DE2450825A1 - Verfahren zur herstellung von papier, das kunststoffteilchen enthaelt - Google Patents

Verfahren zur herstellung von papier, das kunststoffteilchen enthaelt

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DE2450825A1 DE19742450825 DE2450825A DE2450825A1 DE 2450825 A1 DE2450825 A1 DE 2450825A1 DE 19742450825 DE19742450825 DE 19742450825 DE 2450825 A DE2450825 A DE 2450825A DE 2450825 A1 DE2450825 A1 DE 2450825A1
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Description

Dr. F. Zumstein «en. - Dr. Ε. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Clpl.-Pr*yG, R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.
PATENTANWÄLTE
TELEFON: SAMMEL-NR. 2253 41 TELEX 529979 8 MÜNCHEN 2. TELEGRAMME: ZUMPAT BRÄUHAUSSTRASSE 4 POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809, BLZ 700100 80 BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER
KTO.-NR. 397997, BLZ 70030600
Case 2035
14/Hü
KSmaNord AB, Stockholm/Schweden
Verfahren zur Herstellung von 'Papier, das Kunststoffteilchen enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Papier, das Kunststoffteilchen enthält, wobei das Papier ein niedriges Basis gewicht in Kombination mit den Gebrauchseigenschaften von schwererem Papier, wie Steifigkeit, Mattheit bzw. Undurchsichtigkeit usw. besitzt. Der Ausdruck Papier umfaßt auch die dickermPapiertypen, die im allgemeinen als Pappe oder Kartonpapier bezeichnet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Papier, das Kunststoffteilchen enthält, bei dem thermoplastische KUgelchen zwischen zwei teilweise entwässerte Schichten von Cellulosefasern, die darauf in an sich bekannter Weise gepresst und bei einer Temperatur getrocknet werden* die ausreicht, um zumindest einen Teil der Kxtnststoffkügelchen zur Ausdehnung zu bringen, eingebracht werden.
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Es war bekannt, Papier herzustellen, das Kunststoffteilchen enthält, um ein Papierprodukt mit einem niedrigen Basis gewicht zu erhalten, jedoch unter Retention der Gebrauchseigenschaften von schwererem Papier. So beschreibt die schwedische Patentschrift 300 927 ein Verfahren, bei dem ausgedehnte Kunststoffkügelchen zu einer Faserpulpe zugefügt werden, bevor diese zu dem Siebteil (wire part) zur Entwässerung gebracht wird, wonach das Papier in bekannter Weise geformt wird. Dieses Verfahren ist nicht völlig zufriedenstellend, da Schwierigkeiten bestehen, eine ausreichende Retention zwischen den Cellulosefasern zu erhalten und eine gute Dispersion der Kunststoffkügelchen in der Pulpe zur Erzielung eines gleichmäßigen Papiers zu erreichen. Das. Papier zeigt dann eine deutliche Zweiseitigkeit, da sich die Polymerteilchen zu einem großen Teil auf der Seite des Papieres befinden, die von dem Sieb abgewandt ist. Weiterhin enthält die Oberfläche des fertiggestellten Papieres Blasen oder Schaumteilchen von dem Kunststoff, die zu Störungen führen, wenn sie zu groß sind oder, wenn sie die Oberfläche verlassen bzw. aus ihr herausragen. Um nach diesem Verfahren ein annehmbares papier zu erhalten, muß eine, bestimmte Art...der Oberflächenschlichtung durchgeführt werden, die den Preis des endbehandelten Papiers erhöht.
Es wurden verschiedene· Verfahren für die Herstellung von laminiertem Papier vorgeschlagen, bei denen eine Mittelschicht aus einem expandiertem Kunststoff gebildet wird. Diese Verfahren gehen von zwei oder mehr geglätteten (finished) Papierbogen aus, zwischen die eine Schicht von expandierbarem oder expandiertem Kunststoff eingebracht wird. Gemäß einem Verfahren wird ein Film eines expandierbaren Kunststoffs zwischen die Papierbogen eingebracht und die Schicht dann durch Erhitzen und Kalandern gebunden. Es wurde auch vorgeschlagen, eine Schicht durch Einbringen von expandierten Kunststoffkügelchen zwischen zwei Papierbogen, die einen klebenden Überzug besitzen, herzustellen derart, daß das fertiggestellte Laminat eine Schicht
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-O-
von expandiertem, an das Papier geklebten Kunststoff aufweist. Weiterhin ist es bekannt, eine Wasser- oder Lösungsmitteldispersion eines expandierbaren Kunststoffs zwischen zwei Papierbogen einzubringen und ein Papierlaminat durch Trocknen und Erhitzen zu erhalten. Diese . Laminierungsmethoden gehen von vorgefertigten Papierbogen aus, die einer bestimmten Art der Nachbehandlung, wie einem Erhitzen oder Trocknen, zur Erzielung eines Kuhststoffteilchen enthaltenden Papiers unterworfen werden. Diese Nachbehandlung erhöht natürlich den Herstellungspreis und das erhaltene Schichtmaterial weist zwei voneinander getrennte Papierschichten auf, die durch die Kunststoffschicht verbunden sind. Um eine zufriedenstellende z-Zugfestigkeit (z-strength), d.h. Bindung zwischen den drei Schichten,zu erhalten, sind die Anforderungen an die Verfahrensausrüstung und Verfahrenskontrolle sehr hoch.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die vorstehenden Nachteile und es wird ein gleichmäßiges Papier mit einer guten z-Zugfestigkeit erhalten, indem man eine Verfahrensausrüstung verwendet, die in Papierfabriken zur Verfügung steht. Weiterhin scheint eine gewisse Freiheit in der Wahl des ausdehnungsfähigen Kunststoffes zu bestehen, da es keine Anforderungen an die Retention gegenüber' den Cellulösefäsern oder'an die Disper-·"" · gierbarkeit in der Pulpe gibt,, Es wird keine anschließende Behandlung des Produktes,außer einer,die bei der Papierherstellung üblich ist, erforderlich und die Produktionskosten des Papieres können so relativ niedrig gehalten werden.
Erfindungsgemäß wird ein expandierte thermoplastische Teilchen enthaltendes Papier hergestellt, indem man nicht expandierte oder teilweise expandierte thermoplastische Kügelchen zwischen zwei teilweise entwässerte Bahnen (webs) aus Cellulosefasern, die anschließend in bekannter Weise gepresst und bei einer Temperatur getrocknet werden,· die ausreicht, um zumindest einen Teil .der plastischen Kügelchen zur Expansion zu bringen, einbringt.
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mm if ** ·
Die teilweise entwässerten Bahnen aus Cellulosefasern, zwischen denen die expandierbaren oder teilweise expandierten thermoplastischen Kügelchen eingebracht werden, besitzen einen Trockengehalt innerhalb des Bereiches von 8 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-^, i.e. der Wassergehalt der feuchten Bahn auf dem Sieb einer üblichen Papiermaschine.
Die an dem Siebteil entwässerten Papierbahnen mit der dazwischenliegenden Polymerschicht werden dann einer Gautschwalzung unterzogen (couching),gepresst und getrocknet.Während des Trocknens dehnen sich die Polymerkörnchen aus, wenn die Temperatur des Materials über 75°C steigt, i.e. die Temperatur in dem Trocknungsabschnitt einer üblichen Papiermaschine. Diese Temperatur wird natürlich in Abhängigkeit von dem gewählten Polymertyp und der Dicke des Laminates etwas variieren. Bei der Expansion der Kunststoffkügelchen erweicht die Oberfläche derselben und es wird auf diese Weise eine Bindung zwischen dem Kunststoff und den Cellulosefasern erhalten, die dem Laminat eine verbesserte z<-Zugfestigkeit verleiht. Erwünschtenfalls kann das erhaltene Papier geglättet werden. Hierbei sollte darauf geachtet werden, daß das Papier keinen Drücken unterworfen wird, die hoch genug sind, um zu einer zu starken Defor-mierung der expandierten Kunststoffkügelchen zu führen.
Als Beispiele für expandierbare Polymerkügelchen, die für die Herstellung des Papiers gemäß dem vorliegenden Verfahren geeignet sind, können genannt werden Polymethylmethacrylat oder Copolymerisate von Methylmethacrylat und mit diesem eopolymerisierbaren Monomeren, wobei die Menge an Methylmethacrylat 70 Gew.-^, bezogen auf das Copolymere, übersteigen sollte, Copolymerisate von Acrylnitril und Vinylidenchlorid, die 10 bis 90 Gew.-$ Acrylnitril, bezogen auf das Copolymere, enthalten und Polystyrol oder Copolymerisate von Styrol und mit diesem copolymerisierbaren Monomeren, wobei die Menge an Styrol 70 Gew.-^, bezogen auf das Copolymere, übersteigen sollte. Ein bevorzugtes Copolymerisat von Styrol ist Styrol-Acrylnitrilcopolymerisat, bei dem die Menge an Styrol 70 Gew.-^, bezogen auf das Copolymere übersteigt.
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Die Teilchengröße der verwendeten.Polymerkörnchen · in nicht expandierter Form wird sowohl von dem verwendeten Polymerisattyp als auch von der Dicke der feuchten Bahnen und der Rauhigkeit bzw. Körnung der Cellulosefasern.bestimmt. Im allgemeinen sollten die nicht expandierten Polymerteibhen einen Durchmesser von 0,5 bis 200 pn besitzen. Bei der Herstellung von Papier sollten die Teilchen einen Durchmesser von 0,5 bis 100 pm, vorzugsweise von 3 bis 60 jum, besitzen. Bei der Herstellung von Pappe bzw. Kartonpapier ist ein Teilchendurchmesser von 60 bis 200 um bevorzugt. Eine Vorexpansion der Kügelchen vor der Einbringung zwischen die feuchten Bahnen kann geeignet sein.
Die ausdehnungsfähigen Kunststoffkügelchen werden gemäß bekannten Methoden hergestellt derart, daß das fertiggestellte Polymerisat Kügelchen umfaßt, die ein Treibmittel enthalten, das beim Erhitzen unter gleichzeitiger Expansion der Kunststoffkügelchen verdampft. wird.
Die. expandierbaren Kunststoffkügelchen können zwischen die beiden nassen Bahnen entweder in trockner oder in nasser Form eingebracht werden. Wählt man eine trockene Aufbringung des Polymerisates, so muß die Verteilung der Kunststoffkügelchen zwischen die feuchten Bahnen sorgfältig reguliert werden, .um eine Überdosierung mit anschließender Klumpenbildung zu vermeiden. Als Beispiele für geeignete Aufbringungsformen können die pneumatische Ablagerung oder die Siebung genannt werden. Mit diesen Typen der trocknen Aufbringung wird gleichzeitig eine gewisse Aussortierung von groben und feinen Fraktionen der Polymerkügelchen erhalten und so die Anforderung an eine gleichmäßige Partikelgröße des Polymerisats reduziert. Bei der feuchten Aufbringung der Polymerkügelchen wird geeigneterweise eine Dispersion der Kügelchen in Wasser oder einem anderen inerten Dispersionsmedium verwendet. Der Bereich der Partikelgröße des so dispergierten Polymerisats sollte ziemlich eng gehalten werden, um zu große Variationen in dem fertiggestellten Papier zu vermeiden. Der Trockengehalt der Dispersion hängt ab von der Menge der Kunststoffkügelchen,· die
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in dem fertiggestellten Papier erwünscht ist und sollte normalerweise im Bereich von 0,05 bis 2K) Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, liegen.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Kunststoffdispersion auch Cellulosefasern enthalten und bei der Papierherstellung übliche Zusatzstoffe, wie Retentionsmittel, Naßfestigkeitsmittel, Antischaumbildungsmittel, Füllstoffe usw. Das Gewichtsverhältnis von Kunststoffkügelchen zu Cellulosefasern in einer derartigen Dispersion sollte im Bereich von 1:20 bis 20:1 liegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aus wirtschaftlichen Gründen Kunststoffkügelchen aus Polystyrol oder Copolymerisaten, die zumindest 70 Gew.-% Styrol enthalten, insbesondere Styrol-Acrylnitrilcopolymerisat, ausgewählt. Es wurde gefunden, daß bei sehr geringer Teilchengröße eines derartigen Polystyrols das Treibmittel eine gewisse Neigung besitzt,durch die Kügelchenhülle zu diffundieren, wobei dieses Problem vermieden wird, wenn die Kunststoffkügelchen in Wasser dispergiert gehalten werden und so naß aufgebracht werden.
Die Menge an Kunststoffkügelchen, die erfindungsgemäß in das Papier eingebracht wird, kann innerhalb weiter Bereiche variieren, wobei vorzugsweise 0,05 bis βθ Gew.-% der Kunststoffkügelchen, bezogen auf die trockenen Pasern, in das fertiggestellte Papier eingebracht werden» Bei der Herstellung von beispielsweise Schreibpapier mit einem niedrigen Basis.gewichtsverlust sollte die Menge Kunststoffteilchen innerhalb des Bereiches von 5 bis 20 Gew.-% Polymerisat, bezogen auf die trockenen Pasern,betragen. Bei der Herstellung von Pappe bzw. Kartonpapier sollte die Menge an Kunststoffteilchen innerhalb des Bereiches von 2 bis 15 Gew.-Teile Polymerisat, bezogen auf die trockenen Fasern, liegen, wobei bei der Herstellung von Pappe bzw. Kartonpapier,bei denen wärmeisolierende Eigenschaften erwünscht sind, eine Menge an Polymerisat im Bereich von 25 bis
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Gew.-#, bezogen auf die trockenen Fasern, verwendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird geeigneterweise auf einer Papiermaschine mit einem zweifachen Siebteil oder jeder anderen Papiermaschine mit zumindest zwei Siebteilen durchgeführt. Hierbei werden die nicht expandierten oder teilweise expandierten Kunststoffteilchen auf die feuchte Bahn der Cellulosefasern in dem ersten Siebteil aufgebracht und die zweite feuchte Bahn aus Cellulosefasern wird dann während der Entwässerung auf dieses Produkt aufgebracht. Wenn das Laminat den Siebteil verläßt, werden die Bahnen mit der Kunststoffzwischenschicht aneinandergelagert und das Produkt wird einer Presse und dem Trocknungsabschnitt der Papiermaschine zugeführt.Der Temperaturgradient in dem Trocknungsabschnitt wird wie für die übliche Papierherstellung gewählt und, wenn die Temperatur des Laminats ca. 75 C übersteigt, expandieren die Kunststoffteilchen. Die endgültige Trocknung sollte bei einer Temperatur von ungefähr 100°C durchgeführt werden, wobei diese Temperatur etwas in Abhängigkeit von dem ausgewählten Polymerisat,der Teilchen-· menge, der Teilchengröße und der Dicke des Materials variiert. Bei der Herstellung von beispielsweise Schreibpapier sollte das Papier kalandert werden, um die gewünschte Oberfläche zu erhalten.
Die feuchten Bahnen der Cellulosefasern, zwischen denen die Kunststoffteilchen eingebracht werden,und die wie vorstehend angegeben einen Trockengehalt innerhalb des Bereiches von 8 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die trockenen Fasern, besitzen, werden in bekannter Weise durch Aufschlämmen der Cellulosefasern in Wasser und Aufbringen derselben auf ein Siebteil hergestellt. Die Aufschlämmung der Fasern in Wasser oder die Pulpe (pulp) können bei der Papierherstellung übliche Zusatzstoffe, wie Alaun, Füllstoffe, Retentionsmittel, Naßfestigkeitsmittel, Antischaumbildungsmittel, Fungicide usw. enthalten. Der Fasertyp beeinflußt das fertiggestellte Laminat nicht, wobei alle Fasertypen bei der Durchführung des Verfahrens verwendet werden können. '
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ORIGINAL INSPECTED
Das wesentliche'Merkmal bei der Herstellung von Papier mit einem niedrigen Basisgewicht gemäß der Erfindung besteht darin, daß expandierbare Kunststoffkügelchen zwischen zwei teilweise entwässerte Bahnen aus Cellulosefasern, die gepresst und für die Expansion der Kunststoffkügelchen getrocknet werden, eingebracht werden. So liegt es auch innerhalb des Bereiches der Erfindung, Laminate herzustellen, die z.B. weitere Schichten von Cellulosebahnen und/oder weitere Schichten von Cellulose- und Polymerisatbahnen enthalten.
Die Erfindung wird anhand des folgendes Beispiels weiter erläutert.
Beispiel
Auf eine Papiermaschine, die mit zwei Siebteilen ausgestattet ist,die derart angeordnet sind, daß die gebildeten Paserbahnen vor der Gautschpresse zueinander geführt werden können, nachdem jedes Sieb mit einer Auflage versehen worden ist, wurden Bahnen aus SuIfatstoff mit einem Basisgewicht von 66 g/ m aufgebracht. Auf die Bahn auf dem unteren Sieb wurde dann vor dem Naßpressen eine Wasserdispersion, die 18 g/l an expandierbaren Polystyrolkügelchen in einer Menge entsprechend 65 g Polystyrol je m Bahn '"Sn^l%rtV*-äÜfg^ wurde durch einen ■
Flachsaugkasten, der unterhalb des Siebes angebracht war, abgesaugt, wonach die obere Bahn aufgebracht wurde. Nach dem Pressen in der Preßstufe wurde die Bahn bei einer Temperatur von 900C in dem Trocknungsabschnitt getrocknet. Die erhaltene Bahn besaß ein Basisgewicht von 197 g/m . Im Yergleich mit einer üblichen Bahn aus dem gleichen Stoff für die Papierherstellung, jedoch ohne eine Polystyrolschicht, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
% Polystyrol g/m2 ■ L INSPECTED (kPa) 197 ,0 0 ,6
Basisgewicht 5 0 9-8 1 402 ,1 200 ,4
Dicke Aim 2 5 321
Spezifisches 4 1
8/110 (410) 2
Volumen crrr/g
z-Zugfestigkeit kg/cm
ORIQ'N'A
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Steifigkeit 10 mm g longitudinal 250 204
transversal 165 103

Claims (6)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteilchen enthaltenden Papiers, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei teilweise entwässerte Bahnen aus Cellulosefasern expandierbare thermoplastische Körnchen eingebracht werden und, daß die Bahnen aneinandergepresst werden und bei einer Temperatur getrocknet werden, die ausreicht, um zumindest einen Teil der Kunststoffkiigelchen zur Expansion zu bringen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise entwässerten Bahnen aus Cellulosefasern einen Trockengehalt innerhalb des Bereiches von 8 bis 20 Gew.-% aufweisen,
3· Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Kunststoffhörnchen aus Polystyrol oder einem Styrol-Acrylnitrilcopolymerisat, das zumindest 70 Gew.-^ Styrol, bezogen auf das Copolymerisat, enthält, bestehen.
k. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkörnchen zwischen zwei.teilweise entwässerte Bahnen aus Cellulosefasern in Form einer Dispersion eingebracht werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch-1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkörnchen eine Partikelgröße innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 100 jum aufweisen.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1,-3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkörnchen . eine Partikelgröße innerhalb des Bereiches von βθ bis 200 .jam aufweisen.
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DE19742450825 1973-10-26 1974-10-25 Verfahren zur Herstellung eines steifen, Kunststoffteilchen enthaltenden Papiers Expired DE2450825C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7314614A SE389696B (sv) 1973-10-26 1973-10-26 Forfarande for framstellning av papper innehallande plastpartiklar
SE7314614 1973-10-26

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2450825A1 true DE2450825A1 (de) 1975-04-30
DE2450825B2 DE2450825B2 (de) 1977-05-05
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WO1985001761A1 (en) * 1983-10-21 1985-04-25 Kmw Aktiebolag Sanitary paper web having high bulk, bulk and surface softness and method of manufacturing said web

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