DE1696268C3

DE1696268C3 - Schichtkörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1696268C3
Application number: DE19671696268
Authority: DE
Inventors: Robert Gordon Lewiston N.Y. Woolery (V.St.A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1966-08-31
Filing date: 1967-08-17
Publication date: 1973-11-08
Also published as: GB1207837A; NO134530C; NO134530B; DE1696268B2; DE1696268A1; BE703336A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schichtkörper aus einem Trägerblatt aus einem verfilzten Faserstoff, insbesondere Papier, der einseitig oder beiderseitig mit einer Asbest enthaltenden Schicht überzogen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schichtkörpers.

Es ist bekannt, Asbestpapier dadurch herzustellen, daß eine wäßrige Aufschlämmung von Asbestfasern und Bindemitteln in üblicher Weise zu Papier verarbeitet wird.

Nach der deutschen Patentschrift 4793 ist feiner ein Schichtkörper bekannt, der aus einem Träger aus Papier und einer Asbest enthaltenden Überzugsschicht besteht. Dieser Schichtkörper aus dem damals üblichen Asbest hat den Nachteil eines schlechten Reflexionsvermögens. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Überzugsschicht sich leicht von dem Trägerblatt ablöst.

Aufgabe der Erfindung ist ein Schichtkörper die-er Art. der sich durch ein gutes Reflexionsvermögen, also eine gute Helligkeit, auszeichnet, und bei welchem ein Ablösen der Überzugsschicht von dem TrägerblaU nicht zu befürchten ist.

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überzugsschicht einen an sich bekannten Chrysotilasbest mit einer BET-Oberfläche von mehr als 60 m²/g, einem Magnetitgehalt von weniger als 0.5°,₀. einem Rc" xionsvermögen von mehr als 72° ₀ und einer derart Jn Aufschlämmbarkeit, daß weniger als L°/o ^von einem Sieb mit eine/ Maschenweite von 0.21 mm zurückgehalten werden, und ein Bindemittel enthält.

Besonders gute Eigenschaften hat ein Schichtkörper dieser Art, dessen Überzugsschicht einen Chrysotilasbest mit einer BET-Oberfläche von 60 bis 80 m- g, einem Magnetitgehalt von 0.04 bis 0.5° ₀. einem Reflexionsvermöge 1 von 72 bis 78°;_O, und einer derartigen Aufschlämmbarkeit, daß 0.2 bis 1 ° ₀ w 1 einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden, enthält.

Die Überzugsschicht enthält als Bindemittel vorzugsweise einen Latex aus einem synthetischen Kautschuk oder einem Kunststoff.

Die Überzugsschicht kann außer dem Asbest und dem Bindemittel zusätzlich Faserstoffe. Füllstoffe und oder Pigmente enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung solcher Schichtstoffe ist dadurch gekennzeichnet, daß auf ein feuchtes, auf dem Sieb einer Papiermaschine befindliches Trägerblatt eine Aufschlämmung, vorzugsweise eine wäßrige Aufschlämmung, aufgebracht wird, die den Chrysotilasbest, das Bindemittel und gegebenenfalls Faserstoffe, Füllstoffe und/oder Pigmente enthält.

Vorzugsweise wird eine Aufschlämmung verwendet, die weniger als etwa 3⁰Z₀ Feststoffe enthält.

Gute Ergebnisse werden bei Verwendung einer Aufschlämmung erzielt, die Asbest und Bindemittel in einem Verhältnis zwischen 3 : 1 und 9 : I enthält.

Bindemittel, die geeignet für die Herstellung der Überzugsschichten gemäß der Erfindung sind, sind alle üblichen Leimmittel, z. B. tierische Leime, Stärken. Gelatine. Kolophonium, Kolophoniumderivate, Wachse, bituminöse Stoffe, wie Asphalt. Teer, Peche und Latices aus Bitumen, Kunststoff oder Kautschuk. Latices aus Kunststoff oder Kautschuk sind die bevorzugten Bindemittel. Typische brauchbare Latices enthalten Mischpolymerisate aus Butadien und Styrol.

Mischpolymerisate aus Butadien und Acrylnitril, Polychloropren, Homopolymere des Butadiens, Butadien-Isopren-Mischpolymerisate und Terpolymere auf Basis von Butadien, Stryol und Acrylsäure oder niederen Acrylsäureestern.

öo Weitere Bindemittel, die benutzt werden können,sind härtbare Harze, wie PhenoIaldehyd-HarzeundMelaminformaldehyd-Harze. Geeignete Bindemittel sind auch Polymere von nichtsubstituierten und substituierten Vinylverbindungen, wie Polyvinylchlorid. Polyvinylacetat, Polyvinylacetat. Polyvinylalkohol, Polystyrol, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyacrylnitril, Polyacrylamid und Mischpolymerisate aus den Monomeren. Jedes Bindemittel ist brauchbar, das in einem

wäßrigen Medium dispergicrbar oder in Feim erteilter Form suspendierbar ist.

Die Aufschlämmungen für den Überzug werden hergestellt, indem zunächst der Asbest in Wasser mit Hilfe einer Vorrichtung mit hoher Scherkraft aufgeschlämmt wird. Das Bindemittel, in der Regel in einer wäßrigen Suspension, wird dann mit dem Asbest gemischt, wozu ein Mischer mit niedriger Scherkraft verwendet wird.

Die Konzentration von beiden, der Asbestaufschlämmung und der Bindemittelsuspension, werden in der Regel unterhalb von etwa 3 Gewichtsprozent Feststoffgehalt gehalten, weil bei höheren Konzentrationen die Masse zu viskos wird und dann schwer zu handhaben ist. Das Verhältnis von Asbest zum Bindemittel wird geregelt, um ein optimales Zurückhalten der Feststoffe auf dem Sieb der Papiermaschine zu erreichen. Her Asbestgehalt muß jedoch hoch genug sein, um sicherzustellen, daß seine kationische Ladung alle anderen Feststoffe aus der Mischung ausflockt. Wenn die Konzentration des Bindemittels zu hoch ist, so geht das Bindemittel, das vom Asbest nicht ausgeflockt werden kann, zum größten Teil verloren, da es durch das Trägerblatt durchläuft. Die optimalen Verhältnisse von Asbest zu Bindemittel hängen von dem speziellen Bindemittel und den anderen verwendeten Zusatzstoffen ab. Vorzugsweise soll das Verhältnis von Asbest zu Bindemittel zwischen 3 : 1 und 9 : 1 liegen.

Die Überzugsschichtcn körnen Zusatzstoffe enthalten, wie Füllstoffe, Pigmente oder faserartige Materialien. Die Verwendung von Titar.üoxyd und Ton werden später erläutert, es kann jedoch jeder übliche Papier-Füllstoff und/oder Pigment verwendet werden, wie auch Mischungen von diesen Stoffen. Außerdem können andere synthetische oder natürliche Faserstoffe in der Überzugsschicht enthalten sein.

Das Trägerblatt aus Papier kann die üblichen Füllstoffe, wie z. B. Ton, Natriumsilikoaiuminat, Kieselgur Calciumsilikat, Talkum, Calciumkarbor.at, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Zinksulfat und Titandioxyd enthalten.

In der Regel wird das Trägerblatt hergestellt, indem man zuerst eine verdünnte wäßrige Aufschlämmung der suspendierten Fasern erzeugt, dieser Aufschlämmung die gewünschten Zusatzstoffe, wie Füllstoffe oder Pigmente beimischt, dann die Aufschlämmung auf ein bewegtes feinmaschiges Sieb aufbringt, und das überschüssige Wasser durch das Sieb abfließen läßt. Die Asbest und Bindemittel enthaltende Aufschlämmung wird dann direkt auf das feuchte verfilzte Faserband oder -blatt aufgetragen, während sich dieses noch auf ίο dem Sieb der Papiermaschine bewegt.

Beispiele 1 bis 12

Zweischichtkörper, bestehend aus einem Trägerblatt aus Zellstoffpapier mit einem Überzug aus Asbest und Bindemittel, wurden auf einer Laboratoriums-Papier-Maschine nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Ein Trägt.blatt mit einer Stärke von 60 g/m² wurde zuerst hergestellt, indem man ungebleichten Kraft-Zellstoff auf das Sieb der Maschine gab und ihn dort vollständig abwassern ließ. Dann wurde eine zweite Aufschlämmung mit einer Mischung von Bindemittel und Asbest auf die Oberfläche des Trägerblattes gegossen. Die Verhältnisse (bezogen auf das Trockengewicht) von Asbest zu Bindemittel werden in der folgenden Tabelle I angegeben. In den Beispielen ! bis 7 wurde als Bindemittel eine wäßrige Dispersion eines synthetischen Latexes eines Mischpolymerisates aus 60°/₀ Styrol und 40°,₀ Butadien verwendet. In den Beispielen 8 bis 12 bestand das Bindemittel aus einer wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus 40" ₀ Styrol, 5°'_o Acrylsäure und 55 ⁰Z₀ Äthylhexylacrylat. Die Asbest-Latex-Aufschlämmung enthielt etwa 1 ° ₀ Feststoffe. Sie wurde langsam zugegeben, um das Aufwirbeln des feuchten Trägerblattes möglichst klein zu halten.

Dann wurde vollständig abtropfen gelassen. Der Schichtkörper wurde dann entfernt, mit einer Filterpresse gepreßt und bei einerTemperatur von etwa 105° C in einem Trommeltrockner getrocknet.

Zwölf Muster wurden in der angegebenen Weise hergestellt und untersucht, um das optimale Festhaltungsvermögen für den Überzug und die physikalischen Eigenschaften der Schichtkörper zu bestimmen.

Tabelle I

Beispiel	Verhältnis Asbest zu Latex	Oberschicht- Festhaltungs vermögen¹) (7o)	Reflexions vermögen-) ("Zo)	Reißfe trocken (kg)	stigkeit feucht (kg)	H₂O Adsorption³) (Min.)	öl Adsorption¹) (Mm.)
1			21	7,26	0,344	0,7	16,8
2	50:50	67	41	5,14	0,668	6,6	51,0
3	60:40	81	42	6,68	0,693	10,8	77,0
4	70:30	88	43	6,45	0,821	13,0	100,0
5	80:20	95	52	7,44	0,812	27,0	64,0
6	90:10	95	57	6,95	0,576	6,8	56,0
7	100: —	89	55	3,36	0,153	2,0	19,0
8	50: 50	51	59	6,26	0,303	4,7	36,0
9	60:40	81	64	6,77	0.444	10,6	37,0
10	70:30	70	64	6,40	0,392	10,3	51,0
11	80:20	84	62	6,82	0,472	32,0	46,0
12	90:10	95	60	5,86	0.470	20,6	44,0

') Oberschicht-Festhaltungsvermögen ist der Prozentgehalt der zurückgehaltenen Asbest-Latexmasse bezogen auf die Menge, die auf

das Basisblatt aufgetragen wurde.

²) °/o Reflexionsvermögen wurde bestimmt mit einem Photovoltmetcr gemäß den TAPPI-Normen. ^J) HjO-Adsorption wurde bestimmt durch Auftragen eines Tropfen Wassers auf die Oberfläche des Blattes und Messung der Zeit in

Minuten für die Adsorption des Wassers.
*) Öl-Adsorption wurde in gleicher Weise bestimmt wie Wasser-Adsorpiion unter Verwendung eines Tropfen Öls.

Die Tabelle 1 zeigt, daß das optimale Festhaltungsvermögen des Überzugs dann erreicht wird, wenn das Verhältnis von Asbest zu Latex (bezogen auf die Trockengewichte) zwischen 80:20 und 90: 10 liegt. Die Zahlen zeigen außerdem, daß im allgemeinen die besten physikalischen Eigenschaften erhalten werden, wenn ein Maximum in dem Festhaltungsvermögen für den Überzug vorhanden ist.

Beispiele 13 bis 22

Die folgenden Beispiele erläutern ein Verfahren zur Herstellung eines Zwei-Schicht-Körpers auf einer kontinuierlichen Papiermaschine unter Verwendung eines zweiten Behälters bei eir^-r üblichen Fourdrinier-Maschine. Die TrägerbläUer wurden hergestellt aus Aufschlämmung von 50% Holzschliff und 50% gebleichten Sulfat-Zellstoff aus einem Weichholz. Der Sulfat-Zellstoff hatte einen Mahlgrad von 370. und die Mischung aus Holzschliff und Sulfat-Zellstoff hatte einen Mahlgrad von 250. Der einzige Zusatzstoff, der für das Trägerblatt verwendet wurde, war Alaun, von dem soviel zugegeben wurde, daß ein pH-Wert von 4.5 in dem ersten Behälter erreicht wurde. Der erste Behälter enthielt die Aufschlämmung für das Trägerblau, und der zweite Behälter enthielt die Aufschlämmung für die Überzugsschicht.

Drei verschiedene Aufschlämmungen wurden in dem zweiten Behälter für die Herstellung der Überzugsschicht verwendet. Die erste Aufschlämmung A bestand aus85°/„ Asbest und 15⁰,₀ Latex, die zweite Baus40°/₀ Asbest, 40% Ton und 20 % Latex, die driite C aus 52.8 ",Ό Asbest, 27,2^ü/₀ Titandioxyd und 20% Latex. Alle diese Gemische w urden als 1 %ige Aufschlämmung unmittelbar auf das feuchte Trägerblatt kontinuierlich aufgebracht. In allen Fällen wurde als Latex eine wäßrige Dispersion eines Mischpolymerisates aus etwa 60% Styrol und 40% Butadien verwendet.

EinZiel dieser Versuchsreihe war, die Überzug'chicht so schwer wie möglich zu machen und sie sowohl aui ein leichtes wie auch auf ein schweres Trägerblatt aufzubringen. Unterschiede in der Dicke von beiden wurden

ίο dadurch erzielt, daß die Ausflußgeschwindigkeit aus den Behältern auf einen bestimmten Wert eingestellt wurde und dann die Geschwindigkeit der Fourdrinier-Maschine abjustiert wurde. Sobald das Trägerblatt lange genug gelaufen war. um konstante Bedingungen zu gewährleisten, wurde der Ausfluß der Aufschlämmung für die Überzugsschicht aus dem zweiten Behälter freigegeben und allmählich vergrößert, bis das feuchte Faserband zwischen der Gautschwalze und der ersten Presse gerade im Begriff w ; zu reißen. Unter diesen Bedingungen wurde der Veisi>~h 10 bis 15 Minuten fortgesetzt. Dann wurde die Geschwindigkeit der Maschine geändert und das Verfahren mit verschiedenen Aufschlämmungen für die Überzugsschicht wiederholt.

Von jedem Versuch wurden Muster entnommen und zu Blättern geschnitten. Einige von diesen Blättern wurden von jedem Versuch hei Taumtemperatur kalandert und einige bei etwa 130^cC. Nach dem Konditionieren in einem Raum mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit wurden die kritischen Wachswerte der kalanderten und der unkalanderten Blätter bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

Tabellen

	Maschinen-	Überzugsschicht	Stärke (g/m=)	Träger	unkalandert	Kritische Wachszahl	heiß kalander' 110⁰C
Beispiel	geschwindigkeit (m/Min.)	A	117	schicht zu (Jberzugs- schicht	6	kaiandert Raumtemperatur	7
13	12,2	B	154	0,86	7	6	11
14	7,6	B	100	0,81	6	10	10
15	9,1	B	126	0,35	6	9	11
16	10.7	B	88	0,91	7	8	10
17	12,2	B	105	0.76	8	7	10
18	15,.-¹	C	109	1,06	10	9	11
19	9.1	C	88	0,36	10	10	11
20	10,7	C	69	0,33	8	10	10
21	13,7	C	79	0,35	8	9	10
22	22.9		0,20	9

Die kritischen Wachszahlen wurden bestimmt in Übereinstimmung mit dem TAPPI-Standarutest T-459 su-65. Bei diesem Test wird eine Serie von Wachsstäbchen verwendet, die alle eine unterschiedliche Klebrigkeit besitzen. Die Stäbchen werden auf ihren Schmelzpunkt erwärmt und dann jedes Stäbchen auf das Papierblatt gedrückt. Die Zahl des am höchst numerierten Stäbchens, das keine Fasern aus der Oberfläche des Papiers reißt, £ibt die kritische Wachszahi des Papiers an. Wie die Tabelle 11 zeigt, wurde eine sehr gute Haftung zwischen den Schichten erreicht, wie sich aus den kritischen Wachszahlen zwischen 6 und 11 ergibt. Eine gewisse Erhöhung der kritischen Wachszahl wurde erzielt durch das Kalandern der Blätter, wobei das heiße Kalandern die besten Resultate gab. Die Versuche zeigen außerdem, daß eine Erhöhung des Verhältnisses von Latex zu Asbest und Pigment auch die Haftung zwischen den Schichten erhöht.

Erfindungsgemäße Schichtkörper sind insbesondere geeignet fü\ einseitig beanspruchte Gegenstände, wie Papierplatten, Trinkbecher, biegsames Packmaterial u. dgl.

Claims

I 696

Patentansprüche:

!. Schichtkörper aus einem Trägerblatt aus einem verfilzten Faserstoff, insbesondere Papier, der einseitig oder beiderseitig mit einer Asbest enthaltenden Schicht überzogen ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht einen Chrysotilasbesl mit einer BET-Oberfläche von mehr als 60 m²;g, einem Magnetitgehalt von'weniger als 0.5 °/₀. einem Reflexionsvermögen von mehr als 72°/₀ und einer derartigen Aufschlämmbarkeit. daß weniger als 1 °/₀ von einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,21 mm zurückgehalten werden, und ein Bindemittel enthält.
2. Schichtkörper nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht einen Chrysotilasbest mit einer BET-Oberfiäche von 60 bis 80m²g, einem Magnetitgehalt von 0.04 bis 0.5⁰Z₀, einem Reflexionsvermögen von 72 bis 78 °/₀, und einer derartigen Aufschlämmbarkeit. daß daß 0.2 bis I °;₀ \on einem Sieb mit einer Maschenweite von 0.21 mm zurückgehalten werden, eiuhäk.
3. Schichtkörper nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht als Bindemittel einen Latex aus einem synthetischen Kautschuk oder einem Kunststoff enthält.
4. Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht zusätzlich Faserstoffe. Füllstoffe und oder Pigmente enthält.
5. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein feuchtes, auf dem Sieb einer Papiermaschine befindliches Trägerblatt eine Aufschlämmung, vorzugsweise eine wäßrige Aufschlämmung, die den Chrysotilasbest, das Bindemittel und gegebenenfalls Faserstoffe. Füllstoffe und/oder Pigmente enthält, aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung mit weniger als etwa 3°/₀ Feststoffe verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung, die Asbest und Bindemittel in einem Verhältnis zwischen 3 : 1 und 9 : 1 enthält, verwendet wird.