EP2569484B2 - Kernpapier - Google Patents

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EP2569484B2
EP2569484B2 EP11722752.0A EP11722752A EP2569484B2 EP 2569484 B2 EP2569484 B2 EP 2569484B2 EP 11722752 A EP11722752 A EP 11722752A EP 2569484 B2 EP2569484 B2 EP 2569484B2
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EP
European Patent Office
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paper
core paper
additive
core
proportion
Prior art date
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EP11722752.0A
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French (fr)
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EP2569484B1 (de
EP2569484A1 (de
Inventor
Georg Pingen
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Papierfabrik Julius Schulte Sohne & Co KG GmbH
Original Assignee
Papierfabrik Julius Schulte Sohne & Co KG GmbH
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Publication date
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Application filed by Papierfabrik Julius Schulte Sohne & Co KG GmbH filed Critical Papierfabrik Julius Schulte Sohne & Co KG GmbH
Priority to PL11722752T priority Critical patent/PL2569484T3/pl
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Publication of EP2569484B1 publication Critical patent/EP2569484B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
    • B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
    • 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
    • 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
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/18—Paper- or board-based structures for surface covering
    • 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
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/18—Paper- or board-based structures for surface covering
    • D21H27/22—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses

Definitions

  • the structure of such a laminate consists of several layers which are connected to one another over a large area and which consist of the same or different materials to fulfill special functions and properties.
  • core paper is used as one of these layers in the production of decorative paper laminates.
  • These layers are usually bonded by pretreating the individual layers, such as prior impregnation and subsequent pressing of the layers in the stack under pressure and temperature.
  • the present object is achieved by the method according to the invention for producing a core paper.
  • the core paper consists at least of a portion of a recycled fiber mixture and a wet strength agent as the first additive. This is marked Core paper through the addition of a surface-active substance as a second additive in manufacturing, to increase capillarity.
  • Laminatable in the sense of the present invention are understood according to the Latin word "Lamina” in the meaning of "layer” to mean all types of combining different layers of material.
  • carrier material refers to layers of material on which or under which one (or more) further layer (s) can be laminated. Laminates are often referred to as layered composites.
  • Recycled fibrous material in the sense of the present invention is understood to mean all types of fibrous materials which are recycled for the production of paper, cardboard and cardboard, in particular core paper, and which are used in the production of paper, cardboard and cardboard, in particular core paper.
  • these types of waste paper are determined in accordance with the CEN European Standard EN 643.
  • wet strength agent is understood to mean all additives which increase the strength of paper, cardboard, cardboard and core paper, inter alia, in the wet state.
  • wet strength agents connect the fibers at the points of contact and intersection. If the paper is now damp or wet, as a result of which the hydrogen bonds and thus the strength are lost, the wet strength agent keeps some of the strength in the wet state of the paper.
  • the wet strength is determined, for example, by the tensile load of a wet one Paper strip in a tensile testing machine, which leads with constant feed until the wet paper strip breaks.
  • the use of wet strength agents is necessary in all areas of application in which paper becomes wet or very moist, such as in the area of hygiene or decorative paper.
  • wet strength is a basic requirement for the impregnation resin impregnation step, in which the paper web is guided through a liquid bath.
  • Many wet strength agents or wet strength agents have to condense and polymerize in the paper structure. This takes place only in part in the dryer section of a paper machine. A ripening or maturing time is usually necessary to fully develop the wet strength.
  • surface-active substance is understood to mean all types of substances which reduce the surface or interfacial tension between two phases.
  • An interface is the area between two immiscible phases.
  • one speaks of a surface if one of the phases is a gas, such as air.
  • the phase boundaries can be characterized by interfacial or surface tension, which describes the effort to reduce the interface.
  • surface-active substances are also referred to as wetting agents, detergents (surfactants, soap) or emulsifiers. Such substances are distinguished by their polar structure in that they preferentially accumulate at the interfaces of a disperse system.
  • Atro is understood to be absolutely dry. Atro is often referred to as otro (oven-dry). This term is the benchmark for measuring the dry content of paper and pulp. The determination is carried out, for example, according to the standard: BS EN ISO 638 paper, cardboard and fibrous material - determination of the dry matter content - warming cabinet method. Conventionally, dosing quantities of additives on the dry substance are calculated.
  • the proportion of recycled fiber mixture is greater than 25%, furthermore greater than 40 and 100%, preferably between 50 and 95%, particularly preferably between 70 and 90%, preferably in the range of 75%, particularly preferably over 80 %, very particularly preferably over 95% and in particular up to 100% and in particular the fibrous material is selected from a group which, for example, kraft pulp and / or kraft liner, in particular department store waste made from corrugated cardboard and cardboard with at least 70% corrugated cardboard and remnants of solid cardboard and / or Packaging paper, used corrugated cardboard boxes, chips from unused corrugated cardboard with layers of kraft or test liner, used corrugated cardboard with kraft liner and / or corrugated material on cellulose and / or thermo-chemical pulp, used corrugated cardboard with layers of test or kraft liner and at least one layer of kraft liner , used sacks made of kraft pulp wet Eat-proof or not wet-tear proof, unused sacks made of kraft pulp wet
  • the strength parameters can be differentiated between static and dynamic strengths.
  • Static strength is the force that a paper can withstand under slow and even tension.
  • Static strength parameters include, for example, breaking strength, breaking length, elongation at break, and modulus of elasticity.
  • Dynamic strength is the force that a paper can withstand under rapid and / or uneven tension loading.
  • the dynamic strength parameters include, for example, specific tear resistance, burst strength, double fold number (kink resistance). Examples of general paper properties are paper smoothness, porosity, roughness, air permeability, formation, rigidity, flatness and opacity.
  • the wet strength agent is selected as the first additive from a group which in particular compounds of epichlorohydrin resins, urea, melamine-formaldehyde resins, phenolic resins, acrylic resin dispersions, synthetic resin dispersions based on acrylic acid esters and / or styrene-butadiene, polyurethane, Polyolefin dispersions, polyamidoamine resins, polyamidamine-epichlorohydrin resins, combinations thereof, and the like.
  • the surface-active substance is selected as a second additive from a group which has compounds which accumulate particularly strongly at interfaces. According to their functional chemical groups, the additives are divided into bifunctional, anionic, nonionic and cationic compounds.
  • the characteristic feature of all surface-active substances is their polar structure, mostly due to at least one lipophilic hydrocarbon residue and at least one hydrophilic functional group, as a result of which they preferentially attach to the interfaces of a disperse system.
  • anionic surfactants are, in particular, soaps, linear alkylbenzenesulfonates, alkanesulfonates, alkyl sulfates, alkyl ether sulfates, fatty alkyl polyethylene glycol ether sulfates, fatty alkyl sulfates.
  • nonionic surfactants are, in particular, fatty alkyl polyethylene glycol ethers, fatty alcohol ethoxylates, fatty acid condensates, ethylene oxide / propylene oxide copolymers (EO / PO), alkylphenol ethoxylates, sorbitan fatty acid esters, sorbitan mono- (di, tri) laurate, oleate, palmitate, stearate, sorbitol, polysorbate, polysorbate, polysorbate, polysorbate, polysorbate N-methylglucamides, alkylphenol polyethylene glycol ethers, fatty alcohols, oxo alcohols, Ziegler alcohols, alkylphenols and ethylene oxide.
  • fatty alkyl polyethylene glycol ethers fatty alcohols, oxo alcohols, Ziegler alcohols, alkylphenols and ethylene oxide.
  • cationic surfactants are, in particular, quaternary ammonium compounds with hydrophobic groups, salts of long-chain primary amines.
  • surface-active substances are polyelectrolytes, emulsifiers, wetting and dispersing agents, fountain solutions and polysaccharides, in particular sorbitol.
  • the aqueous fiber suspension is also referred to as the so-called finished product.
  • the basic core paper is produced with the paper machine process steps of dewatering / sheet formation, pressing, drying, possibly smoothing and reeling. After the necessary maturation time, in which the final wet strength is reached, the core paper is ready for the impregnation process step.
  • the core paper web is passed through an immersion bath and impregnated with a resin.
  • the core paper produced with the method according to the invention can be used as a material component in composite materials, in particular layered composite materials, in particular compact boards (sometimes with a thickness of up to 10 mm), fiber composite materials, particle composite materials and penetration composite materials. This covers the use of the core paper for all geometries of the composite.
  • core paper in the basis weight range from 40 to 400 g / m 2 , preferably in the range between 140 to 300 g / m 2 , particularly preferably between 150 to 250 g / m 2 , very particularly preferably over 150 g / m 2 , conventionally used Kraftliner virgin fiber, in particular also kraft pulp used.
  • the fresh fiber pulp comes from an upstream pulp production, so that no drying steps of the fibrous material are interposed, which means, in particular, that the pulp is not horny.
  • the cornification of the pulp has Influence the surface properties of the fibers and can have a negative impact on strength properties and the capillarity or absorbency of the finished core paper.
  • Paper type composition of matter
  • State of the art (100% virgin fiber / 0% waste paper 100% waste paper Core paper Suction height 100% 40% 100% Breaking strength along dry 100% 70% 50% Longitudinal breaking force wet 100% 50% 120% Air permeability 100% 20% 100%

Landscapes

  • Paper (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers.
  • Kernpapier ist im Stand der Technik bekannt und wird meist als Träger für Dekorpapiere verwendet, um Laminate herzustellen, die beispielsweise oftmals Anwendung in Form von Schichtstoff- und Arbeitsplatten, Fußbodenbelägen, etc. finden.
  • Der Aufbau eines solchen Laminates besteht aus mehreren, flächig miteinander verbundenen Schichten, welche aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien zur Erfüllung spezieller Funktionen und Eigenschaften bestehen. Bei der Herstellung von Dekorpapierlaminaten wird als eine dieser Schichten beispielsweise Kernpapier verwendet. Die Verklebung dieser Schichten erfolgt meist durch Vorbehandlung der Einzellagen, wie beispielsweise vorheriger Tränkimprägnierung und anschließender Verpressung der Schichten im Stapel unter Druck und Temperatur.
  • Im Stand der Technik bekanntes Kernpapier wird aus Frischfaserstoff als Rohstoff hergestellt, welcher die anspruchsvollen Bedingungen an die geforderten Festigkeiten, Imprägnier- und Papiereigenschaften erfüllt.
  • Nachteil des Einsatzes von Frischfaserstoff sind neben dem Verbrauch natürlicher Resourcen u.a. auch die hohen Rohstoffkosten. Wiederaufbereitete Faserstoffe hingegen, wie beispielsweise recyceltes Altpapier genügen oftmals nicht den geforderten Bedingungen an Festigkeiten, Imprägnierverhalten und Papiereigenschaften.
  • Der enorme Kostendruck in der heutigen Papierindustrie führt zur ständigen Produktionsoptimierung und der Nachfrage hinsichtlich Einsparungen an Rohstoff- und Transportkosten. Dies bedingt den Trend hin zu niedrigen Flächengewichten, bei der Forderung nach gleich bleibenden Qualitätsparametern wie beispielsweise gleich bleibenden Festigkeiten, d.h. bei geringeren Flächengewichten steigen die Festigkeitsanforderungen dementsprechend an.
  • Bei den herkömmlichen Imprägnierverfahren, wie beispielsweise der Tauchimprägnierung mit Tränkharzen wird die gesamte Papierbahn durch diese Flüssigkeit geführt. Damit es bei diesem Verfahren zu keinem Abriss der Papierbahn in der Produktion oder anderen Produktionsstörungen kommt, ist eine bestimmte Nassfestigkeit der Kernpapierbahn Grundvoraussetzung. Diese Nassfestigkeit wird meist mit der Zudosierung chemischer Additive, sog. Nassverfestiger erreicht, wobei diese optimal auf die Chemie im System abgestimmt sein sollten.
  • Im Stand der Technik wie in der WO 2008/057390 sind beispielsweise technisierte Holzprodukte bekannt, bei welchen zur Herstellung von laminierbaren Trägermaterial wiederaufbereitete Faserstoffe und Nassverfestiger eingesetzt werden.Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden. Die vorstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung des Kernpapiers gelöst.
  • Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die vorliegende Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung eines Kernpapiers gelöst. Das Kernpapier besteht wenigstens aus einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv. Gekennzeichnet ist das Kernpapier durch die Zugabe einer grenzflächenaktiven Wirksubstanz als zweites Additiv bei der Herstellung, zur Erhöhung der Kapillarität.
  • Unter dem Kernpapier wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Trägerpapier verstanden, wie es beispielsweise beim Laminieren von Dekorpapieren zum Einsatz kommt. Bei der Herstellung dieses Papieres aus wiederaufbereiteten, sog. recyceltem Faserstoffen kommt neben herkömmlichen Nassverfestigern zusätzlich wenigstens eine grenzflächenaktive Substanz zum Einsatz.
  • Unter laminierbar im Sinne der vorliegenden Erfindung werden entsprechend dem lat. Wortstamm "Lamina" in der Bedeutung als "Schicht", alle Arten der Vereinigung verschiedener Werkstoffschichten verstanden. Der Begriff Trägermaterial bezieht sich auf Werkstoffschichten, auf welche oder unter welche eine (oder mehrere) weitere Schicht(en) laminiert werden kann / können. Laminate werden häufig auch als Schichtverbundwerkstoffe bezeichnet.
  • Unter wiederaufbereiteten Faserstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Arten von Faserstoffen verstanden, welche zur Produktion von Papier, Pappe und Karton insbesondere von Kernpapier wiederaufbereitet und bei der Herstellung von Papier, Pappe und Karton insbesondere von Kernpapier eingesetzt werden. Insbesondere sind diese Altpapiersorten gemäß dem CEN European Standard EN 643 bestimmt.
  • Unter Nassverfestiger im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Additive verstanden, welche die Festigkeiten von Papier, Pappe, Karton und Kernpapier u.a. im nassen Zustand erhöhen. Neben den beim Blattbildungsprozess sich ausbildenden mechanischen Verflechtungen der Fasern und der Ausbildung von Wasserstoffbrücken, welche für die Festigkeit des Papiers verantwortlich sind, verbinden Nassfestmittel u.a. die Fasern an den Berührungs- und Kreuzungspunkten. Wird das Papier nun feucht oder nass, wodurch die Wasserstoffbrückenbindungen und hiermit auch die Festigkeit verloren geht, hält das Nassfestmittel einen Teil der Festigkeit im nassen Zustand des Papiers. Bestimmt wird die Nassfestigkeit beispielsweise über die Zugbelastung eines nassen Papierstreifens in einer Zugprüfmaschine, die mit konstantem Vorschub bis zum Bruch des nassen Papierstreifens führt. Notwendig ist der Einsatz von Nassfestmitteln in allen Einsatzbereichen, in denen Papier nass oder sehr feucht wird, wie beispielsweise im Hygiene- oder Dekorpapierbereich. Im Dekorpapierbereich ist die Nassfestigkeit für den Verfahrensschritt der Tränkharzimprägnierung, bei dem die Papierbahn durch ein Flüssigkeitsbad geführt wird, eine Grundvoraussetzung. Viele Nassverfestiger bzw. Nassfestmittel müssen im Papiergefüge auskondensieren und polymerisieren. Dies findet nur zum Teil in der Trockenpartie einer Papiermaschine statt. Zur vollständigen Ausbildung der Nassfestigkeit ist meist eine Nach- oder Ausreifezeit notwendig.
  • Unter grenzflächenaktiver Substanz im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Arten von Substanzen verstanden, welche die Oberflächen- bzw. die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzen. Unter einer Grenzfläche versteht man die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren Phasen. Von einer Oberfläche dagegen spricht man, wenn eine der Phasen ein Gas, wie beispielsweise Luft ist. Die Phasengrenzen können durch Grenzflächen- oder Oberflächenspannung charakterisiert werden, die das Bestreben beschreibt, die Grenzfläche zu verkleinern. Je nach ihrer chemischen Zusammensetzung und Anwendung werden grenzflächenaktive Substanzen auch als Netzmittel, Detergenzien (Tenside, Seife) oder Emulgatoren bezeichnet. Derartige Stoffe zeichnen sich durch ihre polare Struktur dadurch aus, dass sie sich bevorzugt an Grenzflächen eines dispersen Systems anlagern. Während "grenzflächenaktive Substanz" alle derartigen Stoffe bezeichnet, beschränkt sich der Begriff "oberflächenaktive Substanz" auf Stoffe, die sich an die "Oberfläche" einer Flüssigkeit an der Grenze zur Gasphase anlagern, also beispielsweise an der Oberfläche von Wasser, was z.B. zur Bildung von Schaum führen kann.
  • Als Kapillarität wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Effekt, der in Folge der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten vorzugsweise in Hohlräumen auftritt, bezeichnet. Grundsätzlich beruht der Effekt der Kapillarität auf den Molekülkräften, die innerhalb eines Stoffes (Kohäsionskräfte) und an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit, einem festen Körper (Gefäßwand) und einem Gas (z.B. Luft) auftreten (Adhäsionskräfte). Auf der Kappilarität beruht u.a. die Saugwirkung von Schwämmen, Dochten, Putzlappen, Stoffen und Papier. Je größer die innere Oberfläche (pro Volumen), desto größer ist die Saugwirkung. Die Imprägniereigenschaften des Kernpapiers und die entsprechend der vorliegenden Erfindung bezeichneten Kapillarität werden über Saugverhalten, Steighöhe, Flüssigkeitsaufnahmevermögen, Benetzung, Randwinkel, Oberflächenspannung beeinflusst bzw. charakterisiert.
  • Unter atro wird absolut trocken verstanden. Atro wird häufig auch als otro (ofentrocken) bezeichnet. Diese Bezeichnung ist der Massstab für die Messung des Trockengehalts von Papier und Zellstoff. Die Bestimmung erfolgt beispielsweise nach der Norm: BS EN ISO 638 Papier, Pappe und Faserstoff - Bestimmung des Trockengehaltes - Wärmeschrankverfahren. Herkömmlicherweise werden Dosiermengen von Additiven auf den trockenen Stoff berechnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Kernpapiers ist der Anteil wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches größer 25%, des weiteren zwischen größer 40 und 100%, vorzugsweise zwischen 50 und 95%, besonders bevorzugt zwischen 70 und 90%, vorzugsweise im Bereich von 75%, besonders bevorzugt über 80%, ganz besonders bevorzugt über 95% und insbesondere bis zu 100% und insbesondere ist der Faserstoff aus einer Gruppe ausgewählt, welche beispielsweise Kraftzellstoff und/ oder Kraftliner insbesondere von Kaufhausabfällen aus Wellpappen und Karton mit mindestens 70% Wellpappen und Resten von Festkarton und/ oder Verpackungspapieren, gebrauchten Wellkartonschachteln, Schnitzeln aus ungebrauchter Wellpappe mit Schichten aus Kraft- oder Testliner, gebrauchte Wellpappen mit Kraftliner und/ oder Wellenstoff auf Zellstoff und/ oder Thermo-Chemical Pulp, gebrauchte Wellpappen mit Schichten aus Test- oder Kraftliner und mindestens einer Schicht aus Kraftliner, gebrauchten Säcken aus Kraftzellstoff nassreißfest oder nicht nassreißfest ausgerüstet, ungebrauchten Säcken aus Kraftzellstoff nassreißfest oder nicht nassreißfest ausgerüstet, gebrauchten Pappen und Papieren aus Kraftzellstoff naturfarbig und/ oder weiss, Schnitzeln aus ungebrauchten Pappen und Papieren aus Kraftzellstoff ungefärbt, neuen Tragtaschen aus Kraftzellstoff mit oder ohne nassreißfeste Papiere enthaltend, Hüllen aus Kraftpapier mehrfach überzogen und/ oder beschichtet und/ oder gebraucht, Magazinpapieren, Zeitungen, insbesondere Tageszeitungen, Kombinationen hiervon und dergleichen, aufweist.
  • Der Anteil an wiederaufbereitetem Faserstoff am Gesamtfaserstoff wird prozentual angegeben. Bestandteile des Gesamtfaserstoffes können auch sogenannter Frischfaserstoff sowie auch künstliche Faserstoffe beinhalten. Hierbei zeigen Frischfaserstoffe, die mittels chemischer und / oder mechanischer Aufschlussverfahren gewonnen werden im Gegensatz zu wiederaufbereiteten Faserstoffen meist höhere Festigkeiten, sind aber auch teurer.
  • Entsprechend des verwendeten Aufschlussverfahrens kann grundsätzlich in ligninhaltige und ligninfreie Faserstoffe unterschieden werden. Bei wiederaufbereiteten Faserstoffen ist diese Unterscheidung aufgrund der Durchmischung von Altpapieren bzw. auch Altpapiersorten oftmals nicht mehr gegeben. Bei den Festigkeitsparametern können statische und dynamische Festigkeiten unterschieden werden. Unter einer statischen Festigkeit, versteht man die Kraft, der ein Papier bei langsamer und gleichmäßiger Spannungsbelastung standhalten kann. Zu den statischen Festigkeitsparametern zählt man beispielsweise Bruchkraft, Reißlänge, Bruchdehnung, Dehnmodul. Unter einer dynamischen Festigkeit, versteht man die Kraft, der ein Papier bei schneller und/ oder ungleichmäßiger Spannungsbelastung standhalten kann. Zu den dynamischen Festigkeitsparametern zählt man beispielsweise spezifischer Weiterreißwiderstand, Berstfestigkeit, Doppelfalzzahl (Knickfestigkeit). Beispiele für allgemeine Papiereigenschaften sind die Papierglätte, Porosität, Rauhigkeit, Luftdurchlässigkeit, Formation, Steifigkeit, Planlage und Opazität.
  • Mit den jeweiligen Anteilen an wiederaufbereitetem Faserstoff lassen sich insbesondere auch die Eigenschaften des Kernpapiers beeinflussen. Besonders von Bedeutung sind im Zusammenhang mit dem einführend genannten Trend der Reduktion von Flächengewichten die erzielbaren Festigkeitsparameter und hinsichtlich des Imprägnierverfahrens das Imprägnierverhalten des Kernpapiers. Entsprechend den geforderten Festigkeiten und Eigenschaften des Endproduktes werden die jeweilig benötigten Anteile des Gesamtfaserstoffes zusammengestellt. Für einen Gesamtfaserstoff bestehend aus 100% wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches sind optimierte Produktionsverfahren und spezielles technisches Know How erforderlich. Wiederaufbereiteter Faserstoff kann auch als Altpapier bezeichnet werden. Entsprechend Eigenschaften und Herkunft werden im CEN European Standard EN 643 die Altpapiersorten in verschiedenen Klassen aufgelistet. Für die vorliegende Erfindung sind insbesondere Altpapiersorten aus der Klasse II von Bedeutung.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Kernpapiers wird der Nassfestiger als erstes Additiv aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche insbesondere Verbindungen von Epichlorhydrinharzen, Harnstoff-, Melamin-Formaldehydharzen, Phenolharzen, Acrylharzdispersionen, Kunstharzdispersionen auf Basis von Acrylsäureester und/ oder Styrol-Butadien, Polyurethan-, Polyolefindispersionen, Polyamidoaminharzen, Polyamidamin-EpichlorhydrinHarzen, Kombinationen hiervon und dergleichen sind. Die Funktionsweise dieser aufgelisteten Nassverfestiger-Gruppen in Bezug auf die Verbindung der Fasern an den Berührungs- und Kreuzungspunkten im Fasernetzwerk wurde zuvor beschrieben.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Kernpapiers wird die grenzflächenaktive Substanz als zweites Additiv aus einer Gruppe ausgewählt, welche Verbindungen aufweist, die sich insbesondere an Grenzflächen stark anreichern. Gemäß ihrer funktionellen chemischen Gruppen werden die Additive in bifunktionelle, anionische, nichtionogene und kationische Verbindungen unterschieden. Das charakteristische Merkmal aller grenzflächenaktive Substanzen ist ihre polare Struktur, meist bedingt durch mindestens einen lipophilen Kohlenwasserstoff-Rest und mindestens einer hydrophilen funktionalen Gruppe, wodurch sie sich bevorzugt an Grenzflächen eines dispersen Systems anlagern.
  • Beispiele grenzflächenaktiver Substanzen, wie Tensiden sind: amphiphile (bifunktionelle) Verbindungen mit mindestens einem hydrophoben und einem hydrophilen Molekülteil, wobei eine Kohlenwasserstoffkette acht bis zweiundzwanzig Kohlenstoff-Atome aufweist, (Dimethyl-)Siloxan-Ketten, perfluorierte Kohlenwasserstoffketten.
  • Beispiele anionischer Tenside sind insbesondere Seifen, lineare Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Alkylsulfate, Alkylethersulfate, Fettalkylpolyethylenglykolethersulfate, Fettalkylsulfate.
  • Beispiele nichtionogener Tenside sind insbesondere Fettalkylpolyethylenglykolether, Fettalkoholethoxylate, Fettsäurekondensate, Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymere (EO/PO), Alkylphenolethoxylate, Sorbitanfettsäureester, Sorbitanmono-(di, tri)laurat, -oleat, -palmitat, -stearat, Polysorbate, Sorbitansesquioleate, Alkylpolyglucoside, N-Methylglucamide, Alkylphenolpolyethylenglykolether, Fettalkohole, Oxo-Alkohole, Ziegler-Alkohole, Alkylphenole und Ethylenoxid.
  • Beispiele kationischer Tenside sind insbesondere quartäre Ammonium-Verbindungen mit hydrophoben Gruppen, Salze langkettiger primärer Amine.
  • Beispiele amphoterer Tenside sind insbesondere Betaine, Aminosäure-Tenside, N-(Acylamidoalkyl)betaine, Propylenoxid.
  • Weitere Beispiele grenzflächenaktiver Substanzen sind Polyelektrolyte, Emulgatoren, Netz- und Dispergiermittel, Feuchtmittel und Polysaccharide insbesondere Sorbitol.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Kernpapiers kann die Stoffsuspension weitere Additive enthalten, die als sogenannte chemische Hilfsmittel oder Zusatzstoffe im Papierherstellungsprozess zur Erzielung bestimmter Eigenschaften, Effekte und Prozessbedingungen kontrolliert zudosiert werden oder aber auch bereits in abgewandelter Form im wiederaufbereiteten Faserstoff bzw. Altpapier enthalten sind. Dies können insbesondere Retentionsmittel, Entwässerungshilfsmittel, Retentionsmittel-Dual-Systeme oder Mikropartikelsysteme, Nass- und Trockenverfestiger, Füllstoffe und oder Pigmente, insbesondere aus einer Gruppe von Talkum, Titandioxid, Aluminiumhydroxid, Bentonit, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Kaolin, Gips ausgewählt, Bindemittelkomponenten, Streichfarbenkomponenten, Entschäumer, Entlüfter, Biozide, Enzyme, Bleichhilfsmittel, optische Aufheller, Farbstoffe, Nuancierfarbstoffen, Störstofffänger, Fällungsmittel (Fixiermittel), Benetzungsmittel, pH-Regulatoren Kombinationen hiervon und dergleichen sein. Neben den gewünschten Funktionen der Additive können sich durch Wechselwirkungen aber auch unerwünschte Effekte ergeben, wodurch die Additive dann als sog. "Störstoffe" die Verfahrensprozesse negativ beeinflussen.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Kernpapiers wird die grenzflächenaktive Wirksubstanz insbesondere in einem Gewichtsanteil 0,5% bis 1%, vorzugsweise von 1%, bezogen auf atro Stoff, zugesetzt. Der hier aufgezeigte Dosierbereich der grenzflächenaktiven Wirksubstanz wurde aus Versuchsreihen ermittelt und stellt einen optimierten Wirkungsbereich zur Erzielung der optimalen Papiereigenschaften, insbesondere zur Erhöhung der Kapillarität, dar.
  • Kernpapier kann wie folgt hergestellt werden: In einem sogenannten Stoffaufbereitungsprozess wird eine wässrige Faserstoffsuspension bereitgestellt. Die Faserstoffsuspension hat vorzugsweise eine Sortierung durchlaufen die insbesondere eine 2-stufige Drucksortierung und einen 3-stufigen Cleaneranlagenprozess beinhaltet, wobei die Drucksortierung vorzugsweise Schlitzsortierer verwendet werden, welche insbesondere Schlitzweiten zwischen 0,2 bis 0,3 mm und vorzugsweise 0,25 mm aufweisen. Weitere Prozessschritte können Dispergierstufen und/ oder Entaschungsprozesse sein. Neben weiteren chemischen Hilfsmitteln bzw. Additiven, welche den Papierproduktionsprozess als auch die Papiereigenschaften beeinflussen, wird in diese Faserstoffsuspension ein Nassfestmittel und eine grenzflächenaktive Substanz, ein sog. Tensid dosiert. Die wässrige Faserstoffsuspension wird nach der Zugabe aller Rohstoffe/ Additive und kurz vor der Papiermaschine auch als sog. Fertigstoff bezeichnet. Mit den Papiermaschinenprozessschritten Entwässerung/ Blattbildung, Pressung, Trocknung, ggf. Glättung und Aufrollung ist das Basis-Kernpapier hergestellt. Nach der eventuell nötigen Nachreifezeit, in der die endgültige Nassfestigkeit erreicht wird, ist das Kernpapier bereit für den Verfahrensschritt der Imprägnierung. Beim Verfahren der Tränkharzimprägnierung wird beispielsweise die Kernpapierbahn durch ein Tauchbad geführt und mit einem Harz imprägniert.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden durch die Passivierung von Karbonaten, welche u.a. durch den Einsatz von Altpapier in das Kernpapier eingetragen werden, diese geschützt, damit bei pH-Wert Verschiebungen möglichst ein Freisetzen von CO2 verhindert wird. So können beispielsweise Carbonatanteile durch den Zusatz geringer Mengen Phosphorsäure passiviert werden. Darüber hinaus können dem Faserstoff auch geeignete Puffersysteme zugesetzt werden, um eine pH-Wert Verschiebung zu vermeiden.
  • Schließlich umfasst ein weiterer Aspekt der Erfindung die Zugabe von Hydrophobierungsmittel, um hierdurch insbesondere das Penetrationsverhalten des Kernpapiers gezielt durch die Zugabe zweier gegensätzlich wirkenden Hilfsmitteln, d.h. insbesondere zwischen Tenside und Hydrophobierungsmittel beeinflussen und einstellen zu können.
  • So führt die Zugabe eines Hydrophobierungsmittels zur Reduktion der Benetzungsgeschwindigkeit und kann insbesondere das ggf. durch Zugabe des Tensides verursachte schlagartige Benetzungsverhalten dämpfen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers gemäß Anspruch 1 gelöst. Detailliert weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
    • Figure imgb0001
      Bereitstellen einer Stoffsuspension mit wenigstens einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv, vorzugsweise aus einem Stoffaufbereitungsprozess. Dieser Verfahrensschritt beschreibt eine Grundvoraussetzung für den (Dekor-/ Kern-) Papierproduktionsprozess. Vorzugsweise wird das erste Additiv im Stoffaufbereitungsprozess zugegeben, dies kann jedoch auch wenigstens teilweise im konstanten Teil erfolgen.
    • Figure imgb0001
      Zugabe einer grenzflächenaktiven Wirksubstanz als zweites Additiv in die Fertigstoffsuspension im konstanten Teil eines Papierproduktionsprozesses. Mit Zugabe der grenzflächenaktiven Wirksubstanz wird das erfindungsgemäße Verfahren charakterisiert. Wichtig für diesen Verfahrensschritt ist eine optimale Homogenisierung der grenzflächenaktiven Wirksubstanz in der Fertigstoffsuspension, wobei ein zusätzlicher Eintrag von Luft in das System, der sich üblicherweise in Blasen- oder Schaumbildung bemerkbar macht, zu vermeiden ist.
    • Figure imgb0001
      Herstellung eines Kernpapiers aus der genannten Stoffsuspension auf einer Papiermaschine, insbesondere auf einem Langsieb, insbesondere mit Siebschüttelung, sowie mit oder ohne Egoutteur eventuell auch mit aufgesetztem Hybridformer und Bahnführung durch ein Glättwerk. Dieser Verfahrensschritt zeigt einige Rahmenbedingungen der Produktion auf.
      Ferner kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auch folgenden zusätzlichen Schritt beinhalten.
    • Figure imgb0001
      Imprägnierung des Kernpapiers mit einem Kunstharz, wobei eine Imprägnierung insbesondere eine Beharzung, eine Durchtränkung und/ oder eine Tränkharzimprägnierung zur Herstellung eines Teilchen- insbesondere Faserverbundwerkstoffes ist. Bei Teilchen- und Faserverbundwerkstoffen sind Teilchen bzw. Fasern in eine andere Komponente des Verbundwerkstoffes, der sogenannten Matrix eingebettet.
      Ferner kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auch folgenden zusätzlichen Schritt beinhalten.
    • Figure imgb0001
      Bildung eines Stapels aus Kernpapier unter Verwendung von Druck und Temperatur zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes. Mit diesem Verfahrensschritt wird neben der reinen Herstellung des Kernpapiers auch die Verwendung des Kernpapiers zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes beansprucht.
  • Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kernpapier kann als Materialkomponente in Verbundwerkstoffen, insbesondere von Schichtverbundwerkstoffen, insbesondere Kompaktplatten (teilweise mit bis zu 10mm Stärke), Faserverbundwerkstoffen, Teilchenverbundwerkstoffen und Durchdringungsverbundwerkstoffen. Hiermit ist die Verwendung des Kernpapiers für alle Geometrien des Verbundes abgedeckt.
  • Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kernpapier kann als Trägermaterial für bahnförmige Schichtgefüge insbesondere von Overlays, Dekorpapieren, Folien und Vliesmaterialien und/ oder als Deckschicht insbesondere als Overlay und Vorimprägnatpapier und/ oder als Trägermaterial auf Trägerplatten insbesondere von Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise Spanplatten, Oriented Strandboard(OSB)-Platten, Faserplatten hoher oder mittlerer Dichte, Sperrholzplatten, mineralisch gebundene Holzwerkstoffe auf Kunststoffbasis, Massivholzplatten, Arbeitsplatten, Fußbodenbelägen und vorzugsweise zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen, wie beispielsweise von Naturfaserverstärkten Kunststoffen, Holz-Kunststoff-Komposite und Faser-Keramik-Verbunden; und/ oder als Gegenzug insbesondere als Regeneratpapier zur Beschichtung von Rückseiten wie insbesondere bei Laminaten, oberflächenbeschichteten Platten, wie Holzwerkstoffplatten, Paneelen, Kombinationen hiervon und dergleichen. Mit den aufgezählten Produktbeispielen deckt das Kernpapier die Verwendung als Trägermaterial für alle denkbaren Schichtgefüge ab.
  • Der Hauptvorteil des Kernpapiers ist, dass wenigstens ein Teil wiederaufbereiteten Faserstoffs eingesetzt wird, was Einsparungen in den Rohstoffkosten ermöglicht, die Recyclingquoten erhöht und die nachhaltige Verwendung nachwachsender Rohstoffe fördert.
  • Weitere Vorteile des Kernpapiers gegenüber dem Stand der Technik können u.a. sein, dass trotz des Einsatzes wenigstens eines Teils von wiederaufbereiteten Faserstoffs die anspruchsvollen Bedingungen an die geforderten Festigkeiten, Imprägnier- und Papiereigenschaften erfüllt und / oder ggf. sogar übertroffen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch diese Beispiele Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasst sind. Darüber hinaus stellen diese bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkungen der Erfindung in der Art dar, dass Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Im Stand der Technik wird für die Herstellung von Kernpapier im Flächengewichtsbereich von 40 bis 400 g/m2, vorzugsweise im Bereich zwischen 140 bis 300 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 150 bis 250 g/m2, ganz besonders bevorzugt über 150 g/m2, herkömmlicher weise Kraftliner-Frischfaserstoff, insbesondere auch Kraftzellstoff eingesetzt. Idealer weise kommt der Frischfaser-Zellstoff aus einer vorgeschalteten Zellstoffproduktion, so dass keine Trocknungsschritte des Faserstoffs zwischengeschaltet sind, wodurch insbesondere keine Verhornung des Faserstoffs stattfindet. Die Verhornung des Faserstoffs hat Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften der Fasern und kann sich negativ auf Festigkeitseigenschaften und die Kapillarität bzw. Saugfähigkeit des fertigen Kernpapiers auswirken. Weitere Unterschiede hinsichtlich der Kapillarität sind zwischen ligninhaltigen und ligninfreien Faserstoffen festzustellen. Ligninhaltige Faserstoffe zeigen im Unterschied zu ligninfreien Faserstoffen aufgrund der wasserabweisenden, hydrophoben Oberflächeneigenschaften der ligninhaltigen Faserstoffe eine verminderte Saugfähigkeit.
  • Im Gegensatz hierzu erfolgt die Herstellung des Kernpapiers aus bis zu 100% wiederaufbereitetem Faserstoff. Als wiederaufbereiteter Faserstoff wurden gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiels vorwiegend Altpapiersorten aus ungebleichten, nativen Zellstoffen verwendet. Die Blattbildung des Kernpapiers mit einem Flächengewicht zwischen 40 bis 400 g/m2 an der Papiermaschine erfolgte beispielsweise einlagig auf einem Langsieb mit aufgesetzter Obersiebentwässerung, insbesondere einem Hybridformer und / oder nachgeschaltetem Egoutteur.
  • Qualitätskriterium der Versuchsreihen für die Verfahrensschritte in der Produktion war die positive Beeinflussung der Kapillarität des Kernpapiers.
  • Mit der Dosierung einer grenzflächenaktiven Wirksubstanz konnte bei dem Kernpapier eine wenigstens vergleichbare Kapillarität erreicht werden, was u.a. auch aus einer vergleichbaren Saughöhe ersichtlich ist. Gleichzeitig konnte die Nassfestigkeit verbessert werden, was eine Steigerung der Bruchkraft längs (nass) im Bereich von 20 % gegenüber dem Stand der Technik zeigt. Die Verbesserung der Imprägnierbarkeit ist auf eine verbesserte Nassfestigkeit des Kernpapiers zurückzuführen. Eine Gegenüberstellung wird im Folgenden unter Bezug auf Tabellenwerte näher beschrieben.
  • Tabelle 1 ist eine Gegenüberstellung der Vergleichsparameter des Kernpapiers. Die Papierparameter Saughöhe, Bruchkraft längs (trocken), Bruchkraft längs (nass) und Luftdurchlässigkeit werden beim Stand der Technik (100% Frischfaser/ 0% Altpapier), bei 100% Altpapier und bei dem Kernpapier einander gegenüber gestellt. Bei dem Kernpapier sind Saughöhe und Luftdurchlässigkeit auf dem Niveau des Stand der Technik, die Bruchkraft längs (trocken) ist um die Hälfte reduziert und die Bruchkraft längs (nass) ist gegenüber dem Stand der Technik um 20% verbessert. Tabelle 1: Gegenüberstellung der Vergleichsparameter des Kernpapiers.
    Parameter: Papiersorte (Stoffzusammensetzung)
    Stand der Technik (100% Frischfaser/ 0% Altpapier 100% Altpapier Kernpapier
    Saughöhe 100% 40% 100%
    Bruchkraft längs trocken 100% 70% 50%
    Bruchkraft längs nass 100% 50% 120%
    Luftdurchlässigkeit 100% 20% 100%

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers
    mit wenigstens einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv,
    wobei das Kernpapier wenigstens ein Tensid als grenzflächenaktive Wirksubstanz und als zweites Additiv in einem Gewichtsanteil von 0,5 % bis 1,25 %, bevorzugt 0,2 % bis 0,75 %, bezogen auf atro Stoff, zur Erhöhung der Kapillarität aufweist,
    mit den Schritten:
    - Bereitstellen einer Stoffsuspension mit wenigstens einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv vorzugsweise aus einem Stoffaufbereitungsprozess;
    - Zugabe eines Tensids als grenzflächenaktive Wirksubstanz und als zweites Additiv in die Fertigstoffsuspension in einem Gewichtsanteil von 0,5 % bis 1,25 %, bevorzugt 0,2 % bis 0,75 %, bezogen auf atro Stoff, im konstanten Teil eines Papierproduktionsprozesses;
    - Herstellung eines Kernpapiers aus der genannten Stoffsuspension auf einer Papiermaschine, insbesondere auf einem Langsieb insbesondere mit Siebschüttelung sowie mit oder ohne Egoutteur insbesondere auch mit aufgesetztem Hybridformer und Bahnführung durch ein Glättwerk.
  2. Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffaufbereitungsprozess wenigstens einen Verfahrensschritt, aus einer Gruppe ausgewählt, welche die Sortierung einer Faserstoffsuspension insbesondere mit einer mehrstufigen Schlitz-Drucksortierung, einem Cleaneranlagenprozess, Dispergierstufen, Entaschungsprozesse, Kombinationen hiervon und dergleichen aufweist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 mit dem zusätzlichen Schritt:
    Imprägnierung des Kernpapiers mit einem Kunstharz, wobei eine Imprägnierung insbesondere eine Beharzung, eine Durchtränkung und/oder eine Tränkharzimprägnierung zur Herstellung eines Teilchen- insbesondere Faserverbundwerkstoffes ist.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 mit dem zusätzlichen Schritt:
    Bildung eines Stapels aus Kernpapier unter Verwendung von Druck und Temperatur zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes.
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