DE2345982B2

DE2345982B2 - Verfahren und Lösung zur Verstärkung von Papier- oder Pappmaterial

Info

Publication number: DE2345982B2
Application number: DE2345982A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Toyonaka Osaka Uchida (Japan)
Original assignee: Nichimen Co Ltd
Current assignee: Nichimen Co Ltd
Priority date: 1973-09-12
Filing date: 1973-09-12
Publication date: 1978-07-20
Also published as: AU489306B2; US3912835A; FR2244865A1; AU6031473A; FR2244865B1; DE2345982A1; GB1445638A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstärkung von Papier- oder Pappmaterial gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs und auf eine Lösung dafür. Es handelt sich dabei z. B. um Wellpappemaiterialien und andere Arten von Pappe oder Papier (nachstehend als »zu behandelndes Papiermaterial« bezeichnet).

Bahnen aus Wellpappe, Behälter oder Schachteln aus Wellpappe, Schachteln aus Pappmaterialien oder andere Arten von Papier-oder Pappmaterialien für die verschiedensten Einsatzzwecke haben generell keine Wasserfestigkeitseigenschaften. Wenn diese Wellpappmaterialien etc. erst einmal Wasser absorbiert haben, werden sie mehr oder weniger deformiert; ihre physikalischen Eigenschaften, die zur Sicherstellung für die jeweiligen Einsatzzwecke erforderlich sind, gehen verloren oder verschlechtern sich außerordentlich. Selbst wenig darin absorbierte Feuchtigkeit deformiert die Materialien, so daß deren Dimensionsgenauigkeit nicht mehr aufrechterhalten werden kann.

Es ist bereits bei der Herstellung von Verstärkungspappmaterialien zur Gewährleistung von Wasserfestigkeitseigenschaften ein Verfahren bekannt, das darin besteht, daß man ein gewelltes Pappmaterial in Bahnenform etc. in eine Polycarbonatlösung eintaucht (d. h. eine Lösung, die durch Auflösen eines geeigneten Anteils von Polycarbonat in einem Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Äthylenchlorid od. dgl., hergestellt wurde), so daß das gewellte Pappmaterial etc. mit der Polycarbonatlösung imprägniert oder beschichtet wird. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nachteilig, da das Polycarbonat schwierig in Methylenchlorid oder Äthylenchlorid als Lösungsmittel aufzulösen ist und ein geeignetes Durchdringungsmittel oder Penetrationsmittel zur Erzielung der gewünschten Lösung hinzugegeben werden muß.

Nach der US-PS 34 79 213 werden zum Verstärken von Papier- oder Wellpappe Lösungen von verschiedenen, insbesondere thermoplastischen Harzen, u. a. zum Beispiel auch Polystyrolen in einzelnen Lösungsmitteln oder in Lösungsmittelgemischen verwendet, wobei jedoch erhebliche Nachteile auftreten, so daß mit einem speziellen Lösungsmittelsystem, daß Xylol und ein weiteres Lösungsmittel enthält, in einem ganz bestimmten Verhältnis (5:1-2) gearbeitet wird. Die Rückgewinnung der Lösungsmittel ist schwierig und aufwendig. Außerdem ist Xylol leicht brennbar. Für kontinuierliche Arbeitsweisen eignen sich solche Systeme nicht.

2-) Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, daß ein Papier- oder Papp-Verstärkungsverfahren und eine Lösung dafür geschaffen werden, womit man starke und hochwasserfeste Papier- oder Pappmaterialien mit geringem Aufwand und umweltschonend erzeugen kann.

3d Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Hauptanspruch gelöst. Eine bevorzugte Ausfuhrungsform ist aus Anspruch 2 ersichtlich, ferner die verwendete Lösung aus Anspruch 3.
Lagen und/oder Wellbahnen, d. h. Materialien zur

r, Herstellung von Wellpappe oder anderen entsprechenden Papier- oder Pappmaterialien, die nach dem erfindungsgemäße.i Verfahren zu behandeln sind, werden in einer Trockenvorrichtung bis zu einem Wassergehalt von weniger als 5 % getrocknet. Die Lage oder die WeIlbahn einer solchen Wellpappe enthält normalerweise 6 bis 10% Wasser.

Anschließend wird das Papier- oder Pappmaterial, das in seinem Wassergehalt auf das vorstehend beschriebene Verhältnis eingestellt ist, in die erfindungs-

v> gemäße Lösung für etwa 1 bis 20 Sekunden eingetaucht. Die Lösung haftet an der Oberfläche des Papier- oder Pappmaterials und dringt darin ein. Danach wird mit Hilfe einer Trocknungsvorrichtung getrocknet, wobei das gewünschte, durch Kunststoffe verstärkte Papier- oder Pappmaterial erhalten wird. Die Menge des aufgebrachten Kunststoffes kann durch Messung der Gewichtsdifferenz des getrockneten Papier- oder Pappmaterials vor dem Eintauchen in die Lösung und des getrockneten Papier- oder Pappmaterials nach dem Eintauchen in die Lösung ermittelt werden. In einem Fall, wenn Wasser (weniger als 5 %), das in dem Papieroder Pappmaterial enthalten ist, in gewissem Ausmaß aus dem Papier- oder Pappmaterial entfernt worden ist, nämlich infolge osmotischen Druckes in der Lösung,

bo ist ein größerer Kunststoffanteil als entsprechend der gemessenen Gewichtsdifferenz in dem Papier- oder Pappmaterial enthalten.

Die Harzmenge, die in dem Lösungsmittel aufzulösen ist, soll vorzugsweise etwa 1 bis 20 Gew.-% be-

b5 tragen. Wenn der Anteil weniger als 1 % beträgt, ist die Lösung zu dünn, um dem erfindungsgemäßen Verfahren zu genügen. Wenn andererseits der Anteil oberhalb 20 % liegt, ist die Lösung zu dick, um glatt in das zu be-

handelnde Papier- oder Pappmaterial einzudringen. Die Zeit, während der das Papier- oder Pappmaterial in die Lösung eingetaucht wird, soll vorzugsweise 1 bis 20 Sekunden betragen, da eine kürzere Eintauchzeit für die Erzielung der gewünschten Effekte unzureichend ist und eine längere Zeit zu einer Sättigung führt, mit dem Ergebnis nämlich, daß die Produktivität nachteilig beeinflußt wird. Die Konzentration der Lösung steht im umgekehrten Verhältnis zur Eintauchzeit bei der Erzielung der erfindungsgemäßen Effekte; die angemessene Dichte und Eintauchzeit sollen entsprechend der Qualität, der Dicke und entsprechend anderen üblichen Charakteristika des zu behandelnden Papier- oder Pappmaterials gewählt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher veranschaulicht.

Beispiel

Eine Lage und eine Welibahn als entsprechende Materialien aus Wellpappe werden mit Hilfe einer Trocknungsvorrichtung bis zu einem Wassergehalt von weniger als 5 % getrocknet. Dann werden die getrocknete Lage und Wellbahn für 5 Sekunden in eine Lösung eingetaucht, die durch Auflösen von 10 Gew.-% eines Acrylatharzes in einem Halogenkohlenwasserstofflösungsmittel hergestellt wurde. Das Papier- oder Pappmaterial wird danach mit Hilfe eines Trockners getrocknet, wobei das gewünschte verstärkte Papier- oder Pappmaterial erhalten wird.

Die Eigenschaften des verstärkten Papier- oder Pappmaterials, das in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt wurde, sind in der nachstehenden Tabelle veranschaulicht:

Festigkeitsprüfung für die Lagen

	Unbehan-	Behandeltes Material	nach 3stün-	nach 3stün-
	deltes	vor dem	digem Ein	digem Ein
	Material	Eintau	tauchen in	tauchen in
		chen in	Wasser	Wasser
		Wasser	1,29	0,85
Berstzahl	4,46	7,54
(kg/cm²)			0,602	0,540
Bruchfestigkeit	2,41	3,40	-
Ringbelastung	45,1	66,2
(kg)			-
Größengrad	130	858
(see)			33,1
Wasser	-	-
absorption
Festigkeitsprüfung	bei Wellbahnen	Behandeltes Material
	Unbehan-	vor dem
	deltes	Eintau
	Material	chen in
		Wasser
		4,29
Berstzahl	1,93
(kg/cm²)		2,65
Bruchfestigkeit	1,41

Unbehan-	Behandeltes Material	nach 3slün-
deltes	vor dem	digem Ein
Material	Eintau	tauchen in
	chen in	Wasser
	Wasser

Ringbelastung
(kg)

Größengrad
(see)
Wasserabsorption (%)

23,4
4

55,9
55,0

32,4

Ersichtlich ist danach das Papier- oder Pappmaterial, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, bezüglich Berstzahl, Bruchfestigkeit, Ringbelastung und Größengrade dem unbehandelten Papieroder Pappmaterial erheblich überlegen. Das erfindungsgemäß verstärkte Material verliert seine Eigenschaften nichi einmal nach dem Eintauchen in Wasser während 3 Stunden.

Mit denselben vorteilhaften Ergebnissen werden Polystyrol, Acrylnitril/Styrol-Copolymere oder Acrylnitril/Butadiep/Styrol-Harze als Harze eingesetzt. Konzentration und Eintauchzeit werden jeweils entsprechend gewählt.

Das Verfahren ist sowohl auf Wellpappmaterialien als auch auf andere Arten von Papier- oder Pappmaterialien in verschiedener Dicke anwendbar. Die Lösung dringt glatt in das zu behandelnde Papier- oder Papp-

j-, material ein, ohne daß irgendein Durchdringungsmittel oder Penetrationsmittel erforderlich wäre, so daß das Material innerhalb einer sehr kurzen Zeit ausreichend mit der Lösung imprägniert und beschichtet ist und ausgezeichnete Wasserbeständigkeitseigenschaften und ausgezeichnete Festigkeit hat. Das Material eignet sich besonders gut für Behälter und Schachteln jeglicher Verwendungsform.

Wenn Acrylatharze verwendet werden, erzielt man bei dem verstärkten Papier- oder Pappmaterial nicht nur geringes Gewicht und ausgezeichnete Wetterbeständigkeitseigenschaften, sondern auch eine harte Oberfläche mit Glanzeffekt.

Nach diesem Verfahren können Kern und/oder Decklage verstärkt und kontinuierlich hergestellt werden, bevor sie gewellt werden; so können der verstärkte Kern und/oder die Decklage selektiv miteinander kombiniert werden, um die verstärkte Wellpappe zu erhalten. Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Einzellösungsmittel ist die Rückgewinnung einfach. Das Lösungsmittel ist nicht brennbar. Es können auch verschiedene Arten verstärkter Wellpappe nach Wunsch kombiniert werden; ferner kann die Festigkeit der Wellpappe vorausbestimmt eingestellt werden.
Im Vergleich zum Verfahren gemäß der genannten US-PS 34 79 213 zeigt sich, daß außerdem die dortige Unterschiedlichkeit der Siedepunkte der Bestandteile des Lösungsmittelgemischs mit der Zeit zu nachteiligen Konzentrationsänderungen in der Kunstharzlösung führt, woraufhin eine ungleichmäßige Imprägnierung der Erzeugnisse mit dem Harz resultiert, so daß Erzeugnisse mit gleichmäßigen Eigenschaften, z. B. Festigkeit, nicht erhalten werden, wie aus der nachfolgenden Tabelle (Vergleichsversuche) ersichtlich ist:

23 45	5	982	6	Bruchfestig
		l-lachbruch	keit
	Berst/ahl		(kg)
		(kg)	270,5
Unbehandeltes Material A	(kg/cm²)	52,6	259,1
Unbehandeltes Material B	9,8	50,7	570,7
Verstärktes Material Λ	9,4	70,3
gemäß US-PS 34 79 213	14,2		496,3
Verstärktes Material B		68,9
gemäß US-PS 34 79 213	13,4		746,5
Erfindungsgemäß verstärktes Material A		114,2	685,2
Erfindungsgemäß verstärktes Material B	26,7	103,4
25,3

Die vorstehenden Ergebnisse hinsichtlich des erfindungsgemäß verstärkten Materials wurden durch Imprägnieren lediglich des Kerns des Erzeugnisses mit der Lösung erhalten. Die im Kern enthaltene Harzmasse beträgt dabei etwa 5 Gewichtsprozent. Doch ist natürlich die Festigkeit des Endprodukts noch höher, wenn die Decklage verstärkt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verstärkung von Papier- oder Pappmaterial durch Behandeln mit einer Halogenkohlenwasserstoff enthaltenden Lösung eines Polymerharzes, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier- oder Pappmaierial für 1 see bis 20 see in eine Lösung von 1 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent eines Polystyrolharzes, Acrylnitril/ Styrol-Copolymerenharzes, Acrylatharzes oder Acrylnitril/Butadien/Styrol-Harzes in einem Halogenkohlenwasserstoff als Lösungsmittel eingetaucht und danach getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 1 ·-, zeichnet, daß das zu behandelnde Papier- oder Pappmaterial bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 5 % vor dem Eintauchen in die Lösung getrocknet wird.

3. Lösung zur Verstärkung von Papier- oder Pappmaterialien, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 Gewichtsprozent bis 20 Gewichtsprozent eines Polystyrol harzes, Acrylnitril/Styrol-Copolymerenharzes, Acrylatharzes oder Acrylnitril/Butadien/Styrol-Harzes in einem Halogenkohlenwasserstoff als Lösungsmittel.