DE1796240A1

DE1796240A1 - Aus Zellstoffasern,insbesondere Papier und Polyvinylchlorid bestehendes Material und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1796240A1
Application number: DE19681796240
Authority: DE
Inventors: Attilio Palvarini; Luigi Sinatra; Pietro Vaccari
Original assignee: Manifattura Ceramica Pozzi SpA
Current assignee: Manifattura Ceramica Pozzi SpA
Priority date: 1967-09-28
Filing date: 1968-09-26
Publication date: 1972-03-02
Also published as: GB1243254A; FR1582334A; BE721520A; NL6813820A

Description

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Aus Zellstoffasern, insbesondere Papier und Polyvinylchlorid bestehendes Material und Verfahren zur Herstellung desselben.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Materialien bestehend aus Zellstoffasern, insbesondere Papier und Polyvinylchlorid, die neue und gegenüber ähnlichen bekannten Er-Zeugnissen dieser Atft weitaus verbesserte Eigenschaften vas die Homogenität und Kohäsion anbelangt aufweisen.

Es sind in der Technik bereits Zusammeneetzungen von Papier nit wärmehärtenden und thermoplastischen Harzen für sogenannte Streich-und Harapapiere oder imprägnierte Papiere bekannt.

Bishor wurden hierbei die thermoplastischen Harze im allgemeinen nteht während der Papierherstellung in nasser!hase, sondern vielmehr während der Fertigstellung bereits auf den gebildeten Papierblatt angewandt, wobei ein Brzeugniss erhalten wird, bei dem der aus den Zellstoffasern gebildete Teil von jenem aus dem Harz getrennt bleibt. Es ist ferner hervorzuheben, dass die thermoplastischen Harze im allgemeinen auf dem Zellstoff nicht substantiv sind, sondern dass zwischen dem Harz und der Faser sich fast auBschliesslich Bindungen physikalischer und mechanischer llatur bilden.

Die wärmehärtenden Harze gestatten anderseits die Behandlung des Papieres in nasse^hase, jedoch bringen sie in den darauffolgenden Stufen des Verfahrene zahlreiche Mängel und Schwierigkeiten mit sich.

Es sind verschiedene Methoden zur Herstellung von Zusammensetzungen von Zellstoffasern und thermoplastischen Harzen bekannt und von diesen bekannten Methoden können di· folgenden erwähnt werden ι

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a) Imprägnierung des Papieres mit Harzlösungen in organischen Lösungsmitteln, wobei die letzteren jedoch das Verfahren technologisch schwierig und unwirtschaftlich gestalten;

b) Strangpressen-Schi(3htstoffeststellung, wobei der plastiaolie Film ausgepresst und noch in warnen Zustand durch, pressen Bit des Papier vereint wird, welches Verfahren insbesondere hinsichtlich der mechanischen Festigkeit der Bindung zwischen dem Papier und den Film nachteilig istj

c) Auf streichverfahren, bei welchen das Papier mit einest Plastisol oder 0rganoso3iG.es Harzes bedeckt vird·

Die Anwendung des letztgenannten Verfahrene ist fast ausschliesslioh auf Polyvinylchlorid beschränkt und weist zahlreiche Mängel auf, die hauptsächlich auf das Vorhandensein eines Weichaachere zurückzuführen sind, der der Wanderung und Verdampfung unterliegt, was zu einer Beschädigung des Erzeugnisses führt.

Alle erwähnten bekannten Verfahren verhindern somit, insbesondere bei Verwendung von Polyvinylchlorid, sämtliche typischen Anwendungen des hart-PVC ohne- Weichmacher, insbesondere bezüglich der Eigenschaften der Härte, der Wärmebeständigkeit, der Alterung und der Wirkung der organischen Lösungsmittel„

Erfindungsgemäss hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass die Sachteile und Mängel der bisher bekannten Zusammensetzungen und der entsprechenden Herstellungsverfahren dann in Wegfall kommen, wenn die Zusammensetzung der Zeilstoffasern und des Polyvinylchlorids in nassen Zustand durchgeführt wird und insbesondere wenn der wässrigen Zellstoffaser-suspension unter starke» Bahren ein «us einer wässrigen Baulsion von PVO-Teilohen bestehender wässriger Polyvinylchloridlatex zugegeben wird, wobei die PVO-Teilohen der Bauleion einen mittleren Durchmesser besitzen, der ein Mikron nicht übersteigt.

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Das erfindungsgemSsse Verfahren umfasst im wesentlichen die folgenden Arbeitsgänge:

a) Vermischen einer wässrigen Zellstoffasersuspension mit einem wässrigen Polyvinylchloridlatex, der Harzteilchen enthält, deren mittlerer Durchmesser kleiner als ein λχ ist und vorzugsweise zwischen 0,05 und Oj5 JP liegt,wobei das Molekulargewicht des PVC genügend gross ist, um die erwünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen und wobei das Vermischen unter starke« rühren so lange fortgesetzt wird, bis die Mischung homogen ist und ein Gerinnsel gebildet ist}

b) zu führen des erhaltenen Gerinnsels zu einer herkömmlichen Maschine zur Papierherstellung;

c) Gelierung des aus den Zeilstoffasern und PVC bestehenden Blattes unter den normalerweise zur Gelierung von PVC angewandten Druck-und Temperaturbedingungen«

Vor der Durchführung des Arbeitsganges c) können in eineia Zwischenarbeitsgang eine gewisse Anzahl von nach de« Arbeitsgang b) erhaltenen Blättern geschichtet werden, um einen Schichtstoff mit den gewünschten Gewicht zu erhalten.

Sie wässrige Zellstoffasersuspension kann aus einer, zur Papierherstellung üblichen Suspension bestehen und beispielsweise gebleichte Sulfidzellstoff-oder Sulfatzellstoffmasse oder rohe Sulfatzellstoffmasse enthalten.

Was den wässrigen PolyvinylChloridlatex anbelangt, sind zahlreiche gut erprobte Mithoden zur Bauleionspolymerisation des Vinylchloride bekannt, nach denen man 'äuseerst feine elementar Harzteilchen mit einem mittleren Durchmesser erhält, der kleiner als ein Mikron ist. Wie erwähnt muss das Molekulargewicht dee erhaltenen Polymere genügend gross sein, um die erwünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Bezugnehmend auf die gerade K nach Pikentseher, soll das zu verwendende PVC für die Zwecke der Erfindung einen Wert von K besitzen, der vorzugsweise zwischen 68 und 76 lie^t. Die verwendbaren

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Latex können eine sehr verschieden· PVC-Konzentration besitzen, die jedoch normalerweise 50$ nicht übersteigt.

Je nach den Verwendungszwecken des Enderzeugnisses können dem PVC-Latex tlbliche Zusatzstoffe, wie Stabilisierungsmittel, Schmiermittel, Füllstoffe, Pigmente und s.w. zugefügt werden.

Obwohl der FVC-Anteil in der erfindungsgemässen Zusammensetzung weitgehend und im Grenzfall zwischen 'J^ und 100$ schwanken kann, versteht es sich, dass man bei geringen PVC-Anteilen, beispielsweise bei solchen von weniger als 2jfo bis 30$, mit PVO-modifizierte Papiere erhält, während man bei grösseren Anteilen von mit Seil ötoffasern verstärkten PVC- sprechen kann. Es ist jedooh Äusserst schwer, eine genaue Grenze zwischen diesen beiden Arten von Erzeugnissen zu ziehen, deren Anwendung von ihrem Endzweck abhängt.

Betrachtet man die nach den geringen, d.h^ nach der erwähnten Verfahrensstuffe k)erhaltene wässrige Suspension, dann ist zu bemerken, dass die wässrige Phase vollständig klar ist, während die feste Phase als stark gequellte Zellstoffkomposition vorliegt.

Obwohl der chemische und/oder physikalische Mechanismus, demzufolge sich das genannte Gerinnsel mit den erwähnten Eigenschaften bildet, ~ nicht bekannt ist, kann die Tatsache hervorgehoben werden, dass eine besonder· Tendenz der im Latex enthaltenen PVC-Teilchen beobachtbar ist, sich auf den Zellstoffaserh niederzuschlagen und fest und dauerhaft mit denselben zu verankern. Diese Tendenz erweist sich für die darauffolgende Wärmebehandlung zur Gelierung

Zu des PVC als wesentlich, um einen vollständigen/öammenhalt des

Harzes mit den Zellstoffasern zu verwirklichen und zu eineafendzusammensetzung zu kommen, welche im Vergleich zu den beiden getrennten Bestandteilen bessere mechanische Eigenschaften besitzt. Insbesinder· ist die Zugfestigkeit stark erhöht und gegenüber derjenigen des PVC mehr als verdoppelt, während die Oleit-und Verformungserscheinungen unter Belastung merklich herabgesetzt

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Ein weiterer Beweis für den hohen erreichten Kohesionsgrad zwischen den Zellstoffasern und dem Polyvinylchlorid ist der, dass das Papierblatt, welches mittels der, mit der Suspension der Verfahrensstuffe a) gespeisten Papiermaschine erhalten wird, beim reiben keinen Harzstaub ^ibt und beim eintauchen in Vasser kein· !Trübung desselben durch Abtrennen des Harz· von den Zellstoffasern beobachtbar ist ο

Die sich durch vermischen der Zellstofffaser und des wässrigen PVC-Latex ergebende wässrige Suspension kann für die folgenden hauptsächlichen Anwendungen bestimmt sein»

1) Bildung von Blättern mit den in der Papierindustrie üblichen Vorrichtungen und Verfahren, wobei Blätter mit allen gewünschten Gewichten erhalten werden können* Bei der Blattbildung hat man eine sehr starke Harzzurückhaltung, wie sich aus der Klarheit der Abwässer ergibt. Die Papier-PVO- Zusammensetzung für die Papierverarheitungen können je nach den gewünschten Eigenschaften des Bndproduktes verschiedene PVO-Anteil· besitzen, die jedenfalls nicht grosser als 60$ und vorzugsweise zwisohen 20-50$ liegen.

Die erhaltenen Blätter unterscheiden sich in Aussehen nicht von gewöhnlichen PVO-freien Papierblatt·». Beim reiben dieser Blätter geben sie kein Harz ab, wodurch die gut· Verankerung des PVC an der Zellstoffaserschicht bestätigt ist.

Durch preaen oder kalandrieren der Blätter bei Temperaturen zwischen 160-200· C wird die Gelierung des thermoplastischen PVC-Harzes und dessen vollständige Kohision an der Faserschicht hervorgerufen. Wird als Ausgangsprodukt ein gebleichter Zellstoff verwendet, dann erhält man Blätter mit guter Durchsichtigkeit .

Nach dem obigen Verfahren können »uch mehrere Blätter zur Bildung einer Schichtplatt· von gewünschter Stärke miteinander

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vereint werden. Sie Sichtfläche kann vor der Warmpressung mittels normaler Druckverfahren behandelt «erden, um entsprechende Dekorationseffekte für die Anwendung· in den verschiedenen Ausstattungssektoren sowie fttr Anwendungen in der Papier-und Kartonverwertungsindustrie zu erzielen·

Die beim warmpressen erhaltenen Blätter und Platten können auch nach bekannten Unterdruckverformungsverfahren im nacUfcnein warm verformt werden«

2) Trocknung.dervfeetenjJIaeeehund.dearen Umformung in ~ /stoffartikel, ,beispielsweise Bohle und Profilate durch strangpressen, sowie Impresslinge durch spritzgiessen. Me bus spritzgiessen bezWostrangpressen geeigneten Zusammensetzungen sind jene, welche PVC in Anteilen von mehr als 25$, vorzugsweise in gleichen Gewichtsanteilen wie die Zellstoffasern enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger nicht einschränkender. Ausftihrungsbeispiele/erläutert.

Beispiel 1. Bin wässriger PVC-Latex mit der Zusammensetzung? Feetitoff gehalt 33$

mittlerer Teilchendurchmesser. 0,10 u

vordispergiertes Stäbilisiensigsmittel

Bifenycltiohamstoff 0,2$

pH etwa 8 (zufolge Gegenwart von Ammoniak)

wird einer gebleichten und sorgfältig entfaserten Sulpfitaellstoffsuspension mit einer Fest Stoffkonzentration von 2|5^ zugegeben· Der pH-Wert der Suspension ist ungefähr 6·

Die zusammengebrachten Mengen entsprechen 43 gn» PVC» entsprechend 130 ca Latex und 100 grm Sulphitzellstoff, entsprechend 4 Liter wässriger Suspension« Pie sich ergebende Zusammensetzung besitzt einen theoriechen Gehalt von 30j£ PVO.

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Die Vermischung wird in einem schnellen Mischer mit Senkrecht-

von

Rührwerk, dass sich, -nit einer Geschwindigkeit/otwa 3000 U/min, dreht, durchgeführt,wobei der Latex während des fiührens der wässrigen Suspension nach und nach zugeführt wird·

Der Niederschlag der elementaren PVC-Teilchen auf die Zellstofffasern erfolgt sehr rasch und ist in drei "bis 5 Minuten "beendet» Die sich ergehende Masse besitzt die Konsistenz einer di-cken Suspension, während die flüssige Phase klar ist«,

Das erhaltene Produkt wird in Blätter verarbeitet, deren Gewicht 110 g/m ,betrügtο Die Abwasser sind völlig klar.

Von den erhaltenen Blättern löst sich das PVC-Harz in keiner Weise lose Durch Analyse des Chlors, welche durch Verbrennung des Papiers auf Platinnetz in 0 -Atmosphere und Titration des resultierenden HOl durchgeführt wird, ergibt sich ein PVC-Gehalt von 28,4$. Bine aus vier derartigen Blättern bestehende Schicht wird bei 180°0 in einer Senkrechtpresse mit verchromten Platten bei einem Druck von 20 Kg/om 5 Minuten lang gepresst, wobei eine Platte mit glatter Oberfläche und guter Transparenz erhalten wird.

Beispiel 2.

Ein PVC-Laten der im Beispiels 1 angegebenen Art wird einer wässrigen Suspension von entfaserten rohen Suljjtaitzellstoff mit 2,9?£ Feststoff gehalt zugefügt·

Die zusammengebrachten Mengen sind lOOgrm PVC-, entsprechend 300 om Latex und 100 gna Zellstoff entsprechend 4 Liter wässriger Suspension«

Die erhaltende Zusammensetzung besitzt einen theoretischen PVC-Gehalt von 50$.

Der Niederschlag der elementaren PVC-Teilchen auf die Zellstoffschicht erfolgt in einen rasch laufenden Mischer, wie im Beispiel 1 angegeben und vollzieht sich innerhalb von 10 Minuten· Die erhaltene Masse ist sehr aufgequollen und weist gegenueber den Produkt

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nach Beispiel 1 eine viel stärkere Konsistenz auf. Die flüssige Phase ist klar.

Auf der Papiermaschine werden Blätter mit einem Gewicht von etwa 120g/»? gebildet, welche durch reiben keinerlei Harzataub abgeben.

Bine aus 4 solchen Blättern bestehende Schicht wird in einer senkrechte Presse unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen gepresst; wobei eine thermoplastische Platte mit glatter Oberfläche und bedeutend besserer Transparenz als die Platte nach Beispiel 1 erhalten wird.

Aus der Platte werden Probeauster zur Bestimmung der Dynamometriaohen Eigenschaften ausgeschnitten. Die an 4 Probemustern bestimmte Zug-

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bruchfestigkeit liegt zwischen 1,002 Kg/cm und 1,016 Kg/om ,welche

Werte etwa doppelt so gross wie de* übliche ¥ert für hart/pVC sind. Beispiel j«

Sin PVC-Latex der im Beispiel 1 angegeben Art, welcher durch Zugabe einer wässrigen Diphenylthioharnstoffdispersion stabilisiert wurde, wird einer wässrigen Suspension von entfaserten rohen;Sulphatzellstoff, die 2,5$ Feststoff enthält, hinzugegeben.

2 200cm Latex, die etwa 67g festes PVC enthalten, werden unter starkem führen gemäse den Angaben in den Beispielen 1 und 2 vier Liter wässriger Suspension, die 100 g rohen Suljbhatzellstoff enthalten zugesetzt.

Die erhaltehe Zusammensetzung besitzt einen theoretischen PVC-Gehalt von 40$.

Die Gerindung des Latex und der Niederschlag der PVO-Teilohen *uf der Zellstoffschicht vollenden sioh in 10 Minuten, wienies aus dem Verschwinden der klaren wässrigen Phase ersichtlich ist.

Die erhaltene Suspension wird zu Blättern mit einem Gewicht von etwa 115g/m² verarbeitet»welche beim leiben keinerlei PVC-Staub

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freigeben. -

Durch pressen von 4 solchen Blättern bei einer Temperatur von 165°C und einem Druok von 20 Kg/cm² während 6 Minuten erhält man ein· fast vollständig undurchsichtige dunkelbraun· Platte.

Sie Zugbruchfestigkeit, welche an Hand von 4 Probestücken dieser Platte festgestellt wurde, liegt zwischen 970-990 Kg/cm .

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Claims

M)

PATBIiTAHSP g f CHS

^ri)i Verfahren zur Herstellung von Materialien auf der Basis von

Zellstoffasern und Polyvinylchlorid, gekennzeichnet durch die

folgenden Arbeitsgänge:

a) Mischung einer wässrigen Zellstoffasersuspension unter starkem rühren mit wässrige« Polyvinylchloridlatex, der durch Snulsionspolimerisation erhalten wurde, wobei die Polyvinylchloridteilchen einen mittleren Durohmesser besitzen, der nicht grosser als ein Mikron istj

b) Zuführen der so! erhaltenen Mischung in eine Papiermaschine zur Herstellung eines Blattes und

c) Gelierung des Polyvinylchlorids,indem die Platte der ¥3rae-und Druckwirkung ausgesetzt wird»
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

im wässrigen Latex enthaltenen PVO-Teilchen einen mittleren Durchmesser zwischen 0,05 rad 0»5 Mikron besitzen und dass da« PVC ein Molekulargewicht entsprechend eines Wert K nach Fikmtscher zwischen 68 und 76* besitzt.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der MischVorgang eis zur Bildung eines Zellstoffaser-und PVO-Oerinnsels durchgefulhrt wird, wie sich dies durch Auftreten einer klaren wÄssrigen Phase und einer festen Phase ergibt.
4) Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass vor dem Arbeitsgängeo) eine Anzahl der nach dem Arbeitsgang (l) erhaltenen ■Blltter entsprechend dem gewünschten Gewicht des Materials an einer fehlest vereint werden.
5) Verfahren na ob Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass tot dem Arbeitsgang (ο) das nach dem Arbeitsgang (b) erhaltene Blatt in an ■loh bekannter Weise bedruckt wird«

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6) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige PVC-Latei vor dem Arbeitsgang (a) mit Zusatzstoffen, vie Stabilisierungsraitteln, Schmiermitteln, Füllstoffen oder Pigmenten ersetzt wird, wie sie üblicher Weise bei der Verarbeitung des PVC verwendet werden_o
7) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinyl chloridgehalt im wässrigen Latex vorzugsweise nicht grosser als
8) Material auf der Basis von Zeilstoffasern und Polyvinyl chloi&d, wie es nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 erhalten wird.
9) Kit Polyvinylchlorid modifiziertes Papier, welches nach dem Verfahren nach Anspruoh 1 erhalten wird, wobei der PVO-Gehalt vorzugsweise 25-30/- nicht übersteigt.
10) Material auf der Basis von Polyvinylchlorid das mit Zellstofffasern verstärkt ist, wie es nach dem Verfahren nach Anspruch 1 erhalten wird, wobei der PVO-Gehalt vorzugsweise zwischen 25 und

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