DE1270388B

DE1270388B - Verfahren zur Herstellung von Hartfaserplatten

Info

Publication number: DE1270388B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: Stanley H Baldwin; Rodger M Dorland; Maxwell M Yan
Original assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Current assignee: Abitibi Power and Paper Co Ltd
Priority date: 1958-09-22
Filing date: 1959-09-22
Publication date: 1968-06-12
Also published as: US3223579A; FR1236387A; GB876037A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

D 21 j

Deutsche Kl.: 54 e -1

Nummer: 1 270 388

Aktenzeichen: P 12 70 388.7-27

Anmeldetag: 22. September 1959

Auslegetag: 12. Juni 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartfaserplatten, bei dem ein grobfaseriger Holzbrei zu einer nassen Faserstoffbahn geformt, die Faserstoffbahn entwässert, eine Papierbahn auf die entwässerte feuchte Faserstoffbahn aufgebracht und Faserstoffbahn und Papier unter gleichzeitiger Anwendung von Hitze und Druck zu einer Hartfaserplatte verfestigt werden, bei der das Papier mit der Plattenoberfläche verbunden ist.

Eine Hartfaserplatte mit einer Papierdeckschicht kann nach dem in der kanadischen Patentschrift 537 683 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Nach diesem Verfahren erhält man eine Hartfaserplatte, bei der ein Papierblatt derart fest mit der Oberfläche der Hartfaserplatte verbunden ist, daß es mit dieser aus einem Stück besteht. Das Erzeugnis dieses Verfahrens ist zwar viel heller als der seine Grundlage bildende Faserfilz, hat jedoch für manche Zwecke den Nachteil, eine gelbliche oder beige Farbe aufzuweisen, besonders wenn ein trocknendes öl, so wie z. B. Leinöl, verwendet worden ist, um die auf die Lignine, Hemicellulosen und andere natürliche bindende Bestandteile des Faserbreies zurückzuführende Bindung zu unterstützen. Das Leinöl macht das Papier durchscheinend, was zur Folge hat, daß Rindenflecke und Faserbüschel dazu neigen, durchzuschimmern. Die gelbe Farbe und das Durchschimmern ergeben bei Faserplatten mit schlichtem, unbedrucktem Deckblatt ein ansprechendes Aussehen. Bei dunkleren Mustern, wie z. B. braunem Nußbaum oder rotbraunem Mahagoni, kräftiger positiver Maserung, wie Eiche, stören sie nicht. Wenn jedoch feine Kontraste oder helle Farben, wie Hellgrau, Sandfarben oder Mauve, gefordert werden, sind die gelbe Farbe und das Durchschimmern unerwünscht.

Eine Verbesserungsmöglichkeit hinsichtlich Farbe und Durchschimmern besteht darin, eine sehr dicke, stark gebleichte Deckschicht aufzubringen, beispielsweise Alphaharz-Imprägniermaterial. Dieses besitzt eine helle Farbe, verhindert das Durchscheinen und verbindet sich gut mit dem Kern. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Papiere innen schwach sind, leicht aufspalten und sehr geringe Abriebfestigkeit besitzen. Diese kann durch Leinöl erhöht werden; Leinöl ruft aber die unerwünschte gelbe Farbe hervor. Außerdem sind solche dicken, veredelten Papiere teuer.

Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Papier, das mit hellfarbenen, undurchsichtig machenden mineralischen Füllstoffen beschwert ist, die während der Herstellung des Papiers zugegeben wurden. Man hat jedoch festgestellt, daß derartige Papiere Verfahren zur Herstellung von Hartfaserplatten

Anmelder:

Abitibi Power & Paper Company Limited,

Iroquois Falls, Ontario (Kanada)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,

Patentanwälte,

3300 Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Rodger M. Dorland,

Maxwell M. Yan,

Stanley H. Baldwin, Ontario (Kanada)

Beanspruchte Priorität:

Kanada und die

V. St. v. Amerika vom 22. September 1958

(759 049),

vom 13. August 1959 (833 384)

sich schlecht mit dem Kern der Hartfaserplatte verbinden, offenbar weil die Füllstoffe die natürliche Bindung, das Kennzeichen der Erfindung, stören. Das Verfahren der deutschen Auslegeschrift 966 beschreibt die Herstellung von Hartfaserplatten mit Papierauflage. Hierbei wird auf eine fertige Papierbahn ein grobfaseriger Holzbrei mit einem Feststoffgehalt von etwa 25 bis 40% aufgetragen und dieser anschließend in an sich bekannter Weise unter gleichzeitiger Anwendung von Druck und Wärme verfestigt. Vorzugsweise wird dabei zur festeren Verbindung von Papier- und Faserbahn zwischen beide Bahnen eine dünne Schicht Bindemittel eingebracht, das zweckmäßigerweise ein trocknendes Öl ist. Auch die mit einer solchen Papierbahn bedeckte Oberfläche derartiger Hartfaserplatten ist jedoch transparent. Die Papieroberfläche der Platte muß daher bei Weiterverarbeitung immer erst mit einer nicht transparenten Deckschicht versehen werden.

809 559/34

3 4

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Hart- losen, Lignine und anderen natürlichen bindenden

faserplatte, deren Deckpapier-Oberfläche gleich- Bestandteile hervorgerufene Bindung zu verstärken,

mäßig, undurchsichtig und ganz nach Wunsch ge- Trocknende Öle, wie Leinöl oder Tungöl, sind als

färbt ist, vorzugsweise weiß, so daß die Verwendung zusätzliche Binder besonders geeignet. Bezüglich wei-

einer Vielzahl von Maserungen und Färbungen mög- 5 terer Einzelheiten der Art der Hartfaserplattenher-

lich ist. stellung sei auf die kanadische Patentschrift 537 683

Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch ge- verwiesen.

kennzeichnet, daß eine einseitig mit einem Überzug Das Papier, auf das der Überzug aufgetragen wird, aus einem Pigment und Polyvinylalkohol als Binde- kann stark variieren. Es kann Holzschliff-, Sulfit-, mittel versehene Papierbahn mit ihrer nicht beschich- io neutralen Sulfit-, halbchemischen Kraft- und Sodateten Seite auf die entwässerte feuchte Faserstoffbahn zellstoff allein oder in Mischungen enthalten. Voraufgebracht wird. zugsweise werden Papiere mit hohem Holzschliff-

Die Beschichtung nur auf der äußeren Seite hat gehalt und einem Quadratmetergewicht von 24 bis den Vorteil, daß sich eine gute Deckkraft ergibt und 124 g verwendet, beispielsweise Zeitungs-, Adreßgleichzeitig die guten natürlichen Bindungseigenschaf- 15 buch-, Katalog-, Rotogravure- und Seidenpapiere. Im ten einer unbeschichteten, nicht gefüllten Oberfläche Fall von Zeitungsdruckpapier hat sich gezeigt, daß mit offenen Fasern und eine starke Adsorptionsfähig- der Überzug am besten auf die Siebseite der Papierkeit der inneren Oberfläche erhalten bleiben, um bahn aufgetragen wird, während die Ober- oder Filzeine feste Bindung zwischen Papier und der Faser- seite als Innenseite mit der Filzbahn der Platte zuplattengrundlage erzielen zu können. ao sammengebracht wird. Dies ergibt im allgemeinen

Die Aufbringung des Überzuges auf der Außen- sowohl einen besseren Überzug als auch eine bessere seite des Deckpapiers ist jedoch nur mit dem erfin- Bindung zwischen Deckschicht und Platte, dungsgemäß verwendeten Polyvinylalkohol möglich. Das auf die Platte aufzubringende Papier wird auf Da sich der aus Pigment und Bindemittel bestehende einer Seite mit Massen behandelt, die im allgemeinen Überzug außen auf dem Deckpapier befindet, kommt 25 den bei der Papierbeschichtung verwendeten ähnlich beim Heißpressen der Platte die Oberfläche des sind. Diese bestehen hauptsächlich aus einem un-Polierbleches mit dem frischen Überzug in Beruh- durchsichtig machenden Pigment, das gewöhnlich rung. Verwendet man nun andere Bindemittel als weiß ist, und einem Bindemittel, das die Pigment-Polyvinylalkohol, so wird der Überzug unter dem teilchen miteinander und mit dem Papier verbindet. Einfluß der starken Wärme, des hohen Druckes und 30 Kleinere Mengen anderer Stoffe, beispielsweise Dides anwesenden Wassers während des Heißverpres- spergiermittel und Stoffe zur Verhinderung des sens klebrig, und der Überzug bleibt an dem Polier- Schäumens, können anwesend sein, blech hängen. Dadurch verschlechtert sich die Ober- Die unbehandelte Oberfläche des Papiers wird auf fläche nicht nur der Hartfaserplatte, die gerade in eine Faserbahn mit einem Feststoffgehalt von 25 bis der Presse war, sondern auch die aller folgenden, 35 40% aufgebracht, bevor diese Faserbahn in die falls nicht das Polierblech gereinigt wird. Das An- Presse eingeführt wird, in der gleichen Art wie es die haften des Überzuges erfolgt unregelmäßig, um zum kanadische Patentschrift 537 683 für unbeschichtetes Teil werden die Reste des Überzuges von dem Polier- Papier beschreibt. Bei Verwendung von leichtem blech auf die nächsten Hartfaserplatten übertragen. Seidenpapier ist ein geringerer Feststoffgehalt zu-An den Kanten bleibt sogar das Papier am Polier- 40 lässig. Wenn Hitze und Druck in der Presse einwirblech hängen und wird abgerissen, so daß die Platte ken, rufen die natürlichen bindenden Bestandteile des verworfen werden muß. Nach spätestens vierzig oder Breies zusammen mit zusätzlichen Bindern, die gefünfzig Preßvorgängen muß die Produktion deshalb gebenenfalls auf die unbehandelte Oberfläche des unterbrochen werden, um die Polierbleche zu sau- Papiers aufgetragen wurden, eine innige, feste Binbern — eine sehr kostspielige Maßnahme. Bei Ver- 45 dung zwischen dem Papier und dem Faserfilz hervor, wendung von Polyvinylalkohol als Bindemittel kön- Das zur Erzielung maximaler Undurchsichtigkeit nen jedoch ohne Schwierigkeiten vierhundert Preß- bevorzugte Pigment ist Titandioxyd des Rutil-Kristallvorgänge durchgeführt werden. typs, das einen hohen Brechungsindex von 2,76 be-Die Beschichtung von Papier mit einem Überzug sitzt. Es können jedoch auch andere Pigmente veraus Pigment und Bindemittel ist an sich bekannt, 50 wendet werden, beispielsweise Titandioxyd der nicht jedoch ihre Anwendung in der erfindungsge- Anatasform, Zinkoxyd und Zinksulfid. Pigmente, die mäßen Weise für die Herstellung von kaschierten keinen so hohen Brechungsindex wie die vorgenann-Hartfaserplatten. ten besitzen, können ebenfalls verwendet werden, Die Hartfaserplatte wird nach den üblichen Tech- sind jedoch hinsichtlich der erzielbaren Opazität niken hergestellt, die die Zerfaserung und Veredelung 55 weniger befriedigend. Beispiele solcher anderen Pigvon Fasermaterial, wie z.B. Holzschnitzel, und die mente sind Bariumsulfat, Calciumsulfat, Lithopone, anschließende Formung und Entwässerung der nassen Calciumcarbonat, Talk, Ton und Diatomeenerde. Bahn auf einer Fourdrinier-Maschine und die Ver- Gemische von Pigmenten können verwendet werden, festigung unter gleichzeitiger Anwendung von Hitze um die Kosten herabzusetzen, den Glanz zu beein- und Druck umfassen, um eine harte, kompakte Faser- 60 flüssen, die Bedruckbarkeit zu verbessern, das sogemasse zu erzeugen, die durch die Hemicellulosen, nannte »metalmarking« herabzusetzen usw., wie es Lignine und andere natürliche bindende Bestandteile die besonderen Umstände erfordern. Gefärbte Pigdes Holzes verkittet ist. Wenn gewünscht, können mente können verwendet werden, wenn eine haltbar besondere Zusätze beigegeben werden, beispielsweise gefärbte Deckschicht erzeugt oder der gewünschte Wachs oder andere Schlichtmittel sowie zusätzliche 65 Untergrund für eine bedruckte Deckschicht geschaffest bindende Stoffe, z. B. Kunstharze, wie Phenol- fen werden soll.

formaldehydharz. Vorzugsweise wird ein zusätzliches Es ist wünschenswert, daß die Pigmentteilchen eine

Bindemittel benutzt, um die durch die Hemicellu- geringe Teilchengröße besitzen und gut in der Über-

Claims

5 6

zugsmischung dispergiert sind. Natriumsilicat, Na- Die Erfindung ist in dem folgenden Ausführungs-

triumhexametaphosphat, Natriumpyrophosphat, Na- beispiel erläutert:

triumtetraphosphat, Ammonium- und Natriumcasei- Beispiel

nate und verschiedene kationische Netzmittel und „ , . ... , „

viele andere ähnliche Substanzen können als Disper- 5 ^Es ^^{Γαε eme} Überzugsmasse hergestellt aus:

giermittel verwendet werden. Titandioxyd (Rutil-Kristalltyp) .. 200 Gewichtsteile

Den Polyvinylalkohol verwendet man Vorzugs- Natriumhexametaphosphat

weise in einer Menge von 5 bis 10% des Pigment- _{(als Dispergiermittel) Vl} Gewichtsteil

gewichtes. Man kann jedoch, wie weiter unten gezeigt wird, auch wesentlich höhere Mengen einsetzen. io Polyvinylalkohol (5%ige Lösung) 240 Gewichtsteile

Das Verhältnis von festen zu flüssigen Stoffen in der Wasser 325 Gewichtsteile

Überzugsmischung kann zur Anpassung an das gewünschte Gewicht des Überzuges und die zur Auf- Das Pigment wurde gründlich befeuchtet und tragung des Überzuges benutzte Vorrichtung variiert dispergiert, indem der Schlamm durch einen Homowerden. Vorzugsweise enthält die Überzugsmischung 15 genisator oder einen Hochleistungsmischer geschickt 25 bis 30, beispielsweise 28% Feststoffe. wurde. Eine kleine Menge eines Antischaummittels

Das bevorzugte Verdünnungsmittel für den Über- (bestehend aus einem Gemisch von sulfonierten!

zug ist Wasser, jedoch können auch andere geeignete Ricinus- und Kieferöl) wurde verwendet, um den

Träger verwendet werden. Schaum zu kontrollieren und eine gleichmäßige Auf-

Das Gewicht des auf das Papier aufgetragenen 20 tragung zu erreichen.

Überzuges kann zwischen 1 und 34 g/m² (trocken) Dieser Überzug wurde auf einer Schlitzdüsen-Aufschwanken und liegt vorzugsweise im Bereich von tragmaschine in einer Menge von 11g festen Stoffen 5 bis 24 g/m². Wenn das Gewicht des Überzuges er- pro Quadratmeter auf die Siebseite eines Zeitungshöht wird, nimmt die Opazität und damit auch die druckpapiers mit einem Quadratmetergewicht von Deckkraft zu. 25 65 g und einem Gehalt von 80% Holzschliff und

Das Auftragen des Überzuges auf eine Oberfläche 20 % Sulfitzellstoff aufgetragen. Die Bahn wurde des Holzschliffpapiers kann nach zahlreichen Ver- dann getrocknet, um den Überzug zu härten. Eine fahren durchgeführt werden, beispielsweise auf nasse Hartplattenfaserbahn wurde aus einem Ein-Schlitzdüsen-, Walzen-, Messer-, Rotogravure- oder trag eines Gemisches aus Hart- und Weichholz in Bürstenauftragmaschinen. Das Wasser kann von der 30 der in der kanadischen Patentschrift 537 683 bebeschichteten Bahn auf einem üblichen Trockner schriebenen Weise hergestellt,
abgedampft werden, beispielsweise einem Luftkanal- Tungöl wurde in einer Menge von 15 g/m² auf die trockner, einem konventionellen Papiertrockner oder unbeschichtete Seite des Zeitungsdruckpapiers aufgeunter Verwendung von Strahlungswärme oder heißen bracht. Das Zeitungsdruckpapier wurde dann auf Verbrennungsgasen flüssiger oder gasförmiger Brenn- 35 eine teilweise entwässerte Hartfaserplattenbahn aufstoffe. Wenn das Deckblatt bedruckt werden soll, gebracht, und zwar die Seite mit der Überzugsmasse kann die getrocknete beschichtete Bahn aufgewickelt nach außen, die mit Tungöl behandelte Seite also werden, damit sie auf einer geeigneten Presse, bei- nach innen.

spielsweise einer Druckpresse mit endloser Bahnzu- Die Filzgrundlage mit der beschichteten Papierführung, bedruckt werden kann. Statt dessen kann 4° decklage wurde dann 13 Minuten bei einem Druck auch die Bahn in einzelne Blätter zerschnitten wer- bis zu 45,5 kg/cm² und einer Temperatur von 166° C den, um sie auf einer Presse mit Einzelblattzuführung gepreßt. Die entstandene 6 mm dicke Platte wurde zu bedrucken. Die beschichtete Oberfläche des Bo- dann bei ungefähr 143° C 372 Stunden wärmebehangens kann ohne Überkalandrieren bedruckt werden; delt und auf 5% Feuchtigkeit gebracht,
sie kann aber auch vor dem Bedrucken überkalan- 45 Es hat sich zur Erzeugung weißer Oberflächen als driert oder geglättet werden, was von der Art des vorteilhaft erwiesen, Deckschichten zu benutzen, die gewünschten Musters und der für richtige Wieder- mit Polyvinylalkohol in einer Menge von 10 bis 40 gäbe erforderlichen Glätte abhängt. Verschiedene und vorzugsweise etwa 25 Gewichtsprozent des Pig-Klebstoffe, z. B. wärmehärtende Harze, thermo- mentes, wie Titandioxyd, versehen sind. Eine solche plastische Harze, wie Vinylverbindungen einschließ- 50 Deckschicht besitzt ohne Anwendung eines trocknenlich Polyvinylalkohol, Latices und polymerisierbare den Öles als Klebemittel eine ausreichende Zähigkeit, trocknende öle, können auf die unbeschichtete Stärke und Festigkeit und zeichnet sich durch hohen Oberfläche des Papiers aufgetragen werden, um Weißegrad aus. Es wird empfohlen, derartige Deckeine zusätzliche Bindung zu erzielen. Beispiele schichten in einer Menge von 15 bis 30, vorzugsweise geeigneter trocknender öle sind Leinöl, Soja- 55 22 g/m², Feststoffen aufzutragen,
bohnenöl, Tallöl und Tungöl. Diese trocknenden Hartfaserplatten mit einer Deckschicht gemäß der öle können mit anderen Bindemitteln vermischt Erfindung haben eine helle, undurchsichtige Oberwerden, beispielsweise mit Petroleumpolymerisaten fläche, die die dunklere Farbe und die grobe Rinden- und Kunstharzen, wie beispielsweise Phenolharzen, und Faserstruktur der darunterliegenden Filzbahn Harnstoffharzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Vi- 60 verdeckt. Die Deckschicht ist jedoch innig mit der nylharzen, Aikydharzen und Butadien-Styrol-Latices. Hartfaserplattengrundlage verbunden.
Ewa 5 bis 24 g/m² trocknendes Öl werden bevor-

Verschiedene schmückende und/oder schützende ^

Stoffe, z. B. trocknende Öle, Alkydharze und Wachse 65 1. Verfahren zur Herstellung von Hartfaserkönnen auf die obere oder beschichtete Oberfläche platten, bei dem ein grobfaseriger Holzbrei zu des Deckblattes vor der Verfestigung in der heißen einer nassen Faserstoffbahn geformt, die Faser-Presse aufgetragen werden. Stoffbahn entwässert, eine Papierbahn auf die ent-

wässerte feuchte Faserstoffbahn aufgebracht und Faserstofibahn und Papier unter gleichzeitiger Anwendung von Hitze und Druck zu einer Hartfaserplatte verfestigt werden, bei der das Papier mit der Plattenoberfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine einseitig mit einem Überzug aus einem Pigment und Polyvinylalkohol als Bindemittel versehene Papierbahn mit ihrer nicht beschichteten Seite auf die entwässerte feuchte Faserstofibahn aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des auf das Papier aufgetragenen Überzuges etwa 5 bis 24 g/m³ beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stark holzschlifE-haltiges Papier mit einem Quadratmetergewicht von etwa 24 bis 120 g verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Titandioxyd als Pigment und Polyvinylalkohol in einer Menge von 5 bis 10% des Pigmentgewichtes verwendet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 839 756;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1034 966;
britische Patentschrift Nr. 700743;
USA.-Patentschrift Nr. 2 832 267.

809 559/34 5.68 © Bundesdruckerei Berlin