DE1696268B2

DE1696268B2 - Schichtkoerper und verfahren zu seiner herstellung

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Publication number: DE1696268B2
Application number: DE19671696268
Authority: DE
Priority date: 1966-08-31
Filing date: 1967-08-17
Publication date: 1973-04-12
Also published as: GB1207837A; NO134530C; NO134530B; DE1696268A1; DE1696268C3; BE703336A

Description

wäßrigen Medium dispergierbar oder in feinverteilter Form suspendierbar ist.

Die Auf schlämmungen für den Überzug werden hergestellt, indem zunächst der Asbest in Wasser mit Hilfe einer Vorrichtung mit hoher Scherkraft aufgeschlämmt wird. Das Bindemittel, in der Regel in einer wäßrigen Suspension, wird dann mit dem Asbest gemischt, wozu ein Mischer mit niedriger Scherkraft verwendet wird.

Die Konzentration von beiden, der Asbestaufschlämmung und der Bindemittelsuspension, werden in der Regel unterhalb von etwa 3 Gewichtsprozent Feststoffgehalt gehalten, weil bei höheren Konzentrationen die Masse zu viskos wird und dann schwer zu handhaben ist. Das Verhältnis von Asbest zum Bindemittel wird geregelt, um ein optimales Zurückhalten der Feststoffe auf dem Sieb der Papiermaschine zu erreichen. Der Asbestgehalt muß jedoch hoch genug sein, um sicherzustellen, daß seine kationische Ladung alle anderen Feststoffe aus der Mischung ausflockt. Wenn die Konzentration des Bindemittels zu hoch ist, so geht das Bindemitte!, das vom Asbest nicht ausgeflockt werden kann, zum größten Teil verloren, da es durch das Trägerblatt durchläuft. Die optimalen Verhältnisse von Asbest zu Bindemittel hängen von dem speziellen Bindemittel und den anderen verwendeten Zusatzstoffen ab. Vorzugsweise soll das Verhältnis von Asbest zu Bindemittel zwischen 3 : 1 und 9:1 liegen.

Die Überzugsschichten können Zusatzstoffe enthalten, wie Füllstoffe, Pigmente oder faserartige Materialien. Die Verwendung von Titandioxyd und Ton werden später erläutert, es kann jedoch jeder übliche Papier-Füllstoff und/oder Pigment verwendet werden, wie auch Mischungen von diesen Stoffen. Außerdem können andere synthetische oder natürliche Faserstoffe in der Uberzugsschicht enthalten sein.

Das Trägerblatt aus Papier kann die üblichen Füllstoffe, wie z. B. Ton, Natriumsilikoaluminat, Kieselgur Calciumsilikat, Talkum, Calciumkarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Zinksulfat und Titandioxyd enthalten.

In der Regel wird das Trägerblatt hergestellt, indem man zuerst eine verdünnte wäßrige Aufschlämmung der suspendierten Fasern erzeugt, dieser Aufschlämmung die gewünschten Zusatzstoffe, wie Füllstoffe oder Pigmente beimischt, dann die Aufschlämmung auf ein bewegtes feinmaschiges Sieb aufbringt, und das überschüssige Wasser durch das Sieb abfließen läßt. Die Asbest und Bindemittel enthaltende Aufschlämmung wird dann direkt auf das feuchte verfilzte Faserband oder -blatt aufgetragen, während sich d^:eses noch auf ίο dem Sieb der Papiermaschine bewegt.

B e i s ρ i e 1 e 1 bis 12

Zweischichtkörper, bestehend aus einem Trägerblatt aus Zellstoff papier mit einem Überzug aus Asbest und

»S Bindemittel, wurden auf einer Laboratoriums-Papier-Maschine nach dem folgenden Verfahren hergestellt. Ein Trägerblatt mit einer Stärke von 60 g/m² wurde zuerst hergestellt, indem man ungebleichten Kraft-Zellstoff auf das Sieb der Maschine gab und ihn dort voll-

ao ständig abwassern ließ. Dann wurde eine zweite Aufschlämmung mit einer Mischung von Bindemittel und Asbest auf die Oberfläche des Trägerblattes gegossen. Die Verhältnisse (bezogen auf das Trockengewicht) von Asbest zu Bindemittel werden in der folgenden Tabelle 1 angegeben. In den Beispielen 1 bis 7 wurde als Bindemittel eine wäßrige Dispersion eines synthetischen Latexes eines Mischpolymerisates aus 60°/₀ Styrol und 40 °/₀ Butadien verwendet. In den Beispielen 8 bis 12 bestand das Bindemittel aus einer wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus 40°/_c Styrol, 5°/₀ Acrylsäure und 55°/₀ Äthylhexylacrylat. Die Asbest-Latex-Aufschlämmung enthielt etwa l°/₀ Feststoffe. Sie wurde langsam zugegeben, um das Aufwirbeln des feuchten Trägerblattes möglichst klein zu halten.

Dann wurde vollständig abtropfen gelassen. Der Schichtkörper wurde dann entfernt, mit einer Filterpresse gepreßt und bei einer Temperatur von etwa 105' C in einem Trommeltrockner getrocknet.
Zwölf Muster wurden in der angegebenen Weise hergestellt und untersucht, um das optimale Festhaltungsvermögen für den Überzug und die physikalischen Eigenschaften der Schichtkörper zu bestimmen.

Tabelle I

	Verhältnis Asbest zu Latex	Oberschicht-	Reflexions-	Reißfestigkeit	feucht (kg)	H₁O	öl
Beispiel		Festhaltungs vermögen¹) (°/o)	vermögen²) (°/o)	trocken (kg)	0,344	Adsorption³) (Min.)	Adsorption⁴) (Min.)
1	50:50		21	7,26	0,668	0,7	16,8
2	60:40	67	41	5,14	0,693	6,6	51,0
3	70:30	81	42	6,68	0,821	10,8	77,0
4	80:20	88	43	6,45	0,812	13,0	100,0
5	90:10	95	52	7,44	0,576	27,0	64,0
6	100: —	95	57	6,95	0,153	6,8	56,0
7	50:50	89	55	3,36	0,303	2,0	19,0
8	60:40	51	59	6,26	0,444	4,7	36,0
9	70:30	81	64	6,77	0,392	10,6	37,0
10	80:20	70	64	6,40	0,472	10,3	51,0
11	90:10	84	62	6,82	0,470	32,0	46,0
12	95	60	5,86	20,6	44,0

') Oberschicht-Festhaltungsvermögen ist der Prozentgehalt der zurückgehaltenen Asbest-Latexmasse bezogen auf die Menge, die auf

das Basisblatt aufgetragen wurde.

²) °/o Reflexionsvermögen wurde bestimmt mit einem Photovoltmeter gemäß den TAPPI-Normen. ⁸) HjO-Adsorption wurde bestimmt durch Auftragen eines Tropfen Wassers auf die Oberfläche des Blattes und Messung der Zeit in

Minuten für die Adsorption des Wassers.
*) Öl-Adsorption wurde in gleicher Weise bestimmt wie Wasser-Adsorption unter Verwendung eines Tropfen Öls.

Die Tabelle I zeigt, daß das optimale Festhaltungsverraögen d«s Überzugs dann exreicit wird, wenn das Verhältnis von Asbest zu Lutex (bezogen auf die Trockengewichte) zwischen 80:20 und 90:10 liegt. Die Zahlen zeigen außerdem, daß im allgemeinen die besten physikalischen Eigenschaften erhallen werden, wenn ein Maximum in dem Festhaltungsvermögen für den Überzug vorhanden ist.

Beispiele 13 bis 22

Die folgenden Beispiele erläutern ein Verfahren zur Herstellung eines Zwei-Schicht-Körpers auf einer kontinuierlichen Papiermaschine unter Verwendung eines zweiten Behälters bei einer üblichen Fourdrinier-Maschine. Die Trägerblätter wurden hergestellt aus Aufschlämmung von 50% Holzschiff und 50°/₀ gebleichten Sulfat-Zellstoff aus einem Weichholz. Der Sulfat-Zellstoff hatte einen Mahlgrad von 370, und die Mischung aus Holzschliff und Sulfat-Zellstoff hatte einen Mahlgrad von 250. Der einzige Zusatzstoff, der für das Triigerblatt verwendet wurde, war Alaun, von dem soviel zugegeben wurde, daß ein pH-Wert von 4,5 in dem ersten Behälter erreicht wurde. Der erste Behälter enthielt die Aufschlämmung für das Trägerblatt, und der zweite Behälter enthielt die Aufschlämmung für dk; Überzugsschicht.

Drei verschiedene Aufschlämmungen wurden in dem zweiten Behälter für die Herstellung der Überzugsschicht verwendet. Die erste Aufschlämmung A bestand aus 85 °/₀ Asbest und 15 °/„ Latex, die zweite B aus 40 % Asbest, 40³/₀ Ton und 20°/₀ Latex, die dritte C aus 52,8 °/₀ Asbest, 27,2 °/„ Titandioxyd und 20% Latex. Alle diese Gemische wurden als l%ige Aufschlämmung unmittelbar auf das feuchte Trägerblatt kontinuierlich aufgebracht. In allen Fällen wurde als Latex eine wäßrige Dispersion eines Mischpolymerisate? aus etwa 60% Styrol und 40% Butadien verwendet.

Ein Ziel dieser Versuchsreihe war, die Überzu «ⁱ chicht so schwer wie möglich zu machen und sie sowohl auf ein leichtes wie auch auf ein schweres Trägerblatt aufzubringen. Unterschiede in der Dicke von beiden wurden

ίο dadurch erzielt, daß die Ausflußgeschwindigkeit aus den Behältern auf einen bestimmten Wert eingestellt wurde und dann die Geschwindigkeit der Fourdrinier-Maschine abjustiert wurde. Sobald das Trägerblatt lange genug gelaufen war, um konstante Bedingungen zu gewährleisten, wurde der Ausfluß der Aufschlämmung für die Überzugsschicht aus dem zweiten Behälter freigegeben und allmählich vergrößert, bis das feuchte Faserband zwischen der Gautschwalze und der ersten Presse gerade im Begriff war zu reißen. Unter diesen Bedingungen wurde der Versuch 10 bis 15 Minuten fortgesetzt. Dann wurde die Geschwindigkeit der Maschine geändert und das Verfahrei mit verschiedenen Aufschlämmungen für die Überzugsschicht wiederholt.

\ on jedem Versuch wurden Muster entnommen und zu Blättern geschnitten. Einige von diesen Blättern wurden von jedem Versuch bei Taumtemperatur kalandert und einige bei etwa 130"C. Nach dem Konditionieren in einem Raum mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit wurden die kritischen Wachswerte der kalanderten und der unkalanderten Blätter bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt.

Tabelle II

	Maschinen-	Überzugsschicht	Stärke (g/m²)	Träger	unkalandert	Kritische Wachszahl	heiß kalander! 110⁰C
Beispiel	Geschwindigkeit (m/Min.)	A	117	schicht zu Überzugs schicht	6	kalandert Raumtemperatur	7
13	12,2	B	154	0,86	7	6	11
14	7,6	B	100	0,81	6	10	10
15	9,1	B	126	0,35	6	9	11
16	10,7	B	88	0,91	7	8	10
17	12,2	B	105	0,76	8	7	10
18	15,2	C	109	106	10	9	11
19	9,1	C	88	0,36	10	10	11
20	10,7	C	69	0,33	8	10	10
21	13,7	C	79	0,35	8	9	10
22	22,9		0,20	9

Die kritischen Wachszahlen wurden bestimmt in Übereinstimmung mit dem TAPPI-Standardtest T-459 su-65. Bei diesem Test wird eine Serie von Wachsstäbchen verwendet, die alle eine unterschiedliche Klebrigkeit besitzen. Die Stäbchen werden auf ihren Schmelzpunkt erwärmt und dann jedes Stäbchen auf das Papierblatt gedrückt. Die Zahl des am höchst numerierten Stäbchens, das keine Fasern aus der Oberfläche des Papiers reißt, gibt die kritische Wachszahl des Papiers an. Wie die Tabelle II zeigt, wurde eine sehr gute Haftung zwischen den Schichten erreicht, wie sich aus den kritischen Wachszahlen zwischen 6 und 11 ergibt. Eine gewisse Erhöhung der kritischen Wachszahl wurde erzielt durch das Kalandern der Blätter, wobei das heiße Kalandern die besten Resultate gab. Die Versuche zeigen außerdem, daß eine Erhöhung des Verhältnisses von Latex zu Asbest und Pigment auch die Haftung fio zwischen den Schichten erhöht.

Erfindungsgemäße Schichtkörper sind insbesondere geeignet für einseitig beanspruchte Gegenstände, wie Papierplatten, Trinkbecher, biegsames Packmaterial u. dgl.

Claims

ι 2 Asbest bat den Nachteil eines schlechten Reflexions- „,.„,,„ ..„u.. Vermögens. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Patentansprüche. dje yberzugsschicht uchleicht von dem Trägerblatt ablöst.

1. Schichtkörper aus einem Trägerblatt aus einem 5 Aufgabe der Erfindung ist ein Schichtkörper dieser verfilzten Faserstoff, insbesondere Papier, der ein- Art, der sich durch ein gutes Reflexionsvermögen, also seitig oder beiderseitig mit einer Asbest enthalten- eine gute Helligkeit, auszeichnet, und bei welchem ein den Schicht überzogen ist, d a d u r c h ge kenn- Ablösen der Uberzugsschicht von dem Trägerblau zeichnet, daß die Überzugsschicht einen nicht zu befürchten ist.

Chrysotilasbest mit einer BET-Oberfläche von mehr io Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geals 60 m²/g, einem Magnetitgehalt von weniger als löst, daß die Überzugsschicbt einen an sich bekannten 0,5 °/₀, einem Reflexionsvermögen von mehr als Chrysotilasbest mit einer BET-Oberfläche von mehr 72 % und einer derartigen Auf schlämmbarkeit, daß ais 60 m*/g, einem Magnetitgehalt von weniger als weniger als 1 °/₀ von einem Sieb mit einer Maschen- 0,5°/„, einem Reflexionsvermögen von mehr als 72 °/₀ weite von 0,21 mm zurückgehalten werden, und 15 und einer derartigen Aufschlämmbarkeit, daß weniger ein Bindemittel enthält. als 1 °,'_o von einem Sieb mit einer Maschenweite von

2. Schichtkörper nach Anspruch 1, dadurch ge- 0,21 mm zurückgehalten werden, und ein Bindemitlei kennzeichnet, daß die Uberzugsschicht einen enthält.

Chrysotilasbest mit einer BL1 -Oberfläche von 60 Besonders gute Eigenschaften hat ein Schichtkörper

bis 80m²/g, einem Magnetitgehalt von 0,04 bis 20 dieser Art, dessen Uberzugsschicht einen Chryso.il-0,5°/₀, einem Reflexionsvermögen von 72 bis asbest mit einer BET-Oberfläche von 60 bis 80 m²/g, 78 °/₀, und einer derartigen Aufschlämmbarkeit, daß einem Magnetitgehalt von 0,04 bis 0,5 °'„. einem daß 0,2 bis 1 °/₀ von einem Sieb mit einer Maschen- Reflexionsvermögen von 72 bis 78°/₀, und einer derweile von 0,21 mm zurückgehalten werden, enthält. artigen Aufschlämmbarkeit, daß 0,2 bis 1 °/₀ von einem

3. Schichtkörper nach Anspruch 1 oder 2, da- 25 Sieb mit einer Maschenweite von 0,21 mm zurückgehaldurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht als ten werden, enthält.

Bindemittel einen Latex aus einem synthetischen Die Uberzugsschicht enthält als Bindemittel vorzugs-

Kautschuk oder einem Kunststoff enthält. weise einen Latex aus einem synthetischen Kautschuk

4. Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 oder einem Kunststoff.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugs- 30 Die Uberzugsschicht kann außer dem Asbest und

schicht zusätzlich Faserstoffe, Füllstoffe und/oder dem Bindemittel zusätzlich Faserstoffe, Füllstoffe und,

Pigmente enthält. oder Pigmente enthalten.

5. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- solcher Schichtstoffe ist dadurch gekennzeichnet, daß zeichnet, daß auf ein feuchtes, auf dem Sieb einer 35 auf ein feuchtes, auf dem Sieb einer Papiermaschine bePapiermaschine befindliches Trägerblatt eine Auf- findliches Trägerblatt eine Aufschlämmung, vorzugsschlämmung, vorzugsweise eine wäßrige Auf- weise eine wäßrige Aufschlämmung, aufgebracht wird, schlämmung, die den Chrysotilasbest, das Binde- die den Chrysotilasbest, das Bindemittel und gegebemittel und gegebenenfalls Faserstoffe, Füllstoffe nenfalls Faserstoffe, Füllstoffe und/oder Pigmente und/oder Pigmente enthält, aufgebracht wird. 40 enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Vorzugsweise wird eine Aufschlämmung verwendet, zeichnet, daß eine Aufschlämmung mit weniger als die weniger als etwa 3 °/₀ Feststoffe enthält.

etwa 3°/₀ Feststoffe verwendet wird. Gute Ergebnisse werden bei Verwendung einer Auf-

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch schlämmung erzielt, die Asbest und Bindemittel in gekennzeichnet, daß eine Aufschlämmung, die 45 einem Verhältnis zwischen 3 : 1 und 9 : 1 enthält.
Asbest und Bindemittel in einem Verhältnis zwi- Bindemittel, die geeignet für die Herstellung der sehen 3:1 und 9: 1 enthält, verwendet wird. Überzugsschichten gemäß der Erfindung sind, sind

alle üblichen Leimmittel, 2. B. tierische Leime, Stärken.

Gelatine, Kolophonium, Kolophoniumderivate,

50 Wachse, bituminöse Stoffe, wie Asphalt, Teer, Peche

und Latices aus Bitumen, Kunststoff oder Kautschuk.

Latices aus Kunststoff oder Kautschuk sind die bevorzugten Bindemittel. Typische brauchbare Latices enthalten Mischpolymerisate aus Butadien und Styrol,

Die Erfindung betrifft einen Schichtkörper aus einem 55 Mischpolymerisate aus Butadien und Acrylnitril, PoIy-Trägerblatt aus einem verfilzten Faserstoff, insbeson- chloropren, Homopolymere des Butadiens, Butadiendere Papier, der einseitig oder beiderseitig mit einer Isopren-Mischpolymerisate und Terpolymere auf Basis Asbest enthaltenden Schicht überzogen ist. Die Er- von Butadien, Stryol und Acrylsäure oder niederen findung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung Acrylsäureestern.

eines solchen Schichtkörpers. öo Weitere Bindemittel,die benutzt werden können,sind

Es ist bekannt, Asbestpapier dadurch herzustellen, härtbare Harze, wie Phenolaldehyd-Harze und Mäamin-

daß eine wäßrige Aufschlämmung von Asbestfasern und formaldehyd-Harze. Geeignete Bindemittel sind auch Bindemitteln in üblicner Weise zu Papier verarbeitet Polymere von nichtsubstituierten und substituierten

wird. Vinylverbindungen, wie Polyvinylchlorid, Polyvinyl-

Nach der deutschen Patentschrift 4793 ist ferner ein 65 acetat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polystyrol,

Schichtkörper bekannt, der aus einem Träger aus Pa- Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyacrylnitril, PoIy-

pier und einer Asbest enthaltenden Uberzugsschicht be- acrylamid und Mischpolymerisate aus den Monome-

steht. Dieser Schichtkörper aus dem damals üblichen ren. Jedes Bindemittel ist brauchbar, das in einem