluss aus pflanzlichen Rohstoffen erhaltener Holzstoff oder durch chemischen Aufschluss gewonnener Zellstoff. Weiters können Sekundärfaserstoffe aufgewendet werden, wobei unter Sekundärfaserstoffen, insbesondere aus Altpapier oder Lumpen gewonnene, recycelte Faserstoffe verstanden werden. Faserstoffe werden beispielsweise aus Zeitungspapier, Verpackungsmaterial, Laub, Holzspänen, Kork, Jute, Leinfasern, Hanf, Stroh, Schilf, Kokosfasern 45 oder Heu gewonnen.In the process for producing the new paper, board or cardboard material, fibrous materials or pulps which are customary for paper, board or paperboard production are used. It is therefore possible to use primary fibrous materials, such as pulp obtained by mechanical pulping from vegetable raw materials or pulp obtained by chemical pulping. Furthermore, secondary fiber materials can be used, whereby secondary fibers, in particular recovered paper or rags, are used as recycled fibers. Fibers are obtained, for example, from newsprint, packaging material, leaves, wood shavings, cork, jute, flax fibers, hemp, straw, reeds, coconut fibers or hay.
Zu beachten ist, dass der maximale Restwasseranteil in diesen Fasern 30 Gew% nicht übersteigen und insbesondere kleiner als 15 Gew% sein sollte. so Die Faserstoffe werden in einem Behältnis, insbesondere in einem Pulper bzw. Mixer, mit Boraxlösung zusammengeführt. Zur Erstellung der Boraxlösung wird, wie beschrieben, insbesondere Borax-Decahydrat eingesetzt. Die Löslichkeit von Borax-Decahydrat in Wasser ist stark temperaturabhängig und bewegt sich von 20 g/kg Wasser bei 0°C bis 170 g/kg Wasser bei 100°C, wobei sich bei Raumtemperatur etwa 50 g Borax/kg Wasser lösen. Im Weiteren wird 55 unter Borax, insbesondere handelsübliches Borax-Decahydrat verstanden. Es ist allerdings 6It should be noted that the maximum residual water content in these fibers should not exceed 30% by weight and in particular should be less than 15% by weight. The fibrous materials are combined in a container, in particular in a pulper or mixer, with borax solution. To prepare the borax solution, as described, in particular borax decahydrate is used. The solubility of borax decahydrate in water is highly temperature-dependent and ranges from 20 g / kg of water at 0 ° C to 170 g / kg of water at 100 ° C, with about 50 g of borax / kg of water dissolving at room temperature. In the following, 55 is understood to mean borax, in particular commercially available borax decahydrate. It is, however, 6
AT 413 549 B auch möglich Borax-Penhydrat, wasserfreies Boraxanhydrat und/oder andere Boraxderivate einzusetzen.AT 413 549 B also possible borax penhydrate, anhydrous Boraxanhydrat and / or other Boraxderivate use.
Die Sättigung der Boraxlösung sollte zwischen 60 % bis 100 % betragen, wobei insbesondere 5 eine voll gesättigte Boraxlösung eingesetzt werden sollte. Gleichzeitig mit der Zugabe der Boraxlösung zum Faserstoff oder auch unmittelbar nach der Zugabe der Boraxlösung zum Faserstoff kann originäres Borax, d.h. natürlich auskristallisiertes bzw. handelsüblich vorliegendes Borax, zugegeben werden, und zwar mit 3 bis 15 Gew%, vorzugsweise 5 bis 12 Gew%, insbesondere 7 bis 9 Gew%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Faserstoffes. 10The saturation of the borax solution should be between 60% to 100%, in particular 5 a fully saturated borax solution should be used. Concurrent with the addition of the borax solution to the pulp, or immediately after the addition of the borax solution to the pulp, original borax, i. Of course, crystallized or commercially available borax, are added, with 3 to 15 wt%, preferably 5 to 12 wt%, in particular 7 to 9 wt%, based on the weight of the pulp used. 10
Anschließend werden die Boraxlösung, der Faserstoff und gegebenenfalls das originäre Borax unter Ausbildung einer breiartigen Suspension, insbesondere innig, vermischt bzw. homogenisiert bzw. vermahlen. 15 Eine weitere Möglichkeit besteht darin, vor der Zugabe der Boraxlösung den Faserstoff und das originäre Borax im Pulper wiederum mit insbesondere 3 bis 15 Gew%, vorzugsweise 5 bis 12 Gew%, insbesondere 7 bis 9 Gew%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Faserstoffes, trocken zusammenzuführen zu vermischen, zu homogenisieren bzw. zu vermahlen, und erst dann die Boraxlösung einzubringen und wiederum unter Ausbildung der breiartigen Sus-20 pension zu homogenisieren. Diese zweite Möglichkeit ist insbesondere dadurch vorteilhaft, dass dadurch das im Faserstoff enthaltene Restwasser bzw. die Restfeuchtigkeit besser verringert bzw. entfernt werden kann.Subsequently, the borax solution, the pulp and optionally the original borax to form a slurry-like suspension, in particular intimately mixed or homogenized or ground. Another possibility is, prior to the addition of the borax solution, the fibrous material and the original borax in the pulper, in particular from 3 to 15% by weight, preferably from 5 to 12% by weight, in particular from 7 to 9% by weight, based on the weight of the fibrous material used to mix dry to mix, to homogenize or to grind, and only then introduce the borax solution and in turn to homogenize to form the mushy Sus-20 pension. This second possibility is particularly advantageous in that thereby the residual water contained in the pulp or the residual moisture can be better reduced or removed.
Die Zugabe des originären Borax erfüllt untere anderem den Zweck, dass bei Einsatz bzw. 25 Zugabe von gesättigter Boraxlösung diese Boraxlösung auch möglichst während des gesamten Verfahrensprozesses zu 100% gesättigt bleibt. So werden beispielsweise durch die Restfeuchte des Altpapiers verursachte Verdünnungen durch teilweises Auflösen von originärem Borax ausgeglichen. Im Falle von im Zuge des Verfahrens auftretenden Temperaturerhöhungen, beispielsweise durch Rühren etc., kann ebenfalls zusätzliches Borax in Lösung gehen und 30 dadurch die Borax-Konzentration gesteigert werden, was dazu führt, dass sich noch mehr, insbesondere in maximaler Menge, Borax in den Cellulosefasern einlagem kann.The addition of the original Borax fulfills, inter alia, the purpose that, when used or saturated borax solution is added, this borax solution also remains 100% saturated throughout the entire process. Thus, for example, dilutions caused by the residual moisture of the waste paper are compensated by partial dissolution of original borax. In the case of occurring in the course of the process temperature increases, for example by stirring, etc., also additional borax can go into solution and thereby the borax concentration can be increased, which means that even more, especially in maximum amount, borax in the Cellulosic fibers can insert.
Außerdem geht ein gewisser Anteil des originären Borax während des Verfahrens nicht in Lösung und liegt als originäres Borax im Endprodukt vor, wo es einen wesentlichen Anteil am 35 verbesserten Brandverhalten des Werkstoffs hat.In addition, a certain proportion of the original borax does not dissolve during the process and is present as the original borax in the final product, where it has a significant share in the improved fire behavior of the material.
Bei beiden erwähnten Möglichkeiten wird zum Faserstoff bzw. zur Mischung von Faserstoff und originärem Borax jeweils soviel Boraxlösung zugemischt, dass der Anteil des Faserstoffes am Gesamtgewicht der Suspension bzw. der Feststoffmasseanteil zwischen 5 und 25 Gew%, 40 insbesondere 8 bis 18 Gew%, beträgt.In both possibilities mentioned, the amount of borax solution added to the pulp or to the mixture of pulp and original borax is such that the proportion of the pulp in the total weight of the suspension or the mass fraction of solids is between 5 and 25% by weight, and in particular 8 to 18% by weight ,
Bei diesem Vorgang saugen sich die Fasern bzw. das sehr aufnahmefähige Faserstoff-Netzwerk mit gesättigter Boraxlösung an bzw. werden nahezu vollständig von Boraxlösung durchdrungen bzw. getränkt. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die Restfeuchte bzw. der 45 Restwasseranteil der Fasern möglichst klein gehalten wird, da bereits im Faserstoff gebundenes Wasser nur schwer von gesättigter Boraxlösung verdrängt werden kann.In this process, the fibers or the very receptive pulp network sucked with saturated borax solution or are almost completely penetrated by borax solution or soaked. For this reason, it is important that the residual moisture or the residual water content of the fibers is kept as small as possible, since water bound in the pulp can hardly be displaced by saturated borax solution.
Aus diesem Grund ist es zu vermeiden, im Pulper kristallines Borax und reines Wasser einzusetzen, da sich die Fasern sofort mit reinem Wasser ansaugen würden und dadurch kaum so Boraxlösung in die Fasern gelangen könnte. Bei der erfindungsgemäßen Vorgangsweise wird es somit vermieden, Faserstoffe z.B. Altpapier mit reinem Wasser, d.h. mit Wasser ohne gelöstem Borax, in Kontakt zu bringen. Auch ist es aus demselben Grund nicht vorteilhaft Faserstoffe mit Boraxlösung mit sehr geringer Boraxkonzentration zu mischen, da die Boraxkonzentration in mit Boraxlösung geringer Konzentration getränkten Fasern nur schwer erhöht werden kann. 55 7For this reason, it is important to avoid using crystalline borax and pure water in the pulper, as the fibers would immediately be drawn in with pure water and thus hardly any borax solution could get into the fibers. In the procedure according to the invention, it is thus avoided, fibers e.g. Waste paper with pure water, i. with water without dissolved borax in contact. Also, for the same reason, it is not preferable to mix fibers with borax solution having a very low borax concentration because the borax concentration in fibers impregnated with borax solution of low concentration can be increased only with difficulty. 55 7
AT 413 549 BAT 413 549 B
Nach diesem ersten Schritt im Pulper liegt eine Suspension aus mit Boraxlösung getränkten Fasern und gegebenenfalls darin möglichst gleichmäßig verteilten originären Boraxkristallen vor. 5 Die Temperatur steigt in diesem Schritt durch das Mixen bzw. Rühren von selbst an, d.h. es erfolgt keine zusätzliche Heizung. Die Temperatur liegt insbesondere zwischen 13 bis 55°C, insbesondere zwischen 20 bis 35°C.After this first step in the pulper there is a suspension of fibers impregnated with borax solution and, if appropriate, as uniformly distributed as possible original borax crystals. 5 The temperature rises in this step by mixing or stirring by itself, i. There is no additional heating. The temperature is in particular between 13 and 55 ° C., in particular between 20 and 35 ° C.
Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen im Wesentlichen den für die Papier-, Karton- bzw. 10 Pappeherstellung üblichen Verarbeitungsschritten. So werden, insbesondere in einem Reject-Sorter, gröbere Verunreinigungen, wie Metall- oder Kunststoffteile entfernt und gegebenenfalls in einem weiteren Schritt die Suspension einer zusätzlichen Feinsortierung unterzogen. Auch können dem Altpapier in einem De-Inking-Prozess, insbesondere durch Flotations- oder Waschverfahren, Farbstoffe, Füllstoffe od. dgl. entzogen werden. 15The further process steps essentially correspond to the usual processing steps for paper, board or paperboard production. Thus, in particular in a reject sorter, coarser impurities, such as metal or plastic parts, are removed and, if appropriate, the suspension is subjected to an additional fine sorting in a further step. Also, the waste paper od in a de-inking process, in particular by flotation or washing, dyes, fillers. Like. Are withdrawn. 15
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Suspension in einem Refiner erneut zerkleinert und homogenisiert, wodurch insbesondere die Länge der Cellulosefasern eingestellt werden kann. Als ideal haben sich hierbei Faserlängen von unter 2,5 mm erwiesen. 20 Vor dem Aufbringen der Suspension auf eine Papiermaschine, insbesondere eine Langsieb-Papiermaschine, eine Gautsche oder eine ähnliche Einrichtung erfolgt eine Verdünnung der Suspension mit Boraxlösung, wobei insbesondere eine Boraxlösung mit derselben Konzentration wie zuvor im Pulper eingesetzt werden sollte. Die Verdünnung sollte, abhängig von den Anforderungen der Papiermaschine, bis auf einen Feststoffmasseanteil in der Suspension von 25 0,1 bis 3 Gew%, insbesondere von 0,3 bis 1 Gew%, erfolgen.In a further process step, the suspension is comminuted again in a refiner and homogenized, whereby in particular the length of the cellulose fibers can be adjusted. Fiber lengths of less than 2.5 mm have proven to be ideal. Before the suspension is applied to a paper machine, in particular a fourdrinier paper machine, a Gautsche or a similar device, the suspension is diluted with borax solution, in which case a borax solution should be used in the pulper at the same concentration as before. The dilution should, depending on the requirements of the paper machine, to a mass fraction of solids in the suspension of 25 0.1 to 3% by weight, in particular from 0.3 to 1% by weight, take place.
Diese Verdünnung kann zweistufig erfolgen, wobei in einem ersten Verdünnungsschritt, der insbesondere in einer Mischbütte abläuft, die Suspension auf einen Feststoffmasseanteil von 0,3 bis 7 Gew%, insbesondere von 4 bis 5 Gew%, verdünnt wird. Bei diesem Verfahrensschritt 30 ist auch der geeignete Zeitpunkt, dass zum derart vorliegenden Halbstoff diverse Papierhilfsmittel bzw. Additive bzw. Zusatzstoffe, insbesondere Farben, Bindemittel, insbesondere Latex oder Leim, Füllstoffe oder andere in der Papierherstellung übliche Papierhilfsmittel in üblichen Mengen eingebracht bzw. eingemischt werden. 35 Nach diesem Vorgang wird, insbesondere in einem Vorbehälter der Papiermaschine, auf den zuvor genannten Verdünnungsgrad endverdünnt bzw. eingestellt. Auch hier sollte die Temperatur nicht über den zuvor genannten Temperaturbereich hinausgehen.This dilution can be carried out in two stages, the suspension being diluted to a solids content fraction of from 0.3 to 7% by weight, in particular from 4 to 5% by weight, in a first dilution step which takes place, in particular, in a mixing chest. In this method step 30, the suitable point in time is that various papermaking auxiliaries or additives or additives, in particular paints, binders, in particular latex or glue, fillers or other paper assistants customary in papermaking, are introduced or blended into the pulp in conventional amounts , After this process, in particular in a preliminary container of the paper machine, the final dilution degree is finally diluted or adjusted. Again, the temperature should not exceed the aforementioned temperature range.
Die Verteilung der Boraxkristalle sollte möglichst gleichmäßig z.B. durch Rühren eingestellt bzw. 40 beibehalten werden.The distribution of the borax crystals should be as uniform as possible, e.g. be adjusted by stirring or maintained 40.
In der Stoffauflauf- bzw. Siebpartie bzw. auf der Papiermaschine bzw. der Gautsche wird der durch die Verdünnung entstandene Ganzstoff durch teilweises Abpressen oder Absaugen der Boraxlösung gleichmäßig eingedickt bzw. reduziert, vorzugsweise auf einen Restgehalt an 45 Boraxlösung von 45 bis 85 Gew%, insbesondere von 60 bis 70 Gew%. Dadurch entsteht eine im Wesentlichen flächige Bahn, die aus mehreren, übereinander liegenden bzw. parallel zueinander liegenden Schichten bestehen kann.In the headbox or wire section or on the paper machine or Gautsche the stock resulting from the dilution is uniformly thickened or reduced by partial squeezing or aspirating the borax solution, preferably to a residual content of 45 to 85% by weight borax solution, in particular from 60 to 70% by weight. This results in a substantially flat web, which may consist of several, superimposed or mutually parallel layers.
Dieses Rohprodukt bzw. der feuchte Werkstoff wird anschließend einer Trocknung zugeführt, so Im Zuge der Trocknung kristallisiert das im Rohprodukt befindliche gelöste Borax zumindest teilweise aus und es bilden sich, wie später genauer beschrieben wird, Borax-Cellulose-Assoziate und gegebenenfalls intermediäres Borax.In the course of drying, the dissolved borax present in the crude product at least partially crystallizes out, and as will be described in more detail later, borax cellulose associates and, if appropriate, intermediate borax are formed.
Die hier vom verdünnten Ganzstoff abgepresste Boraxlösung kann, gegebenenfalls nach einer 55 Reinigung und/oder einer Aufarbeitung, wieder zum Pulper zurückgeführt bzw. recycliert werden δ ΑΤ 413 549 Β oder bei einem Verdünnungsschritt wieder eingesetzt werden.The borax solution which has been squeezed from the diluted stock here can, if appropriate after a purification and / or a work-up, be returned to the pulper or recycled again or be used again in a dilution step.
Die Trocknung erfolgt am effizientesten durch eine Maschinentrocknung, gefolgt von einer Lufttrocknung. Die Maschinentrocknung verläuft besonders effizient in einem mehrstufigen, 5 insbesondere einem dreistufigen, Prozess, wobei insbesondere die Temperaturen im Zuge dieses Trocknungsprozesses von Stufe zu Stufe erhöht werden. Der Temperaturbereich liegt zwischen 90 und 150°C, insbesondere zwischen 95 und 145°C, vorzugsweise zwischen 100 und 140°C, wobei ab einer Temperatur von ca. 145°C die Gefahr einer Blasenbildung stark ansteigt. Durch diese maschinelle Trocknung wird der Restgehalt an Boraxlösung insbesondere io auf einen Wert zwischen 30 und 60 Gew% gesenkt.Drying is most efficient by machine drying followed by air drying. Machine drying is particularly efficient in a multi-stage process, in particular a three-stage process, in which, in particular, the temperatures in the course of this drying process are increased from stage to stage. The temperature range is between 90 and 150 ° C, in particular between 95 and 145 ° C, preferably between 100 and 140 ° C, wherein from a temperature of about 145 ° C, the risk of blistering increases sharply. By means of this mechanical drying, the residual content of borax solution, in particular, is lowered to a value between 30 and 60% by weight.
Bei der anschließenden Lufttrocknung bei einer Temperatur zwischen 10 bis 35°C, insbesondere zwischen 15 bis 25°C, soll der Restgehalt an Boraxlösung auf einen Wert von 2 bis 15 Gew%, vorzugsweise 3 bis 10 Gew%, insbesondere 4 bis 6 Gew%, abgesenkt werden. 15In the subsequent air drying at a temperature between 10 to 35 ° C, especially between 15 to 25 ° C, the residual content of borax solution to a value of 2 to 15 wt%, preferably 3 to 10 wt%, in particular 4 to 6 wt% to be lowered. 15
Das so getrocknete Rohprodukt kann nun einem Glättwerk bzw. einem Kalander zugeführt werden und gelangt anschließend zur Weiterverarbeitung, d.h. zum Schnitt bzw. zur Veredelung etc.. 20 Ein nach einem derartigen Verfahren erhaltener Werkstoff enthält in Form einer typischen vernetzten bzw. verfilzten Matrix mindestens 50 Gew% Cellulose und mindestens 5 Gew% Borax, wobei insbesondere eine Zusammensetzung von 70 bis 95 Gew% Cellulose und 5 bis 30 Gew% Borax vorteilhaft ist. Zusätzlich können noch diverse Papierhilfsmittel in den üblichen Mengen zugesetzt sein. Durch die Tatsache, dass sich während des Verfahrens, insbesondere 25 im Pulper, die Fasern mit gesättigter Boraxlösung tränken bzw. vollsaugen, bilden sich beim Trocknungsprozess durch Auskristallisieren sogenannte Borax-Cellulose-Assoziate 1 wie sie aus der Zeichnung ersichtlich sind.The crude product dried in this way can now be fed to a calender or a calender and subsequently passes on to further processing, i. for cutting or finishing etc. A material obtained by such a process contains in the form of a typical crosslinked or felted matrix at least 50% by weight of cellulose and at least 5% by weight of borax, in particular a composition of 70 to 95% by weight of cellulose and 5 to 30 wt% borax is advantageous. In addition, various paper auxiliaries may be added in the usual amounts. Due to the fact that during the process, especially in the pulper, the fibers soak or saturate with saturated borax solution, so-called borax-cellulose associates 1 are formed during the drying process by crystallization, as can be seen from the drawing.
Diese Borax-Cellulose-Assoziate 1 sind im Wesentlichen von Boraxkristallen bzw. Strukturen, 30 insbesondere vollständig, durchdrungene Cellulosefasern bzw. Cellulosefasern bzw. ein Cellulosefasernetzwerk, die/das mit Boraxkristallen bzw. Strukturen innig und dicht verfilzt sind/ist bzw. Cellulosefasern in die Boraxkristalle bzw. Strukturen ein- oder angelagert sind oder die von einem Boraxkristallgitter umgeben sind. Diese Borax-Cellulose-Assoziate 1 weisen insbesondere eine Größe zwischen 0,05 bis 5 mm auf. 35These borax cellulose associates 1 are essentially of borax crystals or structures, in particular completely, penetrated cellulose fibers or cellulose fibers or a cellulose fiber network which / are intimately and densely entangled with borax crystals or structures or cellulose fibers in the Boraxkristalle or structures are incorporated or attached or are surrounded by a Boraxkristallgitter. These borax cellulose associates 1 have in particular a size between 0.05 to 5 mm. 35
Zusätzlich kann in der Matrix des Werkstoffes auch faserunabhängiges Borax 2 vorliegen, wobei dieses faserunabhängige Borax 2 nicht durchdringend mit den Fasern assoziiert ist, d.h. das faserunabhängige Borax 2 durchdringt nicht die Cellulosefasern, wie dies bei den Borax-Cellulose-Assoziaten 1 der Fall ist, sondern ist bestenfalls mit der Oberfläche eines Borax-40 Cellulose-Assoziates 1 verbunden bzw. an diese ankristallisiert. Dieses faserunabhängige Borax 2 setzt sich einerseits aus dem während des Herstellungsverfahrens, insbesondere während des Trocknungsverfahrens, d.h. in relativ kurzer Zeit auskristallisierten und daher kleinkristallinem, intermediären Borax 4 und/oder aus dem gegebenenfalls im Pulper zugegebenen originären Borax 3 zusammen. Das faserunabhängige Borax 2 weist insbesondere eine 45 Größe zwischen 0,01 bis 3 mm auf, wobei große Kristalle mit ca. 3 mm nur in geringen Mengen von bis zu 0,5 %, insbesondere 0,1 %, bezogen auf die Gesamtanzahl, vorhanden sind. Auch kann sich die Größe der originären Boraxkristalle 3 im Zuge des Verfahrens durch Mahl-, Zerkleinerungs- bzw. Lösungsprozesse verändern. so Die Borax-Cellulose-Assoziate 1 sind in der Matrix des Werkstoffes insbesondere in einem Bereich von 60 bis 100 Vol%, insbesondere 80 bis 97 Vol%, vorzugsweise 85 bis 95 Vol%, bezogen auf das Feststoffvolumen d.h. auf das Volumen, das, beispielsweise bei starker Kompression, von den festen Bestandteilen der Matrix eingenommen wird, ausgebildet bzw. vorhanden. Das faserunabhängige Borax 2 ist insbesondere in einem Bereich zwischen 0 bis 55 40 Vol%, insbesondere 3 bis 20 Vol%, vorzugsweise 5 bis 10 Vol%, bezogen auf das Feststoff- 5 5 9In addition, fiber-independent borax 2 may also be present in the matrix of the material, this fiber-independent borax 2 being non-penetratingly associated with the fibers, i. the fiber-independent borax 2 does not penetrate the cellulosic fibers, as is the case with the borax cellulose associates 1, but is at best bonded or crystallized to the surface of a borax-cellulose 40 associate 1. This fiber-independent borax 2 is composed on the one hand of during the manufacturing process, in particular during the drying process, i. Crystallized in a relatively short time and therefore small-crystalline, intermediate borax 4 and / or from the optionally added in the pulper original Borax 3 together. The fiber-independent borax 2 has, in particular, a size of between 0.01 to 3 mm, with large crystals of about 3 mm being present only in small amounts of up to 0.5%, in particular 0.1%, based on the total number are. Also, the size of the original Boraxkristalle 3 in the course of the process by grinding, crushing or solution processes change. Thus, the borax cellulose associates 1 are in the matrix of the material, in particular in a range of 60 to 100% by volume, in particular 80 to 97% by volume, preferably 85 to 95% by volume, based on the solids volume. to the volume occupied by the solid constituents of the matrix, for example in the case of strong compression. The fiber-independent borax 2 is in particular in a range between 0 to 55 40% by volume, in particular 3 to 20% by volume, preferably 5 to 10% by volume, based on the solid 5 5 9
AT 413 549 B volumen, vorhanden.AT 413 549 B volume, available.
Die Cellulosefasern sind vorzugsweise aus Sekundärfasern, insbesondere aus Altpapier, gebildet und weisen eine Faserlänge bis insbesondere 5 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 2,5 mm, auf.The cellulose fibers are preferably formed from secondary fibers, in particular from waste paper, and have a fiber length of in particular 5 mm, preferably from 0.2 to 2.5 mm.
Der Werkstoff kann nach der Bearbeitung auf der Papiermaschine, insbesondere durch das Ausbringen auf ein Sieb bzw. Siebband oder auf eine Siebwalze bedingt, eine schichtartige Struktur aufweisen bzw. aus einer Mehrzahl, im Wesentlichen gleichartigen, parallel zueinander bzw. übereinander liegenden Schichten aufgebaut sein. Dadurch kann die Dicke des entstan-io denen Endproduktes, beispielsweise Papier, Karton oder Pappe, eingestellt werden und Einfluss auf die Festigkeitseigenschaften genommen werden. Das spezifische Gewicht des Werkstoffes beträgt vorteilhafterweise zwischen 0,3 bis 2,0 g/cm3, insbesondere 0,6 bis 1,2 g/cm3. 15 Der fertige Werkstoff liegt vorzugsweise in kompakter Form vor, insbesondere in Platten oder Bahnen mit einer Dicke von insbesondere 1 bis 5 mm.After processing on the paper machine, in particular due to application to a sieve or wire belt or to a screen roller, the material can have a layer-like structure or can be made up of a plurality of essentially similar layers lying parallel to one another or one above the other. Thereby, the thickness of the entstan-io those end product, such as paper, cardboard or cardboard, can be adjusted and taken to influence the strength properties. The specific weight of the material is advantageously between 0.3 to 2.0 g / cm 3, in particular 0.6 to 1.2 g / cm 3. The finished material is preferably present in a compact form, in particular in plates or webs with a thickness of in particular 1 to 5 mm.
Der Werkstoff ist nicht brennbar und/oder nicht entflammbar bzw. er ist insbesondere gemäß DIN 4102 in die Baustoffklassen A2 und/oder B1 einzuteilen. 20The material is non-combustible and / or non-flammable or, in particular, according to DIN 4102, it must be classified in building material classes A2 and / or B1. 20
Die nun folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Verfahrensführung erfolgte mit den in der Papier-, Karton-, bzw. Pappeherstellung üblichen Parametern, wie Temperatur, pH-Wert etc. 25 Beispiel 1: - trockenes Vermischen bzw. Homogenisieren von 100 kg Zellstoff mit 8 kg handelsüblichem bzw. originärem Borax-Decahydrat 3 - Zumischung von 900 kg gesättigter Boraxlösung bei Raumtemperatur und Homogenisieren 30 - Verdünnung der Suspension mit 9000 kg gesättigter Boraxlösung und Aufbringung auf dieThe following examples illustrate the invention. The process was carried out using the usual parameters in paper, board or paperboard production, such as temperature, pH, etc. Example 1: Dry mixing or homogenizing of 100 kg of pulp with 8 kg of commercial or original borax Decahydrate 3 - admixture of 900 kg of saturated borax solution at room temperature and homogenisation 30 - dilution of the suspension with 9000 kg of saturated borax solution and application to the
Papiermaschine - Abpressen bzw. Absaugen von ca. 9700 kg Boraxlösung auf einen Gehalt von ca. 65 Gew% Boraxlösung - Trocknung auf einen Gehalt von ca. 5 Gew% Boraxlösung bzw. eine Restfeuchte von ca. 35 5%Paper machine - pressing or sucking off about 9700 kg of borax solution to a content of about 65% by weight borax solution - drying to a content of about 5% by weight borax solution or a residual moisture content of about 35 5%
Nach diesem Verfahren wird ein Papier-, Karton-, bzw. Pappe-Werkstoff mit ca. 83 Gew% Zellstoff und ca. 15 Gew% Borax erhalten. In der Matrix dieses Werkstoffs ist neben dem Borax in den Borax-Cellulose-Assoziaten 1 bzw. gegebenenfalls dem intermediären Borax 4 zusätz-40 lieh handelsübliches bzw. originäres Borax 3 mit ca. 7 Gew% vorhanden.According to this method, a paper, cardboard or paperboard material having about 83% by weight of pulp and about 15% by weight of borax is obtained. In addition to the borax in the borax cellulose associates 1 or, if appropriate, the intermediate borax 4, commercially available or original borax 3 with about 7% by weight is present in the matrix of this material in addition to the borax 4.
Der Werkstoff erweist sich im Brandversuch mit einem auf die Kante gerichteten Bunsenbrenner, insbesondere bei einem Schlytertest, als nicht entflammbar und unbrennbar, auch bei wiederholter und/oder kontinuierlicher Flammeinwirkung über eine längeren Zeitraum. 45The material proves to be non-flammable and incombustible in a fire test with a Bunsen burner directed towards the edge, in particular in a Schlytertest, even with repeated and / or continuous exposure to flame over an extended period of time. 45
Beispiel 2: - Vermischen von 100 kg Zellstoff mit 900 kg gesättigter Boraxlösung im Pulper bei Raumtemperatur und Homogenisieren so - Verdünnung der Suspension mit 9000 kg gesättigter Boraxlösung und Aufbringung auf die Papiermaschine - Abpressen bzw. Absaugen von ca. 9700 kg Boraxlösung auf einen Gehalt von ca. 67 Gew% Boraxlösung - Trocknung auf einen Gehalt von ca. 5 Gew% Boraxlösung bzw. eine Restfeuchte von ca. 5% 55Example 2: Mixing of 100 kg of pulp with 900 kg of saturated borax solution in a pulper at room temperature and homogenization as described above. Diluting the suspension with 9000 kg of saturated borax solution and applying it to the paper machine Pressing off or sucking off approximately 9700 kg of borax solution to a content of about 67% by weight of borax solution - drying to a content of about 5% by weight borax solution or a residual moisture content of about 5% 55
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- 2004-11-03 WO PCT/AT2004/000386 patent/WO2005042840A2/en active Application Filing
- 2004-11-03 EP EP04796931A patent/EP1680547A2/en not_active Withdrawn
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