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Die vorliegende Erfindung betrifft Kernpapier, insbesondere Kernpapier wie es zur Herstellung von Dekorpapierlaminaten verwendet wird. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Kernpapiers und die Verwendung des Kernpapiers als Trägermaterial für und/oder auf Schichtgefüge(n) wie beispielsweise auf Platten jeglicher Art.
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Kernpapier ist im Stand der Technik bekannt und wird meist als Träger für Dekorpapiere verwendet, um Laminate herzustellen, die beispielsweise oftmals Anwendung in Form von Schichtstoff- und Arbeitsplatten, Fußbodenbelägen, etc. finden.
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So offenbart die Druckschrift
DE 30 17 763 C2 ein Verfahren zum Herstellen mittelgrädigen gestrichenen Papiers. Dabei wird als Strichmasse eine Masse verwendet, die Pigmente einschließlich Calciumkarbonat enthält, ferner ein Bindemittel mit einem die Viskosität erhöhenden Mittel und eine Harzemulsion. Ein grenzflächenaktives Mittel wird nicht offenbart. Die
US 6,296,736 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Tissue-Papieren aus Recycling-Papieren, nämlich Zeitungen. Die Druckschrift lehrt, dass ein grenzflächenaktives Mittel zur Steigerung der Weichheit des hergestellten Papiers zugesetzt wird.
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Der Aufbau eines solchen Laminates besteht aus mehreren, flächig miteinander verbundenen Schichten, welche aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien zur Erfüllung spezieller Funktionen und Eigenschaften bestehen. Bei der Herstellung von Dekorpapierlaminaten wird als eine dieser Schichten beispielsweise Kernpapier verwendet. Die Verklebung dieser Schichten erfolgt meist durch Vorbehandlung der Einzellagen, wie beispielsweise vorheriger Tränkimprägnierung und anschließender Verpressung der Schichten im Stapel unter Druck und Temperatur.
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Im Stand derTechnik bekanntes Kernpapier wird aus Frischfaserstoff als Rohstoff hergestellt, welcher die anspruchsvollen Bedingungen an die geforderten Festigkeiten, Imprägnier- und Papiereigenschaften erfüllt.
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Nachteil des Einsatzes von Frischfaserstoff sind neben dem Verbrauch natürlicher Ressourcen u.a. auch die hohen Rohstoffkosten. Wiederaufbereitete Faserstoffe hingegen, wie beispielsweise recyceltes Altpapier, genügen oftmals nicht den geforderten Bedingungen an Festigkeiten, Imprägnierverhalten und Papiereigenschaften.
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Der enorme Kostendruck in der heutigen Papierindustrie führt zur ständigen Produktionsoptimierung und der Nachfrage hinsichtlich Einsparungen an Rohstoff- und Transportkosten. Dies bedingt den Trend hin zu niedrigen Flächengewichten, bei der Forderung nach gleich bleibenden Qualitätsparametern wie beispielsweise gleich bleibenden Festigkeiten, d.h. bei geringeren Flächengewichten steigen die Festigkeitsanforderungen dementsprechend an.
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Bei den herkömmlichen Imprägnierverfahren, wie beispielsweise der Tauchimprägnierung mit Tränkharzen, wird die gesamte Papierbahn durch diese Flüssigkeit geführt. Damit es bei diesem Verfahren zu keinem Abriss der Papierbahn in der Produktion oder anderen Produktionsstörungen kommt, ist eine bestimmte Nassfestigkeit der Kernpapierbahn Grundvoraussetzung. Diese Nassfestigkeit wird meist mit der Zudosierung chemischer Additive, sog. Nassverfestiger, erreicht, wobei diese optimal auf die Chemie im System abgestimmt sein sollten.
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Die
JP 002003073989 A offenbart ein altpapierhaltiges Basispapier für Dekorlaminate, dessen aufgearbeiteter Faserstoff einen oberflächenaktiven Stoff enthält. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Zugabe einer geringeren Menge an „surfactant“ als 1,5 % vermieden werden soll.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden. Die vorstehende Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Kernpapier gemäß Anspruch 1, einem Verfahren zur Herstellung des Kernpapiers und der Verwendung des Kernpapiers gelöst.
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Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die vorliegende Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße faserstoffhaltige und altpapierhaltige Kernpapier gelöst. Das erfindungsgemäße Kernpapier besteht wenigstens aus einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv. Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Kernpapier durch die Zugabe einer grenzflächenaktiven Wirksubstanz als zweites Additiv bei der Herstellung, zur Erhöhung der Kapillarität. Die Zugabemenge des zweiten Additivs liegt im Bereich von 0,2 % bis 1,25 % Handelsware bezogen auf den atro Stoff.
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Unter dem erfindungsgemäßen Kernpapier wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Trägerpapier verstanden, wie es beispielsweise beim Laminieren von Dekorpapieren zum Einsatz kommt. Bei der Herstellung dieses Papieres aus wiederaufbereiteten, sog. recycelten, Faserstoffen kommt neben herkömmlichen Nassverfestigern zusätzlich wenigstens eine grenzflächenaktive Substanz zum Einsatz.
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Unter laminierbar im Sinne der vorliegenden Erfindung werden, entsprechend dem lat. Wortstamm „Lamina“ in der Bedeutung als „Schicht“, alle Arten der Vereinigung verschiedener Werkstoffschichten verstanden. Der Begriff Trägermaterial bezieht sich auf Werkstoffschichten, auf welche oder unter welche eine (oder mehrere) weitere Schicht(en) laminiert werden kann / können. Laminate werden häufig auch als Schichtverbundwerkstoffe bezeichnet.
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Unter wiederaufbereiteten Faserstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Arten von Faserstoffen verstanden, welche zur Produktion von Papier, Pappe und Karton, insbesondere von Kernpapier, wiederaufbereitet und bei der Herstellung von Papier, Pappe und Karton, insbesondere von Kernpapier, eingesetzt werden. Insbesondere sind diese Altpapiersorten gemäß dem CEN European Standard EN 643 bestimmt.
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Unter Nassverfestiger im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Additive verstanden, welche die Festigkeiten von Papier, Pappe, Karton und Kernpapier u.a. im nassen Zustand erhöhen. Neben den beim Blattbildungsprozess sich ausbildenden mechanischen Verflechtungen der Fasern und der Ausbildung von Wasserstoffbrücken, welche für die Festigkeit des Papiers verantwortlich sind, verbinden Nassfestmittel u.a. die Fasern an den Berührungs- und Kreuzungspunkten. Wird das Papier nun feucht oder nass, wodurch die Wasserstoffbrückenbindungen und hiermit auch die Festigkeit verloren geht, hält das Nassfestmittel einen Teil der Festigkeit im nassen Zustand des Papiers. Bestimmt wird die Nassfestigkeit beispielsweise über die Zugbelastung eines nassen Papierstreifens in einer Zugprüfmaschine, die mit konstantem Vorschub bis zum Bruch des nassen Papierstreifens führt. Notwendig ist der Einsatz von Nassfestmitteln in allen Einsatzbereichen, in denen Papier nass oder sehr feucht wird, wie beispielsweise im Hygiene- oder Dekorpapierbereich. Im Dekorpapierbereich ist die Nassfestigkeit für den Verfahrensschritt der Tränkharzimprägnierung, bei dem die Papierbahn durch ein Flüssigkeitsbad geführt wird, eine Grundvoraussetzung. Viele Nassverfestiger bzw. Nassfestmittel müssen im Papiergefüge auskondensieren und polymerisieren. Dies findet nurzum Teil in der Trockenpartie einer Papiermaschine statt. Zur vollständigen Ausbildung der Nassfestigkeit ist meist eine Nach- oder Ausreifezeit notwendig.
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Unter grenzflächenaktiver Substanz im Sinne der vorliegenden Erfindung werden alle Arten von Substanzen verstanden, welche die Oberflächen- bzw. die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzen. Unter einer Grenzfläche versteht man die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren Phasen. Von einer Oberfläche dagegen spricht man, wenn eine der Phasen ein Gas, wie beispielsweise Luft ist. Die Phasengrenzen können durch Grenzflächen- oder Oberflächenspannung charakterisiert werden, die das Bestreben beschreibt, die Grenzfläche zu verkleinern. Je nach ihrer chemischen Zusammensetzung und Anwendung werden grenzflächenaktive Substanzen auch als Netzmittel, Detergenzien (Tenside, Seife) oder Emulgatoren bezeichnet. Derartige Stoffe zeichnen sich durch ihre polare Struktur dadurch aus, dass sie sich bevorzugt an Grenzflächen eines dispersen Systems anlagern. Während „grenzflächenaktive Substanz“ alle derartigen Stoffe bezeichnet, beschränkt sich der Begriff „oberflächenaktive Substanz“ auf Stoffe, die sich an die „Oberfläche“ einer Flüssigkeit an der Grenze zur Gasphase anlagern, also beispielsweise an der Oberfläche von Wasser, was z.B. zur Bildung von Schaum führen kann.
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Als Kapillarität wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Effekt, der in Folge der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten vorzugsweise in Hohlräumen auftritt, bezeichnet. Grundsätzlich beruht der Effekt der Kapillarität auf den Molekülkräften, die innerhalb eines Stoffes (Kohäsionskräfte) und an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit, einem festen Körper (Gefäßwand) und einem Gas (z.B. Luft) auftreten (Adhäsionskräfte). Auf der Kapillarität beruht u.a. die Saugwirkung von Schwämmen, Dochten, Putzlappen, Stoffen und Papier. Je größer die innere Oberfläche (pro Volumen), desto größer ist die Saugwirkung. Die Imprägniereigenschaften des erfindungsgemäßen Kernpapiers und die entsprechend der vorliegenden Erfindung bezeichneten Kapillarität werden über Saugverhalten, Steighöhe, Flüssigkeitsaufnahmevermögen, Benetzung, Randwinkel, Oberflächenspannung beeinflusst bzw. charakterisiert.
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Unter atro wird absolut trocken verstanden. Atro wird häufig auch als otro (ofentrocken) bezeichnet. Diese Bezeichnung ist der Maßstab für die Messung des Trockengehalts von Papier und Zellstoff. Die Bestimmung erfolgt beispielsweise nach der Norm: BS EN ISO 638 Papier, Pappe und Faserstoff-Bestimmung des Trockengehaltes - Wärmeschrankverfahren. Herkömmlicherweise werden Dosiermengen von Additiven auf den trockenen Stoff berechnet.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernpapiers ist derAnteil wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches größer 25 %, des weiteren zwischen größer 40 und 100 %, vorzugsweise zwischen 50 und 95 %, besonders bevorzugt zwischen 70 und 90 %, vorzugsweise im Bereich von 75 %, besonders bevorzugt über 80 %, ganz besonders bevorzugt über 95 % und insbesondere bis zu 100 % und insbesondere ist der Faserstoff aus einer Gruppe ausgewählt, welche beispielsweise Kraftzellstoff und/oder Kraftliner insbesondere von Kaufhausabfällen aus Wellpappen und Karton mit mindestens 70 % Wellpappen und Resten von Festkarton und/oder Verpackungspapieren, gebrauchten Wellkartonschachteln, Schnitzeln aus ungebrauchter Wellpappe mit Schichten aus Kraft- oder Testliner, gebrauchte Wellpappen mit Kraftliner und/oder Wellenstoff auf Zellstoff und/oder Thermo-Chemical Pulp, gebrauchte Wellpappen mit Schichten aus Test- oder Kraftliner und mindestens einer Schicht aus Kraftliner, gebrauchten Säcken aus Kraftzellstoff nassreißfest oder nicht nassreißfest ausgerüstet, ungebrauchten Säcken aus Kraftzellstoff nassreißfest oder nicht nassreißfest ausgerüstet, gebrauchten Pappen und Papieren aus Kraftzellstoff naturfarbig und/oder weiß, Schnitzeln aus ungebrauchten Pappen und Papieren aus Kraftzellstoff ungefärbt, neuen Tragtaschen aus Kraftzellstoff mit oder ohne nassreißfeste Papiere enthaltend, Hüllen aus Kraftpapier mehrfach überzogen und/oder beschichtet und/oder gebraucht, Magazinpapieren, Zeitungen, insbesondere Tageszeitungen, und/oder Kombinationen hiervon aufweist.
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Der Anteil an wiederaufbereitetem Faserstoff am Gesamtfaserstoff wird prozentual angegeben. Bestandteile des Gesamtfaserstoffes können auch sogenannter Frischfaserstoff sowie auch künstliche Faserstoffe beinhalten. Hierbei zeigen Frischfaserstoffe, die mittels chemischer und/oder mechanischer Aufschlussverfahren gewonnen werden im Gegensatz zu wiederaufbereiteten Faserstoffen meist höhere Festigkeiten, sind aber auch teurer.
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Entsprechend des verwendeten Aufschlussverfahrens kann grundsätzlich in ligninhaltige und ligninfreie Faserstoffe unterschieden werden. Bei wiederaufbereiteten Faserstoffen ist diese Unterscheidung aufgrund der Durchmischung von Altpapieren bzw. auch Altpapiersorten oftmals nicht mehr gegeben. Bei den Festigkeitsparametern können statische und dynamische Festigkeiten unterschieden werden. Unter einer statischen Festigkeit, versteht man die Kraft, der ein Papier bei langsamer und gleichmäßiger Spannungsbelastung standhalten kann. Zu den statischen Festigkeitsparametern zählt man beispielsweise Bruchkraft, Reißlänge, Bruchdehnung, Dehnmodul. Unter einer dynamischen Festigkeit, versteht man die Kraft, der ein Papier bei schneller und/oder ungleichmäßiger Spannungsbelastung standhalten kann. Zu den dynamischen Festigkeitsparametern zählt man beispielsweise spezifischer Weiterreißwiderstand, Berstfestigkeit, Doppelfalzzahl (Knickfestigkeit).
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Beispiele für allgemeine Papiereigenschaften sind die Papierglätte, Porosität, Rauigkeit, Luftdurchlässigkeit, Formation, Steifigkeit, Planlage und Opazität.
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Mit den jeweiligen Anteilen an wiederaufbereitetem Faserstoff lassen sich insbesondere auch die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Kernpapiers beeinflussen. Besonders von Bedeutung sind im Zusammenhang mit dem einführend genannten Trend der Reduktion von Flächengewichten die erzielbaren Festigkeitsparameter und hinsichtlich des Imprägnierverfahrens das Imprägnierverhalten des erfindungsgemäßen Kernpapiers. Entsprechend den geforderten Festigkeiten und Eigenschaften des Endproduktes werden die jeweilig benötigten Anteile des Gesamtfaserstoffes zusammengestellt. Für einen Gesamtfaserstoff bestehend aus 100 % wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches sind optimierte Produktionsverfahren und spezielles technisches Know How erforderlich. Wiederaufbereiteter Faserstoff kann auch als Altpapier bezeichnet werden. Entsprechend Eigenschaften und Herkunft werden im CEN European Standard EN 643 die Altpapiersorten in verschiedenen Klassen aufgelistet. Für die vorliegende Erfindung sind insbesondere Altpapiersorten aus der Klasse II von Bedeutung.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernpapiers wird der Nassfestiger als erstes Additiv aus einer Gruppe ausgewählt, welche insbesondere Verbindungen von Epichlorhydrinharzen, Harnstoff-, Melamin-Formaldehydharzen, Phenolharzen, Acrylharzdispersionen, Kunstharzdispersionen auf Basis von Acrylsäureester und/oder Styrol-Butadien, Polyurethan-, Polyolefindispersionen, Polyamidoaminharzen, Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harzen, und/oder Kombinationen hiervon sind. Die Funktionsweise dieser aufgelisteten Nassverfestiger-Gruppen in Bezug auf die Verbindung der Fasern an den Berührungs- und Kreuzungspunkten im Fasernetzwerk wurde zuvor beschrieben.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernpapiers wird das Tensid aus einer Gruppe ausgewählt, welche Verbindungen aufweist, die sich insbesondere an Grenzflächen stark anreichern. Gemäß ihrerfunktionellen chemischen Gruppen werden die Additive in bifunktionelle, anionische, nichtionogene und kationische Verbindungen unterschieden. Das charakteristische Merkmal aller grenzflächenaktiven Substanzen ist ihre polare Struktur, meist bedingt durch mindestens einen lipophilen Kohlenwasserstoff-Rest und mindestens einer hydrophilen funktionalen Gruppe, wodurch sie sich bevorzugt an Grenzflächen eines dispersen Systems anlagern.
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Beispiele der Tenside sind: amphiphile (bifunktionelle) Verbindungen mit mindestens einem hydrophoben und einem hydrophilen Molekülteil, wobei eine Kohlenwasserstoffkette acht bis zweiundzwanzig Kohlenstoff-Atome aufweist, (Dimethyl-)Siloxan-Ketten, perfluorierte Kohlenwasserstoffketten.
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Beispiele anionischer Tenside sind insbesondere Seifen, lineare Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Alkylsulfate, Alkylethersulfate, Fettalkylpolyethylenglykolethersulfate, Fettalkylsulfate.
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Beispiele nichtionogener Tenside sind insbesondere Fettalkylpolyethylenglykolether, Fettalkoholethoxylate, Fettsäurekondensate, Ethylenoxid/Propylenoxid-Copolymere (EO/PO), Alkylphenolethoxylate, Sorbitanfettsäureester, Sorbitanmono-(di, tri)laurat, -oleat, -palmitat, - stearat, Polysorbate, Sorbitansesquioleate, Alkylpolyglucoside, N-Methylglucamide, Alkylphenolpolyethylenglykolether, Fettalkohole, Oxo-Alkohole, Ziegler-Alkohole, Alkylphenole und Ethylenoxid.
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Beispiele kationischer Tenside sind insbesondere quartäre Ammonium-Verbindungen mit hydrophoben Gruppen, Salze langkettiger primärer Amine.
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Beispiele amphoterer Tenside sind insbesondere Betaine, Aminosäure-Tenside, N-(Acylamidoalkyl)betaine, Propylenoxid.
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Weitere Beispiele grenzflächenaktiver Substanzen sind Polyelektrolyte, Emulgatoren, Netz- und Dispergiermittel, Feuchtmittel und Polysaccharide insbesondere Sorbitol.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernpapiers kann die Stoffsuspension weitere Additive enthalten, die als sogenannte chemische Hilfsmittel oder Zusatzstoffe im Papierherstellungsprozess zur Erzielung bestimmter Eigenschaften, Effekte und Prozessbedingungen kontrolliert zudosiert werden oder aber auch bereits in abgewandelter Form im wiederaufbereiteten Faserstoff bzw. Altpapier enthalten sind. Dies können insbesondere Retentionsmittel, Entwässerungshilfsmittel, Retentionsmittel-Dual-Systeme oder Mikropartikelsysteme, Nass- und Trockenverfestiger, Füllstoffe und oder Pigmente, insbesondere aus einer Gruppe von Talkum, Titandioxid, Aluminiumhydroxid, Bentonit, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Kaolin, Gips ausgewählt, Bindemittelkomponenten, Streichfarbenkomponenten, Entschäumer, Entlüfter, Biozide, Enzyme, Bleichhilfsmittel, optische Aufheller, Farbstoffe, Nuancierfarbstoffen, Störstofffänger, Fällungsmittel (Fixiermittel), Benetzungsmittel, pH-Regulatoren und/oder Kombinationen hiervon sein. Neben den gewünschten Funktionen der Additive können sich durch Wechselwirkungen aber auch unerwünschte Effekte ergeben, wodurch die Additive dann als sog. „Störstoffe“ die Verfahrensprozesse negativ beeinflussen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kernpapiers wird das Tensid insbesondere in einem Gewichtsanteil von 0,2 % bis 0,75 %, besonders bevorzugt von 0,25 % bis 0,5 %, bezogen auf atro Stoff zugesetzt. Der hier aufgezeigte Dosierbereich der grenzflächenaktiven Wirksubstanz wurde aus Versuchsreihen ermittelt und stellt einen optimierten Wirkungsbereich zur Erzielung der optimalen Papiereigenschaften, insbesondere zur Erhöhung der Kapillarität, dar.
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Kernpapier kann wie folgt hergestellt werden: In einem sogenannten Stoffaufbereitungsprozess wird eine wässrige Faserstoffsuspension bereitgestellt. Die Faserstoffsuspension hat vorzugsweise eine Sortierung durchlaufen die insbesondere eine 2-stufige Drucksortierung und einen 3-stufigen Cleaneranlagenprozess beinhaltet, wobei für die Drucksortierung vorzugsweise Schlitzsortierer verwendet werden, welche insbesondere Schlitzweiten zwischen 0,2 bis 0,3 mm und vorzugsweise 0,25 mm aufweisen. Weitere Prozessschritte können Dispergierstufen und/oder Entaschungsprozesse sein. Neben weiteren chemischen Hilfsmitteln bzw. Additiven, welche den Papierproduktionsprozess als auch die Papiereigenschaften beeinflussen, wird in diese Faserstoffsuspension ein Nassfestmittel und eine grenzflächenaktive Substanz, ein sog. Tensid, dosiert. Die wässrige Faserstoffsuspension wird nach der Zugabe aller Rohstoffe/ Additive und kurz vor der Papiermaschine auch als sog. Fertigstoff bezeichnet. Mit den Papiermaschinenprozessschritten Entwässerung/ Blattbildung, Pressung, Trocknung, ggf. Glättung und Aufrollung, ist das Basis-Kernpapier hergestellt. Nach der eventuell nötigen Nachreifezeit, in der die endgültige Nassfestigkeit erreicht wird, ist das Kernpapier bereit für den Verfahrensschritt der Imprägnierung. Beim Verfahren der Tränkharzimprägnierung wird beispielsweise die Kernpapierbahn durch ein Tauchbad geführt und mit einem Harz imprägniert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ferner auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kernpapiers gemäß Anspruch 1 gelöst. Detailliert weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen einer Stoffsuspension mit wenigstens einem Anteil eines wiederaufbereiteten Faserstoffgemisches und einem Nassverfestiger als erstes Additiv, vorzugsweise aus einem Stoffaufbereitungsprozess. Dieser Verfahrensschritt beschreibt eine Grundvoraussetzung für den (Dekor-/ Kern-) Papierproduktionsprozess. Vorzugsweise wird das erste Additiv im Stoffaufbereitungsprozess zugegeben, dies kann jedoch auch wenigstens teilweise im konstanten Teil erfolgen.
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– Zugabe des Tensids als zweites Additiv in die Fertigstoffsuspension im konstanten Teil eines Papierproduktionsprozesses. Mit Zugabe der grenzflächenaktiven Wirksubstanz wird das erfindungsgemäße Verfahren charakterisiert. Wichtig für diesen Verfahrensschritt ist eine optimale Homogenisierung der grenzflächenaktiven Wirksubstanz in der Fertigstoffsuspension, wobei ein zusätzlicher Eintrag von Luft in das System, der sich üblicherweise in Blasen- oder Schaumbildung bemerkbar macht, zu vermeiden ist.
- - Herstellung eines Kernpapiers aus der genannten Stoffsuspension auf einer Papiermaschine, insbesondere auf einem Langsieb, insbesondere mit Siebschüttelung, sowie mit oder ohne Egoutteur, eventuell auch mit aufgesetztem Hybridformer und Bahnführung durch ein Glättwerk. Dieser Verfahrensschritt zeigt einige Rahmenbedingungen der Produktion auf.
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Ferner kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auch folgenden zusätzlichen Schritt beinhalten.
- - Imprägnierung des Kernpapiers mit einem Kunstharz, wobei eine Imprägnierung, insbesondere eine Beharzung, eine Durchtränkung und/oder eine Tränkharzimprägnierung zur Herstellung eines Teilchen- insbesondere Faserverbundwerkstoffes ist. Bei Teilchen- und Faserverbundwerkstoffen sind Teilchen bzw. Fasern in eine andere Komponente des Verbundwerkstoffes, der sogenannten Matrix eingebettet.
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Ferner kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auch folgenden zusätzlichen Schritt beinhalten.
- - Bildung eines Stapels aus Kernpapier unter Verwendung von Druck und Temperatur zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes. Mit diesem Verfahrensschritt wird neben der reinen Herstellung des erfindungsgemäßen Kernpapiers auch die Verwendung des Kernpapiers zur Herstellung eines Schichtverbundwerkstoffes beansprucht.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner auch die Verwendung des Kernpapiers als Materialkomponente in Verbundwerkstoffen, insbesondere von Schichtverbundwerkstoffen, insbesondere Kompaktplatten (teilweise mit bis zu 10mm Stärke), Faserverbundwerkstoffen, Teilchenverbundwerkstoffen und Durchdringungsverbundwerkstoffen. Hiermit ist die Verwendung des Kernpapiers für alle Geometrien des Verbundes abgedeckt.
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Des weiteren umfasst die vorliegende Erfindung auch die Verwendung des Kernpapiers als Trägermaterial für bahnförmige Schichtgefüge, insbesondere von Overlays, Dekorpapieren, Folien und Vliesmaterialien und/oder als Deckschicht insbesondere als Overlay und Vorimprägnatpapier und/oder als Trägermaterial auf Trägerplatten, insbesondere von Holzwerkstoffplatten, wie beispielsweise Spanplatten, Oriented Strandboard(OSB)-Platten, Faserplatten hoher oder mittlerer Dichte, Sperrholzplatten, mineralisch gebundene Holzwerkstoffe auf Kunststoffbasis, Massivholzplatten, Arbeitsplatten, Fußbodenbelägen und vorzugsweise zur Herstellung von Faserverbundwerkstoffen, wie beispielsweise von Naturfaserverstärkten Kunststoffen, Holz-Kunststoff-Komposite und Faser-Keramik-Verbunden; und/oder als Gegenzug insbesondere als Regeneratpapier zur Beschichtung von Rückseiten wie insbesondere bei Laminaten, oberflächenbeschichteten Platten, wie Holzwerkstoffplatten, Paneelen, und/oder Kombinationen hiervon. Mit den aufgezählten Produktbeispielen deckt das erfindungsgemäße Kernpapier die Verwendung als Trägermaterial für alle denkbaren Schichtgefüge ab.
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Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Kernpapiers ist, dass wenigstens ein Teil wiederaufbereiteten Faserstoffs eingesetzt wird, was Einsparungen in den Rohstoffkosten ermöglicht, die Recyclingquoten erhöht und die nachhaltige Verwendung nachwachsender Rohstoffe fördert.
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Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Kernpapiers gegenüber dem Stand der Technik können u.a. sein, dass trotz des Einsatzes wenigstens eines Teils von wiederaufbereiteten Faserstoffs die anspruchsvollen Bedingungen an die geforderten Festigkeiten, Imprägnier- und Papiereigenschaften erfüllt und/oder ggf. sogar übertroffen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch diese Beispiele Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben mit umfasstsind. Darüber hinaus stellen diese bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkungen der Erfindung in der Art dar, dass Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
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Im Stand der Technik wird für die Herstellung von Kernpapier im Flächengewichtsbereich von 40 bis 400 g/m2, vorzugsweise im Bereich zwischen 140 bis 300 g/m2, besonders bevorzugt zwischen 150 bis 250 g/m2, ganz besonders bevorzugt über 150 g/m2, herkömmlicherweise Kraftliner-Frischfaserstoff, insbesondere auch Kraftzellstoff eingesetzt. Idealerweise kommt der Frischfaser-Zellstoff aus einer vorgeschalteten Zellstoffproduktion, so dass keine Trocknungsschritte des Faserstoffs zwischengeschaltet sind, wodurch insbesondere keine Verhornung des Faserstoffs stattfindet. Die Verhornung des Faserstoffs hat Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften der Fasern und kann sich negativ auf Festigkeitseigenschaften und die Kapillarität bzw. Saugfähigkeit des fertigen Kernpapiers auswirken. Weitere Unterschiede hinsichtlich der Kapillarität sind zwischen ligninhaltigen und ligninfreien Faserstoffen festzustellen. Ligninhaltige Faserstoffe zeigen im Unterschied zu ligninfreien Faserstoffen aufgrund derwasserabweisenden, hydrophoben Oberflächeneigenschaften der ligninhaltigen Faserstoffe eine verminderte Saugfähigkeit.
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Im Gegensatz hierzu erfolgt die Herstellung des erfindungsgemäßen Kernpapiers aus bis zu 100 % wiederaufbereitetem Faserstoff. Als wiederaufbereiteter Faserstoff wurden gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorwiegend Altpapiersorten aus ungebleichten, nativen Zellstoffen verwendet. Die Blattbildung des Kernpapiers mit einem Flächengewicht zwischen 40 bis 400 g/m2 an der Papiermaschine erfolgte beispielsweise einlagig auf einem Langsieb mit aufgesetzter Obersiebentwässerung, insbesondere einem Hybridformer und/oder nachgeschaltetem Egoutteur.
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Qualitätskriterium der Versuchsreihen für die Verfahrensschritte in der Produktion war die positive Beeinflussung der Kapillarität des Kernpapiers.
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Mit der Dosierung einer grenzflächenaktiven Wirksubstanz konnte bei dem erfindungsgemäßen Kernpapier eine wenigstens vergleichbare Kapillarität erreicht werden, was u.a. auch aus einer vergleichbaren Saughöhe ersichtlich ist. Gleichzeitig konnte die Nassfestigkeit verbessert werden, was eine Steigerung der Bruchkraft längs (nass) im Bereich von 20 % gegenüber dem Stand der Technik zeigt. Die Verbesserung der Imprägnierbarkeit ist auf eine verbesserte Nassfestigkeit des Kernpapiers zurückzuführen. Eine Gegenüberstellung wird im Folgenden unter Bezug auf Tabellenwerte näher beschrieben.
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Tabelle 1 ist eine Gegenüberstellung der Vergleichsparameter des Kernpapiers. Die Papierparameter Saughöhe, Bruchkraft längs (trocken), Bruchkraft längs (nass) und Luftdurchlässigkeit werden beim Stand der Technik (100 % Frischfaser/ 0 % Altpapier), bei 100 % Altpapier und bei dem erfindungsgemäßen Kernpapier einander gegenüber gestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Kernpapier sind Saughöhe und Luftdurchlässigkeit auf dem Niveau des Stand der Technik, die Bruchkraft längs (trocken) ist um die Hälfte reduziert und die Bruchkraft längs (nass) ist gegenüber dem Stand der Technik um 20 % verbessert.
Tabelle 1: Gegenüberstellung derVergleichsparameter des Kernpapiers
| Parameter: | Papiersorte (Stoffzusammensetzung) |
| | Stand derTechnik (100 % Frischfaser/ 0 % Altpapier | 100 % Altpapier | Erfindungsgemäßes Kernpapier |
| Saughöhe | 100 % | 40 % | 100 % |
| Bruchkraft längs trocken | 100 % | 70 % | 50 % |
| Bruchkraft längs nass | 100 % | 50 % | 120 % |
| Luftdurchlässigkeit | 100 % | 20 % | 100 % |