NO134530B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av ikke-vevede laminerte filtede ark med for-bedrede egenskaper og større anvendelighet. Det laminerte produkt består i alt vesentlig av et filtet fibrøst underlags-

ark, slik som papir, som er forsynt med et belegg, idet dette belegget består av en intim blanding av asbestfiber med spesielle egenskaper og et bindemiddel for disse fibrene.

Tilsetning av et bindemiddel til ikke-vevede filtede

ark har vært lenge kjent og flere bindemidler har blitt brukt til dette formål, f.eks. naturlige og syntetiske harpikser, gummier, stivelser, vokser og forskjellige gummiholdige latexer. Ifølge tidligere kjente metoder har disse bindemidler blitt inkorporert i de filtede fibrøse materialene på en av tre måter. Den vanligste inkorporeringsmetoden for bindemidlet er å blande dette med den fibrøse blanding og deretter plasere og avvanne blandingen på en konvensjonell Fourdrinier-vire eller rundvire-maskin. Denne fremgangsmåte er forbunnet med flere vanskelig-heter, hvor en av de største er utilbørlig koagulering og selv-agglomerering av bindemidlet, hvilket forårsaker svakhet og mangel på ensartethet i papiret.

Andre måter å innblande bindemidler i filtede fiberark

på er vist i U.S. patent nr. 2.022.687, hvor det først dannes en fibrøs bane i en papirmaskin, hvoretter banen impregneres mens den hviler på vireduken ved å føre den gjennom et bad inneholdende bindemidlet. Denne praksis har den ulempe at det kreves en separat metningsmaskin, samt at det er vanskelig å kontrol-lere mengden av bindemiddel som tilsettes til det opprinnelige ark. Ingen av de ovenfor beskrevne metoder tjener til å gi en laminert eller belagt struktur, men gir snarere et mer eller mindre ufullkomment impregnert ark.

Et laminert ark kan selvfølgelig lages ved ganske enkelt å belegge overflaten på det ferdige papir med et gummi-holdig, harpiksholdig eller voksholdig bindemiddel. Slike produkter har imidlertid dårlig adhesjon mellom belegget og papiret.

Det har lenge vært ønskelig å frembringe et papir som

på minst en side har et belegg av et bindemiddel som er bundet til og vesentlig uadskillelig fra papirunderlagsarket, dvs. å frembringe et laminert produkt hvor laminatene ikke lar seg ad-skille, og å kunne anbringe et slikt belegg på underlagsarket . på en enkel og økonomisk måte og uten å trenge ytterligere maskineri.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveie-bragt en fremgangsmåte for fremstilling av laminerte ark, hvorved det dannes et fuktig underlagsark av filtet fibermateriale på en papirmaskin-vireduk og, før dette underlagsark fjernes fra duken, påføres et ikke separerbart ensartet asbest-bindemiddel-belegg på overflaten av nevnte ark, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det påføres på arket 20-86 vekt-%

(av bunnlagets vekt) av en blanding inneholdende minst 50

vekt-% krysotil-asbest med spesifikk overflate 60-80 m 2/g, magnetittinnhold 0,04 - 0,5 %, refleksjon 72 - 78 %, og en oppmalingsgrad som er slik at 0,2 - 1 % av asbesten holdes tilbake på en sikt med maskevidde 0,21 mm (65 mesh Tyler), samt et bindemiddel, hvor forholdet mellom asbest og bindemiddel, basert på tørrvekt, er fra 3:1 til 9:1.

Det er foretrukket at det som underlagsark anvendes papir. Den blanding som anvendes kan om ønskelig tilsettes fibre, fiberstoffer, pigmenter, fargestoffer og lignende som vanligvis brukes ved papirfremstilling.

Spesifikk overflate beregnes ut fra adsorbsjonsdata

ved bruk av BET-(Brunauer, Emmet, Teller)-metoden, som beskrevet i Brunauer, "The Adsorption of Gases and Vapors".

Magnetittinnholdet måles ved hjelp av en permeametrisk anordning etter ASTM standard metode D-1118-57. Siden den nedre påvisningsgrense for ASTM-anordningen bare er ca. 0,2 0 % magnetitt, har ASTM-metoden blitt forbedret med hensyn til sensitivitet for måling av en påvisningsgrense på 0,005 % magnetitt,

og målingsområdet har blitt utvidet til å måle 0,10% magnetitt

i instrumentets midtre skala. For å oppnå dette større område og forbedre sensitivitet, har ASTM-metoden blitt modifisert for å påvise faseforandringer i den frembragte strøm når mag-netiske materialer plaseres i transformatorkjernen, snarere enn de frembragte spenningsforandringer.

Refleksjonsevne måles på en prøve laget ifølge TAPPI standard T-452-m-58 og gis i prosent maksimal refleksjonsevne basert på magnesiumoksyd som standard med 100% refleksjonsevne.

Oppmalingsgraden til den meget rene asbest må være slik^at mindre enn 1,0% og fortrinnsvis mindre enn 0,5% holdes tilbake på en 65 mesh Tyler sikt (maskevidde = 0,21 mm), når målingen foretas i overensstemmelse med den nedenfor beskrevne fremgangsmåte. Betegnelsen "+6 5 mesh" betyr den mengde, ut-trykt som prosent av prøven som ikke går gjennom, men som holdes tilbake på en 65 mesh Tyler sikt. Målingene foretas på

en fuktig oppdelt prøve, snarere enn en tørr prøve, fordi par-tikkelstørrelsen i våt tilstand er av betydning ved papirfremstilling. Oppmalingsgraden bestemmes ved å tilsette 40 g asbest og 2 1 vann til en TAPPI standard disintegrator og om-

røre blandingen i 4 minutter. En prøve på 2 50 ml tas deretter fra disintegratoren og fortynnes til 3 1 med vann. Den for-tynnede oppslemming helles deretter gjennom et 65 mesh (Tyler standard) trådnett som holdes i en vinkel på ca. 30° i forhold til horisontalen. Resten på sikten vaskes i et 4 liters kar, fortynnes med vann og helles gjennom sikten på nytt som før. Resten vaskes igjen, fortynnes og helles over sikten for tredje gang. Resten blir deretter., tørket ved omtrent 10 5°C og veid. Nettovekten som multipliseres med 2 0 er den prosent +6 5 mesh asbestmateriale som inneholdes i den opprinnelige prøven. Dette er den verdi som refereres til som "oppmalingsgrad".

Tabell I nedenunder viser forskjellene i egenskaper til den nærmest liggende kjente krysotil asbest og den krysotil asbest som anvendes i foreliggende oppfinnelse. Selv om "Coalinga" krysotil-asbest foretrekkes som asbestkilde, er enhver annen krysotil-asbest egnet for bruk i oppfinnelsen, forutsatt at den innehar de ovenfor angitte kritiske egenskaper.

Bindemidler som er egnet ved fremstilling av belegg-sammensetninger for bruk i oppfinnelsen omfatter alle vanlige limbehandlingsmidler som anvendes i papirindustrien, slik som animalske limstoffer, stivelser, gelatin, kolofonium, kolofonium-derivater, vokser, bituminøse materialer slik som asfalt, tjære, bek og bituminøse såvel som harpiksholdige og gummiholdige materialer.

Syntetiske, harpiksholdige og gummiholdige stoffer er de foretrukne bindemidler. Eksempler på egnede gummiholdige forbindelser er sampolymerisater av butadien og styren (dvs. "GR-S" gummi inneholdende 50-80 vektprosent butadien), sampolymerisater av butadien og acrylonitril (dvs. "Buna-N" eller "Hycar"-gummi inneholdende 50-80% butadien), polykloroprener (dvs. neoprener), homopolymerer av butadien, butadien-isopren, sampolymerisater, og terpolymerer av butadien, styren og acrylsyre eller lavere alkyl acrylitter.

Eksempler på harpiksholdige bindemidler som er egnet er termoherdende harpikser slik som fenol aldehyd-harpikser og melamin formaldehyd-harpikser. Egnede termoplastiske harpiks-bindemidler omfatter f.eks. vinyl og substituerte vinylhar-pikser slik som polyvinylklorid, polyvinylacetat, polyvinyl-acetal, polyvinylalkohol, polystyren, polyacrylater, poly-metacrylater, polyacrylonitril, polyacrylamid og sampolymerisater av disse materialene. Et hvilket som helst harpiksholdig bindemiddel er egnet for påføring av asbesten på et underlagsark, sålenge det kan dispergeres i et vandig medium eller kan suspenderes i dette i partikkelform.

Beleggsammensetningen lages først ved å dispergere asbesten i en vandig oppslemming ved hjelp av en skjæranord-ning, f.eks, en "Reitz" disintegrator, en "Fitzmill"- eller en "Waring"-blander. Bindemidlet, som vanligvis er i en vandig suspensjon, blandes deretter med asbesten ved bruk av liten skjærkraft i likhet med det som oppnås med en vanlig blande-anordning.

Konsentrasjonen av både asbestoppslemmingen og binde-middelsuspensjonen holdes vanligvis under ca. 3 vektprosent faste stoffer, fordi ved høyere konsentrasjoner blir sammensetningen for viskøs for lett behandling. Forholdet mellom asbest og bindemiddel reguleres for å gi optimal effektivitet med hensyn til tilbakeholdelse av de faste stoffene på papirmaskin^-sikten. Asbestinnholdet må imidlertid være tilstrekkelig høyt for å sikre at dens kationiske ladning er passende til samtidig flokkulering av alle de andre faste komponentene i blandingen. Hvis konsentrasjonen av bindemidlet er for høy, vil det bindemiddel som er i overskudd av det som asbesten kan flokkulere, hovedsakelig gå tapt ved drenering gjennom underlagsarket ned i hvitluten. De optimale forhold mellom asbest og bindemiddel vil variere avhengig av det spesielle bindemiddel og andre additiver som benyttes. Forholdet mellom asbest og bindemiddel (på en tørrvektbasis) er som nevnt fra 3:1 til 9:1. De samme mengdeforhold kan anvendes selv om sammensetningen skal brukes for belegningsformål eller for fremstilling av en eks-trudert, selvbærende film . Selvbærende filmer lages ut fra denne sammensetning har egenskapene til en asbestfylt plastfilm og kan f.eks. anvendes som innpakningsfilm eller veggpapir.

Asbest-bindemiddel-beleggsammensetningen kan inneholde additiver slik som fyllstoffer, pigmenter eller fibrøse materialer. Bruken av Ti02og leire er illustrert nedenunder, men hvilke som helst konvensjonelle papirfyllstoffer og/eller andre pigmenter kan imidlertid anvendes, såvel som blandinger derav. Videre kan fibrøse materialer andre enn asbest , både syntetisk og naturlig, også inkluderes i beleggsammensetningen, hvis dette er ønskelig. En eller flere naturlige eller syntetiske mineral-ener vegetabilske fibre kan tilsettes til sammensetningen. I alle disse tilfeller må imidlertid asbest med de tidligere angitte kritiske karakteristika utgjøre minst 50 vektprosent av de ikke-fibrøse additiver i sammensetningen. Asbesten i en slik beleggsammensetning antas å virke som et koblings-

middel mellom bindemidlet og det andre fiber- eller ikke-

fibrøse additiv, fordi asbestens kationiske natur antas å tiltrekkes av de andre fibrene, de ikke-fibrøse additiver så-

vel som latex-bindemidlet, som alle er anioniske. Bindemidlet tilsettes fortrinnsvis etter at asbesten og additivet er tilstrekkelig blandet, fordi asbesten vil forårsake en koagu-

lering av bindemidlet.

Asbest-bindemiddelsammensetningen kan anbringes direkte oppå et fuktig underlagsark før arket er tatt av papir-maskinsikten. En slik "belegging på viren" har ikke tid-

ligere vært mulig fordi beleggblandinger som har vært brukt før har rent gjennom underlagsarket. Bruk av asbest med de definerte avgjørende egenskaper adskiller beleggsammenset-

ningen fra underlagsarket og muliggjør at bindemiddelsammensetningen kan anbringes direkte på papirmaskin-viren med det våte underlagsarket. Videre er det intet behov for bruk av organiske overflateaktive midler, fuktemidler, dispergerings-midler eller andre flokkuleringsmidler som var nødvendig i tidligere metoder for å oppnå flokkulering og avsetning av et bindemiddel på fibrene. De avgjørende egenskaper for den ovenfor beskrevne asbest sikrer både hensiktsmessig samtidig flokkulering av bindemidlet på asbesten og utfelling av asbest-binde-middelbelegget på underlagsarket.

Et hvilket som helst filtet produkt som kan fremstilles på en papirmaskin-sikt, kan benyttes som underlagsark i foreliggende oppfinnelse. Disse filtede produkter kan dannes ut fra organiske, uorganiske eller blandede materialer. Papirunder-lagsark foretrekkes. Den benyttede betegnelse "papir" er brukt i generell forstand, dvs. uttrykket inkluderer et hvilket som helst ikke-vevet, filtet fibrøst ark, hvilket omfatter innpak-nings-, tissue-, trykk-, vegg- og dekkpapir såvel som papp, vegg-plater og lignende.

Egnede uorganiske fibrøse materialer for underlagsark omfatter glassull, mineralull og silikatfibre. Egnede organ-

iske fibre omfatter f.eks. bomull, silke, hamp, ramie, alpaca, hår , pels og dyrebust. Egnede syntetiske organiske fibre er

fibre laget av polyamider, acrylater, polyestere, cellulose-acetat, regenerert cellulose (rayon), polyvinylklorid, poly-etylen, polyuretan, polytetrafluoretylen og lignende.

Foretrukne underlagsark er de som er laget ut fra konvensjonell cellulosemasse som brukes til fremstilling av papir, f.eks. mekanisk, halvkjemisk, sulfitt, sulfat eller kraft (soda) masse. Blandingen av cellulosemasse eller blandinger av cellulose og ikke-cellulosefibre kan også anvendes.

Den type underlagsark som er egnet for bruk i foreliggende oppfinnelse kan inneholde konvensjonelle fyllstoffer, slik som f.eks. leire, natrium-silisiumaluminat, diatomesilisi-umdioksyd, kalsiumsilikat, talk, kalsiumkarbonat, kalsiumsulfat, bariumsulfat, sinksulfat og titandioksyd. Slike fyllstoffer kan inkorporeres ikke bare i underlagsarket, men også i asbest-beleggsammensetningen om ønskelig.

Generelt lages et underlagsark ved først å fremstille en fortynnet vandig masse av suspenderte fibre, deretter in-korporere de ønskede additiver slik som fyllstoffer eller pigmenter i massen, for å lage en papirsammensetning, anbringe denne fra en hovedbeholder på en bevegelig finmasket sikt og deretter bortlede overskudd vann gjennom sikten. Asbestbinde-middel-beleggsammensetningen føres deretter direkte på den fuktige filtede fibrøse bane eller ark mens dette fremdeles be-veger seg på papirmaskin-sikten. Beleggingen utføres helst ved å anordne en annen beholder fra hvilken beleggsammensetningen påføres det våte underlagsarket som dekker sikten.

Eksempler 1- 12

To krysslaminerte ark bestående av et celluloseunder-1agsark med et belegg av asbest og bindemiddel ble fremstilt ved bruk av en "Noble og Wood" maskin ved følgende metode. Et underlagsark med en basisvekt på 60 g/m<2>ble først laget ved å tilsette ubleket kraftmasse til maskinens dekkelboks og dre-nere massen nesten fullstendig. Deretter ble en annen sammensetning bestående av en blanding av bindemiddel og asbest med de tidligere angitte avgjørende egenskaper helt på toppen av underlagsarket som fremdeles var i dekkelboksen. De benyttede mengdeforhold (på tørrvektbasis) mellom asbest og bindemiddel er gitt i tabell II. I eksemplene 1-7 var det anvendte binde middel en vandig dispersjon av en syntetisk latex av et sampolymerisat inneholdende ca. 60% styren og 40% butadien. I eksemplene 8-12 var det benyttede bindemiddel en vandig dispersjon av et sampolymerisat inneholdende ca. 40% styren,

5% acrylsyre og 55% etylheksylacrylat. Asbest latex beleggsammensetningen inneholdt ca. 1% faste stoffer. Denne ble langsomt tilsatt til dekkelboksen for ikke å forstyrre det fuktige celluloseholdige underlagsark. Dekkelboksen fikk deretter anledning til å dreneres fullstendig. Det laminerte ark ble deretter fjernet fra dekkelboksen, presset med en filtpresse og tørket i en trommeltørker ved en temperatur på ca. 105°C. Varmen fra tørkeren tørket ikke bare det laminerte ark, men herdet også latexen.

Tolv prøver ble laget på den måte som er beskrevet ovenfor og testet for å bestemme optimal retensjon av belegget, samt de fysiske egenskaper til de fremstilte laminater.

Dataene fra tabell II viser at optimal retensjon

av belegget oppnås når forholdet mellom asbest og latex (på tørrvektbasis) er fra 80:20 til 90:10, med andre ord, når ca. lo-20% av asbest-latex-sammensetningen er latex og 80-90%

er asbest. De ovenfor angitte data viser også at de beste fysiske egenskaper oppnås i almindelighet når man har maksimal retensjon av belegget.

Eksempler 1 3- 22

Følgende eksempler illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til fremstilling av to krysslaminerte papir-ark ved bruk av en kontinuerlig papirmaskin og ved bruk av en sekundær beholder på en konvensjonell Fourdrinier-maskin. Under-lagsarkene ble laget ut fra en blanding inneholdende 50% slipmasse og 50% bleket sulfatmasse av mykt tre. Sulfatmassen ble raffinert til en avvanningsmotstand på 370 og awannings-motstanden til blandingen av slipmasse og sulfatmasse var 250. De eneste additiver som ble brukt i underlagsarkmassen var

alum tilsatt i tilstrekkelig mengde til å gi en pH på 4,5 i den første hovedbeholderen. Den første hovedbeholderen inneholdt massesammensetningen for underlagsarket og den sekundære hovedbeholder inneholdt beleggsammensetningen for topplaminatet.

Tre forskjellige masser ble anvendt i den sekundære hovedbeholder for plasering av topplaget på det todelte papir. Sammensetning for det første topplag, kalt sammensetning A i tabell III, besto av 85% asbest og 15% latex. Det andre topplag, kalt sammensetning B i tabell III, besto av 40% asbest, 40% leire og 20% latex. Det tredje lag, kalt sammensetning C i tabell III, besto av 52,8% asbest, 27,2% Ti02og 20% latex.

Alle beleggsammensetningene ble påført i form av oppslemminger inneholdende 1% faste stoffer direkte på det fuktige underlagsark, idet dette beveget seg kontinuerlig langs Fourdrinier-viren. Den benyttede asbest hadde de ovenfor angitte kritiske egenskaper. I alle tilfeller var den benyttede latex en vandig dispersjon av et sampolymerisat inneholdende ca. 60% styren og 40% butadien.

Et formål med disse forsøk var å gjøre topplaget

så tungt som mulig og å anbringe det på et lett underlagsark, såvel som på et tungt underlagsark. Forandringer i tykkelsen til både topplaget og bunnlaget ble foretatt ved å innstille en jevn

strømningshastighet fra en hovedbeholder og deretter regulere hastigheten til Fourdrinier-viren. Når først et underlagsark hadde blitt kjørt lenge nok til å sikre stabile betingelser, ble strømmen av topplag-masse startet fra den andre hovedbeholderen og øket langsomt til den våte banen akkurat syntes å ville brytes mellom guskvalsen og den første pressvalsen. Forsøket ble fortsatt under disse betingelser ifra 10 til 15 minutter. Deretter ble vire-hastigheten forandret og det hele gjentatt med et annet topplag eller belegg.

Det ble tatt papirprøver fra hvert forsøk og disse ble oppdelt i ark. Noen av arkene fra hvert prøvesett ble kalandrert ved romtemperatur og noen ved 110°C. Etter kondisjonering ved konstant temperatur og fuktighet, ble voks-tes ter foretatt på de kalandrerte ark, såvel som på ukalan-drerte arkprøver. Resultatene av vokstestene er vist i tabell III.

Vokstestene ble utført ifølge TAPPI standard test T-459 su-65. Denne test består i å ta en standard rekke voks-staver, som hver har forskjellig klebrighet, oppvarme dem til smeltepunktet og deretter anbringe hver av stavene på papir-arket. Tallverdien på den høyest nummererte stav som ikke trekker fibre fra overflaten er den kritiske voksverdi for papiret. Det fremgår fra tabell in at det ble oppnådd meget god sammenføyning mellom lagene, hvilket indikeres ved de kritiske vokstall som varierer fra 6 til 11. Det ble oppnådd en viss økning i kritisk vokstall ved å kalandrere arket, idet varmkalandrering ga de beste resultater. Forsøkene viser også at en økning i forholdet mellom latex og asbest og pigment øker bindestyrken mellom lagene.

Det laminerte papir som fremstilles ifølge oppfinnelsen har mange fordeler som ikke innehas av tidligere kjente materialer, slik som forbedret bindestyrke og lave fremstillingsomkostninger på grunn av det faktum at det ikke kreves spesiell apparatur for beleggingen. Videre er det be-lagte papir som fremstilles spesielt nyttig til papirplater, drikkebegere, fleksible innpakningsmaterialer og lignende.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av laminerte ark, hvorved det dannes et fuktig underlagsark av filtet fibermateriale på en papirmaskin-vireduk og, før dette underlagsark fjernes fra duken, påføres et ikke-separerbart ensartet asbest-bindemiddel-belegg på overflaten av nevnte ark, karakterisert ved at det påføres -på arket 20-86 vekt-% (av bunnlagets vekt) av en blanding inneholdende minst 50 vekt-% krysotil-asbest'med spesifikk overflate 60-80 m 2/g, magnetittinnhold 0,04-0,5% , refleksjon 72-78 %, og en oppmalingsgrad som er slik at 0,2-1% av asbesten holdes tilbake på en sikt med maskevidde 0,21 mm (65 mesh Tyler), samt et bindemiddel, hvor forholdet mellom asbest og bindemiddel, basert på tørrvekt, er fra 3:1 til 9:1.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som underlagsark anvendes papir.