DE2125832A1

DE2125832A1 - Verfahren zur Herstellung von Well pappe für Transportbehälter aller Art

Info

Publication number: DE2125832A1
Application number: DE19712125832
Authority: DE
Inventors: Robert M Florissant Mo Lyon James R Godfrey 111 Wilkinson (V St A)
Original assignee: Alton Box Board Co
Current assignee: Alton Box Board Co
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1971-05-19
Publication date: 1971-12-02
Also published as: JPS5029392B1; IT953181B; FR2093537A5; CA985147A; GB1343493A

Description

Verfahren zur Herstellung von Wellpappe für Transportbehälter aller Art

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung Nr. 39,086 vom 20. Mai 1970 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Wellpappebehältern, die sowohl übereinander stapelbar, als auch bei Einwirkung von Feuchtigkeit und dergleichen, haltbar sind.

Verpackungsschachteln bzw. Transportgefäße für den Versand und die Lagerung verderblicher Lebensmittel, wie etwa Gemüse aller Art, Früchte, Seetiere und dergleichen mehr, werden sowohl die in der Verpackung befindlichen Produkte als auch die Behälter selbst sehr viel Wasser ausgesetzt, wobei dieses sowohl flüssig, gasförmig, als auch in Form von Eis vorliegen kann. Wechselnde Feuchtig-

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keitsbedingungen mit einer entsprechenden Wasserbeaufschlagung der aus Wellpappe bestehenden Behälter, wirken sich jedoch entsprechend nachteilig auf deren Festigkeit und Lebensdauer aus.

Bei dem Versand von frischem Korn, Kopfsalat, Sellerie, Pfirsichen und dergleichen, wird im allgemeinen so vorgegangen, daß diese Produkte unmittelbar auf oder wenigstens in der Nähe des Ackers,der Obstplantage usw. in die Behälter nach dem Ernten der abzutransportierenden Lebensmittel gebracht werden, um die Früchte anschließend, zusammen mit den Behältern in kaltes Wasser einzutauchen, so daß die noch in den Produkten vorhandene Feldwärme abgeführt wird. Nachfolgend werden die Pakete in verschiedenen Höhen gestapelt und mittels geeigneter Fahrzeuge in Kühlhäuser oder andere Lagerkammern transportiert. Die die Früchte abtransportierenden Fahrzeuge sind häufig Gefrierfahrzeuge, in denen die Lebensmittel unter den Gefrierpunkt abgekühlt werden können. Abhängig von der Länge des Versandweges und den Wetterbedingungen während des Transportes der leicht verderblichen Produkte, kann das um die Verpackungsstapel herum gelagerte Eis schmelzen, wobei es durchaus möglich ist, daß es von Zeit zu Zeit durch neues Eis ersetzt wird. Somit ist es insbesondere auch durch mehrmaliges umladen und dergleichen mehr durchaus möglich, daß die Behälter während ihres Transportes mehrfach aufgetaut und erneut eingefroren^^

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Ein weiteres Problem ergibt sich beispielsweise bei solchen Früchten wie die Äpfel, die im allgemeinen während der Herbstzeit geerntet werden und zumindest zu einem großen Teil während anderer Jahreszeiten erst zum Verkauf gelangen. Damit während der langen Lagerzeit die Qualität der Äpfel nicht leidet, erfolgt ihre Lagerung bei hohen Feuchtigkeitsbedingungen, wie etwa bei 90 % relativer Luftfeuchtigkeit, in einzelnen Schahteln, die zu 3 bis 6 m Höhe über Monate übereinander gestapelt in einem Lagerraum abgestellt sind.

Die Verwendung einfacher Wellpappeschachteln unter den o.a. Bedingungen ist wegen des Verlustes der Festigkeit dieser Pappe nicht möglich. Derartige Behälter würden vielmehr unter dem während der Lagerung wenigstens auf die unteren Behälter ausgeübten Druckes zusammenfallen. Die in den Behältern gelagerten Produkte würden verderben oder zumindest beschädigt. Je höher die Behälter übereinander g«estapelt sind, und je größer die Belastung der Bodenfläche innerhalb eines Stapels ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß der Stapel in sich zusammenfällt, oder zumindest durch Schrägstellung umkippt.

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Die aufgezeigte Problematik ist nicht neu und es ist in der Vergangenheit bereits versucht worden, brauchbare Lösungen zu finden. So wird beispielsweise in der Us-Patentschrift 1,592,824 ausgeführt:

"Die Verwendung von aus Wellpappe bzw. Strohpappe hergestellten Behältern ist gegenwärtig noch beschränkt auf die Verwnedung unter Bedingungen, bei denen die Schachteln keinerlei Feuchtigkeit ausgesetzt sind, zumal die Strohpappe eine große Affinität bezüglich von Feuchtigkeit besitzt, so daß sie bei Beaufschlagung mit Nässe oder Dampf unbrauchbar werden. So ist es beispielsweise nicht möglich, Wellpappebehälter mit in sie eingebrachten Gütern in .Kühlhäusern zu lagern, da die hier vorherrschende Feuchtigkeit für das Zerfallen der Wellpappe unter Druck oder Zug und damit die Zerstörung der erforderlichen Festigkeit der Behälter bewirken würde. Es ist daher wesentlich, die aus Wellpappe bestehenden Behälter derart zu behandeln, daß sie bei Feuchtigkeitsbeaufschlagung ihre vorherigen Eigenschaften behalten. Gemäß der Lehre nach der genannten Patentschrift wird daher so verfahren, daß nach der Herstellung der Wellpappte diese mit einem wasserfesten Bestandteil beaufschlagt wird, so daß die Feuchtigkeitsabsorption entsprechend verhindert ist" (vgl. Spalte 1, Zeilen 10 - 34 der US—PS).

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DarOber hinaus wurde die genannte Problematik in einem Artikel von D.J.Fahey unter der Überschrift:"Die Verwendung chemischer Zusätze zur Verbesserung der Festigkeit von Pappkartons unter hohen Feuchtigkeitsbedingungen¹¹ behandelt, welcher in "Tappi", Ausgabe September 1962, erschienen ist, und wo tabellarisch die physikalischen Bedingungen der Festigkeit unter Nässebeaufschlagung von Pappe zusammengefaßt sind. Es handelt sich dabei um Papptafeln, die zu Wellpappebehältern verarbeitet werden können, und welchen unterschiedliche Harze bei verschiedenen Bedingungen zugesetzt worden sind. Fahey stellt fest: Es können verschiedene Chemikalien zur Verbesserung der Druckfestigkeit der Pappe unter hohen Feuchtigskeitsbedingungen wirksam zugesetzt werden, wobei Phenolharze zu den aussichtsreichsten Zusätzen gehören. Die Verbesserung ist dabei abhängig von der der Pappe zugegebenen Harzmenge, von den Eigenschaften des Harzes selbst und von der Art, mit welcher der Harzzusatz innerhalb der Pappe verteilt wird. Ein nachteiliges Ergebnis bei derartigen Behandlungen besteht in der Brüchigkeit der mit den Chemikalien behandelten Pappen, die jedoch bei entpprechender Behandlung herabgesetzt werden kann. Die Behandlung erfolgt mit Mischungen hoher Viskosität. Solche Chemikalien, welche gegenüber hohen Feuchtigkeitseinwirkungen nicht besonders wirksam sind, können jedoch bei niedrigen Feuchtigkeitsbedingungen hohe Wirkungen

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zeitigen.

Fahey führt weiter aus, daß es notwendig und erforderlich ist, Verfahren zur Behandlung von Pappen zu entwickeln, wobei deren Festigkeit über den gesamten Feuchtic keitsbereich aufrechterhalten werden sollte.

Vergleichbare Ergebnisse bei entsprechend bearbeiteten Pappen sind in der US Forest Service Research Note PPL-084 vom Dezember 1964 veröffentlicht, und zeigen im wesentlichen die folgenden Ergebnisse: Die Druckfestigkeit von ebenen Pappen, die hohen Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt werden, kann dadurch verbessert werden, daß eine Behandlung mit wasser löilichen Phenolharzen erfolgt. Das niedrige Molekulargewicht der Harze ergibt die hohe Druckfestigkeit, bedingt jedoch andererseits eien höhere Brüchigkeit der Pappe, zufolge der Anreicherung der Phenolharze.

In einem weiteren, im Oktober 1965 erschienenen Artikel, unter der Überschrift: "Die Phenolharzbearbeitung zur Verbesserung der Druckfestigkeit von Faserpappen^M berichtet folgendes:

Die Verwendung von Phenolharzen für die Verbesserung der Festigkeit von Papier, bei Anwesenheit von Nässe ist bekannt. Andererseits ist es jedoch auch bekannt,

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daß derart behandelte Pappkartons durch die polymerisierten Phenolharze brüchig werden. Brüchige und spröde Wellpappen sind jedoch außerordentlich schwierig zu kerben und zu falten, ohne daß das Material entlang der Faltkante bricht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Eigenschaften von Wellpappe zu verbessern, entsprechende Behälter aus diesen Pappen und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen, wobei die Pappe Ihre starre und unnachgitoige Festigkeit auch dann behält, wenn sie extremen Bedingungen, wie der Wasserflutung, der Lagerung bei hoher Luftfeuchtigkeit usw. ausgesetzt wird. Die erfindungsgemäßen Behälter sollen über relativ lange Zeiträume gelagert werden können, ohne daß das Material brüchig oder spröde wird.

Die Erfindung geht davon aus, daß die nach dem o.a. Stand der Technik gegebene Lehre zum Technischen Handeln im wesentlichen in drei Punkten falsch war, und zwar: die Wellpappe wurde nach ihrer eigentlichen Herstellung in der genannten Weise bearbeitet, so daß die äußeren Flächen nicht ohne weiteres Feuchtigkeit zu

nicht absorbieren vermögen und die inneren Flächen/mit einem wasserdichten Material beaufschlagt sind. Die in den drei Publikationen aufgezeigten Anstrengungen, die un-

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ternommen worden sind, um ein nässefestes Papier herzustellen, beziehen sich auch auf den Auswalzvorgang des Papieres, wie auch, wenngleich weniger, auf die Wellung auf die Faltung desselben.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Bearbeitung solcher Oberflächen, von Wellpappebehältern, die aus einer dreischichtigen Wellpappe, und zwar einer glatten äußeren Schicht, einer geriffelten mittleren Schicht und einer glatten inneren Schicht bestehen, wobei keine der Oberflächen der Feuchtigkeit bevorzugt ausgesetzt wird, und die im unbehandelten Zustand ohne weiteres Feuchtigkeit absorbieren. Die Oberflächenbearbeitung derartiger Materialien sollte und wird bevorzugt gleichzeitig mit der Faltung bzw. Herstellung der Riffellung und der Schichtung der aus mehreren Schichten bestehenden Pappeeinheit durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, diese Oberflächenbearbeitung anschließend an die Riffellung und Schichtung auszuführen, wenn geeignete Vorsichtsmaßnahmen zur Verhinderung oder herabsetzung des Auftretens unerwünschter Nebenerscheinungen getroffen werden. Hierzu gehört beispielsweise, daß das chemisch aktive dberflächenbehandelnde Material oder die Materialien dazu neigen, während der Behandlung der Pappe, ihren Zustand zu ändern. Die Oberflächenbehandlung

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besteht im wesentlichen in der Aufbringung einer sorgfältig gesteuerten Menge von aushärtbaren thermoplastischem Material in einem flüssigen Trägermedium, wie etwa Wasser, welches in wenigen Sekunden entfernbar ist, ohne daß hierdurch bereits eine merkliche Aushärtung des Harzes einsetzen würde. Während der Aufbringung der Lösung oder Emulsion besitzt dieselbe eine Viskosität (18 +- o,5 Sekunden in einer 2 Zahn cup bei 31,1°C), d.h. eine Viskosität, die annähernd der des Wassers entspricht (16 Sekunden), wobei die Emulsion, die zu behandelnde Oberfläche der Pappeschicht überzieht und teilweise in diese eindringt. Es ist jedoch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich, daß die Eindringung und Überziehung der Schicht bereits abgeschlossen ist, bevor das Harz diejenige Oberfläche der Pappe erreicht, die nicht mit diesem Material behandelt werden soll. Eine derartige Unterbrechung des Eindringen und Überziehungsvorganges ist leicht erreichbar durch die Verdampfung des Trägermediums innerhalb weniger Sekunden, nachdem die Harzmischung auf die Oberfläche der entsprechenden Einzelschicht der Wellpappe aufgebracht worden ist. Das verwendete Harzmaterial ist vorzugsweise Phenolharz, welches nicht wasserfeindlich ist, das jedoch in der Lage ist, fest auszuhärten und das wasserunlöslich ist. In Abhängigkeit von der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbehandlung und dergleichen des Endproduktes

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bei der Verladung und dem Versand der Kartons werden eine oder mehrere der Schichten, die im Endprodukt die mehrschichtige Wellpappe ergeben, in der genannten Wa.se vorbehandelt und damit wasserfest gemacht. Die einzelnen oberflächenbearbeiteten Schichten werden übereinander angeordnet und zusammengeklebt, wobei ein Klebstoff Anwendung findet, der mit dem verwendeten Harzmaterial verträglich ist und welcher eine dauerhafte Haftung der einzelnen Schichten auch bei der Anwesenheit von Wasser, Wärme und Kälte sicherstellt. Zusammensetzungen aus Resorcinol-Stärke, werden bevorzugt als Klebesubstanz verwendet. Nachdem die einzelnen bearbeiteten Oberflächenschichten miteinander verleimt worden sind, kann das Wellpappeband in einzelne Abschnitte zerschnitten, entsprechend den Kartonabmessungen eingekerbt und schließlich als Kartonrohling abschließend behandelt werden, wobei auch eine Verbindungsnaht in geeigneter Weise geschaffen werden muß. Bevor die fertigen Kartons verpackt werden, muß das Harzmaterial ausgehörtet sein, wofür die Rohlinge über eine bestimmte Zeit einer erhöhten Temperatur auszusetzen sind. Die Aushärtungszeit variiert mit der für den Härtungsprozeß verwendeten Temperatur.

Eine gleiche Verfahrensweise wird für die Herstellung von aus festen Fasermaterialien bestehenden Pappebehältern verwendet, die bei Nässebeaufschlagung ausreichend

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-11-steif bleiben müssen.

Die Art und Weise der Aufbringung des harzartigen Materials auf die einzelnen Pappeschichten, ist nicht nur vom Standpunkt der gleichmäßigen Verteilung her von Wichtigkeit, sondern darüber hinaus auch noch vom Standpunkt der grundlegenden Funktionsfähigkeit in der Verwendung des Materials. Schließlich spielen auch noch technologische Gesichtspunkte hierbei eine wesentliche Rolle. Außerordentlich zufriedenstellende Ergebnisse wurden durch das Aufdrucken des harzartigen Materials auf die Oberfläche bzw. die Oberflächen der entsprechenden Schichten, aus denen die abschließende Pappe zusammengesetzt wird, erreicht, wobei an sich bekannte Druckverfahren, wie beispielsweise die Offsetgravur Anwendung, bei der das flüssige Material von einer Metallwalze aus einem Bad ausgetragen wird und einer über dieser Walze angeordneten zweiten Gummiwalze zugeführt wird. Hierbei ist die gesamte Oberfläche der Metallwalze derart mit Einprägungen oder Strukturierungen versehen, daß sie kleine Zellen oder Kammern bildet, von welchen die harzige Lösung eingefangen wird, während überschüssiges Material von der Oberfläche abgleitet, so daß eine genaue Zumessung an harziger Lösung zu der Gummiwalze gegeben ist. Die verwendete Gummiwalze ist von dem harzigen Material leichter anfeuchtbar, als die Metall-

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walze. Eine noch größere Affinität zu der harzigen Lösung als die Gununiwalze, besitzt selbstverständlich das über die Gummiwalze hinweggeführte Papier- bzw. Pappeband· Die bei den genannten Aufdruckverfahren verwendeten gravierten Metallwalzen sind handelsüblich mit unterschiedlichen Zellengrößen verfügbar und die einzelnen Zellen besitzen hierbei drei unterschiedliche Formgebungen. Die Anwendungsmöglichkeiten für die unterschiedlich geformten Zellen werden in einem Artikel beschrieben, der im Februar 1970 unter der Überschrift: "VMA Seminar Studies Coating Rolls¹» in "Paper Film & Foil Concerter" erschienen ist, und wo es u.a. heißt: Die Zuführung des Materials über Walzen erfolgt über eine Oberflächenstrukturierung derselben, die grundsätzlich aus drei unterschiedlichen Zellformen besteht, und zwar einer rechteckigen, einer pyramidalen und einer aus drei Wellenzügen bestehenden Gravur. Die viereckige Oberflächenstrukturierung der Walze wird primär für Überzüge verwendet, deren Viskosität etwas höher als die des Wassers liegt. Die pyramidale Form ist für sehr wässrige Medien geeignet, da die scharfe Kantenführung bzw. der spitze Punkt der Oberseite unter der Pyramide für eine entsprechende Abgabe des Überzugsmaterials aus der Zelle sorgt. Die aus drei Wellenzügen bestehende Gravur ist vorzugsweise für solche Überzugmaterialien mit hoher Viskosität geeignet, wie etwa Klebstoffe,

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-13-Asphalte u.dergl. mehr.

In Überwindung dieses technischen Vorurteiles wurde im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gefunden, daß ungeachtet der niedrigen Viskosität der o.a. Mischung für die Oberflächenbehandlung, hervorragende Endergebnisse erzielt werden können,wenn eine s.g. ^Hdrei-gewellte" Walze Anwendung findet, wobei in der Rangfolge als nächste die mit quadratischen bzw. rechteckigen Zellen versehene und schließlich als dritte die mit pyramidaler Gravur beaufschlagte Walze geeignet ist. Die schraubenförmig gravierte Walze besitzt Zellen, die aus V-förmigen Einkerbungen in Wellenform entlang der Oberfläche der Walze bestehen, so daß die Länge dieser "Zellen" wesentlich größer ist, als ihre Breite und Tiefe. Demgegenüber besitzen die Oberflächengravuren, die aus rechteckigen und pyramidalen Zellen bestehen bezüglich ihrer Länge und Breite im wesentlichen gleiche Abmessungen, wobei jedoch die pyramidale Form etwas tiefer als die quardratische ausgeführt ist. Im Ergebnis ergibt sich daraus bei den handelsüblichen Formen, daß die mit spiralförmiger Gravur versehene

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Walze 54 Zellen pro 6,45 cm besitzt, was für das im Rahmen der Erfindung verwendete Material, d.h. für die Phenolharzzusammensetzungen, mit einer Konzentration von 50 +- 3 % chemisch aktiver Substanzen und mit einer

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niedrigen Viskosität besonders vorteilhaft ist, wobei die Zuführungsrate bei 1,63 +- 0,14 leg des ausgehär-

teten Phenolfeststoffes pro 92,9 m der zu beaufschlagenden Fläche, und zwar nur einer Fläche, liegt. Andererseits wird für die Aufbringung der gleichen Zusammensetzung auf beide Seiten bei der Oberflächenbearbeitung eine Menge von 0,77 +- 0,09 kg der ausgehärteten phenolartigen

Feststoffe auf 90 m pro Seite benötigt. Hierfür werden spiralförmig gravierte Walzen verwendet, die 95 Zellen

pro 6,45 η besitzen. Selbstverständlich können auch andere Konzentrationen an chemisch aktiven Substanzen verwendet werden, wobei die Walzen mit Ätzungen unterschiedlicher Größe oder Art entsprechend der Viskosität,und zwar bei höherer Viskosität höhere Zellengröße, versehen sind.

Innerhalb gewisser Grenzen ist die Größe der Widerstandsfähigkeit der Papierschichten gegen Nässe durch den Fabrikationsprozeß selbst gegeben. Wenn jedoch das abschließende Material bei Nässebeaufschlagung ausreichend widerstandsfähig sein soll, so muß dieses in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oberflächenbehandelt werden. Jedoch sollte die Naßfestigkeit der einzelnen Schichten vor der Oberflächenbehandlung nicht so groß sein, daß diejenige Schicht, die der Faltung für

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die Herstellung der Wellpappe unterworfen wird, bricht, während die einzelnen Faltungen in die Schicht eingebracht werden, oder daß die Ebenen gegen die genannte Schicht auf beiden Seiten aufgebrachten Pappeschichten während des Faltens des Kartons reißen.

Bevorzugte, ebene Schichten und wellenförmig gefaltete Schichten, die oberflächenbehandelt worden sind, und die zusammengefügt die abschließende, gegen Feuchtigkeits-jbeaufschlagung widerstandsfähige Wellpappe bilden, besitzen die folgenden Werte und Eigenschaften:

Tabelle I

Typ Kaliber Gewicht Widerstandsfähigkeit

in Inches (pounds per 1000 bei Nässe sg«ft.)

_ _._ _ glatte Papierschicht 1 0.016-8 ^ *τ>Γ ja

2	0.018-20	69	nein
3	0.012-4	42	nein
4 in	0.018-20 Wellen qeleqte	69 bzw. qefaltete	3a (mittlere) Schicht:
si	0.011-2	36	ja
6)	0.008-9	26	nein
7)	0.011-2	36	nein
8)	0.010-1	33	ja

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Um das Gewicht der mittleren, gefalteten Schicht pro 1000 sq.ft. zu erreichen, wobei es sich um entsprechende Industrie Standard-Faltungen halten, wird ausgegangen von Riffellungen, bzw· es wird auf der Grundlage von Riffellungen gearbeitet, die zu 54 % eine Α-Riffellung, 33 % aus B-Riffellung und 44 % aus C-Riffellung bestehen.

Folgende wärmeaushärtbare Phenolmaterialien zeitigten die gewünschten Ergebnisse:

I "Phenolic X", welches unter diesem Handelsnamen von der Firma Monsanto Company vertrieben wird, und dessen genaue chemische Zusammensetzung nicht bekannt ist, wobei die Analyse jedoch folgende Zusammensetzung ergeben hat: 25,8 Gew.-% Phenole, 22 bis 27 Gew.-% Formaldehyd und 47 bis 53 Gew.-% Wasser. Um die auf die verschiedenen Pappeschichten aufzubringende Lösung herzustellen, wird das "Phenolic X" mit Wasser vermischt und eine Katalysatorlösung zugegeben, die gleichfalls von der Monsanto Company unter dem Handelsnamen "Catalyst X^H vertrieben wird. Die genaue chemische Zusammensetzung dieses Katalysators ist nicht bekannt, die Analyse hat jedoch ergeben, daß er aus 156,5 g pro Liter Ammonium-Chlorid, 400,4 % pro Liter Ureas mit Wasser auf 1000 g aufgefüllt besteht und einen pH-Wert von 6,2 besitzt.

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Die einzelnen Anteile werden vorzugsweise in Mischungsmengen von 45,4 leg "Phenolic X" auf 6,8 kg "Catalyst X^H

.in

vorgegeben und soviel Wasser zugesetzt, daß/einerViskosität von etwa 18 Sekunden in einer 2-Zahn-cup bei 31,1°C vorliegt.

II Es wird von dem Beispiel 2 in der US-PS 2,245,245 aus-· gegangen, wobei der Mischung Wasser zugegeben wird, so daß eine Emulsion entsteht, deren Viskosität etwa 18 Sekunden in einer 2-Zahn-cup bei 31,1°C beträgt.

III Hier wird von dem Teil A des Beispieles 1 der US-PS 3,161,547, ausgegangen und mit Wasser aufgefüllt, so daß eine Viskosität .'entsteht, wie sie den Beispielen I und II entspricht.

IV Eine bekannte, unter dem Handelsnamen "Tybond 990^H von der Firma Pacific Resins & Chemicals, Inc. vertriebene Substanz, welche eine Phenol-Formaldehyd Wasserlösung darstellt, enthält 65 % Feststoffe. Diese Substanz wird mit Wasser aufgefüllt, so daß es die erreichte Viskosität, die in den Beispielen I und II genannten Werte ergibt.

Der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommende Klebstoff, wird verwendet, um die beiden

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ebenen Schichten der Pappe mit der mittleren gewellten Schicht fest und dauerhaft zu verbinden, wobei die Verbindung entlang der oberen Wellenkanten bzw. der Kronen der gewellten Schicht erfolgt. Eine dauerhafte Verbindung der einzelnen Schichten, die mit den phenolhaltigen Materialien behandelt worden sind, muß hierbei auch bei Nässe oder Trockenheit, sowie bei Wärme-oder Kältebeaufschlagung sichergestellt sein. Darüber hinaus besteht für den verwendeten Klebstoff noch die Forderung, daß seine Klebwirkung unterhalb der Aushärtungstemperatür des Phenolharzes erfolgen muß. Als Klebstoffe kommen verschiedene aromatische Alkohol enthaltende Klebesubstanzen in Frage, und zwar besonders solche, die molekular mit Phenol unterhalb der Aushärtungsbedingungen Bindungen eingehen. Andererseits wurden auch recht befriedigende Ergebnisse mit Klebstoffmischungen erreicht, die von der AiE. Staley Manufacturing Company vertrieben werden, und die von der genannten Firma unter dem Hände lsnamen "STAY-BIND" 5035, 2100 und 77 in den Handel gelangen. "STAY-BIND" 5035 enthält 29 % Resorcinol und 71 % Kornstärke mit einem Amylosegeftalt von etwa 55 %. "SRAY-BIND 2100" enthält Kornstärke mit einem Amylosegehält von etwa 55 %, während "STAY-BIND 77" eine"dick siedende" modifizierte Kornstärke ist. Für die Herstellung von 2461 Litern Klebstoff wird folgendermaßen verfahren:

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Eine Charge einer ersten Mischung mit 379 1 Leitungswasser bei Zimmertemperatur, werden 136 kg STAY-BIND 5035^M und 54,4 kg "STAY-BIND 77^M zugegeben und so lange gerührt, bis ein gleichmäßuger Brei vorliegt. Nachfolgend werden dieser Charge 13,6 kg Ätzkali bzw. Ätzkalk (caustic soda), die in 18,9 1 Wasser gelöst wurden, zugegeben, um die Mischung anschließend auf eine Temperatur von 71,1° -. C zu erhitzen, wobei diese Temperatur 10 Minuten aufrecht erhalten wird. Nunmehr wird die Mischung mit 272 1 Wasser verdünnt und 5 Minuten umgerührt. In einen zweiten Mischer werden 1364 1 Wasser mit einer Temperatur von 32,2°C eingegeben, und während das Wasser umgerührt wird, werden in dieses 127 kg "STAY-BIND 77", 454 kg «STAY-BIND 2100" und etwa 58 kg Formalin (37 %ige Formaldehyd-Lösung) zugesetzt. Nachfolgend wird in diese Mischung langsam die erste Mischung eingebracht, wofür ein Zeitraum von etwa 10 bis 15 Minuten in Anspruch genommen wird. Es erfolgt ein fortwährendes Umrühren über ungefähr 1 Std., wobei die Zugabezeit zur ersten Mischung zur zweiten einberechnet ist. Falls sich am Ende der Rührzeit eine Viskositätsvergrößerung ergeben haben sollte, wird Leitungswasser kontinuierlich zugeführt, bis die Charge ein Volumen von 2461 1 erreicht hat, wobei die Temperatur zwischen 40,6 und 43,3°C gehalten wird.

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Nachdem jeweils eine Oberfläche der ebenen beiden Pappschichten, die einer Maschine bandförmig zugeführt werden, oberflächenbehandelt worden sind, und zwar durch Beaufschlagung des wasserfesten Materials auf derjenigen Oberfläche, die im Endprodukt verdeckt ist, sowie durch Aufbringung desselben auf beide Oberflächen, der gewellten mittleren Schicht, werden diese getrocknet, d.h., das in der Mischung enthaltene Wasser wird aus dem Harzanteil entfernt. Die Entfernung des Wasser aus dem wärmeaushärtbaren Harz erfolgt, ohne daß hierbei eine Aushärtung des Harzes gegeben wäre. Nach der Entfernung des Wasseranteils aus der mittleren Pappebahn, kann diese unmittelbar anschließend gefaltet werden und mit den beiden, die Oberflächenschichten de's Endproduktes bildenden ebenen Bahnen zusammengeklebt werden. Nachfolgend erfolgt das Schneiden der Kartonrohlinge, die dann entsprechend gelagert werden können, und zwar-unter Bedingungen, welche ein Aushärten der Harzanteile nicht vorantreiben. Falls dieses gewünscht sein sollte, können die Kartonrohlinge auch unmittelbar anschließend zu den fertigen Kartons ausgeformt und erst anschließend gelagert werden. Zu einem geeigneten Zeitpunkt erfolgt dann der Aushärtungsvorgang des Harzanteils des Produktes und nachfolgend die Abkühlung desselben durch besprühen oder eintauchen in kaltes Wasser.

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Um maximale Ergebnisse zu erzielen, kann die genannte Oberflächenbearbeitung der ebenen und der mittleren gewellten Pappeschicht auf an sich bekannten Maschinen zur Herstellung von Wellpappekartons ausgeführt werden, wobei jedoch Möglichkeiten geschaffen werden müssen, um getrennte Oberflächenbearbeitungen vornehmen zu können, und zwar unter Bedingungen, die das Aushärten des auf die Pappe aufgebrachten Harzes verhindert, bis die Schichten durch eine Riffellungsvorrichtung in an sich bekannter Weise hindurch gelaufen sind.

Weitere Merkmale und die Vorteile der Erfindung werden nachfolgen anhand der belügenden Zeichnungen beschrieben, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellen, und es bedeutet:

Fig. 1 Eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung von Wellpappe,

Fig. 2 einen doppel geschlitzten Rohling eines Behälters aus auf der Vorrichtung nach "Fig. 1 hergestellter Wellpappe,

Fig.3 eine perspektivische Wiedergabe eines zusammengelegten Rohlings gemäß Fig. 2 zur Verbindung -23*·

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U -

der Endkanten desselben, mittels einer Verbindungi lasche,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines fertig gefalteten, oben offenen Pappkartons, nach den vorangegangenen Figuren,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Aushärtung des auf und in dem Behälter vorhandenen wärmeaushärtbarem Harz,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Teiles der entlang ihrer Oberfläche wellenlinienförmig gravierten Walze,

Fig. 7 einen Ausschsnitt, entlang der Linie 7-7 von Fig. 6, in etwa 5o-facher Vergrößerung, und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Langlebigkeit der Festigkeit der erfindungsgemäß behandelten Wellpappe bei Wasserbeaufschlagung, sowie Vergleichsdiagramme für bisher bekannte derartige Materialien.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Vorrichtung zur Herstellung von Wellpappe im wesentlichen aus einer an ·*&

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sich bekannten Einrichtung, die mit einer Vielzahl von Vorrichtungen 1, 2, 3 und 4 zusätzlich versehen worden ist, welche der Aufbringung des Harzes dienen. Diese Vorrichtungen sind so angebracht, daß die Aufbringung des Harzes jeweils auf der rückwärtigen Oberfläche des geraden Pappbandes 5, auf der rückwärtigen Oberfläche des nachfolgend wellenlinienformig gefalteten mittleren Pappstreifens 6, auf der oberen Oberfläche des letztgenannten Pappstreifens, und auf der rückwärtigen Oberfläche des glatten Pappstreifens 7 aufgetragen wird. Unter den rückwärtigen Oberflächen der ebenen Pappstreifen 5 und sind dabei hier diejenigen gemeint, die im Endprosukt mit dem gewellten mittleren Streifen in unmittelbarer Verbindung stehen. Die Aufbringungsvorrichtungen 1 bis 4 besitzen vorteilhafterweise eine entlang ihres Umfanges mit einer Gravur versehene Walze, wobei diese Gravur aus dreifach gewellten, spiralförmigen Linien (siehe hierzu Fig.6) besteht. Neben einer derartigen Oberflächengravur können auch solche Anwendung finden, die aus quadratischen Zellen aufgebaut sind. Die mit der letztgenannten Gravur versehenen Walzen der Aufbringungsvorrichtungen 2 und 3 werden jedoch vorzugsweise nur dann verwendet, wenn geringere Mengen an Harzemulsion aufzutragen und zu übertragen sind, wie dieses beispielsweise für den auf beiden Oberflächen mit Harz zu beaufschlagenen Mittleren Pappstreifen der Fall ist. Bei

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diesem wird nur die Hälfte derjenigen Harzmenge aufgebracht, wie sie auf die äußeren ebenen Streifen mittels der Aufbringungsvorrichtungen 1 und 4 aufzubringen ist.

Unmittelbar anschließend an die zugehörigen Aufbringungsvorrichtungen ist eine Heizwalze bzw. eine Serie solcher Walzen 8 für das Band 5, Walze 9 für das Band 6 und 10 für den Pappstreifen 7 vorgesehen. Die Temperatur der Heizwalzen 8, 9 und 10 wird in Koordination mit der Dauer den Oberflächenkontaktes der verschiedenen Streifen mit den zugehörigen Walzen gesteuert, so daß a) die Aushärtung des aufgebrachten wärmeaushärtbaren Harzes vermieden wird, und b) die in der aufgebrachten Harzlösung enthaltene Wassermenge entfernt wird. Der Wassergehalt muß wenigstens so weit gesenkt werden, daß er demjenigen entspricht, der bei den üblichen Wellpappe herstellenden Maschinen vorliegt, und der gewöhnlich bei 7 bis 9 Gew.-% vor der Oberflächenbearbeitung der Papierbänder liegt. Im Ergebnis werden die Heizwalzen 8, 9 und 10 so gesteuert, daß aus den Papierstreifen 5, 6 und 7 jeweils eine Wassermenge beseitigt wird, die zuvor durch die Aufbringung des Harzes zugeführt worden ist· Xm allgemeinen liegt bei der Aufbringung der o.a. harzartigen Substanz die Temperatur der Wärmewalzen 8, 9 und 10 etwa bei 177°C, wobei der Kontakt der Pappe mit der Oberfläche

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der Walzen über 0,5 bis 2,0 Sekunden aufrechterhalten ist. Durch Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit des Papierbandes kann die Kontaktdauer desselben mit der Walzenoberfläche verkleinert werden, was im übrigen auch durch Änderung des Umschlingungswinkels um die Heizrollen herum oder schließlich auch durch eine Kombination beider Maßnahmen möglich ist. Umgekehrt führt die Verringe-· rung der Durchlaufgaeschwindigkeit und die Vergrößerung des Umschlingungswinkels zu einer Verlängerung der Kontaktzeit zwischen Papierstreifen und Heizrolle.

Zwischen der Heizwalzenanordnung 8 und der Heizwalze 9 ist eine an sich bekannte Vorrichtung 11 zur Erzielung der Wellung des mittleren Papierstreifens 6 vorgesehen. Mit der einen Zahnradwalze steht eine weitere Walze 12 zur Aufbringung des Klebstoffes auf die oberen Kronenabschnitte der Wellungen in Eingriff, die andererseits in einen Vorratsbehälter mit Klebstoff teilweise eintaucht. Bevor der entlang der Kronen-/Falfcungsbereiche mit Klebstoff beaufschlagte Papierstreifen die gezahnte Walze 11 verläßt, wird dieser über eine Walze 13 in innigen Kontakt mit dem glatten Papierstreifen 5 gebracht wodurch eine zunächst zweischichtige Wellpappe entsteht.

Eine zweite Aufbringungsvorrichtung 14 für Klebstoff auf die gegenüberliegenden Kronenbereiche der mittleren,

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gewellten Papierschicht 6, ist unmittelbar vor der Zusanunenführung der Doppelschicht 5,6 mit der dritten Papierbahn 7 innerha b der Maschine vorgesehen.

Die die Erwärmungswalze 10 verlassende ebene Papierbahn 7, vereinigt sich in der in Fig. 4 daxgestellten Weise mit den beiden anderen bereits miteinander verbundenen Bahnen, in dem unteren Zufürhungsbereich entlang der

Auflage 15. Vorzugsweise ist die Auflage 15 im Zuführungsbereich des Papierbandes 7 entsprechend angeschrägt, während die Möglichkeit besteht, die obere Wellpappeeinheit aus den beiden Streifen 5_r 6 mit einer Kraft zu beaufschlagen, die jedoch nicht so groß ist, daß die raittlerje gewellte Schicht unter ihr deformiert wird. Die abschließende aus den drei Einzelschichten 5, 6 und 7 zusammengeleimte Wellpappebahn wird nachfolgend geschnitten, geschlitzt und möglicherweise gefaltet, so daß in einem kontinuierlichen Verfahrensablauf fortlaufend die Behältaerrohlinge 16 anfallen, die beispielsweise die in Fig.2 dargestellte Form aufweisen können. Gemäß Fig.2 bestehen die Rohlinge aus den beiden stirnseitigen Abschnitten 21 und 23, den seitlichen Behälterwänden 22 und 24, wobei der Abschnitt 24 einen Flanschansatz 25 besitzt, der bei der Herstellung des Behälters dauerhaft mit der äußeren Kante des Abschnittes 21 verbunden wird.

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Jedes der Wandungsabschnitte 21 bis 24 besitzt durch Schlitzungen 28 und 29 voneinander getrennte Ansatzteile, die int zusammengefalteten Zustand des Behälters die oberen und unteren Verschlußflächen desselben bilden.

Wie aus den Darstellungen ersichtlich wird, können die Stanzteile oder Rohlinge 16 gesammelt und gestapelt werden, sie können jedoch auch unmittelbar in flach geflatete oder zerlegbare Behälter überführt werden, d.h., sie können in der in Fig. 3 dargestellten Weise über die Lasche 25 mit dem gegenüberliegenden Endabschnitt durch Aufbringung von Klebstoff oder auch durch eine entsprechende Stichnähmaschine zu fertigen, ungefalteten Behältern verarbeitet werden.

Entweder vor oder nach der Herstellung der Verbindung der beiden gegenüberliegenden Endkanten der Seitenwandungen des Behälters über die Lasche 25 oder wenigstens vor der Packung des Behälters, werden diese einem geeigneten Aushärtungsprozeß für das Harzmaterial ausgesetzt. Eine geeignete Vorrichtung zur Aushärtung der vorgefertigten Pappbehälter ist in Fig. 5 schematisch in Seitenansicht wiedergegeben. Sie besteht im wesentlichenS aus einem Tunnelofen, durch den ein endloses Förderband 30, welches eine Vielzahl von senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Greifern 31 besitzt, hindurchläuft.j

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212S832 ii

Die etwa zu Stapeln angehäuften Rohlinge 16,oder etwa die gemäß Fig. 3 vorgefertigten Behälter, werden einzeln von den Greifern 31 aufgenommen und durch den Tunnelofen 3 3 hindurchgeführt, um an dem dem Eingabeende 32 entgegengesetzten Endabschnitt 34 aus dem Ofen wieder ausgetragen zu werden. Während die Kartonrohlinge mittels des endlosen Förderers 30 durch den Ofen hindurchgetragen werden, werden diese mit einem kontinuierlichen Strom heißer " Luft beaufschlagt, die über die Leitung 35 zugeführt wird. Die Temperatur der Luft wird entsprechend der Geschwindigkeit des Förderers 30 vorgewählt, wobei die Temperatur ausreichen muß, um die auf den Innenseiten der ebenen Papierbahnen 5 und 7 aufgebrachten Harzmengen, sowie das auf beiden Oberflächen des mittleren, gewellten Papp— Streifens vorhandene Harz auszuhärten.

Eine bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bevorzugt verwendete Aushartungstemperatur für Phenolharze, liegt

bei 190⁰C, wobei diese Temperatur über 8 Minuten^aHie Rohlinge einwirkte· Bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten müssen entsprechend niedrigere Temperaturen gewählt werden und die TemperatürSchwankungen können etwa 8 C um den genannten Mittelwert betragen. Demgegenüber sollten die Schwankungen in der Bearbeitsungsdauer sowohl nach größeren als auch nach kleineren Werten hin nicht größer als 50 % sein. Vorzugsweise unterliegen die Rohlinge oder

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zusammengefalteten Behälter der Aushärtung bzw. der für die Aushärtung erforderlichen Temperatur etwa für eine Zeitdauer, die den Durchlauf derselben durch die mittlere zweiviertel des Bewegungsweges des Förderers 30 beträgt. Das letzte Viertel des Bewegungsweges, kann -falls gewünscht- durch eine Kühlluftbeaufschlagung gekennzeichnet sein, die durch die Leitung 36 in den genannten Kammerabschnitt eingebracht wird, wobei die Temperatur bei ca. 99°C liegt, wenn die Rohlinge das Austrittsende 34 des Förderers 30 erreichen. Die Luftströme der heißen und kalten Luft innerhalb des Tunnelofens sind vorteilhafterweise durch einen geeigneten Vorhand 37 oder dergleichen voneinander getrennt.

Von dem Austrittsende des Förderers 30 werden die Rohlinge oder die zusammengefalteten Behälter von einem netzartigen Förderer 38 abgenommen, welcher diese im Abstand zueinander abführt. Hierbei werden die Rohlinge über oberhalb des Förderers angeordnete Sprühköpfe 39 mit Wasser besprüht, wobei eine weitere Wasserbestrahlung der unteren Flächen über die Sprühköpfe 40 erfolgt, die unterhalb dem oberen Trums des Förderers 38 angeordnet sind. Am Abgabeende des Förderers 38 weden die Rohlinge 16 gestapelt und unter Umgebungsbedingungen für wenigstem 4 Stunden abgelagert. Nachfolgend wird -falls es sich bei

-3a-

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so

den gestapelten Gegenständen um noch nicht entlang der Verbindungsnaht verbundene Rohlinge handelt- diese Verbindung hergestellt, so daß die zusammengefalteten Behälter nunmehr fertig für den Versand sind. An Ort und . Stelle können die Behälter dann auseinandergefaltet, mit Früchten oder dergleichen beladen und mit Kühlwasser beaufschlagt werden oder auch während des Versands unbedenklich und wiederholt eingefroren werden.

Zur Darstellung der Beschaffenheit und des Bereiches der Phenolharzverteilung innerhalb der glatten Oberflächenbehandelten Schicht in Übereinstimmung mit der Erfindung, wobei die Behandlung nur auf einer Fläche erfolgte, und zwar bei den ebenen Schichten jeweils auf der der mittlere|n Schicht zugewandten Seite, während die Oberflächenbehandlung der mittleren Schicht auf beiden Seiten durchgeführt worden ist, ist ein elektronenmikroskopisches Scanning des dicken Querschnittes jeder der ausgehärteten Schichten beigefügt. Die elektronenmikroskopische Aufnahme I zeigt einen dicken Querschnitt der mittleren Schicht, d.h. derjenigen Schicht, die auf beiden Seiten mit einem Harz-Katalysator-Wassergemisch, wie unter I beschrieben, oberflächenbehandelt worden ist, und deren Aushärtung entweder in der gewellten Form oder in Kombination mit den ebenen Schichten erfolgte.

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Micrograph I (200X)

Wie aus der Aufnahme ersichtlich, ergibt die beidseitige Oberflächenbehandlung drei wesentliche Gesichtspunkte:

i) die harzige Substanz (die Aufhellungen) ist über alle möglichen Wege durch die Dickenausdehnung der mittleren Schicht eingedrungen; ix) es befingen sich geringere Harzkonzentrationen unmittelbar angrenzend an die Oberflächen, als in dem mittleren Bereich,und iii) die Harzverteilung ist so, daß die Zellulosefaserbündel von dem Harz umschlossen werden, während dasselbe nicht in die Kapillaren oder Kanäle innerhalb der Bündel selbst eindringt. Die Tatsache, daß das Harz nicht in das Innere

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der Bündel eingedrungen ist, wird verdeutlicht durch die zentralen schwarzen Punkte, die -wie aus der Aufnahme ersichtlich- von helleren Zonen umschlossen sind (siehe die Pfeildarsellung). Die schwarzen Punkte stellen geschnittene Zellulosefaserbündel dar, die ringsherum von einer Aufhellung, d.h. von einer Harzhülle umgeben sind, während die Kanäle innerhalb der Zellulosefaserbündel im wesentlichen frei von Harz sind.

In Gegenüberstellung mit den Punkten i) und _rii) der elektronenmikroskopischen Aufnahme I, ist nachfolgend die Aufnahme II wiedergegeben.

Micrograph. II (200X)

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SS

Der elektronenmikroskopisch vergrößerte Dickenquerschnitt des ebenen Papierstreifens der äußeren Schicht der Wellpappe, der nur einseitig mit Harz beaufschlagt worden ist, ist aus der obigen Darstellung ersichtlich. Die auf nur einer Seite aufgebrachte Harzmenge entspricht hierbei gleich der Summe der auf dem mittleren gewellten Papierstreifen auf beiden Seiten aufgebrachten und ausgehärteten Menge. Aus der Darstellung werden drei wesentliche Faktoren ersichtlich: (iv) die größte Harzkonzentration, d.h. die höchste Aufhellung in der Aufnahme, ergibt sich in dem an die Oberfläche, auf welche das Harzmaterial aufgebracht wurde,angrenzenden Bereich; (v) weiter ergibt sich eine substantielle Zunahme der Dicke der angrenzenden Oberfläche gegenüber derjenigen, welche mit Harz beaufschlagt worden ist, wobei letztere vollständig frei von Harzzusätzen ist; und (vi) entsprechend der elektronenmikroskopischen Aufnahme I umhüllt die vorhandene Harzmasse die Zellulosefaserbündel, wobei sie gleichzeitig nicht in die innere Kapillarstruktur eingedrungen ist. Dieser Sachverhalt ist auch hier durch entsprechende Teile verdeutlicht.

Zur genaueren überprüfung des letztgenannten Sachverhaltes ist in der elektronenmikroskopischen Aufnahme III (880X) ein derartiger Bereich vergrößert dargestellt.

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Es handelt sich bei dem dargestellten Bereich um eine Vergrößerung desjenigen Gebietes, welches in der Aufnahme II (200X) mit dem längeren Pfeil gekennzeichnet ist. Wie ersichtlich, ist das quergeschnxttene Faserbündel innen vollständig frei von Harz, während es andererseits vollständig von diesem Material umhüllt ist.

Micrograph III (88OX)

Aus der Aufnahme sind darüber hinaus zahlreiche andere Faserbündel erkennbar, wobei einige durch den Schneidevorgang gerissen oder anderweitig beschädigt sind. Die Faserbündel sind jeweils von einem Harzüberzug vollständig umhüllt, wobei derselbe gleichzeitig eine feste Verbindung zu anderen Zelluiosefaserbündeln sicherstellt,

-35=

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die darüber hinaus noch durch die zufällige Orientierung der Faserbündel eine weitere Verstärkung erfährt.

Aus diesem Ergebnis wird ersichtlich, daß die Phenolharze durch ihr chemisches und physikalisches Verhalten zwar eine besondere Affinität zu den Paserbündeln selbst besitzen, wobei sie jedoch andererseits nicht in der Lage sind, in das Bündel einzudringen. Eine mögliche Hypothese zur Erklärung dieses Phänomens besteht darin, daß die Harzmoleküle zu groß sind, um in die feinen Kapillaren eindringen zu können, wobei diese Zellulosefasern eher in der Lage sind, die Feuchtigkeit der Wasser-Katalysatorlösung aufzunehmen, als die genannten Harzmoleküle. Somit wird das Wasser von den Faserbündeln verhältnismäßig schnell absorbiert, die andererseits für die großen Harzmoleküle als eine Art Filter wirken und sich dabei in Form einer Hülle um die Faserbündel anordnen und diese somit umfangsmäßig vergrößern. Unabhängig von der Theorie der Anlagerung bzw. Ablagerung der Harzmoleküle innerhalb der Zellulosestruktur des Papieres ist jedoch festzuhalten, daß zufolge der Harzumhüllung der Zellulosebündel, deren Festigkeit und Widerstandskraft und die Bindungsfähigkeit zwischen den unterschiedlichen Faserbündeln, außerordentlich günstig beeinflußt wird, und daß im besonderen die Zellulosefasern bei An-

109849/1'38 5.

36

Wesenheit von Wasser nicht mehr in der Lage sind zu erschlaffen, wodurch die Festigkeit der Wellpappe verloren ginge. Darüber hinaus wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Grad der Zerbrechlichkeit der bisher gegen die Harzbearbeitung von Pappe sprach, merklich herabgesetzt, was ebenfalls auf die Umhüllung der Faserbündel durch die wärmeaushärtbaren Harze erreicht wird. Ein Brechen während des Faltens oder während der Einbringung der Kerben in das Endprodukt tritt praktisch nicht mehr auf. Dadurch, daß das harzartige Material in die Zellulosefaser nicht eingedrungen ist, bleiben diese ausreichend biegsam, während die gleichzeitig zu einem festen Gitterwerk zusammengehalten sind.

Zum Vergleich der Widerstandsfähigkeit wasserabstoßender Pappen, wie sie einerseits nach dem erfindungsgemfißen Verfahren hergestellt wurden und andererseits nach vorbekannten Verfahren behandelt worden sind, werden in der nachfolgenden Tabelle diejenigen Faktoren angeführt, die die Aufrechterhaltung der Widerstandsfähigkeit im naß/ trockenem Zustand widerspiegeln, wie sie bei ordnungsgemäß gefugten Behältern (25,4 χ 30,5 χ 25,4 cm) und halb gefalteten Behältern (40,6 χ 30,5 χ 30,5 cm) erhalten worden sind:

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Tabelle II

Tabelle I Bestandteil trocken 24 Std. naß/

Komponenten bzw.Schicht (Tappi 402) unter trocken

Kombination nach der Er- Wasser *S.R.F.^M findunq behandelt

4-7-4	keine	645	P	Null	P	22 %
4-7-4	nur mittlere Schicht	675	P	150	P	33 %
4-7-4	mittlere Schicht und zwei.ebene Außenschichten (dreischichtige Wellpappe)	817	P	274	P	34 %
3-6-3	dto	1344	P	460	P	30 %
1-5-1	dto	2688	P	805

In Tabelle II und in den nachfolgenden Tabellen, ist jeweils die zweite Spalte ein Hinweis auf die einzelnen nach dem erfindungsgeraäßen Verfahren oberflächenbearbeiteten Schichten, wobei die glatten äußeren Schichten mit Phenolharz bearbeitet worden sind; und zwar nur auf der im Endprodukt verdeckten Seite und die mittlere, gewellte Schicht auf beiden Seiten eine Oberflächenbehandlung erfahren hat. Die Harzbehandlung der Oberflächen ist dabei in der oben beschriebenen Weise kombiniert mit der Beaufschlagung von Resorcinol-Stärkeklebemittel und das Endprodukt ist einer Aushärtung unterzogen worden. Der Faktor "S.R.F." steht für die Aufrechterhaltung der

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Widerstandsfähigkeit des Materials unter den oben beschriebenen Bedingungen, während mit "p^M die mögliche Druckbelastbarkeit gemeint ist, und "p" hier stellvertretend für den Faktor 0,454 steht, mit dem die genannten Zahlen zu multiplizieren sind, um auf die Dimension kg bezogen zu sein.

Zur Kennzeichnung der Ergebnisse, die von Wellpappebehältern erhalten worden 'sind, bei denen einige Schichten der Pappe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet worden sind und andere wiederum nicht, werden nachfolgend noch die Tabellen III und IV angeführt:

Tabelle III Flachdrucke (Tappi 808-0S-65) von Wellpappe

Tabelle I Schichten trocken 24 Std. naß/trocken Komponenten nach dem (Tappi unter ^MS.R.F.^fl Schichtkombi- erfindungs- 402) Wasser nation gemäßem Verfahren hergestellt

2-5-2 keine 3,16 kg/ Null

cm

2-5-2 ebene,glatte 4,43 kg/ 2,39 kg/ 54 % Schichten u. cm cm mittlere Schicht

1-5-1 keine 5,2 kg/₂ Null

cm

1-5-1 ebene,glatte 5,06 kg/ 2,25 kg/ 44 % Schichten u. cm cm mittl.Schicht

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Tabelle I Schichten trocken 24 Std. naß/trocken Komponenten nach dem "Tappi unter "S.R.F." Schichtkombi- erfindungs- 402" Wasser nation gemäßem Verfahren hergestellt

2-6-2

3-6-3

ebene,glatte Schichten u. mittl.Schicht	Tabelle	2,	04	kg/ cm	0,63 kg/cnr
-dto-	2,	04	kg/ cm	0,63 kg/cm
	IV

31 %

Stützdruck von Wellpappe (siehe hierzu den Artikel unter der Überschrift; "Compression Strength Formula For Corrugated Board", erschienen im August 1963 in "Paperboard Packaging¹¹, herausgegeben von Board Products Publishing Co.. Chicago)

Tabelle I Schichten Komponenten nach dem Schichtkorabi- erfindungsnation gemäßem Verfahren hergestellt

trocken 24 Std. naß/
(Tappi 402) unter trocken Wasser "S.R.F."

2-5-2	keine 68	p.i.w.	Null	i.	W.	39 %
2-5-2	ebene,glatte 71 Schichten u. mittl.Schicht	p.i.w.	28 p.	i.	W..	8 %
1-5-1	keine 74	p.i.w.	6 p.	i.	W.	31 %
1-5-1	ebene,glatte 81 Schichten u. mittl.Schicht	p.i.w·	25 p.

In der Tabelle IV ist mit der Bezeichnung "p.i.w." der Faktor 0,454 kg pro 2,54 cm/gemeint. Ein Sprödewerden oder Brechen der in den Tabellen II, III oder IV aufge-

-40-

109849/1385

führten Testergebnisse verwendeter Probestücke, wie auch ein Ablösen der einzelnen Schichten voneinander, konnte nicht festgestellt werden.

Langzeit-Widerstandsfaktoren für die Aufrechterhaltung der Festigkeit des Endproduktes unter Naß/Trocken-Bedingungen, die größer als 30 % sind, wurden bisher nicht erreicht, ohne daß hierbei ein Sprödewerden und Brechen oder auch ein Lösen der einzelnen Schichten der Wellpappe voneinander bei vergleichbaren, bisher bekannten Produkten, die 24 Stunden unter Wasser gehalten wurden, auftrat. Der Naß/Trocken-Widerstandsfaktor, wie er in den Tabellen II bis IV jeweils in der letzten Spalte angegeben worden ist, beeinflußt auch die unerwünschte Ablösung der einzelnen Schichten voneinander, aus denen die Wellpappe zusammengesetzt ist in günstiger Weise, da dieser Faktor auch die Aufrechterhaitürig der Schichtung bei periodisch wechseinen Naß-/Trockentests in sich einschließt. Andererseits gibt dieser Faktor nur teilweise die Bedeutung derjenigen Kennlinien wieder, die in bezug auf die Erhaltung der Festigkeit des Materials bei Feuchtigkeitsbeaufschlagung erfindungsgemäß erreicht werden. Ein wesentlicher Gesichtspunkt für die Verbesserung der Eigenschaften von Wellpappe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden ist, ist jedoch ihre Langzeitwirkung bezüglich der Wider-

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Standsfähigkeit gegen Wasser. In Fig. 8 ist in einer Diagramradarstellung auf der Ordinate der Prozentsatz der Beibehaltung der Festigkeit bzw. der Widerstandsfähigkeitsfaktor und auf der Abszisse die Versuchsdauer bzw. diejenige Zeit in Stunden angegeben, welche das Endprodukt unter Wasser gehalten worden ist. Es sind die Ergebnisse von drei Versuchsreihen mit Wellpappebehältern dargestellt, wobei (i) eine Kurve darstellt, die dann erhalten wird, wenn die Wellpappe bzw. alle Wellpappeschichtungen ( 1-5-1) oberflächenbehandelt worden sind; und zwar in Übereinstimmung mit der Erfindung, und -wie oben beschrieben- miteinander verbunden und ausgehärtet wurden. Die Kurve (ii) bezieht sich auf einen gewöhnlichen Standard Wellpappebehälter, bei dem die Wasserfesten Papierschichten (1-5-1) die gleichen waren, wie bei der Versuchsreiche nach (i), wobei jedoch die Oberflächenbearbeitung nicht in Übereinstimmung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen worden ist. Die Herstellung der Wellpappe, wie sie für die Versuchsreihe der Kurve (iii) verwendet worden ist, ist die gleiche, wie nach der Kurve (ii), wobei jedoch nachfolgend eine Imprägnierung mit Wachs erfolgte, und zwar in der Weise, wie dieses bei den meisten bisher industriell hergestellten, mit Wachs imprägnierten Behältern der genannten Art der Fall ist.

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Hl

Wie aus Fig. 8 klar ersichtlich, ist der Naß-/Trocken-Widerstandsfaktor von Verpackungsbehältern, wie sie entsprechend der Kurve (ii) hergestellt worden sind, bereits nach etwa 15 Stunden unter Wasser Null. Demgegenüber .beträgt dieser Faktor bei der Kurve (iii) immer noch ca. 30 % bei etwa 23 Stunden unter Wasser, während der Faktor erst bei ca. 48 Stunden auf Null Prozent abgefallen ist. Der NaßT*/Trocken-Widerstandsfaktor liegt für Wellpappebehälter, die nach dem erfindungsgemäOen Verfahren hergestellt worden sind, bei mehr als 90 Stunden Eintauchzeit der Behälter unter Wasser, noch bei über 30 %; und zwar liegt er genau bei 35 % bei einer Eintauchzeit von 96 Stunden. Diejenige Eintauchzeit der erfindungsgemäß hergestellten Behälter in Wasser, die den genannten Faktor auf den Wert Null absinken läßt, ist nicht ermittelt worden, sie ist insofern auch uninteressant, da für die handelsüblichen Zwecke Festigkeitsfaktoren, die bei einer Eintauchzeit von 24 bis 30 Stunden in Wasser noch wenigstens 30 % betragen, vollkommen ausreichend sind.

In dem oben beschriebenen Ausführungsbexspiel ist das erfindungsgemäße Verfahren ausschließlich auf die Herstellung von Wellpappe angewendet worden, es liegt jedoch durchaus im Rahmen der Erfindung, dieses Verfahren

-43-

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Hi

auch auf andere Schichtpappen anzuwenden, so beispielsweise auch auf die s.g. "Festfaser"-Behälterpappen und dergleichen mehr. Derartige Pappen bestehen aus drei oder mehr Papierschichtungen, vergleichbar mit den glatten und gewellten.Schichten bei Wellpappe, die miteinander verbunden werden und die einzeln, wie vorbeschrieben, oberflächenbearbeitet werden können, mit Phenolharz, wobei wiederum die äußeren Schichten einseitig und die inneren beidseitig behandelt werden können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für Ein- oder Mehrschichtpappen,die als Behälter für den Versand von Waren aller Art Anwendung finden, Bedingungen geschaffen, die es ermöglichen, daß die Behälter unter beliebigen trockenen oder nassen Umweltbedingungen gelagert oder gestapelt werden können, ohne daß diese die der Verpackung eigene Festigkeit und Widerstandskraft über Gebühr verlieren.

-«If.

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Claims

Ansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von wasserfesten Wellpappenbehältern, wobei die Wellpappe wenigstens aus zwei Papierschichten besteht, dadurch gekennzeichnet , daß die rückwärtige Oberfläche bzw. die im Endprodukt verdeckte Oberfläche der zur Herstellung der Wellpappe zugeführten glatten Papierbahn mit einer Mischung beaufschlagt wird, die ein warmeaushärtbares Harzmaterial enthält, welches in ein verdampfbares, flüssiges Medium eingebracht ist, daß wenigstens ein wesentlicher Anteil des Mediums unmittelbar nach der Aufbringung der Mischung auf den Streifen durch Erwärmung verdampft wird, wobei die Temperatur und die Erwärmungszeit unterhalb derjenigen Werte liegen, die eine Aushärtung,des harzartigen Materials bewirken würden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das harzige Material mit Wasser mischbar ist, und daß das Trägermaterial Wasser ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der im Endprodukt mittlere Papierstreifen auf beiden Oberflächen mit einer Mischung behandelt wird, die ein warmeaushärtbares harziges Material in einem verdampfbaren flüssigen Trägermedium enthält, daß die Verdampfung wenigstens eines wesentlichen Teiles des

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is

Trägermaterials von dem Papierstreifen durch Erhitzung unmittelbar nach Aufbringung erfolgt, wobei die Temperatur und die Erwärmungszeit derart bemessen sind, daß die Aushärtung des harzigen Materials nicht vorangetrieben wird, daß nachfolgend die oberflächenbearbeitete und von dem Trägermedium befreite Papierschicht gefaltet wird, daß durch Klebstoffbeaufschlagung eine Vereinigung der rückwärtigen Oberfläche des ebenen Papierbandes mit den oberen Wellenbereichen der mittleren gewellten Papierschicht erfolgt, und daß schließlich das in den vorbehandelten Papierschichten vorhandene harzige Material ausgehärtet wird«

4. Verfahren nach Anspruch X dadurch gekennzeichnet, daß eine flüssige Mischung auf die Pappe bzw. Papierschichten aufgebracht wird, deren Viskosität bei etwa j 18 +- 0,5 Sekunden in einer ^H2 Zahn-cup^M bei 31,1°C liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Verfahrensschritte nach Anspruch 1 und erster Schritt von Anspruch 3 die Übertragung der diskreten Zumessung der Mischungszuführung zu den Papierstreifen während der Bewegung derselben beinhalten.

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6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten bzw. getrennten gemessenen Zunahmen des Durchmessers der einzelnen Faserbündel im Querschnitt gesehen länger als breit sind,

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, da6 die flüssige Mischung vor ihrer Aufbringung auf die Oberfläche des Streifens einer gravierten Walze zugemessen wird, wobei die Oberflächengravur entweder dreiwellig-spiralförmig oder quadratisch ist.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der auf der rückwärtigen Oberfläche des ebenen Papierstreifens aufzubringenden Mischung im wesentlichen gleich der Summe derjenigen Mengen ist, die auf beide Oberflächen des mittleren Streifens aufgebracht wird.

9· Verfahren zur Herstellung von Verpackungsbehältern, die bei Feuchtigkeitsbeaufschlagung ihre Festigkeit weitgehend behalten, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Oberfläche einerPappetafel o.dergl· einzeln zugemessene Mengen einer Bhenolharzmischung aufgebracht werden, wobei das Phenolharz in einem flüssigen

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Trägermedium vorliegend unmittelbar auf die Schicht aufgesprüht und wenigstens der wesentliche Anteil des Trägerraediums sofort wieder entfernt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung auf beide Oberflächen einer zweiten Pappetafel aufgebracht wird, und darüber hinaus noch auf eine Oberfläche einer dritten Pappetafel, daß der wesentliche Anteil des Trägermediums unmittelbar nach der Aufbringung entfernt wird, und daß nach der Entfernung der Trägermittelanteile aus allen Tafeln diese mit der einen behandleten Oberfläche der ersten Tafel und derjenigen der dritten Tafel wenigstens teilweise in Verbindung mit den sich gegenüberliegenden Oberflächen der zweiten Tafel gebracht werden.

11· Verfahren nach Anspruch 9 und 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des flüssigen Trägermittels durch Erwärmung erfolgt, wobei die Temperatur und die ErwäAngszeit so gering sind, daß ein Aushärten des Harzes nicht gegeben ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die aus einzelnen Schichten fest zusammengefügte Tafel Bedingungen unterworfen wird, die die Wärroeaushärtung des Harzes ermöglichen, und daß unmittelbar

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anschließend eine Befeuchtung mit Wasser erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Tafeln mit einem Klebemittel beaufschlagt werden, welches einen nicht unwesentlichen Betrag eines aromatischen Alkohols enthält.

14. Wellpappe für Behälter nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Naß-/Trocken-Widerstandsfaktor bei wenigstens 30 % nach mehr als 24-stündiger Wasserbeaufschlagung liegt.

15. Mehrschichtpappe mit wenigstens drei Schichtungen (piles) o.dergl. nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtungen mittels eines aromatischen alkoholenthaltenen Klebstoffes miteinander verbunden werden, und daß wenigstens vier der im Endprodukt verdeckten Oberflächen Wasserabsorbierende Oberflächen sind, während wenigstens zwei nicht verdeckte Oberflächen mit einem Phenolharz imprägniert sind.

16. Schichtpappe nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht oder dergleichen (ply), deren beide Oberflächen im Endprodukt verdeckt sind, gewellt ist,

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und daß das Endprodukt zu einem Behälter ausgeformt wird, dessen Naß-/Trocken-WiederStandsfaktor (Strength Retention Factor) bei wenigstens 30 % liegt, nachdem der Behälter mehr als 24 Stunden unter Wasser gehalten worden ist.

17. Geschichtete Pappe nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichtungen o.dergl. (plies) mannig altige Bündelungen von Zellulosefasern enthalten, wobei diese von einer Harzumhüllung umgeben sind, die nur in die äußeren Bereiche eingedrungen ist und hierbei den Bündel-Querschnitt vergrößert, während die mittleren Bereiche der Bündel frei von Harz sind.

18. Pappeband, welches unterschiedlichste Zellulosefaserbündelungen enthält, nach den vorangehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsver-

, größerung der einzelnen Bündel wenigstens benachbart zu einer Oberfläche des Bandes durch Umhüllung der Bündel mit Phenolharz entsteht, wobei die Bündel einen mittleren Kanal besitzen, der im wesentlichen frei von Harz ist, und wobei die Pappe einen Naß-/Trocken-Festigkeitswert von wenigstens 30 % besitzt, nachdem sie 1 Stunde untier Wasser gehalten worden ist.

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19. Pappestreifen nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mit einem anderen Streifen die angeführten Kennlinien besitzt, und zwar bezüglich einer Oberfläche jedes Streifens, der zu der genannten einen Oberfläche des anderen Streifens zugeordnet ist.

20· Pappestreifen nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Oberfläche im wesentlichen frei von Harz ist»

21. Wellpappebehälter nach den vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß er einen Naß-/Trocken-Widerstandsfaktor (wet/dry strength retention factor) von wenigstens 30 % nach mehr als 24-stündigem Eintauchen in Wasser besitzt·

22. Schichtpappebehälter dadurch gekennzeichnet, daß die verdeckten Oberflächen der einzelnen Schichten nicht wasserabsorbierend sind, während die äußeren Oberflächen im wesentlichen Wasser absorbieren.

23. Behälter nach Anspruch 21 dadurch gekennzeichnet, daß die im Endprodukt verdeckt liegenden Oberflächen der einzelnen Schichten alt Phen^-olharz imprägniert sind.

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24. Schichtpappe nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß jede der behandelten Oberflächen mit wenigstens 6,5 Gew.-% eines Phenolharzes imprägniert ist.

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