EP3138958A1 - Fibrous carrier material for the production of a porous coating rough paper or pre-impregnate, and method for producing the same - Google Patents
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- EP3138958A1 EP3138958A1 EP15183940.4A EP15183940A EP3138958A1 EP 3138958 A1 EP3138958 A1 EP 3138958A1 EP 15183940 A EP15183940 A EP 15183940A EP 3138958 A1 EP3138958 A1 EP 3138958A1
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Definitions
- the present invention relates to a fibrous carrier material according to the preamble of claim 1 and to a method for its production. Furthermore, the invention relates to a coating base paper or prepreg formed from the novel carrier material.
- the products according to the invention are intended for the production of coating materials for furniture surfaces and furniture foils, but also for walls, floors and ceilings.
- Coating base papers are produced in all colors / saturations / brightnesses, which can be measured from the entire color spectrum.
- Coating base papers sometimes also referred to as decorative base papers, are highly technical special papers which are printed with aqueous or solvent-based color systems or are printed unprinted and in monochrome.
- the further processing is essentially subdivided into the processes of impregnation, painting, pressing on wood-based materials or lamination on wood-based materials or other plate-like materials.
- Wood-based materials are chipboard, fiberboard, medium-density fibreboard (MDF) and high-density fibreboard.
- plates can also be coated or laminated, which are made of a variety of materials in particular mineral materials, plastics or metals can be produced.
- Coating base papers must be produced in all the colors of the color spectrum that can be perceived by the human eye, including the highest brightness (white) and the highest darkness level (black).
- organic and inorganic pigments of different particle size are used in different mixing and concentration. Fillers are also used to meet and meet all physical conditions and requirements.
- titanium dioxide titanium dioxide
- TiO 2 titanium dioxide
- titanium dioxide is added to the fibrous paper in a wet end process (see, for example WO 2013/109441 A1 ).
- Coating base paper as a fibrous carrier material is the most economical, flexible and functional solution for displaying designed and shaped surfaces for a wide variety of applications such as furniture for living and sleeping areas, kitchens, offices, bathrooms, floors, interiors for large objects such as airports, hotels, office buildings, buildings of the public interest such as museums, galleries (see for example WO 2013/109441 A1 ).
- Coating raw paper requires a very high, possibly up to 100% opacity.
- the covering capacity against the ground, so the Color of the carrier material must be ensured without loss of color impression.
- Crucial for this are the content (amount) and the distribution of pigments and fillers in the paper body. The limit amount is dictated by the requirement for strength of the paper.
- the limit amount can be increased in a conventional manner by increasing the basis weight of the paper.
- the basis weight of the paper is high enough, the desired 100% opacity can be approached.
- the current state of the art places economic limits on the sensible use of pigments and fillers.
- the most commonly used pigments white (titanium dioxide) and colored (iron oxides), represent a high value and are subject to immense, cyclical price fluctuations. Therefore, maximum yield is very important. This, in turn, means that the pigments / fillers in the paper body must have maximum particle distribution to achieve the best possible opacity and hiding power. Until today it has not been possible to reach this standard. The pigments / fillers are present in the paper body as agglomerates. The light-scattering layers overlap and reduce the opacity effects and form a different color perception.
- an object of the present invention is to provide a fibrous carrier material, in particular a coating base paper, which is characterized by high quality, in particular by high opacity, less demand distinguished on pigments and good mechanical stability.
- a further object of the invention is to specify a method for producing the carrier material according to the invention.
- a coating base paper or a prepreg having improved properties is provided.
- the fibrous carrier material according to the invention comprises, in a known manner, a two-dimensional structure of cellulose fibers which additionally contains at least one pigment species and optionally further paper-like additives. Furthermore, the cellulose fibers contain a proportion of 1 to 20 wt .-% of nanofibrillated cellulose, which is to be understood here as the percentage of the total weight of all cellulose fibers. As will be explained in more detail below, in the present context the term “nanofibrillated cellulose”, also abbreviated here as "NFC”, comprises cellulose fibers with a diameter of approximately 3 nm to approximately 200 nm and a length of at least 500 nm and an aspect ratio ( Length: diameter) of at least 100 to understand.
- NFC nanofibrillated cellulose
- the NFC fibers have a diameter of 10 to 100 nm, an average of 50 nm and a length of at least a few microns, and the aspect ratio may also be 1,000 or more.
- the NFC content is 5 to 10 wt .-%.
- NFC NFC-derived pigment content
- a given pigment content results in a significantly higher opacity or that a given opacity can be achieved with a lower pigment content.
- a directly apparent advantage follows from the saving of pigment material, with concomitant cost reduction, but also with reduced dust formation during processing.
- chemicals can advantageously be dispensed with or reduced in their required amount, which are currently used to improve pigment retention.
- Another, very significant advantage of the lower pigment content at a given Opacity lies in a further improvement of the structural integrity, in particular the tear strength of the fibrous carrier structure, ie the coating base paper. This applies in all directions within the support structure and both in the dry and in the wet state.
- NFC Cellulose nanofibers
- NFC is generally obtained by a mechanical comminution process of wood and other vegetable fibers; first descriptions go to Herrick et al. [4] and Turback et al. [5] returned in 1983.
- MFC microfibrillated cellulose
- CNF cellulose nanofibers
- NFC nanofibrillated cellulose
- cellulose nano- or microfibrils are commonly used.
- cellulose nanofibers In contrast to the straightforward “cellulose whiskers”, which are also referred to as “cellulose nanocrystals” and have a rod-like shape with a length of usually 100 to 500 nm (depending on the cellulose source, there are also up to 1 micron long crystals) , cellulose nanofibers are long and flexible.
- the resulting NFC usually contains crystalline and amorphous domains and has a network structure due to strong hydrogen bonds [7, 8, 9].
- customary paper additives are meant in particular fillers.
- the pigments and fillers contained in the novel support material are preferably selected from the group of metal oxides, oxides and / or mixed oxides of a semi-metal / semiconductor or mixtures thereof.
- the pigments / fillers may be selected from, but not limited to, silicon, magnesium, calcium, aluminum, zinc, chromium, iron, copper, tin, lead or mixtures thereof.
- Preferred pigments / fillers are silicic acids, aluminum oxides, iron oxides, magnesium silicate, magnesium carbonate, titanium dioxide, tin oxide, aluminum silicate, calcium carbonate, talcum, clay, silicon dioxide, inorganic substances such as diatomite, organic substances such as melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, acrylates, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyvinyl acrylates, polyacrylates, synthetic binders, natural origin binders such as starch, modified starch, carboxymethyl cellulose or mixtures thereof.
- a particularly preferred pigment species for forming a white coloration is titanium dioxide (claim 3).
- Another pigment species used for some applications is the iron oxide (claim 4).
- the NFC content is 5 to 10% by weight.
- the NFC used for the above process should have a specific surface area (SSA) of at least 125 m 2 / g, in particular of at least 175 m 2 / g, preferably at least 225 m 2 / g (claim 7).
- SSA specific surface area
- the process according to the invention uses a papermaking process which is suitable and optimized for the production of coating base paper.
- Such methods are known in principle.
- the process will be modified such that the cellulose-containing material is added either directly before the formation of an aqueous suspension or subsequently in the proportion of 1 to 20% by weight of NFC. Again, this percentage refers to the total weight of all cellulosic fibers.
- a porous coating base paper is provided, which is characterized by an increased opacity at a given pigment content or by a lower pigment requirement for a given opacity and at the same time with commercially available methods such as WO 2013/109441 A1 described further processed.
- a pre-impregnate wherein the inventive carrier material is impregnated with a suitable synthetic resin dispersion.
- Preimpregnates are prepared in a manner known per se by impregnating a fibrous carrier material with an impregnating resin solution (see, for example, US Pat EP 0648248 B1 ). This impregnation step already takes place in the paper machine. As a result, the pre-impregnates can still be provided with a print motif.
- the novel prepregs are distinguished by the advantages already mentioned in connection with the coating paper according to the invention.
- HPL high pressure laminates
- low pressure laminates This could be used indoors for floors, walls and ceilings and all furniture surfaces. It is understood that depending on the application, the surface layer still provided with an additional protective layer (overlay) or painted.
- the specific surface area (SSA) in m 2 / g of NFC-containing cellulose increases linearly as a function of the weight fraction of NFC. While it is less than 100 m 2 / g in conventional cellulose without NFC addition, it has more than doubled in NFC; please refer: Josset, S. et al. Energy consumption of the nanofibrillation of bleached pulp. Nordic Pulp & Paper Research Journal 29, 167-175 (2014 ).
- Bleached wood fiber pulp was ground by a standard method to a Schopper-Riegler value of 35 SR °.
- a first 1% by weight suspension of this pulp was prepared to prepare standard paper blanks.
- a second 1 wt% pulp suspension with 5 wt% NFC (based on total pulp amount) was prepared to make modified paper blanks.
- the NFC from softwood fibers (ECF, Stendal, D) was produced according to the process described in the following reference: Josset, S. et al. Energy consumption of the nanofibrillation of bleached pulp. Nordic Pulp & Paper Research Journal 29, 167-175 (2014 ).
- the remaining material was pressed on a black background with aqueous melamine resin impregnated overlay paper to a high gloss composite (60 bar, 2 min at 150 ° C, re-cooling: 5 min, to about 45 ° - 50C °).
- the average light reflection of these compressions was determined by means of a spectrophotometer (Konika Minolta, CM-2500D) between 360 and 740 nm.
- the addition of 5 wt% NFC causes a significant increase in light reflectance.
- the light reflection increases from about 49% (without NFC) to about 54% (with NFC).
- Noteworthy in particular is the behavior in the flattening region of the curves at higher TiO 2 contents.
- conventional paper requires a TiO 2 content of about 22% by weight, which in the case of an addition of 5% by weight NFC to about 17% by weight. lower. This corresponds to over 22% savings in TiO 2 .
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Abstract
Ein faseriges Trägermaterial zur Herstellung eines porösen Beschichtungsrohpapiers oder Vorimprägnates umfasst eine flächige imprägnierbare Struktur aus Cellulosefasern, welche mindestens eine Pigmentspezies und optional weitere papierübliche Zusatzstoffe enthält. Die Cellulosefasern enthalten einen Anteil von 1 bis 20 Gew.-% an nanofibrillierter Cellulose (NFC). Ein Verfahren zur Herstellung des faserigen Trägermaterials umfasst die Schritte: - Bereitstellen einer wässrigen Suspension, welche ein cellulosehaltiges Material sowie eine Beimengung der besagten Pigmentspezies und optional weitere papierübliche Zusätze enthält, - Blattbildung, - Trocknung. Das cellulosehaltige Material enhtält einen Anteil von 1 bis 20 Gew.-% an NFC.A fibrous carrier material for producing a porous coating base paper or pre-impregnate comprises a flat impregnable structure of cellulose fibers which contains at least one pigment species and optionally further paper-like additives. The cellulose fibers contain from 1 to 20% by weight of nanofibrillated cellulose (NFC). A method for producing the fibrous carrier material comprises the steps: Providing an aqueous suspension containing a cellulose-containing material as well as an admixture of the said pigment species and optionally further paper-like additives, - sheet formation, - drying. The cellulose-containing material contains from 1 to 20% by weight of NFC.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein faseriges Trägermaterial gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein aus dem erfindungsgemässen Trägermaterial gebildetes Beschichtungsrohpapier bzw. Vorimprägnat. Die erfindungsgemässen Erzeugnisse sind für die Herstellung von Beschichtungsmaterialien für Möbeloberflächen und Möbelfolien, aber ebenso für Wände, Fußböden und Raumdecken vorgesehen.The present invention relates to a fibrous carrier material according to the preamble of claim 1 and to a method for its production. Furthermore, the invention relates to a coating base paper or prepreg formed from the novel carrier material. The products according to the invention are intended for the production of coating materials for furniture surfaces and furniture foils, but also for walls, floors and ceilings.
Die Hauptziele bei der Herstellung solcher Papiere sind die qualitativen Eigenschaften im Hinblick auf Festigkeit, Imprägnierverhalten, Lackierbarkeit und Bedruckbarkeit welche für die Weiterverarbeitung notwendig sind, sowie die optischen Ziele, um die geforderte und spezifizierte Farbgebung zu erreichen. In allen Fällen muss das Papier durchgefärbt sein. Beschichtungsrohpapiere werden in allen Farben/Sättigungen/Helligkeiten hergestellt, die sich aus dem gesamten Farbspektrum messtechnisch ergeben können.The main objectives in the production of such papers are the qualitative properties in terms of strength, impregnation, paintability and printability, which are necessary for further processing, as well as the optical goals to achieve the required and specified color. In all cases, the paper must be through-dyed. Coating base papers are produced in all colors / saturations / brightnesses, which can be measured from the entire color spectrum.
Beschichtungsrohpapiere, teilweise auch als Dekorrohpapiere bezeichnet, sind hochtechnische Spezialpapiere, welche mit wässrigen oder lösungsmittelhaltigen Farbsystemen bedruckt werden oder unbedruckt, einfarbig weiterverarbeitet werden. Die Weiterverarbeitung gliedert sich im Wesentlichen in die Prozesse der Imprägnierung, der Lackierung, der Verpressung auf Holzwerkstoffe oder der Kaschierung auf Holzwerkstoffen oder anderen plattenförmigen Materialien.Coating base papers, sometimes also referred to as decorative base papers, are highly technical special papers which are printed with aqueous or solvent-based color systems or are printed unprinted and in monochrome. The further processing is essentially subdivided into the processes of impregnation, painting, pressing on wood-based materials or lamination on wood-based materials or other plate-like materials.
Holzwerkstoffe sind Spanplatten, Faserplatten, mitteldichte Faserplatten (MDF) und hochverdichtete Faserplatten. Gleichwohl können aber auch Platten beschichtet beziehungsweise laminiert werden, welche aus einer Vielzahl von Materialien wie insbesondere mineralische Materialien, Kunststoffe oder Metalle hergestellt sein können.Wood-based materials are chipboard, fiberboard, medium-density fibreboard (MDF) and high-density fibreboard. However, plates can also be coated or laminated, which are made of a variety of materials in particular mineral materials, plastics or metals can be produced.
Eine weitere Weiterverarbeitung dieser Papiere ist die Herstellung von dekorativen Schichtstoffplatten, welche aus imprägnierten, bedruckten und/oder durchgefärbten Beschichtungsrohpapieren und Kernpapieren zu einer homogenen Platte verpresst oder in einem endlosen Prozess hergestellt werden [1].Further processing of these papers is the production of decorative laminates, which are pressed from impregnated, printed and / or through-colored coating base papers and core papers to a homogeneous plate or produced in an endless process [1].
Beschichtungsrohpapiere müssen in allen Farben des Farbspektrums, welche über das menschliche Auge wahrgenommen werden können, hergestellt werden, inbegriffen die höchste Helligkeit (weiß) und die höchste Dunkelstufe (schwarz). Um eine bestimmte Farbe und den festgelegten Farbort und die physikalischen Eigenschaften zu erreichen, werden organische und anorganische Pigmente unterschiedlichster Teilchengröße in unterschiedlicher Abmischung und Konzentration eingesetzt. Um alle physikalischen Bedingungen und Anforderungen einzuhalten und zu erfüllen, werden auch Füllstoffe eingesetzt.Coating base papers must be produced in all the colors of the color spectrum that can be perceived by the human eye, including the highest brightness (white) and the highest darkness level (black). In order to achieve a specific color and the specified color location and the physical properties, organic and inorganic pigments of different particle size are used in different mixing and concentration. Fillers are also used to meet and meet all physical conditions and requirements.
Ein wichtiges Pigment, das zur Verbesserung der Helligkeit und Opazität des Papiers verwendet wird, ist Titandioxid (TiO2). In der Regel wird Titandioxid in das faserige Papier in einem "Wet End Process" zugesetzt (siehe beispielsweise
Beschichtungsrohpapier als faseriges Trägermaterial ist die wirtschaftlichste, flexibelste und funktionalste Lösung zur Darstellung von gestalteten und gestaltenden Oberflächen für unterschiedlichste Anwendungen wie Möbel für Wohn- und Schlafbereiche, Küchen, Büros, Bäder, Fußböden, Innenausstattungen für Großobjekte wie Flughäfen, Hotels, Bürogebäude, Gebäude des öffentlichen Interesses wie Museen, Galerien (siehe beispielsweise
Beschichtungsrohpapier benötigt eine sehr hohe, der Möglichkeit nach bis gegen 100%-ige Opazität. Das Abdeckvermögen gegenüber dem Untergrund, also der Farbe des Trägermaterials, muss ohne Verlust des Farbeindruckes gewährleistet sein. Entscheidend dafür sind der Gehalt (Menge) und die Verteilung an Pigmenten und Füllstoffen im Papierkörper. Die Grenzmenge ist durch die Anforderung an Festigkeit des Papiers vorgegeben.Coating raw paper requires a very high, possibly up to 100% opacity. The covering capacity against the ground, so the Color of the carrier material must be ensured without loss of color impression. Crucial for this are the content (amount) and the distribution of pigments and fillers in the paper body. The limit amount is dictated by the requirement for strength of the paper.
Die Grenzmenge kann in an sich bekannter Weise erhöht werden durch die Erhöhung der Flächenmasse des Papiers. Wenn also die Flächenmasse des Papieres hoch genug ist, kann die erwünschte 100%-ige Opazität annähernd erreicht werden. Der heutige Stand der Technik setzt dem sinnvollen Einsatz von Pigmenten und Füllstoffen wirtschaftliche Grenzen.The limit amount can be increased in a conventional manner by increasing the basis weight of the paper. Thus, if the basis weight of the paper is high enough, the desired 100% opacity can be approached. The current state of the art places economic limits on the sensible use of pigments and fillers.
Die am häufigsten eingesetzten Pigmente, weiß (Titandioxid) und farbig (Eisenoxide), stellen einen hohen Wert dar und unterliegen immensen, konjunkturell bedingten Preisschwankungen. Daher ist eine maximale Ausbeute von sehr hoher Bedeutung. Dies wiederum heißt, dass die Pigmente/Füllstoffe im Papierkörper eine maximale Teilchenverteilung haben müssen, um die bestmögliche Opazität und das beste Deckvermögen zu erreichen. Bis heute ist es nicht gelungen, diesen Standard zu erreichen. Die Pigmente/Füllstoffe liegen im Papierkörper als Agglomerate vor. Dabei überlappen sich die lichtstreuenden Schichten und reduzieren die Opazitätseffekte und bilden eine andere Farbwahrnehmung.The most commonly used pigments, white (titanium dioxide) and colored (iron oxides), represent a high value and are subject to immense, cyclical price fluctuations. Therefore, maximum yield is very important. This, in turn, means that the pigments / fillers in the paper body must have maximum particle distribution to achieve the best possible opacity and hiding power. Until today it has not been possible to reach this standard. The pigments / fillers are present in the paper body as agglomerates. The light-scattering layers overlap and reduce the opacity effects and form a different color perception.
Zur Verminderung der Agglomerationsphänomene werden bestimmte Bindemittel, Füllstoffe oder Dispergiermittel verwendet, wodurch eine Verbesserung der Lichtstreuungseffizienz erzielt wird [2]. Allerdings wird angesichts der zunehmenden Bedeutung ökologischer Bedenken und auch wegen der zunehmenden Kosten des Rohstoffes an neuen Lösungen gearbeitet, die durch den Einsatz von Biomaterialien zu einer Reduktion des Titandioxid-Bedarfes führen sollen.To reduce the agglomeration phenomena certain binders, fillers or dispersants are used, whereby an improvement of the light scattering efficiency is achieved [2]. However, in view of the increasing importance of environmental concerns and also because of the increasing costs of the raw material, new solutions are being worked out which, through the use of biomaterials, should lead to a reduction of the titanium dioxide demand.
Demnach liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein faseriges Trägermaterial, insbesondere ein Beschichtungsrohpapier, bereit zu stellen, das sich durch hohe Qualität, insbesondere durch hohe Opazität, geringeren Bedarf an Pigmenten und gute mechanische Stabilität auszeichnet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Trägermaterials anzugeben. Als weitere Aufgabe der Erfindung wird ein Beschichtungsrohpapier bzw. ein Vorimprägnat mit verbesserten Eigenschaften bereitgestellt.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fibrous carrier material, in particular a coating base paper, which is characterized by high quality, in particular by high opacity, less demand distinguished on pigments and good mechanical stability. A further object of the invention is to specify a method for producing the carrier material according to the invention. As a further object of the invention, a coating base paper or a prepreg having improved properties is provided.
Die oben erwähnten Aufgaben werden erfindungsgemäss gelöst durch das faserige Trägermaterial nach Anspruch 1, durch das Herstellungsverfahren nach Anspruch 5 sowie durch das poröse Beschichtungsrohpapier bzw. das Vorimprägnat nach den Ansprüchen 8 bzw. 9.The abovementioned objects are achieved according to the invention by the fibrous carrier material according to claim 1, by the production method according to
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Das erfindungsgemässe faserige Trägermaterial umfasst in bekannter Weise eine flächige Struktur aus Cellulosefasern, welche zudem mindestens eine Pigmentspezies und optional weitere papierübliche Zusatzstoffe enthält. Weiterhin enthalten die Cellulosefasern einen Anteil von 1 bis 20 Gew.-% an nanofibrillierter Cellulose, wobei hier die prozentuale Angabe auf das Gesamtgewicht aller Cellulosefasern zu verstehen ist. Wie weiter unten noch näher ausgeführt, sind im vorliegenden Zusammenhang unter dem Begriff "nanofibrillierte Cellulose", hier auch als "NFC" abgekürzt, Cellulosefasern mit einem Durchmesser von ungefähr 3 nm bis ungefähr 200 nm und einer Länge von mindestens 500 nm sowie einem Aspektverhältnis (Länge : Durchmesser) von mindestens 100 zu verstehen.The fibrous carrier material according to the invention comprises, in a known manner, a two-dimensional structure of cellulose fibers which additionally contains at least one pigment species and optionally further paper-like additives. Furthermore, the cellulose fibers contain a proportion of 1 to 20 wt .-% of nanofibrillated cellulose, which is to be understood here as the percentage of the total weight of all cellulose fibers. As will be explained in more detail below, in the present context the term "nanofibrillated cellulose", also abbreviated here as "NFC", comprises cellulose fibers with a diameter of approximately 3 nm to approximately 200 nm and a length of at least 500 nm and an aspect ratio ( Length: diameter) of at least 100 to understand.
Typischerweise haben die NFC Fasern einen Durchmesser von 10 bis 100 nm, durchschnittlich 50 nm und eine Länge von mindestens einigen Mikrometern, und das Aspektverhältnis kann auch 1'000 oder mehr betragen.Typically, the NFC fibers have a diameter of 10 to 100 nm, an average of 50 nm and a length of at least a few microns, and the aspect ratio may also be 1,000 or more.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung (Anspruch 2) beträgt der NFC-Anteil 5 bis 10 Gew.-%.According to one embodiment of the invention (claim 2), the NFC content is 5 to 10 wt .-%.
Überraschend wurde gefunden, dass das Einbetten eines Anteils an NFC in die flächige Struktur aus Cellulosefasern verschiedene vorteilhafte Wirkungen auf ein damit hergestelltes faseriges Trägermaterial, welches insbesondere zur Herstellung eines porösen Beschichtungsrohpapiers oder Vorimprägnates vorgesehen ist, hat.Surprisingly, it has been found that the embedding of a proportion of NFC in the two-dimensional structure of cellulose fibers has various advantageous effects on a fibrous carrier material produced therewith, which is provided in particular for producing a porous coating base paper or prepreg.
Bislang war bekannt, dass die Zugabe von NFC zu einer Verdichtung des Papiers führt. Dies hat normalerweise zur Folge, dass die Luftdurchlässigkeit schlechter bzw. der zugehörige Gurley-Wert höher wird. Überraschend wurde jedoch festgestellt, dass beim erfindungsgemäss hergestellten Beschichtungsrohpapier trotz höherer Gurley-Werte eine sehr gute Harzimprägnierbarkeit erreicht wird.Previously, it was known that the addition of NFC leads to a densification of the paper. This usually results in the air permeability becoming worse or the associated Gurley value becoming higher. Surprisingly, however, it was found that a very good resin impregnation is achieved in the coating base paper prepared according to the invention despite higher Gurley values.
Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, scheint die Zugabe von NFC zu einer Erhöhung der wirksamen Oberfläche der Matrix aus Cellulosefasern zu führen, wodurch ein besserer mechanischer Zusammenhalt und namentlich eine bessere Reissfestigkeit der Struktur erreicht wird. Überdies wird eine deutlich homogenere Aufnahme der Pigmentspezies im Fasernetzwerk ermöglicht, die sehr vorteilhafte Auswirkungen hat. Als unmittelbarer Vorteil ergibt sich, dass bei einem vorgegebenen Pigmentgehalt eine signifikant höhere Opazität resultiert bzw. dass eine vorgegebene Opazität sich mit einem geringeren Pigmentgehalt erzielen lässt. Dadurch ergeben sich klare ökonomische wie auch ökologische Vorteile. Ein direkt ersichtlicher Vorteil folgt aus der Einsparung an Pigmentmaterial, mit einhergehender Kostenreduktion, aber auch mit verringerter Staubbildung bei der Verarbeitung. Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise auf Chemikalien verzichtet bzw. deren erforderliche Menge reduziert werden, die gegenwärtig zur Verbesserung der Pigmentretention verwendet werden. Ein weiterer, sehr bedeutender Vorteil des geringeren Pigmentgehalts bei einer vorgegebenen Opazität liegt in einer weiteren Verbesserung der strukturellen Integrität, insbesondere der Reißfestigkeit der faserigen Trägerstruktur, d.h. des Beschichtungsrohpapiers. Dies gilt in allen Richtungen innerhalb der Trägerstruktur und sowohl im trockenen wie auch im nassen Zustand.Without being bound to any particular theory, the addition of NFC appears to result in an increase in the effective surface area of the cellulosic fiber matrix, thereby providing better mechanical integrity and, in particular, improved tear strength of the structure. Moreover, a much more homogeneous uptake of the pigment species in the fiber network is made possible, which has very advantageous effects. The immediate advantage is that a given pigment content results in a significantly higher opacity or that a given opacity can be achieved with a lower pigment content. This results in clear economic as well as ecological advantages. A directly apparent advantage follows from the saving of pigment material, with concomitant cost reduction, but also with reduced dust formation during processing. In addition, chemicals can advantageously be dispensed with or reduced in their required amount, which are currently used to improve pigment retention. Another, very significant advantage of the lower pigment content at a given Opacity lies in a further improvement of the structural integrity, in particular the tear strength of the fibrous carrier structure, ie the coating base paper. This applies in all directions within the support structure and both in the dry and in the wet state.
Offenbar liegt ein synergistischer Effekt der Zugabe von NFC vor: einerseits scheint sie durch Bildung zusätzlicher Wasserstoffbrückenbindungen einen besseren mechanischen Zusammenhalt zu bewirken, und andererseits scheint sie durch die Möglichkeit der Reduktion des Pigmentgehalts sowie auch durch eine homogenere Verteilung des Pigments in Form von vergleichsweise kleinen Agglomeraten bzw. der Vermeidung von grösseren Klumpen, einen zusätzlichen Beitrag zum mechanischen Zusammenhalt zu leisten. Grössere Agglomerate würden als Schwachstellen wirken und die Reissfestigkeit des faserigen Trägermaterials herabsetzen.Apparently there is a synergistic effect of the addition of NFC: on the one hand, it seems to bring about a better mechanical cohesion by the formation of additional hydrogen bonds, and on the other hand, it seems by the possibility of reducing the pigment content as well as by a more homogeneous distribution of the pigment in the form of relatively small agglomerates or the avoidance of larger lumps, to make an additional contribution to the mechanical cohesion. Larger agglomerates would act as weak points and reduce the tear strength of the fibrous carrier material.
Ein weiterer, überraschender Vorteil des erfindungsgemässen faserigen Trägermaterials bei dessen Verwendung als Beschichtungsrohpapier ergibt sich aus einer Verbesserung der Oberflächentopographie, die zu einer besseren Bedruckbarkeit und Farbannahme mit einhergehender Einsparmöglichkeit für die üblicherweise verwendeten Druckfarben führt.Another surprising advantage of the inventive fibrous carrier material when used as a coating base paper results from an improvement in the surface topography, which leads to better printability and ink acceptance with associated savings for the commonly used printing inks.
Nanofasern aus Cellulose (engl.: "cellulose nanofibres", im Folgenden weiterhin als NFC abgekürzt) sind in den vergangenen 20 Jahren intensiv untersucht und in der Literatur beschrieben worden. Auch auf dem Gebiet der allgemeinen Papierherstellung wurden solche Nanofasern als möglicher "Wet End" Zusatz vorgeschlagen, um gewisse Eigenschaften des Papiers zu verbessern. Allerdings ist auch bekannt, dass die Zugabe erheblicher Mengen von NFC im Allgemeinen zu einem Verlust an Opazität führt [3], was insbesondere für Beschichtungsrohpapiere in höchstem Maße unerwünscht ist.Cellulose nanofibers (hereinafter abbreviated to "NFC") have been extensively studied and described in the literature over the past 20 years. Also in the field of general papermaking such nanofibers have been proposed as a possible "wet end" additive to improve certain properties of the paper. However, it is also known that the addition of significant amounts of NFC generally results in a loss of opacity [3], which is highly undesirable especially for coating base papers.
NFC wird allgemein durch ein mechanisches Zerkleinerungsverfahren aus Holz- und anderen Pflanzenfasern gewonnen; erste Beschreibungen gehen auf Herrick et al. [4] sowie Turback et al. [5] im Jahr 1983 zurück. Das neue Material wurde anfänglich als mikrofibrillierte Cellulose (MFC) bezeichnet. Heutzutage sind jedoch neben dem Begriff MFC unterschiedliche Bezeichnungen wie Cellulose-Nanofasern (CNF), nanofibrillierte Cellulose (NFC) sowie Cellulose Nano- oder Mikrofibrillen gebräuchlich. Es handelt sich dabei um ein semikristallines cellulosehaltiges Material aus Cellulosefasern mit hohem Aspektverhältnis (= Verhältnis von Länge zu Durchmesser), geringerem Polymerisationsgrad verglichen mit intakten Pflanzenfasern und entsprechend stark erhöhter Oberfläche, das beispielsweise durch einen Homogenisierungs- oder Mahlprozess gewonnen wird [6].NFC is generally obtained by a mechanical comminution process of wood and other vegetable fibers; first descriptions go to Herrick et al. [4] and Turback et al. [5] returned in 1983. The new material was initially called microfibrillated cellulose (MFC). Today, however, besides the term MFC, different terms such as cellulose nanofibers (CNF), nanofibrillated cellulose (NFC) and cellulose nano- or microfibrils are commonly used. It is a semi-crystalline cellulosic material made of cellulosic fibers with a high aspect ratio (= ratio of length to diameter), lower degree of polymerization compared with intact plant fibers and correspondingly increased surface area, which is obtained for example by a homogenization or milling process [6].
Im Gegensatz zu den geradlinigen "Cellulose-Whiskern", welche auch als "Cellulose-Nanokristalle" bezeichnet werden und die eine stabförmige Gestalt mit einer Länge von meist 100 bis 500 nm (je nach Cellulosequelle gibt es auch bis zu 1 µm lange Kristalle) haben, sind Cellulose-Nanofasern lang und biegsam. Die daraus gebildete NFC enthält in der Regel kristalline und amorphe Domänen und weist aufgrund starker Wasserstoffbrückenbindungen eine Netzwerkstruktur auf [7, 8, 9].In contrast to the straightforward "cellulose whiskers", which are also referred to as "cellulose nanocrystals" and have a rod-like shape with a length of usually 100 to 500 nm (depending on the cellulose source, there are also up to 1 micron long crystals) , cellulose nanofibers are long and flexible. The resulting NFC usually contains crystalline and amorphous domains and has a network structure due to strong hydrogen bonds [7, 8, 9].
Unter "papierübliche Zusatzstoffe" sind insbesondere Füllstoffe zu verstehen.By "customary paper additives" are meant in particular fillers.
Die im erfindungsgemässen Trägermaterial enthaltenen Pigmente und Füllstoffe sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Metalloxide, Oxide und/oder gemischte Oxide eines Halbmetalls/Halbleiters oder Mischungen derselben. Vorzugsweise können die Pigmente/Füllstoffe ausgewählt sein aus einer Gruppe, aber nicht beschränkt darauf, enthaltend Silicium, Magnesium, Calcium, Aluminium, Zink, Chrom, Eisen, Kupfer, Zinn, Blei oder Mischungen derselben. Bevorzugte Pigmente/Füllstoffe sind Kieselsäuren, Aluminiumoxide, Eisenoxide, Magnesiumsilicat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Zinnoxid, Aluminiumsilicat, Calciumcarbonat, Talcum, Clay, Siliciumdioxid, anorganische Stoffe wie Diatomit, organische Stoffe wie z.B. Melamin-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze, Acrylate, Polyvinylalkohol, modifizierter Polyvinylalkohol, Polyvinylacrylate, Polyacrylate, synthetische Bindemittel, Bindemittel natürlichen Ursprungs wie Stärke, modifizierte Stärke, Carboxymethylcellulose oder Mischungen daraus.The pigments and fillers contained in the novel support material are preferably selected from the group of metal oxides, oxides and / or mixed oxides of a semi-metal / semiconductor or mixtures thereof. Preferably, the pigments / fillers may be selected from, but not limited to, silicon, magnesium, calcium, aluminum, zinc, chromium, iron, copper, tin, lead or mixtures thereof. Preferred pigments / fillers are silicic acids, aluminum oxides, iron oxides, magnesium silicate, magnesium carbonate, titanium dioxide, tin oxide, aluminum silicate, calcium carbonate, talcum, clay, silicon dioxide, inorganic substances such as diatomite, organic substances such as melamine-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, acrylates, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyvinyl acrylates, polyacrylates, synthetic binders, natural origin binders such as starch, modified starch, carboxymethyl cellulose or mixtures thereof.
Eine besonders bevorzugte Pigmentspezies zur Bildung einer weißen Färbung ist Titandioxid (Anspruch 3). Eine weitere, für manche Anwendungen eingesetzte Pigmentspezies ist das Eisenoxid (Anspruch 4).A particularly preferred pigment species for forming a white coloration is titanium dioxide (claim 3). Another pigment species used for some applications is the iron oxide (claim 4).
Gemäß einem weiteren Aspekt (Anspruch 5) umfasst ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Trägermaterials die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer wässrigen Suspension, welche ein cellulosehaltiges Material sowie eine Beimengung der besagten Pigmentspezies und optional weitere papierübliche Zusätze enthält,
- Blattbildung,
- Trocknung,
- Providing an aqueous suspension which contains a cellulose-containing material and an admixture of the said pigment species and optionally further paper-like additives,
- Sheet formation,
- drying,
Gemäss einer Ausführungsform des Verfahrens (Anspruch 6) beträgt der NFC-Anteil 5 bis 10 Gew.-%According to one embodiment of the method (claim 6), the NFC content is 5 to 10% by weight.
Die für das obige Verfahren verwendete NFC soll eine spezifische Oberfläche (SSA) von mindestens 125 m2/g, insbesondere von mindestens 175 m2/g, vorzugsweise mindestens 225 m2/g aufweisen (Anspruch 7).The NFC used for the above process should have a specific surface area (SSA) of at least 125 m 2 / g, in particular of at least 175 m 2 / g, preferably at least 225 m 2 / g (claim 7).
Vorteilhafterweise kommt beim erfindungsgemässen Verfahren ein Papierherstellungsverfahren zum Einsatz, das für die Herstellung von Beschichtungsrrohpapier geeignet und optimiert ist. Derartige Verfahren sind grundsätzlich bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren dahingehend abzuwandeln sein, dass dem cellulosehaltigen Material entweder unmittelbar vor Bildung einer wässrigen Suspension oder im Anschluss daran der besagte Anteil von 1 bis 20 Gew.-% an NFC zugesetzt wird. Wiederum bezieht sich diese prozentuale Angabe auf das Gesamtgewicht aller Cellulosefasern.Advantageously, the process according to the invention uses a papermaking process which is suitable and optimized for the production of coating base paper. Such methods are known in principle. In the context of the present invention, the process will be modified such that the cellulose-containing material is added either directly before the formation of an aqueous suspension or subsequently in the proportion of 1 to 20% by weight of NFC. Again, this percentage refers to the total weight of all cellulosic fibers.
Gemäß einem weiteren Aspekt (Anspruch 8) wird ein poröses Beschichtungsrohpapier bereitgestellt, welches sich durch eine erhöhte Opazität bei vorgegebenem Pigmentgehalt bzw. durch einen geringeren Pigmentbedarf bei vorgegebener Opazität auszeichnet und gleichzeitig mit marktüblichen Verfahren wie beispielsweise in der
Gemäß noch einem weiteren Aspekt (Anspruch 9) wird ein Vorimprägnat bereitgestellt, wobei das erfindungsgemässe Trägermaterial mit einer geeigneten Kunstharzdispersion imprägniert wird. Vorimprägnate werden in an sich bekannter Weise durch Imprägnierung eines faserigen Trägermaterials mit einer Tränkharzlösung hergestellt (siehe beispielsweise
Die erfindungsgemässen Erzeugnisse werden als Oberflächenschichten für verschiedenartigste plattenförmige Materialien, insbesondere Schichtpressstoffe verwendet. Derartige Schichtstoffe sind insbesondere als "High Pressure Laminates (HPL)" und "Low Pressure Laminates" bekannt. Diese könne im Innenbereich sowohl für Böden, Wände und Decken und sämtliche Möbelflächen verwendet werden. Es versteht sich, dass je nach Einsatzbereich die Oberflächenschicht noch mit einer zusätzlichen Schutzschicht (Overlay) versehen oder lackiert wird.The products according to the invention are used as surface layers for a very wide variety of plate-shaped materials, in particular laminate materials. Such laminates are known in particular as "high pressure laminates (HPL)" and "low pressure laminates". This could be used indoors for floors, walls and ceilings and all furniture surfaces. It is understood that depending on the application, the surface layer still provided with an additional protective layer (overlay) or painted.
-
1.
Istek, A.; Aydemir, D.; Asku, S. The effect of decor paper and resin type on the physical, mechanical, and surface quality properties of particleboards coated with impregnated decor papers. Bioresources 2010, 5, 1074-1083 Istek, A .; Aydemir, D .; Asku, S. The effect of decor paper and resin type on the physical, mechanical and surface properties of particleboards coated with impregnated decor papers. Bioresources 2010, 5, 1074-1083 -
2.
Bardet, R.; Belgacem, M.N.; Bras, J. Different strategies for obtaining high opacity films of MFC with TiO2 pigment. Cellulose 2013, 20, 3025-3037 Bardet, R .; Belgacem, MN; Bras, J. Different strategies for obtaining high opacity films of MFC with TiO2 pigment. Cellulose 2013, 20, 3025-3037 -
3.
Herrick, F.W.; Casebier, R.L.; Hamilton, J.K.; Sandberg, K.R. Microfibrillated cellulose: Morphology and accessibility. J. Appl. Polym. Sci. Appl. Polym. Symp. 1983, 37, 797-813 Herrick, FW; Casebier, RL; Hamilton, JK; Sandberg, KR Microfibrillated cellulose: Morphology and accessibility. J. Appl. Polym. Sci. Appl. Polym. Symp. 1983, 37, 797-813 -
4.
Turbak, A.F.; Snyder, F.W.; Sandberg, K.R. Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: Properties, uses, and commercial potential. J. Appl. Polym. Sci. Appl. Polym. Symp. 1983, 37, 815-827 Turbak, AF; Snyder, FW; Sandberg, KR Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: Properties, uses, and commercial potential. J. Appl. Polym. Sci. Appl. Polym. Symp. 1983, 37, 815-827 -
5.
Nakagaito, A.N.; Yano, H. Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure. Appl. Phys. A-Mat. Sci. Process. 2005, 80, 155-159 Nakagaito, AN; Yano, H. Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order unit web-like network structure. Appl. Phys. A-Mat. Sci. Process. 2005, 80, 155-159 -
6.
Andresen, M.; Johansson, L.S.; Tanem, B.S.; Stenius, P. Properties and characterization of hydrophobized microfibrillated cellulose. Cellulose 2006, 13, 665-677 Andresen, M .; Johansson, LS; Tanem, BS; Stenius, P. Properties and characterization of hydrophobized microfibrillated cellulose. Cellulose 2006, 13, 665-677 -
7.
Lu, J.; Askeland, P.; Drzal, L.T. Surface modification of microfibrillated cellulose for epoxy composite applications. Polymer 2008, 49, 1285-1298 Lu, J .; Askeland, P .; Drzal, LT Surface modification of microfibrillated cellulose for epoxy composite applications. Polymer 2008, 49, 1285-1298 -
8.
Zimmermann, T.; Pöhler, E.; Geiger, T. Cellulose fibrils for polymer reinforcement. Adv. Eng. Mat. 2004, 6, 754-761 Zimmermann, T .; Pöhler, E .; Geiger, T. Cellulose fibrils for polymer reinforcement. Adv. Eng. Mat. 2004, 6, 754-761 -
9.
Iwamoto, S.; Kai, W.; Isogai, A.; Iwata, T. Elastic modulus of single cellulose microfibrils from tunicate measured by atomic force microscopy. Biomacromolecules 2009, 10, 2571-2576 Iwamoto, S .; Kai, W .; Isogai, A .; Iwata, T. Elastic modulus of single cellulose microfibrils from tunicate measured by atomic force microscopy. Biomacromolecules 2009, 10, 2571-2576
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
- Fig. 1
- die spezifische Oberfläche SSA (engl. "Specific Surface Area") in m2/g von NFC-haltiger Cellulose als Funktion des Gewichtsanteils an NFC; und
- Fig. 2
- die Lichtreflexion (Mittelwert im Band 360 bis 740 nm) auf schwarzem Hintergrund als Funktion des TiO2-Gehaltes in Gew.-%, für Verpressungen mit Papieren ohne NFC (Dreiecke) sowie
mit Papieren mit 5 Gew.-% NFC (Quadrate).
- Fig. 1
- the specific surface area SSA in m 2 / g of NFC-containing cellulose as a function of the weight fraction of NFC; and
- Fig. 2
- the light reflection (mean in the band 360 to 740 nm) on a black background as a function of the TiO 2 content in wt .-%, for pressings with papers without NFC (triangles) and with papers with 5 wt .-% NFC (squares).
Wie aus der
Zur vergleichenden Beurteilung der Eigenschaften von herkömmlichen Beschichtungsrohpapieren ohne NFC sowie von solchen mit NFC wurden Papierzuschnitte mit einer konstanten Zellstoffdichte von 50 g/m2 und steigenden TiO2 Gehalten mittels eines Blattbildners hergestellt (Estanit, Mülheim an der Ruhr, Deutschland, in Anlehnung an DIN EN ISO 5269-2 - DIN 54358).For the comparative evaluation of the properties of conventional coating base papers without NFC and those with NFC, paper blanks with a constant pulp density of 50 g / m 2 and increasing TiO 2 contents were produced by means of a sheet former (Estanit, Mülheim an der Ruhr, Germany, based on DIN EN ISO 5269-2 - DIN 54358).
Gebleichter Zellstoff aus Holzfasern wurde nach einem Standardverfahren zu einem Schopper-Riegler Wert von 35 SR° gemahlen.Bleached wood fiber pulp was ground by a standard method to a Schopper-Riegler value of 35 SR °.
Eine erste 1 Gew.-%ige Suspension dieses Zellstoffes wurde vorbereitet, um Standardpapierzuschnitte herzustellen.A first 1% by weight suspension of this pulp was prepared to prepare standard paper blanks.
Eine zweite 1 Gew.-%ige Zellstoffsuspension mit 5 Gew.-% NFC (bezogen auf die gesamte Zellstoffmenge) wurde vorbereitet, um modifizierte Papierzuschnitte herzustellen. Die NFC aus Nadelholzfasern (ECF, Firma Stendal, D) wurde nach dem in folgender Referenz beschriebenen Verfahren produziert:
Für die Blätterherstellung wurden jeweils 150 mL einer Suspension auf 4 L verdünnt (entspricht 50m2/g Zellstoff im Endpapier). Zu diesem Zellstoff wurde TiO2 in steigenden Mengen (0.1 g bis 2.0g, aus einer 10 Gew.-%igen Suspension) zugegeben. Jede Mischung wurde mittels Al2SO4 auf einen pH-Wert von ca. 6,3 eingestellt und mittels eines Homogenisiersystems (Ultraturrax) 30 Sekunden bei 15'000 upm behandelt. Die Blätter wurden dann mittels Vakuumfiltration (nach DIN EN ISO 5269-2) produziert und anschliessend vakuumgetrocknet. Von jedem Blatt wurde eine Probe entnommen, um dessen TiO2 Gehalt mittels Veraschung zu bestimmen (900°C, 10 min).For the production of leaves, in each
Das übrige Material wurde auf einem schwarzen Hintergrund mit wässrigem Melaminharz imprägniertem Overlaypapier zu einem Hochglanzkomposit verpresst (60 bar, 2 min bei 150°C, Rückkühlung: 5 min, bis ca. 45°- 50C°). Die durchschnittliche Lichtreflexion dieser Verpressungen wurde mittels eines Spektrophotometers (Konika Minolta, CM-2500D) zwischen 360 und 740 nm ermittelt.The remaining material was pressed on a black background with aqueous melamine resin impregnated overlay paper to a high gloss composite (60 bar, 2 min at 150 ° C, re-cooling: 5 min, to about 45 ° - 50C °). The average light reflection of these compressions was determined by means of a spectrophotometer (Konika Minolta, CM-2500D) between 360 and 740 nm.
Wie aus der
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet, dass das cellulosehaltige Material einen Anteil von 1 bis 20 Gew.-% an NFC enthält.
characterized in that the cellulose-containing material contains a proportion of 1 to 20 wt .-% of NFC.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0648248B1 (en) | 1992-06-22 | 1998-11-25 | ARJO-WIGGINS DEUTSCHLAND GmbH | Aqueous impregnating composition |
EP1936032A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-25 | Akzo Nobel N.V. | Method of producing a paper product |
WO2013109441A1 (en) | 2012-01-16 | 2013-07-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Dispersions made from treated inorganic particles for making decor paper having improved optical performance |
-
2015
- 2015-09-04 EP EP15183940.4A patent/EP3138958A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0648248B1 (en) | 1992-06-22 | 1998-11-25 | ARJO-WIGGINS DEUTSCHLAND GmbH | Aqueous impregnating composition |
EP1936032A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-25 | Akzo Nobel N.V. | Method of producing a paper product |
WO2013109441A1 (en) | 2012-01-16 | 2013-07-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Dispersions made from treated inorganic particles for making decor paper having improved optical performance |
Non-Patent Citations (10)
Title |
---|
ANDRESEN, M.; JOHANSSON, L.S.; TANEM, B.S.; STENIUS, P.: "Properties and characterization of hydrophobized microfibrillated cellulose", CELLULOSE, vol. 13, 2006, pages 665 - 677 |
BARDET, R.; BELGACEM, M.N.; BRAS, J.: "Different strategies for obtaining high opacity films of MFC with Ti02 pigment", CELLULOSE, vol. 20, 2013, pages 3025 - 3037 |
HERRICK, F.W.; CASEBIER, R.L.; HAMILTON, J.K.; SANDBERG, K.R.: "Microfibrillated cellulose: Morphology and accessibility", J. APPL. POLYM. SCI. APPL. POLYM. SYMP., vol. 37, 1983, pages 797 - 813 |
ISTEK, A; AYDEMIR, D.; ASKU, S.: "The effect of decor paper and resin type on the physical, mechanical, and surface quality properties of particleboards coated with impregnated decor papers", BIORESOURCES, vol. 5, 2010, pages 1074 - 1083 |
IWAMOTO, S.; KAI, W.; ISOGAI, A; IWATA, T.: "Elastic modulus of single cellulose microfibrils from tunicate measured by atomic force microscopy", BIOMACROMOLECULES, vol. 10, 2009, pages 2571 - 2576 |
JOSSET, S. ET AL.: "Energy consumption of the nanofibrillation of bleached pulp, wheat straw and recycled newspaper through a grinding process", NORDIC PULP & PAPER RESEARCH JOURNAL, vol. 29, 2014, pages 167 - 175 |
LU, J.; ASKELAND, P.; DRZAL, L.T.: "Surface modification of microfibrillated cellulose for epoxy composite applications", POLYMER, vol. 49, 2008, pages 1285 - 1298 |
NAKAGAITO, A.N; YANO, H.: "Novel high-strength biocomposites based on microfibrillated cellulose having nano-order-unit web-like network structure", APPL. PHYS. A-MAT. SCI. PROCESS., vol. 80, 2005, pages 155 - 159 |
TURBAK, AF.; SNYDER, F.W.; SANDBERG, K.R.: "Microfibrillated cellulose, a new cellulose product: Properties, uses, and commercial potential", J. APPL. POLYM. SCI. APPL. POLYM. SYMP, vol. 37, 1983, pages 815 - 827 |
ZIMMERMANN, T.; PÖHLER, E.; GEIGER, T.: "Cellulose fibrils for polymer reinforcement.", ADV. ENG. MAT, vol. 6, 2004, pages 754 - 761 |
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