EP0223922B2 - Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen in Form von Lösungen und Dispersionen imprägnierten Papierbahnen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen in Form von Lösungen und Dispersionen imprägnierten Papierbahnen Download PDF

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EP0223922B2
EP0223922B2 EP86110511A EP86110511A EP0223922B2 EP 0223922 B2 EP0223922 B2 EP 0223922B2 EP 86110511 A EP86110511 A EP 86110511A EP 86110511 A EP86110511 A EP 86110511A EP 0223922 B2 EP0223922 B2 EP 0223922B2
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EP
European Patent Office
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paper
dispersion
process according
paper web
mixture
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EP0223922B1 (de
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Bernd Dr. Ing. Reinhardt
Helmut Ing. Grad. Dottermusch
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Kammerer GmbH
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Kammerer GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20—Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33—Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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    • D21H17/34—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/42—Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups anionic

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of paper webs impregnated with course resins in the form of solutions and dispersions.
  • PVC films are e.g. B. glued on chipboard and then are made of this composite material in accordance with furniture principles furniture parts or housing in one operation, d. H. that one cuts into the chipboard V-shaped grooves and then folds or bends the plates in these grooves and so produces housing, furniture part or the like in one operation.
  • a disadvantage of this process is that the PVC film must be subjected to a corresponding surface treatment, for example a corona treatment, before it can be used directly and in order to achieve good printability.
  • the chipboard must have a very clean and smooth surface so that economically justifiable results can be achieved (application of thin foils).
  • the PVC film has a very unfavorable dimensional stability (expansion / shrinkage behavior) when there are temperature changes, has low tear resistance, has low light stability and has high electrostatic chargeability and softening at 75 to 85 ° C .
  • the PVC film has a very unfavorable dimensional stability (expansion / shrinkage behavior) when there are temperature changes, has low tear resistance, has low light stability and has high electrostatic chargeability and softening at 75 to 85 ° C .
  • DE-OS 2 034 263 discloses a modified anionic paper sizing agent for surface sizing with good flowability even at concentrations> 20%, which contains a mixture of polymer latices and copolymer salts containing succinimide units.
  • the copolymer latices serve as diluents for those composed of imide groups anionic sizing agent based on solutions.
  • DE-OS 30 24 394 describes a method for producing a plastic tournament in a paper machine, in which the paper web in the dryer section is provided with an impregnation which is carried out in the size press.
  • the impregnation of the paper web with the impregnation liquid which is not described in more detail, in the However, the press is only complete when the paper web is already pre-impregnated, so that additional facilities are also required here.
  • a plastic veneer is known, which is produced by resin impregnation of a paper fiber mass with paper fibers with a freeness of more than 25 ° SR, the fiber mass containing approximately the same proportion by weight of long fibers as of short fibers.
  • a mixture of a urea-formaldehyde resin and a self-crosslinking acrylic resin dispersion is proposed for the impregnation.
  • the object of the invention is to provide a paper impregnation process with which a sheet-like, synthetic resin-containing sheet-like material is obtained which does not have the disadvantages mentioned above and has good flexibility and layer strength.
  • the web-shaped material should have water resistance and resistance to solvents and good dimensional stability under the influence of moisture and temperature changes and should be able to be produced economically from economical raw materials, if possible without additional process steps, with the exception of the production of the smoothed paper web itself.
  • This object is achieved by a process for producing paper webs impregnated with synthetic resins from a cellulose fiber mixture of high absorbency and strength from eucalyptus cellulose and pine wood sulphate cellulose in a ratio of 50:50 to 10:90, preferably 30:70 to 15:85, to the a grinding degree of at most 35 ° SR is ground or subjected to a cutting grinding up to a grinding degree of 15 to 25 ° SR, optionally formed in combination with synthetic fiber materials, an impregnating liquid comprising a mixture of aqueous, anionic copolymer dispersions being applied to the paper web obtained the basis of acrylic acid, acrylic acid esters, acrylonitrile, vinyl acetate and / or styrene with an average particle size of less than 0.2 microns of low to medium film hardness and a minimum film formation temperature of below 30 ° C and conventional aqueous, anionic solutions of copolymers based on maleic anhydride or maleic acid with st
  • the fillers are to be understood as white pigments, e.g. B. TiO 2 , chalk, kaolin.
  • Formaldehyde-free wet strength agent in an amount of 1 to 5% by weight, based on the dry fibrous material, in the form of, for example, polyamideamine-epichlorohydrin resin and the addition of a synthetic resin dispersion, for example based on acrylic acid ester, has proven particularly advantageous in the sense of the invention or styrene-butadiene in an amount of 1 to 20%, based on dry fiber, and a small addition of surfactants for better wettability of the paper in an amount of ⁇ 0.5% based on dry fiber.
  • plastics for. B. styrene-butadiene copolymers, polyurethane or polyolefin dispersions and impregnating resin solutions based on urea or melamine-formaldehyde resins in portions of the impregnating substance.
  • the brittle character of the impregnated paper can be reduced by using the mixture according to the invention with a portion of impregnating resin solution.
  • auxiliaries such as wetting agents, viscosity regulators, non-stick and penetration aids, pigments, dyes and defoamers can also be added to these impregnation substance mixtures.
  • Substances are used as wetting and penetration agents, which change the interfacial tension between liquid phase and solid phase, e.g. B. surfactants and emulsifiers.
  • the penetration of the impregnation liquid can be advantageously influenced by a combination of aqueous, anionic solutions of copolymers based on maleic anhydride or maleic acid with styrene, acrylic acid and acrylic acid esters and these substances which change the interfacial tension.
  • the most complete impregnation and impregnation of the base paper is therefore only possible according to the invention if, in addition to the selection of a suitable application or impregnation device, the properties of the paper, such as, for. B. grinding condition and degree of grinding, absorbency of the fibrous materials, porosity and surface roughness on the properties of the impregnation or. the coating mixture, d. H. whose surface tension, viscosity, charge status and solids content are coordinated.
  • this impregnating substance is in the form of a mixture of aqueous, anionic copolymer dispersions based on acrylic acid, acrylic acid esters, acrylonitrile, vinyl acetate and / or styrene and aqueous, anionic solutions of copolymers based on maleic anhydride or maleic acid with styrene, acrylic acid and acrylic acid esters with a Solids content of 5 to 60% used, the viscosity between 10 and 60 s (according to DIN cup, 4 mm).
  • This impregnation and coating mixture is applied to the nonwoven within the paper machine in a roller application device (size press).
  • a roller application device size press
  • the nonwoven fabric with a dry matter content of 98 to 92% is fed through a size press and the mutual impregnation is carried out.
  • a further one-sided or double-sided surface covering ie. H. Coating, the nonwoven within the paper machine with the same or a similarly constructed copolymer mixture are carried out, with an intermediate drying should take place between the two individual process stages.
  • a subsequently applied coating on one side of the dried web results in a denser surface which is easier to print or coat or laminate. If only a further one-sided surface coating is carried out, this can be carried out by means of a doctor application device. One-sided rolling of the coated paper web can be avoided by an additional application on the back.
  • Such an application can be, for example, a strongly aqueous solution of starch or CMC.
  • An additional smoothing of the impregnated and coated on one side z. B. with known machine smoothing equipment or in a separate operation in a calender increases the desired printability and paintability of the coated side.
  • This fibrous film produced in this way of different thickness and different bulk density, depending on the pressure used in the manufacture of nonwovens and smoothing of the impregnated and coated web, is particularly suitable in a firm bond with a relatively rigid and rigid base, e.g. B. chipboard, as a decorative and protective covering of furniture parts such. B. television and radio housings or hi-fi towers (housing casing).
  • a relatively rigid and rigid base e.g. B. chipboard
  • the fiber-containing film produced according to the invention of high flexibility, dimensional stability in the event of a change in temperature and with good barrier properties against water and solvent is also excellently suitable for other purposes such as, for. B. as the base material of high quality sanding paper for wet sanding, printing and advertising media, decorative wall material (e.g. flame retardant pigmented or unpigmented dimensionally stable wallpaper), adhesive tapes, backing paper z. B. for floor coverings.
  • decorative wall material e.g. flame retardant pigmented or unpigmented dimensionally stable wallpaper
  • adhesive tapes e.g. flame retardant pigmented or unpigmented dimensionally stable wallpaper
  • This base paper with a mass per unit area of 90 g / m 2 was impregnated on both sides with the synthetic resin mixture of dispersion and solution in a ratio of 20: 1 in a size press.
  • the surprisingly strong impregnation effect with this synthetic resin mixture according to the invention, particularly characterized by the layer strength and rigidity, taking into account the water absorption which arises, is probably due to a synergistic effect of the dispersion and solution used, which, when used alone, are far from the same desired good Let paper properties achieve.
  • a pure synthetic resin dispersion reduces the water absorption most strongly due to its good film-forming properties, but the penetration into the base paper is insufficient. This is demonstrated by the only slightly improved values with regard to layer strength and rigidity
  • wet strength agent does not significantly change the properties of the impregnated paper.
  • the medium-hard synthetic resin dispersion (5) was replaced by a hard dispersion with a particle size of approximately 0.15 ⁇ m, minimum film-forming temperature approximately 25 ° C.
  • This dispersion was an aqueous copolymer dispersion based on acrylic acid ester and styrene.
  • Combinations of synthetic resin dispersions and impregnating resins such as. B. urea-formaldehyde resin, as are common for the impregnation of decorative base papers in separate impregnation plants, lead to the improvement of the properties of the base paper.
  • the type of synthetic resin dispersion used essentially determines the liquor absorption, porosity, water absorption and layer strength of the paper (see recipes 8 and 10).

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Kurstharzen in Form von Lösungen und Dispersionen imprägnierten Papierbahnen.
  • Es ist üblich und bekannt, Gehäuse für Fernseh- und Radiogeräte, Hi-Fi-Türme und andere Möbelteile mit Kunststoffolie vollständig zu beschichten bzw. zu umhüllen. Man verwendet dazu vorzugsweise PVC-Folie unterschiedlicher Dicke.
  • Diese PVC-Folien werden z. B. auf Holzspanplatten geklebt und anschließend werden aus diesem Verbundmaterial nach möbeltechnischen Grundsätzen Möbelteile oder Gehäuse in einem Arbeitsgang hergestellt, d. h. daß man in die Holzspanplatten V-förmige Nuten einschneidet und dann die Platten in diesen Nuten faltet oder umbiegt und so in einem Arbeitsgang Gehäuse, Möbelteil oder dergleichen herstellt.
  • Wichtig ist bei diesem Verfahren, daß an der Faltlinie kein Einreißen der Folie eintritt. Nachteilig an diesem Verfahren ist es wiederum, daß die PVC-Folie vor ihrer Verwendung direkt und zur Erzielung einer guten Bedruckbarkeit einer entsprechenden Oberflächenbehandlung, beispielsweise einer Koronabehandlung unterzogen werden muß.
  • Außerdem müssen die Spanplatten eine sehr saubere und glatte Oberfläche aufweisen, damit noch wirtschaftlich vertretbare Ergebnisse erzielt werden können (Auftragung dünner Folien).
  • Besonders nachteilig ist es aber, daß die PVC-Folie eine sehr ungünstige Dimensionsstabilität (Dehnungs-/Schrumpfungsverhalten) aufweist, wenn Temperaturänderungen erfolgen, niedrige Weiterreißfestigkeit aufweist, eine geringe Lichtstabilität besitzt sowie hohe elektrostatische Aufladbarkeit und eine Erweichung bei 75 bis 85° C bereits stattfindet. Bei Erwärmung auf mehr als 120° C findet außerdem eine HCI-Abscheidung statt.
  • Aus der DE-PS 25 50 980 ist es bekannt, Rohpapierbahnen mit wäßrigen Tränkharzlösungen und/oder Dispersionen durch Einsaugen der Tränkflüssigkeit an einer Saugzone zu imprägnieren, wobei man eine wenigstens zur vollständigen Sättigung ausreichende Menge auf die Oberfläche der Papierbahn aufträgt und die Papierbahn anschließend über eine Saugzone führt, in der die Imprägnierflüssigkeit zur anderen Oberfläche durchgesaugt wird. Tränkharzlösungen sind aber Harze auf der Basis von Harnstoff-, Melamin- und Phenolharzen und formaldehydhaltig und führen zu spröden Produkten.
  • Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, die Rohpapierbahn nach ihrer Herstellung einer zweiten Vorrichtung zuzuführen und sie erneut abzurollen, zu imprägnieren unter Verwendung zusätzlicher Einrichtungen wie einer Saugzone und Trockenvorrichtung und sie wieder aufzurollen.
  • Außerdem ist bei diesem Verfahren die Verteilung der Imprägnierflüssigkeit über den Papierquerschnitt ungleichmäßig, so daß Zonen stärkerer Imprägnierung entstehen neben Zonen geringerer Imprägnierung, was zur Aufspaltung des Papierkerns führen kann.
  • "Aus der DE-OS 2 034 263 ist ein modifiziertes anionisches Papierleimungsmittel für eine Oberflachenleimung mit guter Fließfähigkeit auch bei Konzentrationen > 20% bekannt, das eine Abmischung von Polymerisatlatices und Bernsteinsäureimideinheiten enthaltende Copolymerisatsalze enthält. Die Copolymerisatlatices dienen dabei als Verdünnungsmittel für die aus Imidgruppen aufgebauten anionischen Leimungsmittel auf der Basis von Lösungen.
  • Gegenstand dieser Veröffentlichung sind also lediglich nur auf Bernsteinsäureimideinheiten aufgebaute Lösungen. Man will damit erreichen, daß Zubereitungen entstehen, die ohne Verlust an Leimungswirkung pro Konzentrationseinheit möglichst bei Konzentrationen über 20 Gewichtsprozent in wäßriger Lösung noch so dünnflüssig sind, daß sie bei Raumtemperatur mit weiterem Wasser gut verdünnt werden können."
  • In der DE-OS 30 24 394 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffurniers in einer Papiermaschine beschrieben, bei dem die Papierbahn in der Trockenpartie mit einer Imprägnierung versehen wird, die in der Leimpresse erfolgt Die Durchtränkung der Papierbahn mit der nicht näher bezeichneten Imprägnierflüssigkeit in der Presse ist jedoch nur dann vollständig, wenn die Papierbahn bereits vorimprägniert ist, so daß also auch hier zusätzliche Einrichtungen erforderlich sind.
  • Aus der DE-OS 29 49 306 ist ein Kunststoff-Furnier bekannt, welches durch eine Harzimprägnierung einer Papierfasermasse mit Papierfasern eines Mahlgrads von über 25° SR hergestellt wird, wobei die Fasermasse einen annähernd gleichen Gewichtsanteil an Langfasern wie an Kurzfasern enthält. Für die Imprägnierung wird ein Gemisch eines Harnstoff-Formaldehydharzes und einer selbstvernetzenden Acrylharzdispersion vorgeschlagen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Papierimprägnierungsverfahren bereitzustellen, mit dem ein folienförmiges, kunstharzhaltiges bahnförmiges Material erhalten wird, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist und eine gute Flexibilität sowie Schichtfestigkeit aufweist.
  • Außerdem soll das bahnförmige Material Wasserfestigkeit und Beständigkeit gegen Lösungsmittel und eine gute Dimensionsstabilität bei Feuchteinwirkung und Temperaturänderungen besitzen und aus günstigen Rohstoffen in wirtschaftlicher Weise möglichst ohne zusätzliche Verfahrensstufen, mit Ausnahme der Herstellung der geglätteten Papierbahn selbst, herstellbar sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen imprägnierten Papierbahnen aus einem Zellstoffasergemisch hoher Saugfähigkeit und Festigkeit aus Eukalyptus-Zellstoff und Kiefernholzsulfat-Zellstoff im Verhältnis 50 : 50 bis 10 : 90, vorzugsweise 30 : 70 bis 15 : 85, das auf einen Mahlgrad von maximal 35° SR gemahlen oder einer schneidenden Mahlung bis zu einem Mahlgrad von 15 bis 25° SR unterworfen wird, gegebenenfalls in Kombination mit synthetischen Faserstoffen gebildet wird, wobei man auf die erhaltene Papierbahn eine Imprägnierflüssigkeit aus einem Gemisch wäßriger, anionischer Copolymerdispersionen auf der Basis von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Acrylnitril, Vinylacetat und/oder Styrol einer mittleren Teilchengröße von kleiner als 0,2 µm von geringer bis mittlerer Filmhärte und einer Mindestfilmbildungstemperatur von unter 30°C und üblichen wäßrigen, anionischen Lösungen von Copolymerisaten auf Basis von Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure mit Styrol, Acrylsäure und/oder Acrylsäureestern im Verhältnis 100 bis 10 : 1, auf die Wirksubstanz berechnet, mit einem pH-Wert zwischen 7,5 und 10 in einer Leimpresse in der Trockenpartie der Papiermaschine aufträgt. Vorzugsweise liegt der pH-Wert zwischen 8 und 9.
  • Dem Faserstoff der Papierbahn können weitere chemische Hilfsmittel wie Naß- und Trockenfestmittel, Fällungsmittel (Fixiermittel), Kunstharzdispersionen, Tenside, Farbstoffe und Füllstoffe zugesetzt werden, die die Eigenschaften des Rohpapieres variieren.
  • Unter den Füllstoffen sollen verstanden werden Weißpigmente z. B. TiO2, Kreide, Kaolin.
  • Besonders günstig im erfindungsgemäßen Sinne hat sich formaldehydfreies Naßfestmittel in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den atro Faserstoff erwiesen, in Form von beispielsweise Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harz sowie ein Zusatz einer Kunstharzdispersion z B. auf der Basis von Acrylsäureester oder Styrol-Butadien in einer Menge von 1 bis 20 %, bezogen auf atro Faserstoff, und ein geringer Zusatz von Tensiden zur besseren Benetzbarkeit des Papieres in einer Menge von < 0,5 % bezogen auf atro Faserstoff.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, andere Kunststoffe, z. B. Styrol-Butadien-Mischpolymerisate, Polyurethan- oder Polyolefindispersionen sowie Tränkharzlösungen auf der Basis von Harnstoff- oder Melamin-Formaldehyd-Harzen in Anteilen der Imprägniersubstanz zuzusetzen.
  • Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischung mit einem Anteil Tränkharzlösung kann der spröde Charakter des imprägnierten Papieres vermindert werden.
  • Diesen Imprägniersubstanzmischungen können auch weitere Hilfsmittel wie Benetzungsmittel, Viskositätsregler, Antihaft- und Penetrationshilfsmittel, Pigmente, Farbstoffe und Entschäumer zugesetzt werden.
  • Als Benetzungs- und Penetrationsmittel werden Stoffe eingesetzt,die die Grenzflächenspannung zwischen flüssiger Phase und fester Phase verändern, z. B. Tenside und Emulgatoren.
  • Erfindungsgemäß kann durch eine Kombination von wäßrigen, anionischen Lösungen von Copolymerisaten auf Basis von Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure mit Styrol, Acrylsäure und Acrylsäureestern und diesen die Grenzflächenspannung verändernden Substanzen die Penetration der Imprägnierflüssigkeit vorteilhaft beeinflußt werden.
  • Eine möglichst vollständige Durchtränkung und Imprägnierung des Rohpapieres ist erfindungsgemäß deshalb nur dann gegeben, wenn neben der Auswahl einer geeigneten Auftrags- bzw. Imprägniervorrichtung die Eigenschaften des Papieres wie z. B. Mahlungszustand und Mahlgrad, Absorptionsfähigkeit der Faserstoffe, Porosität und Oberflächenrauheit auf die Eigenschaften der Imprägnierungsbzw. der Beschichtungsmischung, d. h. deren Oberflächenspannung, Viskosität, Ladungszustand und Feststoffgehalt, abgestimmt sind.
  • Erfindungsgemäß wird diese Imprägniersubstanz in Form eines Gemisches aus wäßrigen, anionischen Copolymerdispersionen auf der Basis von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Acrylnitril, Vinylacetat und/oder Styrol und wäßrigen, anionischen Lösungen von Copolymerisaten auf Basis von Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure mit Styrol, Acrylsäure und Acrylsäureestern mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 60 % eingesetzt, wobei die Viskosität zwischen 10 und 60 s (nach DIN-Becher, 4 mm) liegt.
  • Der Auftrag dieser Imprägnierungs- und Beschichtungsmischung auf das Faservlies erfolgt innerhalb der Papiermaschine in einer Walzenauftragsvorrichtung (Leimpresse). Dabei wird erfindungsgemäß das Faservlies mit einem Trockengehalt von 98 bis 92 % durch eine Leimpresse zugeführt und so die beiderseitige Tränkung vorgenommen.
  • Erfindungsgemäß kann nach dieser ersten Prozeßstufe der Imprägnierung eine weitere einseitige oder beidseitige Oberflächenabdeckung, d. h. Beschichtung, des Faservlieses innerhalb der Papiermaschine mit der gleichen oder einer ähnlich aufgebauten Copolymermischung vorgenommen werden, wobei zwischen den beiden einzelnen Prozeßstufen eine Zwischentrocknung stattfinden sollte.
  • Durch eine nachträglich aufgebrachte Beschichtung auf einer Seite der getrockneten Bahn wird eine dichtere Oberfläche erreicht, die eine bessere Bedruck- oder Lackierbarkeit oder Kaschierbarkeit erreicht. Wenn nur eine weitere einseitige Oberflächenbeschichtung erfolgt, kann diese vermittels einer Rakelauftragsvorrichtung vorgenommen werden. Ein einseitiges Rollen der beschichteten Papierbahn kann durch einen zusätzlichen Auftrag auf der Rückseite vermieden werden.
  • Ein solcher Auftrag kann beispielsweise eine stark wäßrige Lösung von Stärke oder CMC sein. Eine zusätzliche Glättung der imprägnierten und einseitig beschichteten Bahn z. B. mit bekannten Maschinenglättwerkseinrichtungen oder in einem separaten Arbeitsgang in einem Kalander erhöht noch die gewünschte Bedruck- und Lackierbarkeit der beschichteten Seite.
  • Diese auf solche Art und Weise hergestellte faserhaltige Folie unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Rohdichte, je nach angewandtem Druck bei der Vliesherstellung und Glättung der getränkten und beschichteten Bahn, eignet sich vorzüglich im festen Verbund mit einer relativ starren und steifen Unterlage, z. B. Holzspanplatte, als dekorative und schützende Umhüllung von Möbelteilen wie z. B. Fernseh- und Radiogehäuse oder Hi-Fi-Türme (Gehäuseummantelung). Durch Anwendung dieser wirtschaftlich günstig herstellbaren faserhaltigen Folie werden die eingangs erwähnten Nachteile bei Verwendung von PVC- oder anderer Kunststofffolie vermieden.
  • Die erfindungsgemäß hergestellte faserhaltige Folie von hoher Flexibilität, Dimensionsstabilität bei Temperaturveränderung und mit guten Sperreigenschaften gegen Wasser und Lösungsmittel ist ebenfalls für andere Zwecke vorzüglich geeignet wie z. B. als Basismaterial von hochwertigen Schleifpapieren für den Naßschliff, Druck- und Werbeträger, dekoratives Wandmaterial (z. B. schwer entflammbare pigmentierte oder unpigmentierte dimensionsstabile Tapete), Klebebänder, Trägerpapier z. B. für Fußbodenbeläge.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert.
    • Beispiel 1
  • Erfindungsgemäß wurde ein Rohpapier folgender Zusammensetzung und Beschaffenheit als zweilagiges Papier auf einer Duplex-Papiermaschine hergestellt:
    • 80 % Kiefernholzsulfat-Zellstoff
    • 20 % Eukalyptus-Zellstoff
    • Mahlgrad 30° SR (Schopper-Riegler)
    • Zusätze, handelsüblich (auf atro Zellstoff berechnet):
    • 1 % Talkum
    • 3 % formaldehydfreies Naßfestmittel
    • 0,3 % Netz- und Dispergiermittel
  • Dieses Rohpapier mit einer Flächenmasse von 90 g/m2 wurde mit der erfindungsgemäßen Kunstharz-Mischung von Dispersion und Lösung im Verhältnis 20 : 1 in einer Leimpresse beidseitig imprägniert. Der mit dieser erfindungsgemäßen Kunstharz-Mischung überraschend starke Imprägniereffekt, sonders charakterisiert anhand der Schichtfestigkeit und Steifigkeit unter Berücksichtigung der sich dabei einstellenden Wasserabsorption, beruht wohl auf einem synergistischen Effekt der verwendeten Dispersion und Lösung, die, allein eingesetzt, bei weitem nicht die gleichen angestrebten guten Papiereigenschaften erreichen lassen.
  • Nachfolgende Beispiele belegen das. Die Leimflotten mußten z. T. mit Wasser auf die optimale Viskosität ( < 60 s nach DIN-Becher, 4 mm) eingestellt werden.
    • Leimpressen-Rezepturen:

  • 1 - Kunstharz-Dispersion allein (wäßrige anionische Copolymerdispersion auf Basis von Acrylsäureester, Acrylnitril und Styrol), Feststoffgehalt 50 %, mittlere Teilchengröße ca. 0,1 µm, mittlere Filmhärte, Mindest-Filmbildungstemperatur < 1° C.
    2 - Kunststoff-Dispersion, mit Wasser verdünnt, Feststoffgehalt 25 %
    3 - Kunststoff-Lösung allein, mit Wasser verdünnt (anionische wäßrige Lösung eines carboxylgruppenhaltigen Copolymers auf Basis von Maleinsäureanhydrid), Feststoffgehalt ca. 12 %
    4 - Kunststoff-Lösung mit formaldehydfreiem Naßfestmittel, mit Wasser verdünnt, Feststoffgehalt ca. 10%
    5 - erfindungsgemäße Kunststoffmischung, bestehend aus Dispersion (gemäß Beispiel 1) und Lösung (gemäß Beispiel 3) im Verhältnis 20 : 1, mit Zusätzen von
    • formaldehydfreiem Naßfestmittel und
    • Entschäumer,
    verdünnt mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von ca. 25%.
    Papiereigenschaften Rohpapier Rohpapier mit Leimpressen-Rezeptur (Flottenaufnahme ca. 15 g/m2)
    1 2 3 4 5
    Schichtfestigkeit längs/quer, g/cm 550/75 660/88 1050/140 525/70 560/75 1125/155
    Steifigkeit, längs (Kodak-Pathé), mNxm > 3,50 3,32 2,83 2,56 2,89 2,30
    Wasserabsorption g/m2 > 200 23 28 27 26 25
  • Eine reine Kunstharz-Dispersion (Rezeptur 1) reduziert zwar aufgrund ihrer guten filmbildenden Eigenschaften die Wasserabsorption am stärksten, die Penetration in das Rohpapier ist jedoch unzureichend. Das belegen die nur geringfügig verbesserten Werte bezüglich Schichtfestigkeit und Steifigkeit
  • Durch eine Verdünnung dieser Dispersion mit Wasser (Rezeptur 2) erfolgt eine stärkere Penetration in das Rohpapier bei gleichzeitig erhöhter Wasserabsorption und noch ungenügender Elastizität des imprägnierten Papiers.
  • Die ungenügende Imprägnierung machte sich außerdem in einer unzureichenden Ribbelfestigkeit der Papieroberfläche bemerkbar. Die Imprägnierung des Rohpapiers mit der wasserverdünnten Kunstharz-Lösung (Rezeptur 3) führt zwar zu einer verbesserten Elastizität, jedoch auf Kosten einer stark verschlechterten Schichtfestigkeit.
  • Auch der Zusatz von Naßfestmittel (Rezeptur 4) bewirkt keine wesentliche Eingenschaftsveränderung des imprägnierten Papiers.
  • Erst durch die erfindungsgemäße Kunstharz-Mischung von Dispersion und Lösung (Rezeptur 5) wird der gewünschte hohe Imprägniereffekt der Leimflotte und damit alle angestrebten guten Papiereigenschaften erreicht, charakterisiert durch eine um ca. 10 % höhere Schichtfesfigkeit als bei Rezeptur 2, relativ niedrige Wasserabsorption und höchste Elastizität (ca. 10 % niedrigere Steifigkeit als bei Rezeptur 3).
  • Dieser anhand der Wirkung der Einzelkomponenten (Dispersion, Lösung, Naßfestmittel) nicht zu erwartende überproportional hohe Imprägniereffekt ist auf den Synergismus von Dispersion und Lösung zurückzuführen.
    • Beispiel 2
  • In einer weiteren Versuchsreihe wurde die mittelharte Kunstharzdispersion (5) durch eine harte Dispersion mit einer Teilchengröße von ca. 0,15 µm, Mindest-Filmbildungstemperatur ca. 25° C, ausgetauscht. Bei dieser Dispersion handelte es sich um eine wäßrige Copolymerdispersion auf Basis von Acrylsäureester und Styrol.
  • Folgende Eigenschaften des damit imprägnierten Rohpapiers wurden erhalten (die mit der Rezeptur 5 aus der vorhergehenden 1. Versuchsreihe erreichten Ergebnisse wurden zum besseren Verständnis nochmals aufgeführt):
    Papiereigenschaften Rohpapier Rohpapier mit Leimpressen-Rezeptur (Flottenaufnahme ca. 15 g/m2)
    5 6 7
    Schichtfestigkeit, längs/quer, g/cm 550/75 1125/150 860/115 1110/148
    Steifigkeit, längs (Kodak-Pathé), mNxm > 3,50 2,30 3,10 2,76
    Wasserabsorption, g/m2 > 200 25 28 23
    • 6 - Kunstharz-Dispersion, mit Wasser verdünnt, mit Zusatz von formaldehydfreiem Naßfestmittel, Feststoffgehalt ca. 25 %
    • 7 - erfindungsgemäße Kunstharzmischung, bestehend aus Dispersion und der Lösung gemäß Beispiel 3 im Verhältnis 20 : 1, mit Zusätzen von
      • formaldehydfreiem Naßfestmittel und
      • Entschäumer,
      verdünnt mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von ca. 25%.
  • Mit einer reinen Kunstharz-Dispersion gemäß Rezeptur 6 ist, wie auch bereits bei den Rezepturen 1 und 2 belegt, nicht der angestrebte hohe Imprägniereffekt zu erreichen. Erst die erfindungsgemäße Kombination von Dispersion und Lösung führt wiederum zu den gewünschten Papiereigenschaften, wobei aufgrund der hohen Filmhärte der gewählten Dispersion die Elastizität des imprägnierten Papieres schlechter als bei Verwendung der Rezeptur 5 ausfällt.
  • Durch eine nachfolgende Satinage dieser erfindungsgemäß imprägnierten Papiere wird die Steifigkeit um ca. 10 bis 20 %, die Wasserabsorption um ca. 15 bis 20 % erniedrigt, während die Schichtfestigkeit nahezu konstant bleibt.
    • Beispiel 3
  • In der nächsten Versuchsreihe wurde die erfindungsgemäße Kunstharz-Mischung von Dispersion und Lösung in Kombination mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Harz im Verhältnis 2 : 1 zur Imprägnierung des Rohpapiers nach Beispiel 1 verwendet.
    • 8 - Kunstharz-Dispersion allein gemäß Rezeptur 6 in Kombination mit Harnstoff-Fomaldehyd-Harz im Verhältnis 2 :1
    • 9 - erfindungsgemäße Kunstharzmischung, bestehend aus Dispersion und Lösung gemäß Rezeptur 7 (im Verhältnis 20 : 1) in Kombination mit Harnstoffharz im Verhältnis 2 : 1
    • 10 - Kunstharz-Dispersion allein (wäßrige anionische Copolymerdispersion auf Basis von Acrylaten) Feststoffgehalt 50 %, mittlere Teilchengröße ca. 0,15 µm, mittlere Filmhärte, Mindest-Filmbildungstemperatur 12° C in Kombination mit Harnstoff-Formaldehyd-Harz im Verhältnis 2:1
    • 11 - erfindungsgemäße Kunstharzmischung, bestehend aus Dispersion (gemäß Rezeptur 10) und Lösung (gemäß Rezeptur 3) im Verhältnis 20 : 1 in Kombination mit Harnstoffharz im Verhältnis 2:1
  • Die erhaltenen Eigenschaften des imprägnierten Papiers sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
    Papiereigenschaften Rohpapier Rohpapier mit Leimpressen-Rezeptur (Feststoffgeh. 34 %)
    8 9 10 11
    Flottenaufnahme g/m2 - 17 18 26 28
    Porosität, cm3/min 160 114 76 140 94
    Wasserabsorption g/m2 > 200 26 20 87 27
    Schichtfestigkeit, quer, g/cm 64 126 146 133 144
  • Auch Kombinationen von Kunstharz-Dispersionen und Tränkharzen, wie z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harz, wie sie zur Imprägnierung von Dekorrohpapieren in separaten Imprägnieranlagen üblich sind, führen zur Verbesserung der Eigenschaften des Rohpapiers. Der Typ der verwendeten Kunstharz-Dispersionen bestimmt dabei wesentlich Flottenaufnahme, Porosität, Wasserabsorption und Schichtfestigkeit des Papiers (s. Rezepturen 8 und 10).
  • Aber erst durch die erfindungsgemäße Kunstharz-Mischung von Dispersion und Lösung werden auch bei diesen speziellen Tränkharz-Kunstharz-Kombinationen der gewünschte hohe Imprägniereffekt und damit die angestrebten Eigenschaften des imprägnierten Papiers erreicht (s. Rezepturen 9 und 11). Dazu zählt die z. B. beträchtliche Reduzierung von Porosität und Wasserabsorption sowie die Erhöhung der Schichtfestigkeit. Aufgrund des relativ hohen Tränkharz-Anteils liegt jedoch das Niveau der Schichtfestigkeit etwas niedriger als bei den Rezepturen 1 und 2.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen imprägnierten Papierbahnen aus einem Zellstoffasergemisch hoher Saugfähigkeit und Festigkeit aus Eukalyptus-Zellstoff und Kiefernholzsulfat-Zellstoff im Verhältnis 50 : 50 bis 10 : 90, vorzugsweise 30 : 70 bis 15 : 85, das auf einen Mahlgrad von maximal 35° SR gemahlen oder einer schneidenden Mahlung bis zu einem Mahlgrad von 15 bis 25° SR unterworfen wird, gegebenenfalls in Kombination mit synthetischen Faserstoffen gebildet wird, wobei man auf die erhaltene Papierbahn eine Imprägnierflüssigkeit aus einem Gemisch wäßriger, anionischer Copolymerdispersionen auf der Basis von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Acrylnitril, Vinylacetat und/oder Styrol einer mittleren Teilchengröße von kleiner als 0,2 µm von geringer bis mittlerer Filmhärte und einer Mindestfilmbildungstemperatur von unter 30°C und üblichen wäßrigen, anionischen Lösungen von Copolymerisaten auf Basis von Maleinsäureanhydrid bzw. Maleinsäure mit Styrol, Acrylsäure und oder Acrylsäureestern im Verhältnis 100 bis 10 : 1, auf die Wirksubstanz Gerechnet, mit einem pH-Wert zwischen 7,5 und 10 in einer Leimpresse in der Trockenpartie der Papiermaschine aufträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert vorzugsweise auf einen Bereich zwischen 8 und 9 eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Faserstoff der Papierbahn weitere chemische Hilfsmittel wie pH-Regulierer, Naß- und Trockenfestmittel, Kunstharzdispersionen, Fällungsmittel (Fixiermittel), Tenside, Farbstoffe, Füllstoffe und dergleichen zugesetzt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verhältnis wäßriger, anionischer Copolymerdispersionen geringer bis mittlerer Filmhärte und einer Mindest-Filmbildungstemperatur unter 30° zu den anionischen Lösungen von Copolymerisaten auf 25 bis 15 : 1 einstellt und weitere Zusätze, wie Härtungs-, Viskositätsregulierungs-, Antihaft- und Penetrationshilfsmittel sowie Pigmente und Farbstoffe verwendet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Mischung aus Dispersion und Lösung einen Anteil eines Tensides enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil eines Tensides, bezogen auf die Mischung aus Dispersion und Lösung, 0,05 bis 1,5 % beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtränkung des Faservlieses der Papierbahn innerhalb der Papiermaschine in einer ersten Prozeßstufe beidseitig mittels Walzenauftrag und eine Beschichtung in einer zweiten Prozeßstufe einseitig mittels Rakelauftrag erfolgt, der sich eine Oberflächenglättung der Papierbahn anschließt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn nach erfolgter Trocknung und Oberflächenglättung einer weiteren Oberflächenvergütung einer Seite, wie Beschichtung, Bedruckung und/oder Lackierung unterworfen wird.
  9. Verwendung einer getrockneten Papierbahn, hergestellt nach Anspruch 1 bis 8, zur Umhüllung von Möbelteilen (Gehäuseummantelung) durch Aufkleben derselben auf eine steife Unterlage und Weiterverarbeitung eines solchermaßen erhaltenen Verbundstoffes durch Anbringung von Gehrungsschnitten und Faltung im Bereich der Gehrungsschnitte zu dreidimensionalen Möbelteilen (Faltkorpus).
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