NO161931B - Gips-kledningsplater omfattende en kjerne av stoerknet kaliumsulfatdihydrat og et papirdekkark bundet til hver overflate av denne. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår gips-kledningsplater omfattende en kjerne av størknet kalsiumsulfat-dihydrat og et papir-dekkark bundet til hver overflate av denne.

Papir for gipsplater fremstilles konvensjonelt ved

oppmasing av avfallspapir-bestanddeler av gammelt bølge-

papp eller kraftpapir-avklipp og avfalls-aviser. Ved rens-

ning, sikting og raffinering av de suspenderte materialer i vannsuspensjon, fortynnes den papirmasse som skal bear-

beides enda ytterligere med vann og formes deretter ved at papirlagene dreneres på flere metalltrådsylindre som beveges kontinuerlig, hvor de enkelte lag sammenføyes ved en bærefilt. Den tynne papirbane avvannes så i en presse-seksjon hvor vann presses ut av banen. Det pressede papir tørkes i en flersylindret tørkeseksjon hvor damp til-

føres hver sylinder. Det tørkede papir underkastes en sammenklemmings- eller kalandrerings-operasjon for oppnå-

else av ensartet tykkelse, og rulles deretter til slutt i ruller. Papiret anvendes så som papir-dekkark for dannelse av gips-kledningsplater ved at en oppslemning av brent gips anbringes mellom to ark og ved at gipsen får størkne og tørke.•

Konvensjonelt papir som anvendes i gips-kledningsplater

har klare begrensninger når det gjelder bruk av varme-

energi. For det første har det klare drenerings-begrens-

ninger ved dannelse og pressing, og videre har det begrensninger ved tørkehastigheten. Dreneringshastighets-begrens-ningene fordrer stor papirtørkings- energi-tilførsel.

Fordi papiret ikke er tilstrekkelig porøst, trengs det mer varmeenergi for å tørke den ferdige gips-kledningsplate etter dens dannelse. Det ville være meget ønskelig å oppnå et mer porøst papir for anvendelse som papir-dekkark ved dannelse av gips-kledningsplater slik at det kunne oppnås en vesent-

lig reduksjon av energiforbruk ved tørking, mens man likevel får et papir som har de nødvendige fysiske egenskaper når det gjelder fysisk styrke.

I U.S.-patent nr. 4 225 383 er det beskrevet en papir-utformning som har det formål å unngå anvendelse av asbestfibre. Materialet omfatter fra 1 til ca. 30% fibre, fra

60 til 95% uorganisk fyllstoff og fra 2 til 30%

av en filmdannende lateks. Papiret er beskrevet å være bestemt for anvendelse som en erstatning for asbestfibre ved anvendelse for fremstilling av f.eks. papir for lydpotter, underlagsfilt for vinyl-gulvbelegg, paknings-papir, taktekkingspapir, lyddempnings-papir, røromviklings-papir, isolasjonspapir, varmedefleksjons-papirtyper, fyll-materiale for avkjølingstårn, papir for.elektrisk resistens og plateprodukter. Papir med den beskrevne sammensetning ble fremstilt og forsøkt anvendt som dekkark for fremstilling av gips-kledningsplater av dem som står bak den foreliggende oppfinnelse. Men skjønt materialet viste seg å ha god porøsitet, var papirets strekkfasthet alt for liten til at det kunne anvendes ved fremstilling av gips-kledningsplater .

Det er et formål ved oppfinnelsen å tilveie-

bringe papir for anvendelse som papir-dekkark ved fremstilling av gips-kledningsplater.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å tilveiebringe papir for anvendelse ved fremstill<i>ing av gips-kledningsplater hvilket papir er meget porøst og fordrer mindre energi ved tørking enn konvensjonelt papir som tidligere er anvendt for dette formål.

Det er enda et formål å tilveiebringe et papir av den beskrevne type som har tilstrekkelig høy strekkfasthet for anvendelse i gips-kledningsplater.

Det er ytterligere et formål å tilveiebringe papir av den beskrevne type som kan anvendes ved fremstilling av kledningsplater, hvor, etter at oppslemningen er anbrakt mellom to papir-dekkark, dekkarkene er tilstrekkelig porøse til at kledningsplatene får størkne og tørke, mens det forbrukes mindre varmeenergi enn det som er mulig med konvensjonelt papir.

Det er videre et formål å tilveiebringe et porøst papir for fremstilling av gips-kledningsplater hvilket papir er behandlet slik at utmerket adhesjon oppnås mellom papir-dekkarket og gipskjernen selv om papiret har større porøsi-tet enn den som finnes i konvensjonelt papir.

Andre formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå

av den følgende beskrivelse.

Oppfinnelsen angår gips-kledningsplater omfattende en kjerne av størknet kalsiumsulfat-dihydrat og et papir-dekkark bundet til hver overflate av denne,karakterisert vedat hvert av nevnte papir-dekkark omfatter et komposittpapir som omfatter i tørrvekt-prosent: (A) cellulosefibre i en mengde på fra 65 % til 90 % og med en fiber-freeness-grad på fra 350 til 550 ml

Canadian Standard Freeness,

(B) et partikkelformig mineral-fyllstoff i en mengde på fra 10 % til 35 %, (C) et bindemiddel i en mengde som er effektiv til å binde nevnte mineral-fyllstoff,

(D) et flokkuleringsmiddel i en mengde på fra 1,0 til

2,0 kg/tonn, og

(E) et limingsmiddel i en mengde som er effektiv til hindring av vann-gjennomtrengning, og (F) eventuelt et overflatelim på en overflate og eventuelt et retensjonsmiddel,

idet nevnte papir er tilstrekkelig porøst til å tillate god awanning og hurtig tørking under dets fremstilling og, når det påføres overflatene av en gipsoppslemning for dannelse av kledningsplater, muliggjør anvendelse av mindre varme ved kledningsplate-fremstillingen, idet anvendelsen av nevnte papir derved sparer energi både ved papirfremstillingen og plate-fremstillingen. Ved størkning og tørking av kledningsplatene forbrukes det mindre energi og det oppnås hurtigere tørking på grunn av papirets utmerkede porøsitet. Det oppnås kledningsplater hvor papiret har utmerkede strekkfasthets- og brannmotstands-egenskaper. Fortrinnsvis behandles papiret med et indre limingsmiddel under dets dannelse og deretter med et overflate-limingsmiddel etter dannelsen, for oppnåelse av bedre adhesjon til gipskjernen.

Det henvises nå til tegningene.

Fig. 1 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på dreneringen av det dannede pair. Fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på faststoff-retensjonen. Fig. 3 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på porøsiteten av det ferdige papir. Fig. 4 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på bruddlengden av det ferdige papir. Fig. 5 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på sprengfaktoren for det ferdige papir, og Fig. 6 er en grafisk fremstilling som viser virkningen av kalsiumkarbonat-fyllstoff (i prosent) på rive-faktoren for det ferdige papir.

Ved utførelsen av de nedenfor beskrevne forsøk med-

førte fremgangsmåtene i hovedsaken anvendelse av laboratorie-prøveark, bortsett fra i ett eksempel som er beskrevet,

hvor det ble anvendt metoder i industrimålestokk. Prøve-arkene ble vanligvis fremstilt ved én av to fremgangsmåter. Ved Fremgangsmåte A ble prøvearkene fremstilt som et enkelt lag, mens de ved Fremgangsmåte B ble fremstilt under anvendelse av fire enkeltlag som ble presset sammen. Fremgangsmåtene er beskrevet som følger:

Fremgangsmåte A

En vandig oppslemning omfattende 20 gram ovnstørret

fiber og 3500 ml vann ble fremstilt. Oppslemningen ble underkastet omrøring med et trebladet propell-røreverk ved

200 omdreininger pr. minutt. Under agiteringen ble den angitte mengde fyllstoff tilsatt i mengder på 10-30% til oppslemningen. Etter tre minutters agitering ble den angitte mengde bindemiddel tilsatt i mengder på 1-3% i emul-gert form ved et total faststoffinnhold på fra ca. -30 til ca. 50%. Mens agiteringen ble utført i ytterligere tre minutter, ble ca. 2 kg/tonn av det angitte flokkuleringsmiddel tilsatt i en løsning som inneholdt 0,1% faststoff. Omrøring eller agitering fortsatte ved 1250 omdr. pr. min.

i ytterligere tre minutter, etter hvilken tid oppslemnin-

gen ble fortynnet til en konsistens på totalt 0,3% faststoff. En tilstrekkelig mengde av oppslemningen til å frem-stille et prøveark på 1,50 g ble så tilsatt til en standard-arkmaskin med diameter 159 mm. Drenasjetiden ble notert og det våte ark gusket av en sikt på 150 mesh. Prøveark ble stablet på trekkpapir mens de ennå var våte og ble deretter dekket med en speilpolert skive. Prøvearkene ble så presset ved 3,5 kg/cm2 i 5 1/2 minutt. Ved dette trinn ble de fuktige trekkpapir fjernet og prøvearkene ble snudd opp-ned slik at metallplaten kom på bunnen.

Tørre trekkpapir ble anvendt for å erstatte de våte, og stabelen ble presset ved det samme trykk i 2 1/2 minutt.

De delvis tørre prøveark ble tatt av metallplatene og tør-

ket på en roterende trommeltørker ved én omdreining, som tok ca. 40 sekunder. Etter denne tid var prøvearkene tørre.

De ble lagret i én hel dag for oppnåelse av likevekt med fuktigheten i luften. De ble deretter veiet for måling av retensjon.

Fremgangsmåte B

Laboratorie-prøveark ble fremstilt under anvendelse

av forsatsbladfiber for manila-toppdekkspapir, og dette besto i dannelse av et 4-lags prøveark hvor de underste 3 lag ble fremstilt av den angitte mengde fyllstoff bestående av 9 NCS kalsiumkarbonat og bindemidlet bestående av styren-butadien-lateks i form av en emulsjon. Fibrene omfattet kraftpapir-avklipp og avfallsavispapir raffinert til den angitte Canadian Standard Freeness, samt flokkulerende middel. Alle bestanddelene i de underste 3 lag ble tilsatt på en lignende måte som det som er beskrevet i Fremgangsmåte A ovenfor, under anvendelse av fiber og vann, alt blandet sammen. Forskjellen mellom det materiale som fremstilles ved denne fremgangsmåte og det som fremstilles ved Fremgangsmåte A ovenfor, er at manila-toppdekkspapiret består av de angitte mengder og typer fyllstoff, fibrer, bindemidler og flokkulerende midler. Fiberoppslemningen ble raffinert til 150 ml Canadian Standard Freeness i Fremgangs-

måte B, og lagene ble gusket sammen i våt tilstand og behandlet på samme måte som i Fremgangsmåte A. I Fremgangs-

måte A dannes det ettlags-papir, mens det i Fremgangsmåte B dannes fire lag, som sammenpresses i våt tilstand.

Cellulosefibrene som anvendes ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse kan eksempelvis være fibre fra ubleket kraftpapir, kraftpapir-avklipp, brukt, gammelt bølgepapp, avfallsavispapir, brukte aviser og forsatsblad (magasin-avklipp). Mindre mengder av andre fibertyper kan tilsettes.

De fyllstoffer som kan anvendes i den foreliggende oppfinnelse er findelte, hovedsakelig vann-uløselige uorganiske materialer. Det foretrukne fyllstoff et kalsiumkarbonat.

Andre fyllstoffer kan imidlertid anvendes, for eksempel

kaolin, titandioksyd, magnesiumhydroksyd, barytter, sili-siumdioksyd og blandinger av bauxitt og kaolin.

Lateksmaterialene som anvendes i den foreliggende oppfinnelse, kan utvelges blant de latekstyper som omfatter en polymer som holdes i vandig dispersjon ved ionisk stabi-lisasjon. Blant de egnede materialer er styren-butadien-kopolymerer, polykloropen, etylenvinylklorid, styrenakry-

liske latekser, polyvinylacetat, polyvinylalkohol, soya-bønne-polymerer, potetstivelse, kornstivelse og guargummi.

De flokkulerende midler som anvendes i den forelig-

gende oppfinnelse, er vann-dispergerbare, vannløselige,

ioniske forbindelser eller polymerer. Flokkuleringsmid-

lene bør fortrinnsvis ha en.ladning som er motsatt lateksens ladning. Det foretrukne flokkuleringsmiddel er et polyakrylamid. Andre flokkuleringsmidler som kan anvendes, er glyoksal, alun, borsyre, boraks, kaliumsulfat, glutaraldehyd, 2-vinylpyridin, kaliumpersulfat, jern(III)klorid, ammoniumpersulfat, jern(III)sulfat, kornstivelse og polyetylenimin.

De fremgangsmåter som anvendes for fremstilling av papiret for oppfinnelsens formål, er vanligvis basert på konvensjonelle papirfremstillings-fremgangsmåter. De fleste av de forsøk som er utført og beskrevet i de følgende tabeller, ble utført ved fremstilling av laboratorie-prøve-ark. Fremgangsmåtene A og B var basert på konvensjonelle fremgangsmåter med noen modifikasjoner.

I de følgende tabeller er de forskjellige bestanddeler som er anvendt ved utførelsen av de forsøk som skal beskrives, identifisert og anført ved en bokstavangivelse for å spare plass. Disse bokstaver er anvendt i de følgende tabeller for identifikasjon og angivelse av de forskjellige bestanddeler. Tabeller I-IV angir de følgende bestanddeler: Tabell I identifiserer og beskriver de forskjellige fibre anvendt i den foreliggende oppfinnelse.

Tabell II identifiserer og beskriver de forskjellige anvendte fyllstoffer.

Tabell III identifiserer og definerer de forskjellige bindemidler som er anvendt, og

Tabell IV identifiserer og beskriver de forskjellige flokkuleringsmidler som er anvendt i nedenstående eksempler .

TABELL I - FIBER- IDENTIFIKASJON

EKSEMPLER l- 26b

Prøveark ble fremstilt av de bestanddeler som er angitt i Tabeller I-IV. Prøvearkene ble fremstilt i henhold til Fremgangsmåte A beskrevet ovenfor. I hvert eksempel ble enten intet eller den spesifiserte mengde av bindemiddel, flokkulerende middel og fyllstoff anvendt. Prøvearkene hvori manila-toppdekkspapir-fibre ble anvendt, ble fremstilt i henhold til Fremgangsmåte B. Mengdene av hver bestanddel som ble anvendt og de resulterende egenskaper er vist i Tabell V nedenfor. De prosentvise andeler som er vist i kolonnene under den primære og sekundære fiber, viser forholdet mellom hver komponent og det totale fiberinnhold. Prosent-andelen av total mengde fiber sammenlignet med de andre bestanddeler var ca. 80%. I Tabell V er "Slitlengde" angitt i meter.

I Tabell V ovenfor er utprøvingsdataene tatt fra eksperimentene ifølge Eksempler l-26b. De forskjellige fiber-bestanddeler som ble utviklet, varierte fra ubleket kraftpapir, kraftpapir-avklipp, gammelt, brukt bølgepapp,

brukte aviser, brukté aviser sammen med glassfiber, mineralfiber og forsatsblad. Forsatsblad er den eneste bestanddel i topp-dekkspapir og består av avklipp fra magasiner. Tabell V viser en sammenligning av forskjellige fibertyper anvendt i arket med hensyn til hvordan fibrene påvirker porøsiteten og tørketider og styrken hos det papir som de forskjellige fibertyper inkorporeres i. Spesielt når det gjelder manilapapir ble glassfibre og mineralfibre inkorporert som den sekundære fiber-bestanddel for reduksjon av drenasjetiden og forbedring av porøsiteten hos det resulterende papir.

Som det vil sees av tabellen, ble intet mineral-fyllstoff såsom kalsiumkarbonet tilsatt til fiberblandingen der hvor mineralfiber eller glassfiber ble anvendt som den sekundære fiber.

Kontrolleksemplet 14 viste dårlig drenasje. Andre eksempler sammenligner drenasjon for prøvearkene fremstilt med rent forsatsblad og drenasjen for forsatsblad-materialene

med innblanding av den sekundære fiber, med drenasjene for

en standard avistilblandet kalsiumkarbonat-utformning såsom Eksempel 2.

Tabell V angår primært virkningen av kalsiumkarbonat-utformningen på egenskapene hos prøveark ved anvendelse av forskjellige fibertyper, og av dataene fremgår det at sammenlignet med de ufylte materialer tilveiebrakte kalsiumkarbonat-utf ormningen en 50% reduksjon i porøsitetsverdien eller en 50% forbedring i virkelig porøsitet.

EKSEMPLER 27- 33

Prøveark ble fremstilt i henhold til Fremgangsmåte A for bestemmelse av virkningen av anvendelse av forskjellige fyllstoff på prøveark-egenskapene. Fyllstoffene ble anvendt

med fibre, flokkulerende midler og bindemidler i den mengde som er angitt. De angitte materialer og resultater er vist

i Tabell VI nedenfor. I tabellen er "Slitlengde" angitt i meter.

Som det vil sees av resultatene som er oppnådd i forsøkene ifølge Eksempler 27-33, resulterte de fleste fyllstoffer, når de ble inkorporert i papir, i papir med god dreneringstid, god porøsitet og gode fysiske egenskaper. Unntakene var bentonitt og vannfri gips og gjødnings-gips. Bentonitt viste seg å være uegnet siden det tok opp vann og svellet. Vannfri gips og gjødningsgips (kalsiumsulfat-dihydrat) viste seg begge å være uegnede på grunn av opphopning av faststoffer i det resirkulerte vann som ble anvendt for dannelsen av prøvearkene. Dette resulterte i ferdige prøveark som hadde reduserte fysiske egenskaper.

EKSEMPLER 34- 56

Disse eksempler representerer forsøk som ble gjort for å utprøve virkningen av forskjellige bindemidler på prøve-ark-egenskapene. Identifikasjonen av bindemidlene er angitt i Tabell III. Resultatene av forsøket er angitt i Tabell VII nedenfor. Bindemidler ble anvendt i mengder på 1%, 2% og 3%. Generelt ble 1% bindemiddel anvendt for hver 10% fyllstoff. Følgelig vil 1% bindemiddel anvendes sammen med 10% fyllstoff, 2% med 20% fyllstoff og 3% bindemiddel med 30% fyllstoff. Sammensetningene er vist nederst i Tabell VII. I

tabellen er "Slitlengde" angitt i meter.

Som vist ovenfor i Tabell VII ved resultatene fra Eksempler 34-56, ga de fleste bindemidler gode resultater med hensyn til retensjon av fyllstoffet. Etylenvinylklorid-kopolyme-rer ga maksimal retensjon av faststoffer, fulgt av en kationisk potetstivelse. Andre materialer såsom polyvinylacetat-polymerer, anioniske polyakrylamider og polyvinylalkohol ga mellomliggende retensjoner på 85-86%. Når det gjelder porøsitet, ble den laveste porøsitetsverdi tilveie-brakt av en etylenvinylklorid-polymer. Lave porøsitets-verdier angir at et papir har høye porøsitetsegenskaper.

Når det gjaldt god porøsitet, kom de følgende etter etylenvinylklorid-polymeren: styren-butadiene med et forhold mellom styren og butadien på 45:55 og en styrenbutadien-lateks med et forhold mellom styren og butadien på 50:50. Bindemidler som ga den laveste porøsitet (høy porøsitetsverdi)

var styrenbutadien-lateks med et forhold mellom styren og butadien på 60:35, identifisert som Bindemiddel Type A.

En styren-akryl-polymer identifisert som Bindemiddel E,

et anionisk bindemiddel av karboksylert styren-butadien-lateks, identifisert som Bindemiddel F og kationisk guargummi ga gode resultater. Alle de testede bindemidler vil i virkeligheten være egnede for fremstilling av mineral-fylte papirtyper for fremstilling av gips-kledningsplater.

EKSEMPLER 57- 62

Forsøk ble utført under anvendelse av forskjellige flokkuleringsmidler ved fremstilling av mineralfylt papir for oppfinnelsens formål. Resultatene

er vist i Tabell VIII nedenfor.

Som vist ved utprøvings-resultatene, tilveiebrakte

et flytende, kationisk polyakrylamid, F, borsyre, C,og 2-vinylpyridin god retensjon og strekkfasthet. Glyoksal og polyetylenimin tilveiebrakte den laveste faststoff-retensjon ved godtagbar prøveark-strekkfasthet. Alle de under-søkte flckkuleringsmidler viste seg egnede for fremstilling av' et mineralfylt papir for gipsplater. Imidlertid foretrekkes den flytende kationiske polymer på grunn av bekvem håndtering og fordi den ikke forårsaker en opphopning av oppløste faststoffer i papirfremstillings-anlegget.

EKSEMPLER 63- 7 7

Forsøk vist i Tabell X nedenfor ble utført for utprøv-ning av virkningen av forskjellige limingsmidler på motstandsdyktigheten mot vann-gjennomtrengning og andre egenskaper hos de resulterende prøveark. De anvendte limingsmidler i eksemplene er identifisert'i Tabell IX.

Limingsmidler som er beskrevet i det foreliggende ble utviklet med henblikk på deres virkning på motstandsdyktigheten mot vann-gjennomtrengning og styrkeegenskapene hos det limte papir, og dessuten det limte papirs bindingstendehs til gipsplatekjernen under fuktige betingelser. Limt papirs motstandsdyktighet mot vann ble bestemt på to måter. I én test ble papiret brakt i kontakt med vann av temperatur 48,9°C

i 3 minutter i en standard-Cobb-ring. Papirets vannopptak uttrykt i gram vil indikere papirets motstandsdyktighet'mot vann-gjennomtrengning; jo lavere Cobb-verdien er, dess større er motstandsdyktigheten.

Den annen fremgangsmåte som ble anvendt for å utprøve motstandsdyktigheten mot vann-gjennomtrengning hos det limte papir, var å telle antallet minutter som trengtes for metning av 50% av det limte papir montert i en standard-metningsring anbrakt i et vannbad ved 54,3°C Begge tester ble anvendt og vist i Tabell X som Cobb og Metning.

Tabell X ovenfor viser virkningen av forskjellige limingsmidler på den måte det ferdige papir innbefattende limings-midlene opptrådte på når det gjaldt å motstå vann-gjennomtrengning. Resultatene viser at når de etterfølgende limingsmidler tilføres i det indre av papiret under papirfremstil-lingsprosessen i en mengde på ca. 10 kg/tonn, oppnås passende liming: kolofonium i kombinasjon med enten alun eller natriumaluminat, ravsyreanhydrid i kombinasjon med kationisk stivelse, ravsyreanhydrid i kombinasjon med oolyakrylamider med høy og lav molekylvekt og kationisk polyuretan. Alle disse materialer ga god indre liming.

Det ble funnet at ved anvendelse av de foreliggende ut-formninger for fremstilling av et kalsiumkarbonat-inneholdende papir under anleggsbetingelser fikk man en noe dårligere retensjon av karbonat-fyllstoffet med papir fremstilt i anlegget enn med papir fremstilt i laboratoriet under.anvendelse av prøveark og i de prosesser som er beskrevet ovenfor. Årsaken til dette antas å v;»re at papiret i anlegget utsettes for høyere skjærkraft enn det som fremstilles i laboratoriet. Følgelig ble det fremstilt: prøveark ved at massen ble utsatt for høyere skjær-hastighet, for å gjøre betingelsene like betingelsene i anlegget. Dette ble gjort på den måten at massen ble malt i en blander ved høy hastighet. Forsøk ble deretter utført for utvikling av et ekstra godt bindemiddel som ville forbedre retensjonen endog når massen ble underkastet høy skjærhastighet enten i en blander i laboratoriet eller i anleggsutstyret.

EKSEMPLER 78- 93

Forsøkene bak de eksempler som er vist i Tabell XI nedenfor ble utført for utvikling av en fremgangsmåte til å bestemme de riktige bestanddeler for forbedring av fyllstof-fets retensjon endog når massen underkastes høy, skjærkraft.

I Eksempler 78-89.ble virkningen av høy skjærkraft på prøvematerialets retensjon i en prøveark-form undersøkt.

Det som egentlig ble undersøkt, var anvendelsen av flere forskjellige latekstyper og tilsetningsprosesser for flokkuleringsmidler, som følger:

1. Den regulære sekvens av bindemiddel- eller lateks-

og flokkuleringsmiddel-tilsetning uten stivelse,

idet lateksen ble tilsatt først og deretter flokkuleringsmidlet. Dette er identifisert som Charge nr. 1 og innbefatter Eksempler 78-81. 2. Charge nr. 2 (Eksempler 82-85). Her ble tilsetnin-gen av lateks og flokkuleringsmiddel gjort i omvendt rekkefølge, med tilsetning av flokkuleringsmidlet før lateksen. Både i Charge nr. 1 og Charge nr. 2 ble prosessen utført uten et sekundært bindemiddel. 3. Charge nr. 3 (Eksempler 86-89). Her ble den regulære sekvens av bindemiddel- og flokkuleringsmiddel-tilsetning, som i Charge nr. 1, anvendt. Her ble imidlertid stivelse anvendt som et sekundært bindemiddel.

Når det gjaldt Charger 1, 2 og 3 ble materialet, etter å være blitt underkastet høy skjærkraft i 25 sekunder i en blander drevet ved høy hastighet, behandlet med et retensjons-hjelpemiddel ved et nivå på 0,2 5 kg/tonn. I virkeligheten viser forsøkene under Charger 1, 2 og 3 virkningen av tilset-ningstypen for lateks og flokkuleringsmiddel på fyllstoff-mate-rialets retensjon, når det var under påvirkning av høy skjærkraft. Virkningen av anvendelsen av et sekundært bindemiddel

på retensjonen er også vist.

Når det gjaldt Eksempler 90-93 ble forsøkene utført for studium av de resultater som ble oppnådd når lateks-bindemidler med høyt styren/butadien- og lavt styren/butadien-forhold ble anvendt med og uten høy skjærkraft. Intet retensjons-hjelpemiddel eller sekundært bindemiddel ble anvendt i disse eksempler. Høy skjærkraft ble oppnådd ved at papiroppslemningen ble malt i en Waring-blander ved topphas-tighet i ett minutt. Eksempler 90 og 91 ble utført under anvendelse av høy skjærkraft, og Eksempler 92 og 93 ble ut-ført under anvendelse av regulær skjærkraft. I Eksempler 90 og 92 var S/B(styren-butadien)-forholdet 1:1. I Eksempler 91 og 93 var S/B-forholdet 4:1. Som det vil sees, resulterte anvendelsen i Eksempel 91 av et S/B-forhold på 4:1

i 85% retensjon mens anvendelsen av et S/B-forhold på 1:1 resulterte i bare 78%, når høy skjærkraft ble anvendt.

Når det gjaldt regulær skjærkraft var forskjellene ikke bety-delige, og S/B-forholdet på 1:1 hadde i virkeligheten litt høyere retensjon enn 4:1-forholdet.

Resultatene av Eksempler 90-93 viser fordelen med en lateks med høyt styren/butadien-forhold for tilveiebringelse av maksimal retensjon av faststoffer ved arkdannelse under høy-skjærkrafts-betingelser som forekommer ved materialbehand-lingen. I Tabell XI er "Slitlengde" angitt i meter.

EKSEMPLER 94- 114

Eksempler 94-114 beskriver forsøk som er utført under anvendelse av forskjellige prosent-andeler av kalsiumkarbonat-fyllstof f ved forskjellige verdier av Canadian Standard Freeness. Resultatene er vist i Tabell XII nedenfor.

I tabellen er "Slitlengde" angitt i meter.

Som vist i Tabell XII ovenfor, resulterte fyllstoff-mengder i prosent-andeler på ca. 10% til ca. 35% i ferdige papir med passende porøsitet og passende fysiske egenskaper. Med under 10% fyllstoff blir porøsiteten og dreneringstiden lavere enn ønskelig. Med over 35% fyllstoff forringes de fysiske egenskaper hos det ferdige papir i en slik utstrek-ning at det vanligvis ikke lenger er egnet for anvendelse ved fremstilling av gipsplater.1

Figurer 1-6 er grafiske fremstillinger av prosentandelen av fyllstoff og frihet i forhold til de forskjellige ønskede fysiske egenskaper.

I Fig. 1 er vist virkningen av prosentandelen av kalsiumkarbonat på dreneringstid. Som vist er dreneringstiden på mellom 5 og 6 fremdeles godtagbar ved 10% kalsiumkarbonat-fyllstof f. Under 10% øker imidlertid dreneringstiden betraktelig og er ikke så tilfredsstillende som dreneringstiden ved 10%. Med høyere prosentandeler av kalsiumkarbonat minker selvsagt dreneringstiden og forblir innenforønskelige verdier.

Fig. 2 viser faststoff-retensjonen i prosent. Som vist er retensjonen god inntil en kalsiumkarbonatverdi på 35% er nådd. Fra dette punkt minker faststoff-retensjonen.

På Fig. 3 er det ferdige papirs porøsitet vist med forskjellige prosentandeler av kalsiumkarbonat. Her øker porø-siteten vanligvis betraktelig under 10%. Ved kurven for 350 CSF syntes porøsiteten av en uforklarlig grunn å for-bedres henimot 0%.

På Fig. 4 er virkningen av prosentandelen av fyllstoff

på slitlengden vist. Kurvene viser at slitlengden minker med øket kalsiumkarbonat-innhold. Ved ca. 35% kalsiumkarbonat er slitlengden fremdeles tilfredsstillende, skjønt den minker til en uakseptabel verdi når den kommer over 35%.

På Fig. 5 er det vist virkningen av kalsiumkarbonat på spreng-faktoren. Her minker igjen sprengfaktoren med øket kalsiumkarbonat-innhold. Ved ca. 35% er den laveste godtag-bare verdi oppnådd. Ettersom kalsiumkarbonat-innholdet øker, over 35%, synker verdien til en ikke-godtagbar verdi.

Fig. 6 illustrerer virkningen av prosentandelen av kalsiumkarbonat på rivningsfaktoren. Her er igjen rivningsfaktoren ved 35% fremdeles tilfredsstillende, skjønt den forringes når man kommer over denne prosentandel.

Av forsøkene vist i Tabell XII og i Figurer 1-6 fremgår at det tilveiebringes et brukbart område av kalsiumkarbonat-prosentandel for et papir for anvendelse ved fremstilling av gipsplater med godtagbar porøsitet og godtag-bare fysiske egenskaper, ved et innhold av fra ca. 10% til ca. 35%. Under dette område er porøsiteten utilfredsstil-lende lav, og over dette område forringes de fysiske egenskaper hos papiret til en uakseptabel verdi.

EKSEMPLER 115- 130

Eksempler 115-130 representerer forsøk som er utført for å bestemme hvor godt de forskjellige papirtyper funge-rer ved dannelse til gipsplater. Resultatene er vist i Tabell XIII nedenfor.

Ved fremstillingen av test-prøvene ble både standard-papir og kalsiumkarbonat-inneholdende (Type C) papir fremstilt. Det regulære papir var et papir med en basisvekt på 0,244 kg/m . Det regulære papir ble fremstilt under anvendelse av 80% kraftpapir-avklipp og 20% brukt avispapir som fibermateriale. Papiret ble limt ved tilsetning av 1% forsterket kolofoniumlim og 2% natriumaluminat som et indre lim. Arkene ble fremstilt som ettlags-prøveark lik arkene i Fremgangsmåte A som er beskrevet ovenfor, men med anvendelse av en Williams-arkform på 30,5 x 30,5 cm istedenfor arkformen av Britisk-typen. Deretter ble et varmeherdnende silikon-overflatelim påført ved hjelp av et påstryknings-redskap på bindingspapir-siden. Den samme fremgangsmåte ble anvendt ved fremstilling av kalsiumkarbonat-inneholdende prøveark. Disse prøveark ble fremstilt under anvendelse av 70% papirfibre, 3% lateks-bindemiddel, 27% kalsiumkarbonat-fyllstof f og 2,0 kg/tonn flokkuleringsmiddel av typen Dow XD (polyakrylamid). I Eksempler 115 og 116 ble regulære papir fremstilt som beskrevet ovenfor, uten noen etterføl-gende overflate- eller utvendig lim. I Eksempler 117 og 118 ble kalsiumkarbonat-inneholdende papirtyper fremstilt som beskrevet ovenfor uten noen etterfølgende overflate- eller utvendig lim. I Eksempel 119 ble regulært papir fremstilt og deretter behandlet med et silikon-overflatelim. I Eksempel 120 ble kalsiumkarbonat-inneholdende papir fremstilt og deretter behandlet med et silikon-overflatelim. De prøveark som ble behandlet med silikon-overflatelim, ble etterpå underkastet ovnsherdning.

Prøvearkene på 30,5 x 30,5 cm fra Eksempler 115-130

ble anbrakt i en platemaskin med bindingspapir-overflaten vendt ned mot oppslemningen. Konvensjonelt papir ble så ført ned over toppen av flak-prøven som dekket oppslemningen. Dette ble ført videre nedover platemaskinen til kniven som kapper platen opp i enkelt-deler. Ved dette punkt ble den avispapir-dekkede eller konvensjonelle del av arket som var over flak-prøven, skåret av for å unngå blærer i tørke-ovnen, - noe som ville oppstå ved for stor resistens mot dampoverføring. Deretter ble platen fjernet ved avgangen, og en plate på 30,5 x 30,5 cm inneholdende flak-prøven ble skå-

ret av. Deretter ble prøvestykker skåret ut fra platen og kondisjonert i 1 time ved 90° relativ fuktighet ved en temperatur på 32,1°C. Prøvene ble så utprøvet med hensyn til bindingssvikt på konvensjonell måte ved at en stadig økende belastning ble påført platen inntil den sviktet.

Etter at platen hadde sviktet, ble det bestemt hvor meget

av arket som ikke var dekket med fiber. Dette er graden av bindingssvikt som er vist i Tabell XIII. Det som er vist i eksemplene er at når et nøytralt lim påføres materialet av Type C og dette papir anvendes for dannélse av gipsplater, er det nødvendig å anvende en påføring av overflatelim etter tørking for å sikre at papiret i platean-legget vil danne plater med godtågbar bindingssvikt.

I Eksempler 121-127 ble materialet av Type C anvendt,

og dette omfatter 3% styren-butadien-lateks, 27% kalsiumkarbonat, 70% papirfiber, 2,0 kg/tonn av kationisk polyakrylamid-flokkuleringsmiddel og et påført indre lim av FIBRAN ved 10,0 kg/tonn sammen med 15,0 kg/tonn stivelse. Påføringen av overflatelim besto av en borsyreoppløsning på-ført som overflatebehandling, fulgt av en overflatebehandling med polyvinylalkohol-oppløsning.

Det indre lim besto av 10,0 kg/tonn ravsyreanhydrid (FIBRAN) og 15,0 kg/tonn kationisk stivelse. Overflatelimet besto av borsyreoppløsning påført via en vann-beholder til det tørkede papir, fulgt av én polyvinylalkohol-oppløsning påført via en vannbeholder til papiret. Indre lim ble påført først, og deretter overflatelimet.

Som det vil sees av Tabell XIII, ble god bindings-jevnhet oppnådd ved anvendelse av en overflatelim-påføring.

I Eksempler 128, 129 og 130 ble papir av Type C likt papiret i Eksempler 121-127 limt innvendig med 10,0 kg/tonn ravsyreanhydrid og 15,0 kg/tonn kationisk stivelse. Det ble imidlertid ikke anvendt noen utvendig limpåføring. Som det vil sees av tabellen, fikk man særdeles høye sviktprosenter i bindingsprøven. Resultatene viser klart at når et kalsiumkarbonat-inneholdende papir anvendes for fremstilling av gipsplater, bør et etterfølgende overflatelim anvendes i tillegg til det indre lim for å få gode bindingsresultater.

Blant de materialer som kan anvendes som overflatelim,

er parafinvoks, varmeherdnende silikon, kationisk polyuretanemulsjon (lim med betegnelsen I), syreherdnende silikon med alun, polyvinylalkohol med borsyre, natriumalginat, acetylert stivelse, kationisk stivelse, etylert stivelse, polyetylen-emulsjon og polyvinylacetat-emulsjon.

EKSEMPEL 131

En kommersiell fremstilling ble foretatt i anlegget for fremstilling av C-papir (kalsiumkarbonatpapir) for omdannelse til gipsplater for salg. Papir-utstyret ble først oppsatt for fremstilling av konvensjonelt papir under anvendelse av 100% papirmasse. Etterat utstyret var satt i gang, ble prosessen omstilt for dannelse av kalsiumkarbonat-papir ved at lateks og kalsiumkarbonat ble tilsatt til fyllstoff-raffinerings-påfyllingsbeholderen.

Start-papiret omfattet manilapapir som var limt med ravsyreanhydrid og av regulært materiale, og dette er dekkarket som vender ut når gipsplaten festes til veggrammen. Omstil-lingen til materiale av Type C ble utført ved at lateks og kalsiumkarbonat ble tilsatt til fyllstoff-delen av arket ved en hastighet som var dobbelt så stor som stabiltilstands-hastigheten, under overgangsperioden på én time. Vann ble tilsatt på begge sider av papiret, og limingsnivåene ble justert for tilveiebringelse av tilstrekkelig opptak av fuktighet, d.v.s. 2,5% i kalandreringsstabelen. Lim-nivåer som ble tilført de forskjellige lag var 1,5, 4,0, 2,5 og 4,5 kg/tonn ravsyreanhydrid kationisert med 1,5 kg kationisk stivelse pr. kg lim anvendt respektivt i de to bindingspapir-lagene, fyllstofflaget under topp-dekkspapiret og de to topp-dekkspapirlag. Bindingspapiret i fyllstoffdelen av arket er den del som er i kontakt med gipskjernen i platen. Toppdekkspapiret er den del av arket som vender ut. Bindingspapir-limingsnivået ble innstilt for tilveiebringelse av motstandsdyktighet mot utstrakt fukting av arket ved platefremstillin-gen. Toppdekkspapir-limet ble innstilt for oppnåelse av hen-siktsmessige dekorasjonsegenskaper hos den tørkede plate.

Det ble oppnådd stabiltilstands-forhold i fyllmasse-delen av arket med 56% kraftpapir-avklipp, 14% brukt avispapir, 27% 9NCS-kalsiumkarbonat tilsatt og beholdt, 3% styren-butadien-lateks og 1,0-1,25 kg/tonn flokkuleringsmiddel av kationisk polyakrylamid, etter omdannelse til Type C. Manila-topp-dekkspapiret som utgjorde 25% av det totale manilaark, besto av forsatsblad- eller magasin-avklipp.

Etter fremstillingen av det avispapir-dekkede manilapapir av Type C, ble det dekkpapir som vender mot kammer-rammen, av C-Type-materiale, fremstilt under anvendelse av ovennevnte fyllmasseandeler av Type1C gjennom hele arket. Limingsnivåer av det ravsyreanhydrid som ble anvendt, var henholdsvis 2,0, 4,0, 4,0 og 4,5 kg pr. lag tonn i bindings-papirlagene og de to topplagene, hvor bindingspapiret er den del av arket som vender mot gipskjernen.

Papiret av Type C tilveiebrakte en besparelse på 27%

ved papirtørkings-energiforbruk sammenlignet med forbruket for regulært papir som var alun- og kolofoniumlimt, fremstilt i en tidligere tidsperiode. Papiret av Type C tilveiebrakte en besparelse på 5% når det gjaldt platetørkings-energiforbruk når det ble forvandlet til plater ved forskjellige plateanlegg, sammenlignet med plater fremstilt med regulært alun- og kolofoniumlimt papir.

Skjønt mange materialer og betingelser kan anvendes ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelse, som beskrevet ovenfor, er det noen materialer og betingelser som er foretrukket. Ved fremstilling av papirmaterialet foretrekkes en masse-frihet på 350 ml Canadian Standard Freeness, skjønt andre verdier kan anvendes.

Forholdet mellom mineral-fyllstoffet såsom kalsiumkarbonat, og bindemidlet eller lateksen, er vanligvis slik at det er effektivt for bevarelse av fyllstoffet inne i papiret.

Et foretrukket forhold mellom fyllstoff og bindemiddel er 10:1.

Papirfiberen kan variere innenfor området på 65-90% av det totale papir. Et fiberinnhold på ca. 70% er imidlertid funnet å være optimalt.

De foretrukne bindemidler er karboksylerte styren-butadien-latekser med et forhold på 4:1, polyvinylacetat, etylenvinylklorid-kopolymer,og polyvinylalkohol med en molekylvekt på 96.000-125.000, 87-99% hydrolysert.

De foretrukne flokkuleringsmidler er borsyre med polyvinylalkohol, kationisk polyakrylamid med høy ladning og middels molekylvekt, 2-vinylpyridin og ammoniumpersulfat.

Det foretrukne fyllstoff er kalsiumkarbonat, fortrinnsvis innenfor et område på lO-SO^um med 60-90% gjennom 325 mesh skjønt andre beskrevne fyllstoffer kan anvendes.

Det foretrukne retensjons-hjelpemiddel er et kationisk polyakrylamid med høy molekylvekt og middels ladningsdensitet.

De foretrukne interne limingsmidler er ravsyreanhydrid

i en kationisk stivelsesemulsjon, forsterket kolofonium/- natriumaluminat og kationisk polyuretanemulsjon.

De foretrukne overflatelimer er parafinvoksemulsjon, varmeherdnende silikon, polyvinylalkohol med borsyre og syreherdnende silikon med alun.

Det beskrevne papir for oppfinnelsens formål

har flere fordeler ved anvendelse som papir-dekkark for fremstilling av gips-kledningsplater i forhold til andre papirtyper som konvensjonelt anvendes. For det første er det mer porøst enn konvensjonelle papirtyper. Følgelig avdreneres det anvendte vann hurtigere ved papirfremstillingen, slik at den varmeenergi-mengde som trenges for tørking av papirer,

er ca. 27% mindre enn den som trenges for tørking av konvensjonelt papir. Videre tilveiebringer den porøse struktur i arket hurtigere tørking, høyere maskinhastigheter og større produksjon med eksisterende papirmølleutstyr.• For det annet trenges det ca. 5% mindre varmeenergi ved tørking og størkning av kledningsplaten enn det som trenges ved anvendelse av konvensjonelle papirdekkark når papiret anvendes ved fremstilling av gips-kledningsplater, på grunn av dets porøsitet. For det tredje har papiret utmerkede fysiske egenskaper på grunn av de utvalgte andeler av fyllstoff i forhold til papirfibre og på grunn av de bindemidler og bindemiddelforhold som anvendes. Ved den forbedrede utfø-relsesform hvor det anvendes et tilleggs-overflatelim på den siden av papiret som tilkoples gipskjernen, blir det videre en betraktelig forbedret binding mellom papiret og gipskjernen endog når det utsettes for høy temperatur og fuktighet.

Når papiret anvendes som dekk-ark på gipsklednings-

plater, tilveiebringer det plater med eksepsjonell jevnhet.

Videre er dette papir forholdsvis billig i fremstilling, selv om det har forbedrede egenskaper. Når fordelene betrak-tes i lys av de nåværende høye priser på varmeenergi, er fordelene ved dette papir lett påvisbare.

Claims (10)

1. Gips-kledningsplater omfattende en kjerne av størknet kalsiumsulfat-dihydrat og et papir-dekkark bundet til hver overflate av denne, karakterisert vedat hvert av nevnte papir-dekkark omfatter et komposittpapir som omfatter i tørrvekt-prosent: (A) cellulosefibre i en mengde på fra 65 % til 90 % og med en fiber-freeness-grad på fra 350 til 550 ml Canadian Standard Freeness, (B) et partikkelformig mineral-fyllstoff i en mengde på fra 10 % til 35 %, (C) et bindemiddel i en mengde som er effektiv til å binde nevnte mineral-fyllstoff, (D) et flokkuleringsmiddel i en mengde på fra 1,0 til 2,0 kg/tonn, og (E) et limingsmiddel i en mengde som er effektiv til hindring av vann-gjennomtrengning, og (F) eventuelt et overflatelim på en overflate og eventuelt et retensjonsmiddel, idet nevnte papir er tilstrekkelig porøst til å tillate god awanning og hurtig tørking under dets fremstilling og, når det påføres overflatene av en gipsoppslemning for dannelse av kledningsplater, muliggjør anvendelse av mindre varme ved kledningsplate-fremstillingen, idet anvendelsen av nevnte papir derved sparer energi både ved papirfremstillingen og plate-fremstillingen.

2. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte mineralfyllstoff er kalsiumkarbonat.

3. Gips-kledningsplater ifølge krav 2,karakterisert vedat nevnte mineralfyllstoff er til stede i en mengde på 25-30 %.

4. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte bindemiddel er en karboksylert styren-butadienlateks med et styren/butadien-forhold på 1:1 til 4:1.

5. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte bindemiddel er polyvinylalkohol med en molekylvekt på fra 96.000 til 125.000 og er 87-99 % hydrolysert.

6. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte flokkuleringsmiddel er et kationisk polyakrylamid med høy ladning og midlere molekylvekt.

7. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte retensjonsmiddel omfatter et kationisk, høymolekylært polyakrylamid med middels høy ladningsdensitet.

8. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte indre limingsmiddel er ravsyreanhydrid og kationisk stivelse påført som en emulsjon.

9. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte overflatelim er et varmeherdnende silikon.

10. Gips-kledningsplater ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte overflatelim er polyvinylalkohol i kombinasjon med borsyre.