DE1209867B

DE1209867B - Process for the production of flat fiber material such as paper, cardboard, cellulose boards or the like with a high content of thermoplastics

Info

Publication number: DE1209867B
Application number: DEZ9025A
Authority: DE
Inventors: Dr Ulrich Stroele
Original assignee: Zellsloff Fabrik Waldhof AG
Current assignee: Zellsloff Fabrik Waldhof AG
Priority date: 1961-10-21
Filing date: 1961-10-21
Publication date: 1966-01-27
Also published as: LU42559A1; BE623830A; CH395725A

Description

Verfahren zur Herstellung von flächenförmigem Fasermaterial wie Papier, Pappe, Zellstoffplatten od. dgl. mit hohem Gehalt an thermoplastischen Kunststoffen Zur Herstellung von mit thermoplastischen Kunststoffen gefüllten Papieren ist es bereits bekannt, Kunststoffe in feinverteilter Form, wie z. B. Pulver oder Dispersionen, dem Papierbrei zuzusetzen und dieses Gemisch dann anschließend auf der Papiermaschine zu verarbeiten.Process for the production of sheet-like fiber material such as paper, Cardboard, cellulose boards or the like with a high content of thermoplastics It is used to produce papers filled with thermoplastics already known, plastics in finely divided form, such as. B. powders or dispersions, to add the paper pulp and then this mixture on the paper machine to process.

Man hat zu diesem Zweck bereits sowohl kationisch als auch anionisch eingestellte Kunststoffe bzw. Kunststoffdispersionen den Faserstoffen im Holländer zugesetzt. Bei der Verwendung von bestimmten kationisch eingestellten Dispersionen hat man festgestellt, daß sie ohne Fällungsmittelzusatz direkt auf die Fasern aufziehen. Anionisch eingestellte Kunststoffdispersionen werden in der Regel mit Hilfe von Fällungsmitteln, wie z. B. Alaun, auf die Fasern ausgefällt. Es ist auch bekanntgeworden, daß man auf die Fasern zunächst ein kationisches Kondensationsharz aufgebracht und danach dem Faserstoffbrei eine Dispersion eines anionischen thermoplastischen Kunststoffes zugefügt hat. Nach dieser, als Bardac-Verfahren bekannten Methode lassen sich zwar theoretisch Papiere mit 5001, Kunststoffgehalt herstellen, doch ist dieses Ziel nur dann zu erreichen, wenn mit einem hohen Verlust des zugesetzten Kunststoffes gearbeitet werden kann, denn beim Bardac-Verfahren geht ein großer Teil des Kunststoffes mit dem Anmachwasser verloren.For this purpose, both cationically and anionically adjusted plastics or plastic dispersions have already been added to the fibers in the Hollander. When using certain cationically adjusted dispersions it has been found that they are absorbed directly onto the fibers without the addition of a precipitant. Anionically adjusted plastic dispersions are usually with the help of precipitants, such as. B. alum, precipitated on the fibers. It has also become known that a cationic condensation resin was first applied to the fibers and then a dispersion of an anionic thermoplastic was added to the pulp. This method, known as the Bardac process, can theoretically produce papers with a plastic content of 5001, but this goal can only be achieved if it is possible to work with a high loss of the added plastic, because a large part is possible with the Bardac process of the plastic is lost with the mixing water.

Es hat sich dabei herausgestellt, daß diese bekannten Verfahren zur Herstellung von Papieren mit einem relativ niedrigen Kunststoffgehalt brauchbar sind oder aber, sofern ein höherer Kunststoffgehalt gewünscht war, nur mit erheblichem Verlust an dem Faserstoffbrei zugefügten Kunststoffen arbeiteten.It has been found that these known methods for Manufacture of papers with a relatively low plastic content is useful are or, if a higher plastic content was desired, only with a considerable amount Loss of plastics added to the pulp worked.

Aufgabe vorliegender Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Papieren mit hohem Kunststoffgehalt bei sehr guter Retention des Kunststoffes zu entwickeln.The object of the present invention was therefore to provide a method for production of papers with a high plastic content with very good plastic retention to develop.

Es wurde gefunden, daß die Lösung der Aufgabe gelingt, wenn man zur Herstellung von flächenförmigen Fasermaterialien wie Papier, Pappe, Zellstoffplatten od. dgl. mit hohem Gehalt an thermoplastischen Kunststoffen ein Verfahren anwendet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man dem wäßrigen, gegebenenfalls gemahlenen Fasserstoffbrei vor der Entwässerung solche anionische und kationische thermoplastische Kunststoffe hintereinander hinzufügt, die durch bekanntes Einlagern und/oder Einpolymerisieren von ionischen Verbindungen in an sich elektrisch neutrale Monomere anionisch oder kationisch eingestellt sind.It has been found that the solution to the problem succeeds if one to Production of sheet-like fiber materials such as paper, cardboard, cellulose boards or the like uses a process with a high content of thermoplastics, which is characterized in that the aqueous, optionally ground Pulp pulp before dewatering such anionic and cationic thermoplastic Plastics added one after the other, which by known storage and / or polymerizing of ionic compounds in per se electrically neutral monomers anionic or are set cationically.

Als Faserstoffe werden gemäß der Erfindung natürliche und/oder synthetische Cellulosefasern, Holzschliff, vegetabilische, mineralische, animalische und/ oder vollsynthetische Fasern und/oder Gemische davon verwendet.According to the invention, natural and / or synthetic fibers are used as fibers Cellulose fibers, wood pulp, vegetable, mineral, animal and / or fully synthetic fibers and / or mixtures thereof are used.

Für vorliegendes Verfahren können thermoplastische Kunststoffe auf synthetischer und/oder natürlicher Basis verwendet werden, wie Polymerisate, Mischpolymerisate oder Gemische von Polymerisaten von Vinylehlorid, Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Styrol, Acrylsäureester, Acrylsäurenitril, Olefinen, wie Äthylen, Propylen, Butadien und Chloropren, sowie Kautschuklatex. Diese Kunststoffe werden in bekannter Weise polymerisiert. Dabei kommt es auf die angewandten Bedingungen an, ob sich ein kationisch eingestellter oder ein anionisch eingestellter Kunststoff bildet. Die nach vorliegender Erfindung verwendeten thermoplastischen Kunststoffe sind an sich neutral. Es besagen die Ausdrücke »kationisch eingestellt« bzw. »anionisch eingestellt« hierbei, daß bei der Kondensationsreaktion Stoffe, insbesondere Emulgatoren, mit eingelagert werden, die den resultierenden Kunststoffen einen bestimmten Ladungssinn vermitteln. So erhält man die erfindungsgemäß einzusetzenden Kunststoffe entweder durch Einlagern von anionischen bzw. kationischen Emulgatoren, wie z. B. Fettalkoholsulfonaten, Fettsäuren bzw. quaternären Basen, Invertseifen, oder durch Einlagern bzw. Einpolymerisieren von geringen Anteilen eines Carboxyl- bzw. Aminogruppen enthaltenden Monomeren. Je nach Wahl der Substanz wird der »Ladungssinn« des Polymerisats bestimmt.For the present process, thermoplastics can be used synthetic and / or natural basis can be used, such as polymers, copolymers or mixtures of polymers of vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl acetate, Styrene, acrylic acid esters, acrylonitrile, olefins such as ethylene, propylene, butadiene and chloroprene, as well as rubber latex. These plastics are made in a known manner polymerized. It depends on the conditions used, whether a cationic adjusted or an anionically adjusted plastic forms. The following Thermoplastics used in the invention are inherently neutral. It say the terms "cationically adjusted" or "anionically adjusted" here mean that substances, in particular emulsifiers, are also incorporated in the condensation reaction that give the resulting plastics a certain sense of charge. The plastics to be used according to the invention are thus obtained either by storage of anionic or cationic emulsifiers, such as. B. fatty alcohol sulfonates, Fatty acids or quaternary bases, invert soaps, or by incorporation or polymerisation of small proportions of a monomer containing carboxyl or amino groups. Depending on the choice of substance, the “sense of charge” of the polymer is determined.

Für vorliegendes Verfahren kommen diese thermoplastischen Kunststoffe in Form von Pulvern oder Dispersionen in Betracht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die kationisch und die anionisch eingestellten thermoplastischen Kunststoffe dem Faserstoffbrei entweder beide in Form von Dispersionen oder ein Kunststoff in Form eines Pulvers und der andere als Dispersion zugegeben, oder es können auch beide Kunststoffe in Form von Pulvern, in letzterem Fall zweckmäßigerweise in Gegenwart eines nichtionogenen Dispergiervermittlers, zugesetzt werden. Die Mengenverhältnisse der anionisch bzw. der kationisch eingestellten thermoplastischen Kunststoffe richten sich nach der Stärke des ionischen Charakters des jeweiligen Kunststoffes. In der Regel werden Mengen gleicher ionischer Aktivität verwendet. Insbesondere ist bei der gleichzeitigen Verwendung von Pulver und Dispersion zu berücksichtigen, daß dabei der ionische Charakter der Dispersion stärker ausgeprägt sein kann. Um eine vollständige Fällung der Kunststoffe auf der Faser zu erhalten, hat es sich daher als vorteilhaft erwiesen, den in Dispersion angewandten Kunststoff in einem Unterschuß gegenüber dem Kunststoffpulver anzuwenden.These thermoplastics are used for the present process in the form of powders or dispersions. According to the method of the invention the cationic and the anionic thermoplastic plastics the pulp either both in the form of dispersions or a plastic in Form of a powder and the other added as a dispersion, or it can also both plastics in shape of powders, in the latter case expedient in the presence of a nonionic dispersing agent. The proportions the anionic or the cationically adjusted thermoplastics depends on the strength of the ionic character of the respective plastic. In the As a rule, amounts of the same ionic activity are used. In particular, is at the simultaneous use of powder and dispersion take into account that the ionic character of the dispersion can be more pronounced. To a It is therefore a matter of obtaining complete precipitation of the plastics on the fiber Proven to be advantageous, the plastic used in dispersion in a deficiency to use compared to the plastic powder.

Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem Faserstoffbrei zunächst ein anionisches Pulver und darauf eine kationisch eingestellte Dispersion des gleichen oder eines anderen thermoplastischen Kunststoffes zugefügt, letzterer in einer Menge von 5 bis 25, vorzugsweise 10 bis 15 0/0 (trocken gerechnet), auf den Pulveranteil bezogen.According to a particularly useful embodiment of the invention Method the pulp pulp is first an anionic powder and then a cationically adjusted dispersion of the same or a different thermoplastic Added plastic, the latter in an amount of 5 to 25, preferably 10 to 15 0/0 (calculated dry), based on the powder content.

Erfindungsgemäß lassen sich Papiere mit einem Kunststoffgehalt von über 200/" vorzugsweise 40 bis 70%, herstellen, die infolge ihrer ausgezeichneten Fließeigenschaften für die spätere Weiterverarbeitung, z. B. zu Preßplatten oder Schichtpreßmaterial, vorzüglich geeignet sind. Gegenüber den bekannten Verfahren zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch aus, daß trotz eines hohen Kunststoffanteils im Papier überraschenderweise die Kunststoffretention sehr hoch liegt.According to the invention, papers with a plastic content of over 200 / ", preferably 40 to 70%, because of their excellent Flow properties for later processing, e.g. B. to press plates or Laminated material, are eminently suitable. Compared to the known method The method according to the invention is characterized in particular by the fact that despite a high plastic content in the paper surprisingly, the plastic retention is very high.

Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß sich die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Kunststoffanteils sehr fein abstufen lassen und das Faser-Kunststoff-Gemisch trotz des hohen Kunststoffanteils, z. B. auf einer Papiermaschine, sehr gut zu entwässern ist. Von erheblicher Bedeutung ist ferner, daß eine Schaumbildung, die bekanntlich bei Gemischen von Faserstoffen und Kunststoffpulvern bzw. Kunststoffdispersionen große Schwierigkeiten verursacht und zu Betriebsstörungen führt, durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden wird. Dies ist im Hinblick auf das Entwässerungsverhalten und die gleichmäßige Verteilung des Kunststoffs im Fasserstoff besonders wichtig.Another advantage of the method according to the invention is that that the thermal and mechanical properties of the plastic component are very can be finely graded and the fiber-plastic mixture despite the high plastic content, z. B. on a paper machine, is very easy to drain. Of considerable importance is also that foam formation, which is known to occur in mixtures of fibers and plastic powders or plastic dispersions cause great difficulties and leads to malfunctions, is avoided by the method according to the invention. This is with regard to the drainage behavior and the even distribution of the plastic in the barrel is particularly important.

An Hand der nachstehendeil Beispiele soll das Verfahren näher erläutert werden: 1. Zu 100 kg gebleichtem Holzzellstoff von 35°SR in 4%iger Stoffdichte setzt man 140 kg eines anionisch eingestellten feinpulvrigen Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisats (90:10) zu und mischt gut durch. Danach erfolgt die Zugabe einer 15 kg Polyvinylchlorid enthaltenden, kationisch eingestellten wäßrigen Dispersion. Der Faserkunststoffbrei wird nochmal kurz durchgemischt und danach mit Wasser auf 0,5 0/0 Stoffdichte verdünnt, einer Papiermaschine zugeführt und dort zu einem Papier von 200 g/m2 verarbeitet. Man erhält ein Papier mit 53 bis 50 % Kunststoffgehalt.The process is to be explained in more detail using the examples below are: 1. Adds to 100 kg of bleached wood pulp of 35 ° SR in 4% consistency 140 kg of an anionically adjusted, finely powdered vinyl chloride-vinyl acetate copolymer (90:10) and mixes well. A 15 kg polyvinyl chloride is then added containing, cationically adjusted aqueous dispersion. The fiber plastic slurry is mixed again briefly and then diluted with water to 0.5% consistency, fed to a paper machine and processed there to a paper of 200 g / m2. A paper with 53 to 50% plastic content is obtained.

Zehn Lagen dieses Papiers werden danach in einer Plattenpresse bei 150°C und 60 kg/cm2 zu einer Schichtpreßplatte mit einem spezifischen Gewicht von 1,3 verdichtet. 2. Zu einem Faserstoffgemisch, das 50 Teile ungebleichten Holzzellstoff von 20°SR, 30 Teile Altpapier und 20 Teile Holzschliff enthält, fügt man bei einer Stoffdichte von 3 0/0 100 Teile einer kationisch eingestellten 40%igen Dispersion eines Chloroprenpolymerisats hinzu und mischt gut durch. Anschließend versetzt man- den Faserstoffkunststoffbrei mit 50 Teilen eines anionisch eingestellten, innerlich weichgemachten Vinylacetatpolymerisats in Form einer mit Wasser verdünnten Dispersion von 1% Trockengehalt. Das Gemisch wird anschließend auf 0,8 % Stoffdichte verdünnt und wie üblich auf einer Kartonmaschine zu einer Pappe von 900 g/m2 verarbeitet. Das trockene Material enthält etwa 42 bis 45 % Kunststoff.Ten layers of this paper are then attached in a plate press 150 ° C and 60 kg / cm2 to a laminated sheet with a specific weight of 1.3 compressed. 2. To a pulp mixture containing 50 parts of unbleached wood pulp of 20 ° SR, 30 parts of waste paper and 20 parts of wood pulp are added to one Consistency of 3% 100 parts of a cationically adjusted 40% dispersion a chloroprene polymer and mix well. Then move the fiber plastic slurry with 50 parts of an anionically adjusted, internally plasticized vinyl acetate polymer in the form of a dispersion diluted with water of 1% dry content. The mixture is then diluted to 0.8% consistency and processed into cardboard of 900 g / m2 on a cardboard machine as usual. The dry material contains about 42 to 45% plastic.

Die Pappe wird bei 140°C und 30 kg/cm2 auf einer Plattenpresse verdichtet und ergibt eine porenfreie elastische Platte, die z. B. als Wandverkleidung eingesetzt werden kann.The cardboard is compressed on a plate press at 140 ° C and 30 kg / cm2 and results in a pore-free elastic plate which, for. B. used as wall cladding can be.

3. Zu 100 kg ungemahlenem gebleichtem Holzzellstoff in 1,8%iger Stoffdichte setzt man 80 kg eines kationisch eingestellten feinteiligen Polyvinylchloridpulvers zu und mischt gut durch. Danach erfolgt der Zusatz von 80 kg eines anionisch eingestellten Polyvinylchloridpulvers. Die ganze Mischung wird gut durchgerührt. Man entwässert wie üblich auf einer Langsiebmaschine und fertigt Bogen in der Art von Zellstoffplatten mit einem Flächengewicht von 600 g/qm. Das trockene Material enthält etwa 55 bis 57 % Kunststoff.3. 80 kg of a cationically adjusted, finely divided polyvinyl chloride powder are added to 100 kg of unground bleached wood pulp with a consistency of 1.8% and mixed thoroughly. Then 80 kg of an anionically adjusted polyvinyl chloride powder are added. The whole mixture is stirred well. The drainage is carried out as usual on a Fourdrinier machine and sheets in the manner of cellulose boards with a weight per unit area of 600 g / m² are produced. The dry material contains about 55 to 57 % plastic.

Die Platten werden bei 150°C und 50 kg/cm2 auf einer Plattenpresse verdichtet. Man erreicht ein spezifisches Gewicht von 1,35. Die Platten dienen als Unterlagematerial für Dekorschichten.The plates are at 150 ° C and 50 kg / cm2 on a plate press condensed. A specific weight of 1.35 is achieved. The plates serve as Underlay material for decorative layers.

Claims

Claims: 1. Process for the production of sheet-like Fiber material such as paper, cardboard, cellulose boards or the like with a high content of thermoplastics Plastics that are not indicated in the water, if necessary ground pulp before dewatering such anionic and cationic Adds thermoplastics one after the other, by known intercalation and / or polymerizing ionic compounds into electrically neutral compounds Monomers are set to be anionic or cationic.

2. The method according to claim 1, characterized in that the plastics are in the form of powders and / or dispersions be used.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that The anionically adjusted component in the form of powder and the pulp pulp the cationically adjusted component in dispersion form in an amount of 5 to 25, preferably 10 to 15 0/0 (based on the powder content, calculated dry) is added.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Pulp after adding the anionically adjusted and the cationically adjusted Plastics with a consistency of 10 to 40% dewatered, dried and if necessary is pressed with or without shaping. Documents considered: J. P. Casey, Pulp and Paper, 11: 980 (1960).