NL8502089A

NL8502089A - Geimpregneerde vezellaminaten.

Info

Publication number: NL8502089A
Application number: NL8502089A
Authority: NL
Original assignee: Sonoco Products Co
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-02-17
Also published as: ES8802125A1; JPH0515840B2; CA1235639A; US4582735A; ES545110A0; JPS6153333A; MX161348A

Description

N033298 1 ^

Geïmpregneerde vezel!aininaten

De uitvinding heeft betrekking op laminaten van papierachtige materialen, die zijn geïmpregneerd met een synthetisch harsachtig materiaal.

Uit vezel achtige, papierachtige materialen, zoals karton, vervaar-5 digde buizen en zogenaamde cones, die verder worden aangeduid als kegels, worden in het algemeen gevormd door spiraalsgewijs wikkelen of in elkaar draaien van een groot aantal papierstroken in over elkaar liggende positie met plakmiddel daartussen voor het vormen van een verscheidene lagen omvattende papierbuis of -kegel.

10 Buizen en kegels kunnen op deze wijze uit onbehandeld papier worden gevormd. Onbehandeld papier is buigzaam en kan opnieuw tot pulp worden verwerkt, naar uit onbehandeld papier gevormde buizen hebben geen sterkte en bestandheid tegen water. Ten einde de sterkte en de be-standheid tegen vocht van dergelijke papierbuizen en -kegels te verbe-15 teren alsmede een relatief hard uitwendig oppervlak op deze buizen en kegels te vormen, kunnen de voortbrengselen worden geïmpregneerd met een geschikt impregneermiddel, zoals een synthetisch harsachtig materiaal. Het impregneren kan worden uitgevoerd door de gerede buis of kegel onder te dompelen in een bad van impregnerend materiaal of door het 20 vormen van de buis of kegel uit een tevoren geïmpregneerd vezelmate-riaal.

Het vaak gebruikte impregneermiddel is een fenol-formaldehydhars.

Deze fenol-formaldehydharsen leveren problemen op bij de verwerking aangezien ze alleen harden na lange tijden en bij verhoogde temperatu-25 ren, bijvoorbeeld door behandeling in een stoomkast ("steam-chesting") en moeten tenminste gedeeltelijk worden gehard onmiddellijk na de im-pregnering, zodat het papier zonder blokkeren kan worden opgeslagen.

Zelfs met gedeeltelijk gehard hars geïmpregneerd papier vertoont de neiging tot blokkeren, wanneer het als zodanig wordt opgerold, hoewel 30 het met enige moeite kan worden afgerold. Bovendien geldt, dat hoewel het geïmpregneerde papier sterker en meer bestand tegen water is dan onbehandeld papier, het ook een geringe inwendige buigzaamheid bezit en de neiging vertoont bros te worden. Zo kunnen fenol bevattende buizen bij vervorming versplinteren. Deze moeilijkheden hebben tot gevolg dat 35 hoge kosten verbonden zijn aan de toepassing van fenol-formaldehyd als impregneermiddel. Impregnering met fenol-formaldehyd is een kostbare en veel energie vergende werkwijze, wat een hoge kostprijs tot gevolg heeft terwijl een produkt wordt verkregen, dat veel te wensen overlaat.

850 2 OS * f -» 2

De moeilijkheden en kosten, die verbonden zijn met met fenol-for-maldehyd geïmpregneerde buizen, suggereren een beperkte toepassing voor behandelde buizen. Onbehandelde buizen bezitten echter vaak een onvoldoende sterkte voor vele toepassingen. Het zou wenselijk zijn, te 5 beschikken over een behandeling, die zowel sterkte als buigzaamheid verschaft ten einde weerstand te bieden aan plotselinge schokken of afslijtingen, die zouden kunnen leiden tot versplinteren van met fenol-formaldehyd geïmpregneerde buizen en vergruizen van zwakkere, onbehandelde buizen.

10 Derhalve heeft de uitvinding ten doel een papierbuis of -kegel te verschaffen, die een verbeterde sterkte en een verhoogde bestandheid tegen afslijting en penetratie van water bezit.

Verder heeft de uitvinding ten doel een geïmpregneerd papier te verschaffen voor buizen en kegels, die met een hoge snelheid kunnen 15 worden geroteerd en fysisch ruwe behandelingen kunnen ondergaan.

Verder heeft de uitvinding ten doel een geïmpregneerde papierbuis of -kegel met een geringe kostprijs te verschaffen.

Voorts heeft de uitvinding ten doel een werkwijze te verschaffen voor het impregneren van papier, die een besparing van kosten, energie 20 en tijd oplevert in vergelijking met de stand van de techniek.

Deze en andere doelstellingen van de onderhavige uitvinding kunnen worden bereikt door het impregneren van papierachtige materialen met een in aanzienlijke mate watervrij emulgeerbaar methyleendiisocyanaat (EMDI). Gevonden werd, dat EMDI snel en volledig vezelmaterial en bin-25 nendringt, snel hardt, zelfs bij omgevingstemperatuur, zonder dat blokkering optreedt, en een papier verschaft met een voortreffelijke sterkte, buigzaamheid en bestandheid tegen afslijting, terwijl de totale kostprijs lager is dan van de materialen volgens de stand van de techniek.

30 De uitvinding heeft derhalve betrekking op geïmpregneerue buizen en kegels van vezelmateriaal, die zijn gevormd door impregneren van een papierachtig materiaal met in aanzienlijke mate watervrij EMDI, waarbij men het EMDI laat harden tot de vereiste hardheid en voor, tijdens of na de hardingstrap, tenminste een laag van het geïmpregneerde materi-35 aal bekleedt met plakmiddel en een groot aantal lagen geïmpregneerd materiaal tezamen wikkelt onder vorming van een gelamineerde buis of kegel. De uitvinding betreft eveneens buizen en kegels, die zijn gevormd door impregneren met EMDI van tevoren gevormde gelamineerde buizen en kegels, en heeft tevens betrekking op laminaten, die een groot 40 aantal met EMDI geïmpregneerde lagen van papierachtig materiaal om- 8502 08 § * - *4 3 vatten.

Figuur 1 is een grafiek, waarin de "beam strength" is uitgezet tegen de wanddikte voor buizen van met EMDI behandeld papier en onbehandeld karton met grote sterkte.

5 Figuur 2 is een grafiek, waarin de axiale vergruizingssterkte ("crush strength") is uitgezet tegen de wanddikte voor buizen van met EMDI behandeld papier en onbehandeld karton met grote sterkte.

Figuur 3 is een grafiek, waarin de vlakke vergruizingssterkte is uitgezet tegen de wanddikte voor buizen van met Ei€)I behandeld papier 10 en onbehandeld karton met grote sterkte.

Figuur 4 is een grafiek, waarin de radiale vergruizingssterkte is uitgezet tegen de wanddikte voor buizen van met EMDI behandeld papier en onbehandeld karton met grote sterkte.

Figuur 5 is een grafiek, waarin het gewicht per 1000 inch is uit-15 gezet tegen de wanddikte voor ouizen van met EMDI behandeld papier en onbehandeld karton met grote sterkte.

Het impregneermiddel volgens de uitvinding is bekend als emulyeer-baar methyleendiisocyanaat (EMDI). Deze uitdrukking heeft betrekking op mengsels van materialen, die uitgebreid zijn besproken in het Ameri-20 kaanse octrooischrift 3.996.154, welke materialen aromatische diisocya-naten en/of polyisocyanaten met een relatief hoge functionaliteit en een methyleenbrug omvatten. Methyleenbruggen bevattende polyvinylpolyisocyanaten zijn algemeen bekend en hebben de formule volgens het formuleblad, waarin n een getal voorstelt, dat groter dan of gelijk 1s aan 25 1. Effl)I formuleringen omvatten ook een niet-ionoyeen oppervlakte-actief middel, dat geen hydroxyl-, amino- of carbonzuurgroepen bevat en die condensaten van alkylfenol en, een lange keten bevattende alcoholen en amiden met epoxyethaan, waarbij de eindstandige hydroxyl groep bijvoorbeeld is veretherd of veresterd, kunnen omvatten. Van bijzondere waarde 30 als oppervlakte-actieve middelen in het kader van de onderhavige uit-vindiny zijn de reactieprodukten van diisocyanaten en een hogere functionaliteit bezittende polyisocyanaten met monoalkylethers van poly-ethyleenglycolen. Deze speciale oppervlakte-actieve middelen of emul-geermiddelen hebben de formule RQ(CH2CH20)nC0NHX waarin R een al-35 kylgroep met 1-4 kool stofatomen voorstelt en n een geheel getal voorstelt zodat de verbindiny gemiddeld tenminste 5 o^yethyleengroepen bevat en X de rest van een di- of polyisocyanaat voorstelt en tenminste een vrije isocyanaatgroep bevat. Er moeten voldoende oxyethyleenyroepen (CH2CH2O) in het oppervlakte-actieve middel aanwezig zijn, zodat 40 gemiddeld 5 van dergelijke groepen per molecuul aanwezig zijn. Het ver-

3502 08 S

i' * 4 dient de voorkeur, dat n een gemiddelde waarde van 5 tot 120 heeft. Het EMDI bevat bij voorkeur 5-15 gew.delen oppervlakte-actief middel per 100 gew.delen isocyanaat.

EMDI dispersies in water zijn bruikbaar als plakmiddelen, bindmid-5 delen en bekledingsmiddelen voor oppervlakken. Ze zijn ook gebruikt als bindmiddelen voor deeltjes bevattende platen en spaanplaat, plakmiddelen voor polyurethanschuim, leer en hout en tegen weersinvloeden bestand zijnde bekledingen voor hout en beton.

Het voorkeur verdienende EMDI impregneermiddel volgens de uitvin-10 ding wordt in de handel gebracht onder de naam Rubinate MF-178 door Rubicon Chemicals Inc., Wilmington, Delaware, USA. Dit materiaal wordt geacht ongeveer 50 gew.% difenylmethaan-4,4'-diisocyanaat, ongeveer 45 gew.% isocyanaatpolymeren met methyleenbruggen met een relatief hoog molecuul gewicht en ongeveer 5 gew.% oppervlakte-actief middel in de 15 vorm van gemodificeerd difenylmethaandiisocyanaat te omvatten. Dit materiaal wordt geleverd als een vloeistof, die ongeveer 95 gew.% vaste stof bevat.

De impregneringswerkwijze volgens de uitvinding is toepasbaar op een groot aantal verschillende beklede en niet-beklede papiersoorten, 20 kartonsoorten, zoals de soorten die in het algemeen worden gebruikt bij de vervaardiging van dozen, kringlooppapiersoorten en andere vezel achtige, buigzame materialen, met inbegrip van de materialen die zowel cellulosevezels als polymeervezels bevatten. De uitdrukkingen "papier" en "papierachtige materialen" worden in deze beschrijving gebruikt als 25 algemene termen voor het aanduiden van dergelijke materialen.

Volgens de onderhavige uitvinding kan het impregneren van het papier plaatsvinden door eenvoudige onderdompeling in in aanzienlijke mate watervrij EMDI. Verzadiging van het papier met het EMDI blijkt bijna onmiddellijk plaats te vinden, waarbij een verzadigingstijd van 10 se-30 conden is waargenomen op een niet-bekleed "15 point" kraftpapier, waarbij een opname van 88% plaatsvindt. Omdat een dergelijk hoge opname niet economisch is, kan het te adviseren zijn materialen te impregneren, die van ouds gebruikelijk niet-impregneerbaar zijn, ten einde het opnameniveau te verminderen. Het impregneren van een bekleed karton van 35 "15 point" kraftpapier zal een opname van EMDI van ongeveer 18% met zich meebrengen maar een karton met een voortreffelijke sterkte verschaffen.

Het gefmpregeneerde papierachtige materiaal kan vervolgens volgens een groot aantal werkwijzen worden behandeld. Indien bijvoorbeeld 40 geen verdere verwerking ten tijde van de impregnering gewenst wordt, 8502089 * fc 5 kan het karton rond een kern worden gewikkeld en kan men Dij de heersende temperatuur en vochtigheid laten harden. Gevonden werd, dat het met EMDI geïmpregneerde papier in het algemeen niet zal blokkeren, hoewel blokkeren in specifieke gebieden plaats kan vinden wegens ver-5 ontreinigingen in het papier, zoals heetsmeltlijmen, die soms als verontreinigingen in kringlooppapier worden aanyetroffen. Wanneer een verdere verwerking yewenst is, kan het karton worden afgewikkeld, bekleed met plakmiddel en opyewikkeld tezamen met verdere al dan niet geïmpregneerde karton!ayen onder vorming van een gelamineerde buis of kern lü met een gewenste dikte* Hoewel het mogelijk is een verscheidene lagen omvattende buis of kern te vormen door wikkelen van een met plakmiddel beklede laag op zichzelf, zal normaliter een aantal afzonderlijke lagen tezamen worden opgewikkeld.

Zonder aan enige theorie te worden gebonden wordt verondersteld 15 dat het EMDI in de eerste plaats reactief is ten opzichte van het vocht in het papier, waardoor een gesubstitueerd ureum wordt gevormd, en ten opzichte van de primaire en secundaire hydroxyl groepen in het papier, waardoor een urethaancellulose wordt gevormd. Verondersteld wordt, dat de vorming van het gesubstitueerde ureum een nadelige invloed heeft op 20 de neiging tot het aan elkaar hechten van de papierlagen. Er zou ook een effect kunnen zijn op grond van de aanwezigheid van het emulgeer-middel in het EMDI.

De tijd, die nodig is voor een volledige reactie van het EMDI met het papier, zal afhankelijk zijn van de temperatuur en de relatieve 25 vochtigheid. Bij een temperatuur van 23°C en een relatieve vochtigheid van 50¾ zal de reactie met ''421b linerboard" binnen 48 uren voor 50% verlopen zijn en binnen 12-14 dagen voor 100% verlopen zijn. Er wordt verondersteld, dat dit het gevolg is van een in het begin plaatsvindende, snelle reactie met water in het papier, gevolgd door een lanyzamere 30 reactie met het papier zelf. Bij 121°C is de reactie in enkele seconden vol 1 edi g.

Het karton kan ook worden gehecht en gevormd tot een buis of kegel ten tijde van de impregnering. Aangezien de opname van het EMDI bijna ogenblikkelijk is, kan het plakmiddel direct na de impregnering worden 35 aangebracht en kunnen verscheidene lagen samen worden opgewikkeld onder vorming van een gelamineerde buis of kegel met een gewenste dikte. De gevormde buis of kegel kan dan ofwel bij de heersende temperatuur en vochtigheid of onder invloed van warmte ofwel direct of door wrijving worden gehard.

40 Het zal duidelijk zijn, dat bij het vormen van de gelamineerde 8502089

4 V

6 buis of kegel niet elke laag een met EMDI geïmpregneerde laag hoeft te zijn. Verder hoeft niet iedere laag te worden bekleed met plakmiddel, zolang de onbeklede oppervlakken in aanraking zijn met met plakmiddel beklede oppervlakken.

5 Het is ook mogelijk eerst de buis of kegel te vormen en de buis of kegel later te behandelen met EMDI, wat een produkt verschaft, dat een specifieke bestandheid tegen verkeerd gebruik ("abuse resistance"), eigenschappen met betrekking tot het tegenhouden van water of sterkte bezit. Het is bijvoorbeeld mogelijk alleen bepaalde gebieden aan de be-10 handeling achteraf te onderwerpen, zoals de uiteinden van de buis. De behandelde buis of kegel kan dan ofwel bij de heersende temperatuur en vochtigheid ofwel onder directe of wrijvingswarmte worden gehard.

Er was een probleem ontstaan ten aanzien van het vinden van een plakmiddel, dat de lagen van het met EMDI geïmpregneerde karton, dat 15 is uitgehard, op doelmatige aaneen doet hechten. Het harden van het ge-ïmpregeneerde karton verandert de fysische eigenschappen van het oppervlak ten aanzien van de hechting, in het bijzonder de doordringing van het plakmiddel in het oppervlak, en aangezien het geharde produkt veel van dezelfde eigenschappen als kunststof heeft, lijkt het aan el-20 kaar hechten van lagen van het behandelde karton op het aan elkaar hechten van twee stukken kunststof. Met veel plakmiddelen wordt bij dergelijke toepassingen slechts een plaatselijke hechting verkregen.

Een specifiek plakmiddel, dat onder de naam Haloflex®208 in de handel wordt gebracht, heeft betere resultaten opgeleverd dan andere. Dit 25 plakmiddel is een mengsel van polyvinylchloride, polyvinylideenchloride en acryl aten en wordt in de handel gebracht door ICI Americas, Wilmington, Delaware, USA. Een andere oplossing voor het probleem van de hechting is het bekleden van het papier met plakmiddel na het impregneren maar voor het harden van het EMDI. Deze methode is mogelijk omdat het 30 EMDI snel genoeg in de massa van het papier wordt geabsorbeerd om een verspreiding van het plakmiddel over het oppervlak mogelijk te maken.

Bij toepassing van deze methode wordt de overmaat EMDI na de impregne-ring afgeschraapt en wordt vervolgens een gebruikelijk plakmiddel op het papier aangebracht. Na aanbrengen van het plakmiddel worden ver-35 scheidene lagen karton voor de harding aan elkaar gehecht.

Verdere aspecten van de onderhavige uitvinding worden in de volgende voorbeelden nader toegelicht. De als TAPPI normen aangeduide proeven zijn als volgt: 8502089 * * 7 A. Caliper of paper and paperboard T411

B. Basis weight and coating of paper T41Q

C. Ring crush of paperboard T818 5 D. Tensile oreakiny properties of paper and paperboard T494 E. Stiffness of paperboard T489 F. Bending number of paperboard T495 G. Tearing resistance of paperboard, edge T470 10 H. Mullen test for bursting strength T403, T807, T810 I. Tensile breaking strength of paper and paperboard (wet) T456 0. Water absorbency, paperboard (non bibulous) T492 K. Moisture in paper T412 15

Voorbeeld I

".015" Kraft coated Duro©" werd door onderdompeling volledig geïmpregneerd met Rubinate MF-178. De behandelingslijn werd uitgevoerd bij ongeveer 50 belt feet per minuut ter verkrijging van een vol-20 ledige verzadiging, waarbij de onderdornpelingstijd ongeveer 10 seconden bedroeg. De baan werd vervolgens opgerold en men liet deze gedurende verscheidene dagen bij kamertemperatuur harden alvorens monsters te nemen voor fysische analyse. Nadat een geschikte harding bereikt was werden de rollen afgewikkeld en in stroken gesneden. Er werd waargenomen, 25 dat er geen aan elkaar kleven van de papierlagen had plaatsgevonden. De eigenschappen van het geharde geïmpregneerde papier werden vervolgens vergeleken met de eigenschappen van onbehandeld "kraft coated Duro® ", met Durox® 135, een onbehandeld karton met een grote sterkte, en met "15 point saturating kraft", dat was behandeld met fe-30 nol-formaldehydhars en gedurende 1 uur bij 163°C verhit. De resultaten van dit onderzoek worden weergegeven in tabel A.

8502089 ;· ► 8 i a «η F-ί β 2 Ο <0 <D 3 σν ·<* in P tj o in' n vow mei r? n m oo oo

£ q >-t vo ovg co n in I in I coin oo III i III

Ο ·Η Η N· Π N CO *-l VO f-ΙιΗ OO

•H -i-1 n*. m «Γ» > » H nj o ΡΟΗ r"f S3 co in £3 •a in no

aim n n oo n· vo N

S® io vf mo otn hn min mm n· ο <t»coh ρί ηΓηΤαΓ 01¾ a h vo vo in om mm o oo ov n· hvo in in in HQ in i-ι r~ in h mov h r> »3· nv h flg NH CvH ·.·.

c b mm ÖO CD Γ-

N H

i

1ITJ Ο O

j is m^ m n.

4 « ιβ n vo m «Ρι-ι e\ co in in «* in © .-t ico vt m ιηνοαο ®Qai-i-vo vd i-ι -t n· i-ι in cn in cn n· on· η σν n <-l . -y 0 i-ι m vo h m ovoh in n· cm m i-i m ^ <0 , Η H N r-l p) V N m I— B Ή i-ι vo I 8s (- ©

§ N Ο O

_j n co ·* , m δ 5) vo vo vo vein p-N h to in m von nop· n· in in io*

-Q § Η Η I" 00 OV NN 001 N»| m® O 00 ON N* VO Ni-I

fl S m n »σν η p- n cd cn n m h to a) Q m n * * * fi)

Bo q ON

Ss H sa 81 I l8 |e L· |8 Ι8Ϊ|8 |fl .1.1 .

i atta sl h eSu §|’xj tv IS aS i $ .3 3 ^-9 8 ^-9 8 «·9 8 *3» J.9 8 3-9 8 -98 . -9 -9 * $ η 1 * £°.9 4Ζ:3 3°·9 2,α·9 *α·9 |Ω.9 °·9 Ηβο α# η 8* - J pSalSD *S° S gQ * g° 5® •9 I 1 · öIS ^|8 a-8 8 Ι|δ I-B8 ‘to 8 8| H 3 18 g · ?iö gsS ilö siö glö 3sö üiö g vi v$ 3.9

fi # ö a a ü & & in i & i £ £ g I

ï * .* · · f « I » ·· < ta cj ο ω t, o « m otc 8502089 φ Λ 9

Uit tabel Α blijkt, dat het met kraft beklede Duro® met een opname van 16 gew.% EMDI de MD ring crush van het papier met 133% doet toenemen. Het behandelde karton heeft ook een MD ring crush die 47% hoger is dan die van het Durox®135. Bovendien behoudt het behandelde 5 karton 36,0% van de treksterkte in droge toestand na een langdurige onderdompeling in water, terwijl het onbehandelde Duro® slechts 4,4% van zijn treksterkte in droge toestand behoudt en het Durox(ÜDl35 slechts een kleine fractie van zijn treksterkte in droge toestand behoudt.

10 Door vergelijking van de buiymoduli in tabel A kan worden gezien dat de buigzaamheid van het met EMDI behandelde papier niet veel verschilt van de buigzaamheid van het onbehandelde papier. Het behandelde papier bezit echter een grotere neiging tot scheuren.

Gevonden werd ook, dat de behandeling met EM)I van het papier het 15 basisgewicht ervan met ongeveer 22% doet toenemen zonder de "caliper" nadelig te beïnvloeden, de bestandheid tegen water doet toenemen en het totale vochtgehalte verlaagd. Het fenolisch behandelde papier heeft eigenschappen, die overeenkomen met die van het met EMDI behandelde papier. Uit fenolisch behandeld papier gevormde buizen hebben echter de 20 neiging onder vervorming te versplinteren, terwijl met Ε1ΦΙ behandelde buizen dit niet doen. Om deze reden is het fenolisch behandelde papier in de volgende voorbeelden niet onderzocht.

Voorbeeld II

Een reeks van twee lagen bevattende laminaten werd gevormd uit de 25 met EMDI behandelde papiersoorten volgens voorbeeld I ten einde informatie te verkrijgen over de sterkte van laminaten, die onder toepassing van diverse plakmiddelen zijn geproduceerd. Ter vergelijking werden ook twee lagen bevattende laminaten gevormd met twee lagen Durox® 135 en met een laag Durox®135 en een laag met Eftöl behandeld karton vol-30 yens voorbeeld I.

Het proces van het aaneen hechten van papier!agen tot een spiraal-samenstel kan een nadelige invloed hebben op de gehele buissterkte, die afhankelijk is van het type plakmiddel en het type papier. De MD crush strength is een eenvoudige proef die de buissterkte voorspelt. Bij deze 35 proef wordt de kracht, die nodig is om twee lagen papier bevattende laminaten tegen de randen in elkaar te drukken, gemeten.

In tabel B worden de resultaten gegeven van de MD ring crush proeven voor de laminaten alsmede de stijfheids-, buigmodulus- en trek-sterkteproeven gegeven.

8502 08 9

f V

10 « 1 Μ

H f" Π 03 Η Η (Ν 00 ·—I fM

W Ή Pi vo n *f n n ,μ η © CM ο o' vo in fM o n © © 0) 3 * * v k « % * * k H H © H H 03 ffr-im ΤΓ Η H i-t 0

H

H * w m η o © h ff no «Τ C A oo © Non © co © ©

β) Η H H Η Η H

&4 n 3

H

3 Ό o coin ® in o r- n © v a f" © non no© © Η Ν N Ο V O Ο © H to ¢1 w ν * ^ ^ * k k % k C Q as © © N i-l rf © η ο

•H no N 03 © ONN O

Ό © © n ©©. © ©© © c

V

m Λ aa m f- δ

cu U

ja σι σ © © n h « r*> a <tf 0Ή ho oo η h t- oo as as b- e ta n rr n vs as η» © r«· © •HQ, k \ k k k % k k k K «# η ν η ν ν η n h tt

M

® c „ © © o ©o o oo o »U £ N 00 O ©00 © O© !" •MU η h © no © no as M tT k fc k k k k

41 Η Η Η Η Η H

W

S _ S S S S N

©·© © © © © ® © © ogg oo o oo o «« m dux a: kc k

ODD ODD ODD

C a Q Q O O Q QQQ

0 h ooo >* uu u 'ν υυυ ^ 4J kü «© ©m « x x© © © xx x© © Ο η nn η η η η n

2<βΌ T) Η HH ΌΌ Ό Η HH AD τί-· H

ai ai a) © ©Θ aiajaj© s® <u m a> © ©©

41 41 41 41 X XX 41 41 41 x XX 41 41 41 X XX

Μ «5 iB IB O OO (B « IT) o OO iBiflCO OO

C in u idc mui a> m a> X κ a a m <u as a; as

0 MM MD DD MM MD DD MM MS DD

ü E4&* fO QQ fr* Eh E*Q QQ E4 E-ι fr< Q QQ

I 1

» & ®H WH H

Bij elk gegeven plakmiddel vertoonden laminaten, vervaardigd uit met EMDI behandeld, met kraft bekleed Duro® een hoge MD ring crush zonder een aanzienlijk verlies van buigzaamheid, zoals geregistreerd aan de hand van de buigraodulus. De treksterkte had een zelfde patroon.

5 Het is in zekere mate ook veelbetekenend, dat het hechten van het met EMDI behandelde karton aan zichzelf onder toepassing van Halo-flex®208 een toename van 13¾ van de psi ring crush strength tot gevolg had in vergelijking met een enkele laag van met EMDI behandeld karton, zoals weergegeven in tabel A. Het is normaal, dat de psi ring 10 crush wordt verkleind door het proces van de hechting.

Voorbeeld III

. Een reeks buizen met diverse wanddikten werden vervaardigd met tevoren behandeld, met EMDI gefmpregneerd, met kraft bekleed Duro®, vervaardigd zoals in voorbeeld I. Deze buizen hadden een inwendige dia-15 meter van 2,700". De lagen werden met elkaar gelamineerd met Halo-flex®208 plakmiddel.

Een controlereeks buizen met dezelfde inwendige diameters en wanddikten werd vervaardigd uit uit verscheidene lagen bestaand Du-rox®135 en plakmiddel E-200. Het was noodzakelijk het plakmiddel te 20 wijzigen in E-200 wegens de moeilijkheden bij het hechten van het Du-rox®135 met het Hal of 1 ex® 208. Standaard beam strength tests werden uitgevoerd, waarbij de met EMDI behandelde buizen werden vergeleken met de Durox®135 buizen en de resultaten van deze proeven worden weergegeven in de grafiek van figuur 1. Uit de grafiek blijkt, 25 dat bij elke gegeven wanddikte de met EMDI behandelde buizen bijna tweemaal de beam strength vertonen in vergelijking met de buizen van Durox®135. Een buis van Durox®135 met een wanddikte van 0,150" heeft bijvoorbeeld een beam strength van 220 pounds. De met EM)I behandelde buis met een wanddikte van 0,150“ heeft een beam strength van 30 440 pounds. Bovendien blijkt duidelijk dat dezelfde beam strength een wanddikte van 0,290" zou vereisen in het geval van de buizen van Du-rox® 135.

In de grafiek van figuur 2 worden de resultaten weergegeven van een standaard axiale crush strength test, die met de twee reeksen van 35 buizen is uitgevoerd. Ook hier blijkt dat bij elke gegeven wanddikte de met EMDI behandelde buizen bijna tweemaal de axiale crush strength bezitten in vergelijking met de buizen van Durox®135. De buis van Du-rox®135 met een wanddikte van 0,150" geeft bijvoorbeeld een axiale crush strength van 2500 pounds terwijl dezelfde EMDI buis een axiale 40 crush strength van 5000 pounds geeft. Een axiale crush strength van

85 0 2 0 3 :J

12 5000 pounds zou een wanddikte van 0,310" vereisen in geval van een ouis van Durox® 135.

In de grafiek van figuur 3 worden de resultaten weergegeven, die zijn verkregen door flat crushing van monsters met een lengte van 4" 5 van de diverse buizen van Durox® 135 en met EMDI behandelde buizen.

De resultaten van deze proeven geven aan, dat bij bepaalde wanddikten de buizen van Durox® 135 een vlakkere crush strength bezitten dan de met EMDI behandelde buizen. Bij een relatief grote wanddikte lijken de met EMDI behandelde buizen echter de buizen van Durox® 135 te over-10 treffen.

In de grafiek van figuur 4 worden de resultaten weergegeven van radiale crush tests, die zijn uitgevoerd aan beide reeksen van buizen. Het zal duidelijk zijn, dat de met EMDI behandelde buizen bijna tweemaal de radiale crush strength bezitten in vergelijking met de buizen 15 van Durox® 135, bij een vergelijkbare wanddikte.

Behalve de besproken toename van de sterkte zijn de EMDI buizen ook goedkoper dan de Durox® 135 buizen. Zoals reeds is vermeld moeten de wanddikten van Durox® buizen aanzienlijk groter zijn dan die van EMDI buizen om een vergelijkbare sterkte te verkrijgen, in het al-20 gemeen ongeveer tweemaal zo groot. In de grafiek van fig. 5 wordt het gewicht per 1000 inch buis bij diverse wanddikten van Durox® 135 en EMDI buizen weergegeven. Uit fig. 5 kan woren afgeleid, dat een Durox® 135 buis ongeveer 80% meer weegt dan een EMDI buis met een gelijke sterkte en de helft van de wanddikte.

25 Dus hoewel Durox® 135 tegenwoordig minder kan kosten dan met EMDI geïmpregneerd Duro® op basis van het gewicht, zal er veel minder materiaal worden gebruikt in een EMDI buis met een bepaalde sterkte dan in een buis van Durox®135 met dezelfde sterkte. Er zal ongeveer 80 gew.% meer Durox® buis nodig zijn voor het bereiken van 30 een bepaalde sterkte, en dit gewichtsverschil maakt de met EMDI geïmpregneerde Duro® buis thans ongeveer 15% goedkoper. Er kan een verdere besparing worden gerealiseerd door de transportkosten van lichtere bui zen.

Voorbeeld IV

35 Er werd een spiraal buis, bestaande uit een verscheidene lagen bevattend laminaat, met een inwendige diameter van 2,710" vervaardigd, waarbij alle lagen bestonden uit Durox® 135. Deze buis werd voor de radiale crush en de vlakke crush vergeleken met een soortgelijke buis, waarin 20% van de lagen waren vervangen door met EMDI behandeld Du-40 ro ®.

8502089 w 13

De vlakke crush bleek te worden verminderd in de EMDI bevattende buizen, maar de radiale crush werd met 11% verhoogd.

Voorbeeld V

Verscheidene in de papierfabriek gebruikelijke kernen van Du-5 ro® met een inwendiye diameter van 3" en een wanddikte van 0,600" werden behandeld door de einden van de kern tot een diepte van zes inch gedurende twee minuten te dompelen in EMDI. Men liet de buizen gedurende verscheidene dagen harden. De opname van EMDI werd vastgesteld op 6% per inch in de lengterichting van het behandelde gebied.

10 De behandelde en onbehandelde kernen werden aangebracht op een uitzetbare doorn, die was verbonden met een draaibank, en de doorn werd geroteerd terwijl de kern stationair werd gehouden. Deze proef simuleerde het starten en stoppen met verscheidene honderden pounds papier rond de kern gewikkeld.

15 De doorn had de neiging grote hoeveelheden papier van de onbehandelde kern te scheuren tijdens de eerste 20 seconden van het bedrijven van de proef, terwijl een dergelijke neiging niet werd opgemerkt bij de behandelde kernen. Bovendien bleek de beschadiging van de wand op elk moment van het bedrijven van de proef ongeveer drie keer zo groot te 20 zijn bij de onbehandelde kern. Verder bleek, dat het betrekkelijk moeilijk was rotatie van de behandelde kern tegen te houden, hetgeen aangeeft dat bij het bedrijven van de inrichting met hoge snelheid, de behandelde kern waarschijnlijk met minder vertraging zal starten en stoppen. De behandelde kernen produceerden tevens veel minder papierstof.

25 Voor een verdere simulatie van de fabrieksomstandigheden werden de einden van de behandelde en onbehandelde kernen voor het onderzoek gedurende 10 seconden in water gedompeld. De onbehandelde kernen zwel den en delamineerden op de doorn, waarbij grote stukken papier werden afgescheurd. De behandelde kernen zwel den niet en bleken water af te sto-30 ten, ofschoon ze op de doorn sneller kapot gingen dan de droge, behandelde kernen. Er was echter geen totale vernietiging zoals bij de onbehandelde natte kernen.

850203©

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van een geïmpregneerde vezelouis of cone, met het kenmerk, dat men de volgende trappen uitvoert: 5 a. impregneren van een papierachtiy materiaal met een in aanzienlijke mate watervrij emulgeerbaar methyleendiisocyanaat; b. laten harden van dit isocyanaat tot de vereiste hardheid; en c. voor, tijdens of na de hardingstrap bekleden van tenminste een laag van het geïmpregneerde materiaal met een plakmiddel en het samen 10 opwikkelen van een groot aantal lagen van het geïmpregneerde materiaal onder vormtng van een gelamineerde buis of cone met de gewenste dikte.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het emul-geerbare methyleendiisocyanaat difenylmethaan-4,4'-diisocyanaat is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men het verzadigde materiaal opwindt en volledig hardt bij de heersende temperatuur en vochtigheid voor het aanbrengen van het plakmiddel.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat men het geïmpregneerde materiaal afschraapt'ten einde overmaat emulgeerbaar 20 methyleendiisocyanaat te verwijderen en plakmiddel aanbrengt op het afgeschraapte materiaal.

. 5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de gela mineerde buis of cone tevens tenminste een laag van een papierachtig materiaal omvat, die niet is behandeld met emulgeerbaar methyleendiiso- 25 cyanaat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat men het harden uitvoert bij aanwezigheid van directe warmte of onder toepassing van wrijvingswarmte.

7. Werkwijze voor het vormen van geïmpregneerde vezelbuizen of 30 -kernen, met het kenmerk, dat men de volgende trappen uitvoert: a. vormen van een vezel buis of cone uit een papierachtig materiaal door aanbrengen van plakmiddel op tenminste een laag van dit materiaal en het samen opwikkelen van een groot aantal lagen van het materiaal onder vorming van een gelamineerde buis of cone met de gewenste dikte; 35 b. impregneren van tenminste een deel van de gevormde buis of kern met een in aanzienlijke mate watervrij emulgeerbaar methyleendiisocyanaat; en c. laten harden van het emulgeerbare methyleendiisocyanaat tot de gewenste hardheid.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat men de ge- 8502089 * m vormde buis of cone slechts in bepaalde gebieden impregneert met emul-geerbaar methyleendiisocyanaat.

9. Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat men als emulgeerbaar methyleendiisocyanaat difenylmethaan-4,4'-diisocyanaat 5 gebruikt.

10. Buis of cone, bestaande uit een groot aantal door plakmiddel aan elkaar gehechte lagen van papierachtig materiaal, waarvan tenminste een deel is geïmpregneerd met een gehard emulgeerbaar methyleendiisocyanaat.

11. Laminaat bestaande uit een groot aantal met plakmiddel aan el kaar gehechte lagen van papierachtig materiaal, waarvan tenminste een deel is geïmpregneerd met een gehard emulgeerbaar methyleendiisocyanaat.

12. Buis of cone volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het 15 emulgeerbare methyleendiisocyanaat difenylmethaan-4,4'-diisocyanaat is.

13. Buis of cone volgens conclusie 10 of 12, met het kenmerk, dat de buis of cone tenminste een laag van een papierachtig materiaal bevat, die niet is behandeld met emulgeerbaar methyleendiisocyanaat.

14. Buis of cone volgens conclusie 10, 12 of 13, met het kenmerk, dat het met een gehard emulgeerbaar methyleendiisocyanaat geïmpreg-neerde deel het gebied van de uiteinden van de buis of cone is.

15. Laminaat volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het emulgeerbare methyleendiisocyanaat difenylmethaan-4,4‘-diisocyanaat is.

16. Laminaat volgens conclusie 11 of 15, met het kenmerk, dat het laminaat tenminste een laag van een papierachtig materiaal bevat, die niet is geïmpregneerd met een gehard emulgeerbaar methyleendiisocyanaat.

17. Laminaat volgens conclusie 11, 15 of 16, met het kenmerk, dat 30 het geïmpregneerde deel van het laminaat het gebied van de uiteinden van het laminaat omvat. SSSSS 8502083