SE450900B - Forfarande for framstellning av hardpapper - Google Patents

Description

.Va- LR 10 20 25 30 35 40 450 900 metoden en dubbel torkning med motsvarande höga energiförbruk- ning. Genom förimpregneringsmetoden enligt DE-ÖS 26 37 494 _undviks visserligen nackdelen med dubbel torkning men för för- impregneringslösningen användes ännu mer lösningsmedel än vid ¿tvåstegsförfarandet.

Målet var därför att ta fram en metod för framställning av hård- papper, varvid mindre lösningsmedel behöver avlägsnas och man erhåller ett hårdpapper, som beträffande vattenupptagning, a stansbarhet och elektriska egenskaper, som t.ex. inre motstånd och elektrolytisk korrosion, uppvisar värden, som minst mot- svarar de värden, som uppvisas av hârdpapper framställt enligt' nasos 26 37 494. ' 7 Detta mål uppnås enligt uppfinningen genom ett förfarande för framställning av hårdpapper enligt enstegsmetoden, som känne- tecknäs*av de särdrag som framgår av bifogade krav 1.

Det är även känt att impregnera cellulosahaltigt material med en alkohollösning, företrädesvis metanollösning av ett harts vid ett enstegsförfarande. Denna-lösning kan även innehålla mjukdingsmedel. Med enstegsförfarande skall därvid förstås ett tilldägagångssätt, vid vilket det cellulosahaltiga materialet i ett steg impregneras med en enda hartslösning och därefter undefkastas torkning. Efter torkningen får det hartsimpregne- rade materialet först förkondensera vid en temperatur mellan 130 och 180°C och därefter pressas flera, över varandra lig- gande skikt av detta papper (Prepegs) vid temperaturer mellan 150 och 18000 och ett tryck mellan 70 och 180 kp/cm; under 30-9? minuter till ett.hårdpapper. 1* Hårdpapper, som framställts med användning av dessa kända lös- ningar vid enstegsmetoden, uppvisar dock en ogynnsamt hög vattenupptagning. Sålunda uppgår t.ex. hos en i ett steg im- pregnerad hårdpappersplatta med tjockleken 1,5 mm vattenupp- g tagningen enligt DIN 77 35, blad 1, till mer än 0,8 viktpro- cent, räknat på hårdpapperets totalvikt. Dessa värden är så höga att motsvarande hårdpapper blir olämpliga för många ända- mål. En förbättring av vattenbeständigheten kan visserligen uppnås vid detta enstegsförfarande genom att minska andelen 10 20 25 30 35 450 900 mjukningsmedel men denna åtgärd ökar hårdpapperets sprödhet. så att det blir svårt att stansa. ' Förfarandet enligt uppfinningen bygger på det hittills okända faktum att blandningar av fenol- och kresolresolhartser besit- ter delvis andra egenskaper än de däri ingående hartserna gör var för sig. Sålunda är sådana blandningar med vatten i mängder av upp till 12 viktprocent, räknat på resollösningens vikt, kom- binerbara först när andelen mjukningsmedel i lösningen uppgår till mellan 20 och 35 viktprocent, räknat på vikten resollösning.

Vidare har kunnat konstateras att tillsatsen av vatten till den mjukningsmedelhaltiga fenol-/kresolresolhartsblandningen påver- kar de fysikaliska egenskaperna hos ett hårdpapper, vid vars' framställning en motsvarande impregneringslösning använts. över raskande nog erhåller man vid efterföljande tillsats av angivna vattenmängder till resolhartset bättre fysikaliska egenskaper hos därmed framställt hårdpapper än vid användning av en resol- hartsimpregneringslösning, som innehåller en bunden vattenhalt härrörande från framställningen.

De i resolhartslösningen ingående fenol- och kresolresolerna ut- gör i och för sig kända resoler. Framställningen därav sker ge- nom alkalisk kondensation av fenol eller kresoler med formalde- hyd i molförhållandet 1:>1. Molförhållandet fenoler:formaldehyd väljes därvid så att efter kondensationsreaktionen och från- destillation av vattnet en resol erhålles, vars B-tid uppgår till mellan 7-9 minuter och vars halt av fast harts i fallet med kresolresol ligger mellan 95-99 viktprocent och i fallet med fe- nolresol mellan 50-80 viktprocent. Dessa resoler innehåller på grund av framställningssättet små mängder vatten, som hos fenol- resolerna ligger mellan 25-35 viktprocent och hos kresolresoler- na under 3 viktprocent. \ Denna vattenhalt beaktas ej vid inblandningen av extravattnet vid förfarandet enligt uppfinningen. Bestämningen av vattenhal- ten sker enligt metoden beskriven av K. Fischer.

Framställningen av sådana resolhartser med angivna fysikaliska 10 15 20 25 30 35 450 900 värden är i och för sig känd för fackmannen. Vid framställ- ningen av fenolresolhartset väljes som.alkali företrädesvis natronlut och molförhållandet fenol (100%ig):formaldehyd ligger företrädesvis mellan 121,3 och 1:1,5. Framställningen_ av kresolresolhartserna sker företrädesvis i ammoniakaliskt- medium vid ett molförhållande kresolerzformaldehyd mellan 1:1,0 och 1:1,1. Det efter kondensationen och fråndestilla- tionen av vattnet erhållna kresolresolhartset är ei späd- 'bart med vatten. Det bringas genom tillsats av alífatiska alkoholer med 1-5 kolatomer, företrädesvis metanol, till en halt av fast harts mellan Ä0-70 viktprocent.

Den som impregneríngslösning enligt uppfinningen använda blandningen av fenol- och kresolresolharts kan innehålla dessa båda komponenter i viktförhållandet 1:5 till 5:1.

Företrädesvis ligger viktförhållandet kresol-:fenolreso1- harts inom området 2:1-3:1. Denna blandning innehåller från framställningen härrörande vatten i en mängd av mellan 4-12 víktprocent, företrädesvis mellan 5-9 viktprocent.

Denna fenol-/kresolresolblandning försättes enligt uppfin- ningen med mjukningsmedel i en mängd av mellan 20-35 vikt- procent och extra vatten i en mängd av mellan N-12, före- trädesvis mellan 6-10 viktprocent, allt räknat på den sam- mantagna vikten av.fast farts och mjnkningsmedel. I allmän- het löses först mjukningsmedlet i resolen och_därefter in- blandas vattnet. I princip är det dock även möjligt att ge- mensamt blanda in mjukningsmedel och vatten, eventuellt i blandning med ett organiskt, med vatten blandbart lösnings- medel.

Iblandningen av vattnet sker under samtidigt använd- ning av ett vattenlösligt, organiskt lösningsmedel. Detta lösningsmedel användes företrädesvis i sådana mängder att viktförhållandet vattenzlösningsmedel ligger ungefär mellan 1:1 och 1:2. Det är också möjligt att använda avsevärt mind- re mängder lösningsmedel så länge som inblandningen av vatt- net i resolhartslösningen möjliggörs. Som särskilt lämpliga lösningsmedel må nämnas aceton och metanol på grund av deras 10 15 20 25 30 35 4ö0 900 låga kokpunkter. I princip kan man dock använda vilket som helst med vatten blandbart lösningsmedel, som t.ex. etanol, isopropanol, tetrahydrofuran eller dioxan.

Som mjukningsmedel kommer vid förfarandet enligt uppfinningen ifråga alla sådana monomera mjukningsmedel, som är lämpliga för att ta bort hårdhet och sprödhet hos högpolymerer, i synnerhet hos polyvinylklorid. Till dessa räknas i synnerhet afifatiska estrar av adipin- och ftalsyror, sulfonsyraestrar, fosforsyraestrar, som t.ex. difenylkresylfosfat och fenoxi- acetaler, såsom difenoxietylformal. Även andra som mjuknings- medel i impregneringslösníngar för hårdpapper kända ämnen kan användas.

Sdm cellulosahaltigt material för hårdpappersframställningen användes, liksom vid de kända metoderna, cellulosa, papper 1 som t,ex. bomullspapper, företrädesvis bomullslinterpapper eller också sulfitträmassa, sådan den utvinnes ur gran och furu. 7 Enligt uppfinningen impregneras det torra papperet först med impregneringslösningen. Detta kan i princip ske genom bestrykning därav, t.ex. med en vals, genom sprutning eller doppning. Vid kontinuerligt förfarande arbetar man med för- del så'att en pappersbana matas genom ett impregneringsbad med impregneringslösningen enligt föreliggande uppfinning.

Efter indränkningen med impregneringslösningen torkas det med hartset belagda papperet på känt sätt och hartset får förkondensera, varvid lämpligen användes en torkkanal. Den slutliga härdningen av duroplasterna sker på känt sätt i en varmpress med användning av ett tryck av 70-180 kp/cm2 och en temperatur av 150-18000, företrädesvis vid ca 170°C.

Därvid pressas vanligen flera ovanpå varandra lagda skikt av det impregnerade och förtorkade papperet, varigenom man er- håller motsvarande tjockare hårdpapper. Pressningstiderna iuppgår till mellan 30-90 minuter.

Det med impregneringslösningen enligt uppfinningen framställda 10 15 20 25 50 35 450 900 1 hårdpapperet skall efter härdningen uppvisa en halt av fast harts och mjukningsmedel, som uppgår till mellan 70-150 viktprocent, företrädesvis ca 100-130 viktprocent, räknat på det obehandlade papperet.

Förfarandet enligt uppfinningen innebär ett avsevärt tekniskt framsteg i förhållande till känd teknik. I förhållade till tvåstegsförfarandet och förimpregneringsmetoden enligt DE-OS 26 57 HQH krävs väsentligt mindre mängd lösningsmedel, vari- genom förutom en kostnadsminskning även uppnås minskade krav på rening av förorenad luft. Man får fram ett med avseende på elektriska egenskaper högvärdigt hårdpapper, som vidare utmärkes av låg vattenupptagning och dessutom går bra att stansa.

Det var sålunda ytterst överraskande att ett sådant enstegs- förfarande kunde realiseras, eftersom man hittills haft den uppfattningen att mjukningsmedelhaltiga alkohollösningar av kresol- och fenolharts kunde ta upp mycket lite vatten. Å andra sidan kunde man ej förvänta sig att de relativt små mängderna vatten skulle ha så stort inflytande på impregne- ringseffekten. " Uppfinningen belyses närmare nedan i anslutning till ett an- tal utföringsexempel, i vilka samma kresol- och fenolresol- hartslösningar användes, vars framställning skedde_på föl- jande sätt: Framställning av kresolhartslösning A: 100 viktdelar kresolblandning, 80 víktdelar av en 56%ig vattenlösning av formaldehyd och 0,5 viktdelar ammoniak (koncentrerad) bringades till kondensationsreaktion vid kok- temperaturen för denna blandning. Därefter fråndestillerades vatten så länge att en ca 98,5 viktprocentig hartslösning förelåg, räknat på lösningen. Denna lösning gjordes 50 vikt- procentig genom spädning med metanol.

Den sålunda framställda hartslösningen var ett resolharts med en B-tid av 8 minuter vid 15000. Lösningens viskositet -10 15' '55 Åsoisoo vid 2o°c uppgick till 55 CP.

I ytan pà ett kubiskt eller cylindriskt, till 150-15000 bpphettat järnblock är en halvkulformad urholkning (r =]1 cm) inarbe- Metoden för bestämning av B-tiden var följande: tad. 0,15 g av det flytande eller pulverformiga harts, som skall testas, införes i urholkningen och omröres med en till en spets utdragen glasstav. B-tillståndet eller B-tiden är uppnådd när de med glasstaven ur provet utdragna trådarna slits av och gummielastiskt studsar tillbaka.' Framställning av fenolhartslösning B: _ 100 viktdelar fenol, 120 víktdelar av en 35%ig vattenlösning .av formaldehyd och 1 viktdel natronlut bringades till kon- densatíonsreaktion vid koktemperatur. Därefter fråndestille- rades vatten så länge att halten fast substans i den uppkomna fenofresollösningen uppgick till-70 viktprocent. B~tiden uppgick till 7 minuter vid 15000 och lösningens viskositet vid 2o°c var 250 CP.

Ešempel 1_ 9,2 kgfav kresolresolhartslösning A blandades med 3,4 kg av fendlresolhartslösning B och den erhållna blandningen försattes med 3,0 kg difenylkresylfosfat. I den erhållna, mjukningsmedelhaltiga resolhartslösningen írördes 0,9 kg vatten och 0,Ä5 kg aceton. ' Genom det på detta sätt erhållna impregneringsbadet matades kontinuerligt ett bomullspapper med bredden 2700 mm och en ytvikt av 190 g/mg. Dopptidcn uppgick till 50 sekunder.

Det med impregneringslösníngen fuktade pappersbandet matades därefter över två drívvalsar och sedan mellan tvâ.stålvalsar, varvid överskottet av hartslösning avlägsnades. Från valsarna matades bandet genom en torkkanal, í vilken det under fyra - minuter uppnettaaes från 1uo°c ti11 17o°c. pärvid undergick hartset förkondensatíon.

Den från torkkanalen utkommande pappersbanan skars därefter 10 20 25 30 35 450 900 i en efterföljande uppskärningsanordning till fyrkantiga stycken med längden 2800 mm och bredden 1300 mm. Sju av dessa pappersblad lades samman och upphettades under en varmpress i 60 minuter vid ett tryck av 100 kp/cmg till 17000. Härigenom erhölls en hårdpappersplatta med tjock- leken ca 1,5 mm. 7 I Ytterligare ett impregneringsförsök genomfördes, vilket skilde sig från det första endast därigenom att impregne- ringslösningen innehöll varken vatten eller aceton. Den ge- nom detta andra försök erhållna hårdpappersplattan skilde sig utseendemässigt praktiskt taget ej alls från plattan er- hållen i det första försöket. De båda härdpapperen uppvisade dock avsevärt olika fysikaliska egenskaper. Dessa är samman- ställda i efterföljande tabeller 1-5.

Tabell 1 Provning Norm Förbe- Värden handling impregnerat med impregnerat lösning inneh. utan lösning H20 och aceton fav H20 och aceton Hålförsök, DIN 55H88 2300 2,5-5,3 2,5-3,2 längs _ V 1 Hålförsök DIN SBU88 4500 2,0-2,2 - 139-2,2 längs _ _ Hålförsök DIN 53u88 6o°c 1,6 1,6 längs Tabell 2 Provning Norm Neddoppnings- Upptagen H20-mängd betingelser i mg Temp. Tid impregnerat med impregnerat OC h lösning inneh. utan_H2O H20 och aceton och aceton Vattenupp- DIN 25 2ü 16-22 28-UO 'tagning 7735 9,: År .J 10 15 20 25 50 450 900 9 Qabell 3 ikrovning Norm Provningsbetingelser Värden Temp. re1.luft- Tid impregnerat impregnerat OC fuktighet h med lösning utan H20 % inneh. H20 och aceton och aceton elektroly- DIN ' tisk korro- 53U89 H0 92 96 AN-AB AB-B sion (pluspol) elektroly- tisk korro- DIN sion 53u89_M0 92 96 1,M-1,6 1,6-1,8 (minuspol) inre DIN gesistans 7735 HO 92 96 1§O-10 ~0,05-0,5 Ešiflââli Ett bomullspapper av samma slag som användes i exempel 1 impregnerades på samma sätt med samma harts som i exempel 1 men med den skillnaden att impregneringslösningen i stället för 9,2 kg 50%ig kresolhartslösning A innehöll 10,5 kg och i stället för 5,H kg 70%ig fenolhartslösning B innehöll 2,5 kg. Mängden mjukningsmedel förblev densamma som i exempel 1. Även i detta fall företogs impregnering dels under tillsats av 0,9 kg vatten och O,U5 kg aceton och dels utan dessa till- satser. Efter förkondensation och efterföljande härdning i en varmpress kunde analoga skillnader i de fysikaliska egen- ska erna åvisas som i exem el 1.

P

Claims (5)

450 900 10 Patentkrav

1. 'Förfarande för framställning av hârdpapper genom impregne- ring av banor av cellulosahaltigt material med mjukningsmedel- haltiga fenol- och kresolresolhartslösningar genom ett enstegs- förfarande, efterföljande torkning och härdning av det hartsim- pregnerade papperet, k ä n n e t e c k n a t av att man som impregneringslösning använder en blandning av en 50-80 viktpro- centig fenolresolhartslösning med en 40-70 viktprocentig kre- solresolhartslösning, som före impregneringen försatts med mel- lan 20 och 35 viktprocent mjukningsmedel, räknat på den samman- tagna vikten fast harts och mjukningsmedel, och 4-12 viktprocent vatten, räknat på den sammantagna vikten fast harts och mjuk- ningsmedel, varvid vattnet inblandas under samtidig användning av ett med vatten blandbart, organiskt lösningsmedel.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att 6-10 viktprocent vatten tillsättes, räknat på den sammantagna vikten fast harts och mjukningsmedel.

3. 'Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blandningen av fenol- och kresolresolhartslösning före tillsät- tandet av mjukningsmedel och vatten uppvisar en vattenhalt av 4-12 viktprocent och viktförhållandet fenol- till kresolresol- hartslösning ligger mellan 1:5 och 5:1.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att blandningen av fenol- och kresolresolhartslösning före tillsät- tandet av mjukningsmedel och vatten uppvisar en vattenhalt av 5-9 viktprocent och viktförhållandet fenol- till kresolresol- hartslösning ligger mellan 1:3 och 1:2.

5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vatten tillsättes tillsammans med aceton eller metanol i ett viktförhållande mellan 1:1 och 1:2. .flí