DE2502700A1 - Wasserdichte pappe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPL.-INQ.

H. KINKELDEY

DR.-ING.

^w- stockmair

DR.-IN3. -AeE(CALTECH)

K. SCHUMANN

DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.

P. H. JAKOB

DIPL.-INQ.

G. BEZOLD

DR. RER. NAT. · DIPL.-CHEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR. RER. OEC. ING.

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

23. Januar 1975 P 8914-

CONTINENTAL OIL COMEANX

P.O. Box 1267, Ponca City, Oklahoma 74-601, USA

Wasserdichte Pappe und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung "betrifft eine wasserdichte (wasserundurchlässige) Pappe mit einer Wasser auf nähme von weniger als 20 % und einer hohen Naßfestigkeit, insbesondere einer hohen Naßkompressionsfestigkeit, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Pappe durch Imprägnieren einer Pappe mit einer Tungöl/Paraffin-Mischung und anschließendes Härten der imprägnierten Pappe bei erhöhter Temperatur.

Mir. viele Verpackungszwecke ist es wesentlich, daß Wasser von den Pasern der aus Papier hergestellten Materialien ferngehalten wird, um die Eigentrockenfestigkeit dieser Materialien aufrechtzuerhalten. In der Wellpappenindustrie werden seit

509837/0801

Jahren große Mengen an Paraffinwachs zum Imprägnieren der Fasern der Pappe verwendet, um die Aufrechterhaltung der Naßfestigkeit zu unterstützen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß nicht-modifizierte Wachse nur einen partiellen Schutz gegen Wasser ergeben. Dieser Nachteil wird bis zu einem gewissen Grade überwunden durch Zugabe von.Polyäthylen undanderen Polymerisaten und Mischpolymerisaten. Die hohen Kosten, die zum Durchmischen solcher Gemische erforderlichen hohen Temperaturen und die relative Inkompatibilität einiger dieser Polymerisatzusätze haben sich jedoch in diesen Zubereitungen bei der Verwendung für Wellpappe als nachteilig erwiesen.

Man hat auch bereits Wellpappe mit einer Bitumenzwischenschicht zwischen Zwischenstapeln aus dem Blatt hergestellt, um die Pappe wasserdampfundurchlässig zu machen. Dieser Wellpappentyp hat jedoch, wie sich gezeigt hat, nicht die zum Stapeln erforderlichen Naßfestigkeitseigenschaften, insbesondere wenn er in direkten Kontakt mit Wasser kommt oder über längere Zeiträume hinweg einer mit Feuchtigkeit beladenen Atmosphäre ausgesetzt wird. Dieser Verlust an Naßfestigkeit wird der Feuchtigkeitsabsorption der äußeren ungeschützten Oberflächen der Pappe zugeschrieben.

Die Wellpappenindustrie hat deshalb häufig Abdichtungsüberzüge (Abschirmungsüberzüge) als äußeren Schutz gegen die Feuchtigkeitsabsorption verwendet, dieses Verfahren hat sich jedoch nicht als völlig erfolgreich erwiesen, da es sehr schwierig ist, die Feuchtigkeit an dem Eindringen in die Wellpappe durch die vielen freiliegenden Fasern, die aus ihrer Oberfläche vorstehen, zu verhindern.

In der US-Patentschrift 2 204- 612 sind Verpackungsmaterialien beschrieben, die ein wasserdicht-machendes Mittel, wie Paraffinwachs, tragen und natürliche (reine) Glyceridöle enthalten,

509837/0801

um sie. gegen oxidative Veränderung zu schützen. Darin ist Tungöl (Holzöl) als ein Beispiel für ein weniger bevorzugtes Glyeerid angegeben. Die darin angegebenen natürlichen (reinen) Glyceride werden nach speziellen Verfahren hergestellt, wie sie in Spalte 1 auf Seite 2 dieser Patentschrift angegeben sind, um ihre Antioxidationsaktivität beizubehalten. Von einer Härtung ist darin jedoch nicht die Rede.

Die US-Patentschrift 1 307 373 beschreibt die Verwendung von Selentungat zur Vermeidung der Nachteile von Paraffingemischen, die nur pflanzliche trocknende öle enthalten.

In der US-Patentschrift 2 290 707 ist die Verwendung von ü?ungöl/Paraffin-Mischungen als Anstrichmaterial für poröse Oberflächen beschrieben» Dabei wird die Mischung erhitzt, um die gewünschte Viskosität zu erzielen, es findet sich darin jedoch kein Hinweis darauf, daß eine Härtung günstig wäre.

In der US-Patentschrift 2 199 193 sind Crackölteergemische mit Paraffin beschrieben, die gegenüber Tungöl/Paraffin-Gemischen Vorteile bieten als witterungsbeständige Überzüge für Baumaterialien.

In der US-Patentschrift 827 123 sind verschiedene Gemische von Paraffinen und weichen, nicht-trocknenden ölartigen bzw, ölhaltigen Agentien, wie Leinsamenöl, für die Behandlung von Papier beschrieben. Das behandelte Papier wird natürlich oder . künstlich getrocknet. Es findet sich darin jedoch kein Hinweis darauf, daß eine Härtung als vorteilhaft angesehen würde.

In der US-Patentschrift 3 692 564 ist angegeben, daß eine Wachstemperaturkontrolle vorteilhaft ist zur Erzielung einer maximalen Oberf lächenbeschichtung bei einer minimalen Wachseindringung in das Innere der Pappe.

509837/0801

Eine ideale. Wellpappe wäre eine solche, die Feuchtigkeit vollständig ausschließt und Naßfestigkeitseigenschaften aufweist, die seinen Trockenfestigkeitseigenschaften entsprechen. Seit neuestem, werden Phenolharze und Harnstoff-Formaldehyd-Harze kommerziell verwendet in dem Bemühen, Wellpappe wasserbeständig zu machen, diese Harze machen die Pappe jedoch mehr steif als wasserbeständig. Außerdem hat man bereits Wachs und Harzmischungen verwendet in dem Bemühen, Pappe wasserbeständig zu machen, auch diese haben sich Jedoch nicht als völlig erfolgreich erwiesen. Als Folge des ständigen Bedürfnisses nach einer wasserdichten (wasserundurchlässigen) Pappe mit einer hohen Naßkompressionsfestigkeit ist man ständig bemüht, eine solche wasserdichte Pappe zu entwickeln.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine wasserdichte bzw. wasserundurchlässige Pappe mit verbesserten Naßfestigkeitseigenschaften sowie ein Verfahren zur Herstellung von wasserdichten Papierkonstruktionen, wie Wellpappe, anzugeben. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein wirksames, einfaches und wirtschaftliches Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, eine wasserdichte Pappe mit Naßfestigkeitseigenschaften herzustellen, die ihren Trockenfestigkeitseigenschaften entsprechen·

Gegenstand der Erfindung ist eine wasserdichte Pappe mit einer Wasseraufnahme von weniger als 20 % und einer hohen Naßfestigkeit sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Pappe mit einer im wesentlichen zu etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% aus Tungöl und zu etwa 90 bis etwa 5° Gew.-% aus Paraffinwachs bestehenden Mischung imprägniert und anschließend die imprägnierte Pappe eine zur Aushärtung der Pappe ausreichende Zeit lang auf erhöhte Temperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 80 bis etwa 163°C, erhitzt.

509837/0801

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird eine im wesentlichen zu etwa 10 bis etwa 50 Gew.*-% aus Tungöl und zu etwa 90 bis et\va 50 Gew.-% aus Paraffinwachs bestehende Mischung zum Imprägnieren der Pappe verwendet. Die Mischungen werden nach an sich bekannten "Verfahren hergestellt, beispielsweise durch Mischen von festem Sungöl und festem Paraffin und anschließendes Aufschmelzen, Mischen von geschmolzenem Tungöl und geschmolzenem Wachs und dgl.. Solche Verfahren sind dem Fachmanne an sich bekannt und brauchen hier nicht näher erörtert zu werden.

Die Pappe wird mit der Mischung imprägniert durch Eintauchen der Pappe in die geschmolzene Mischung und dgl., wie es dem Pachmanne an sich bekannt ist· Die Bestandteile in der Mischung führen zu einer vorteilhaften Pappe, wenn das Tungöl in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% und die Paraffine in einer Menge von etwa 90 bis etwa 50 Gew.-% vorhanden sind. Das Tungöl ist vorzugsweise in einer Menge von etwa 15 bis etwa 35 Gew.~% vorhanden, während das Paraffin vorzugsweise in einer Menge von etwa 65 bis etwa 85 Gew.-% vorhanden ist« Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% Tungöl in einer Mischung enthalten sind, die etwa 80 bis etwa 70 Gew. -% Paraffinwachs enthält.

Wie dem Fachmanne bekannt, kann es in einigen Fällen zweckmäßig sein, bei Verwendung von schwereren Paraffinen und dgl. ein Lösungsmittel, wie Trichloräthylen und dgl._?zu verwenden. Dieses Lösungsmittel ist zweckmäßig in einer Menge vorhanden, die nicht größer ist als die Menge, die erforderlich ist, um eine Mischung mit der für die jeweiligen Beschichtungsanforderungen vom Verbraucher und dgl. gewünschten Konsistenz zu erzielen. Trichloräthylen und ähnliche Lösungsmittal entweichen beim Trocknen und stellen daher keinen wesentlichen Bestandteil der Mischung nach dem Härten dar. Zweckmäßig ist das Lösungsmittel in einer Menge vorhanden, die nicht mehr als etwa

509837/0801

25 Gew.~%, bezogen auf das Gewicht der das Lösungsmittel enthaltenden Mischung, entspricht.. - ·

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird die Härtung (Trocknung) "bei einer Temperatur von etwa 80 bis etwa 163 G durchgeführt. Ein bevorzugter Bereich liegt bei etwa 90 bis. etwa 140 0 und besonders vorteilhafte Ergebnisse werden bei Temperaturen von etwa IO5 bis etwa 125° C erzielt. Es ist klar, daß die Härtungstemperatur variiert in Abhängigkeit von dem gegebenen Typ der Papierkonstruktion, dem Prozentsatz der Imprägnierung, dem Typ des verwendeten Wachses, der Anwesenheit von Katalysatoren und dgl. Diese Variablen sind dem Fachmanne an sich bekannt und brauchen hier nicht näher erörtert zu werden. Vorteilhafte Ergebnisse werden unter Verwendung üblicher öfen bei Härtungszeiten von etwa 5 Minuten bis etwa 6 Stunden erzielt. Außerdem wird eine vorteilhafte Härtung bei Verwendung von Mikrowellenöfen und dgl. innerhalb einer Zeit von nur 1 Minute erzielt. Die Härtungszeit (Trocknungszeit) reicht jedoch aus, um den gewünschten wasserdichten (wasserundurchlässigen) Überzug zu erzielen, wenn die Mischung ausgehärtet ist ♦

Die Menge der Mischung, mit der die Pappe imprägniert worden ist, variiert beträchtlich in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Pappe und dgl. In der Eegel werden etwa 10 bis etwa 60 Gew.~% der Mischung, bezogen auf das ursprüngliche Gewicht der trockenen Pappe, zum Imprägnieren der Pappe verwendet. Bessere Ergebnisse werden' jedoch erhalten, wenn etwa 20 bis etwa 55 Gew.-% der Mischung zum Imprägnieren der Pappe verwendet werden.

Wie aus den folgenden Beispielen eindeutig hervorgeht, ist die Verwendung von speziellen Mengenverhältnissen von Tungöl und Paraffinöl in der Mischung wesentlich für den Erfolg der vor-

509837/0 801

liegenden Erfindung"bei der Herstellung einer wasserdichten Pappe mit den gewünschten Eigenschaften. Der Ausdruck "wasserdicht bzw. wasserundurchlässig" ist hier nicht in einem·absoluten Sinne zu verstehen. Pappe mit einem Wasseraufnahmewert von bis zu 20 % ist vorteilhaft. In vielen Fällen weist die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Pappe eine Wasseraufnahme von weniger als 10 % auf, was etwas mehr ist als das im nicht-absorbierten Zustand in kannelierten Wellpappekonstruktionen, wie sie üblicherweise in der Industrie nach den Entwässern verwendet werden, physikalisch zurückgehaltene Wasser. Es wurden zahlreiche ungesättigte Öle untersucht und dabei hat sich überraschenderweise Tungöl in Mischung mit Paraffinwachs in den angegebenen Mengenverhältnissen als den anderen untersuchten ölen überlegen erwiesen«

Es ist auch kritisch, daß die imprägnierte Pappe bei erhöhter Temperatur gehärtet (getrocknet) wird. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß die Härtung erforderlich ist, um zu bewirken,daß das Tungöl polymerisiert, vernetzt oder anderweitig chemisch reagiert unter Bildung des gewünschten Überzugsmaterials in und auf den Oberflächen der Pappe. Es wird auch für möglich gehalten, daß das Tungöl in einigen Fällen mit den mit den Gellulosekomponenten und dgl. des Pappenmaterials selbst verbundenen Hydroxylgruppen reagieren kann, da eine viel bessere Wasserdichtheit erzielt wird, nachdem die Härtungsbehandlung durchgeführt worden ist, als sie durch bloßes Beschichten des Papiers mit der Mischung oder durch Beschichten des Papiers mit einer andere öle als Tungöl enthaltenden Mischung erzielbar ist. Wie oben angegeben, wird es, ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, als für die ' praktische Durchführung der Erfindung kritisch angesehen, daß die imprägnierte Pappe. innerhalb eines wirksamen Zeitraumes bei erhöhter Temperatur gehärtet wird.

Zu Pappematerialien, die sich für die Verwendung in dem erfin-

5 0 9 8 3 7/0801 ' '

dungsgemäßen Verfahren eignen, gehören Pappematerialien allgemein; und insbesondere kannelierte bzw. gerillte (fluted) Wellpappematerialien, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Pappkartons und dgl. verwendet werden. Bei der Verwendung solcher Kartons zur Aufbewahrung von Gemüse und anderen Materialien,, die Feuchtigkeit enthalten oder damit in .Kontakt kommen können, ist es höchst zweckmäßig, daß das Pappematerial gegen Wasseraufnahme beständig ist und daß die Kompressionsfestigkeit des Pappematerials in Gegenwart von V/asser aufrechterhalten wird.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pappen weisen neben einer niedrigen Wasseraufnähme auch eine ausgezeichnete ITaßkompressionsfestigkeit auf. Bei vielen Prüfungen wurden Naßsäulenkompressionsfestigkeiten von mindestens 8,9 kg/cm (50 pounds/ inch) erzielt, was ITaßkompressionsfestigkeit en von mehr als 17»8 kg/cm (100 pounds/inch) anzeigt.

Obgleich vorstehend bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben worden sind, sei darauf hingewiesen, daß diese Ausführungsforraen lediglich der Erläuterung der Erfindung dienen, ohne sie jedoch darauf zu beschränken und daß viele Abänderungen und Modifikationen, wie sie für den Fachmann aufgrund der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der nachfolgenden Beispiele ohne weiteres ersichtlich sind, innerhalb des Eahmens der Erfindung möglich sind.

Beispiel 1

In den folgenden Prüfungen wurden 12,7 cm χ 12,7 cm (5 inch χ 5 inch) große Laborprüfproben von 125 kg (275 lbs) Wellpappe vom Typ C mit kanneliertem -Ä-ufbau über Nacht unter TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry Temperatur 23,9 + 1,1°0 (75 + 2⁰F) bei einer Feuchtigkeit von 50 %)-Bedingungen aufbewahrt und dann gewogen. Die gewogenen Proben wurden 10 Sekunden lang in eine rohe Tungöl/-

509837/0801 ' ' .

Paraffinwachs-Mischung bei 9O°C (20O⁰F) eingetaucht und dann mehrere Minuten lang umgedreht zum Abtropf enlassen auf eine warme, mit Papierhandtüchern bedeckte Schale. Die imprägnierten Proben wurden dann über Nacht unter Tappi-Bedingungen rekonditionieren gelassen und anschließend zum Härten in einen Ofen mit zirkulierender Luft eingeführt.

Die gehärteten Proben wurden dann wieder über Nacht Tappi— Bedingungen unterworfen und erneut gewogen, um die Menge des auf-'genommenen Imprägniermitte'ls als Prozentsatz des ursprünglichen Pappengewichtes zu bestimmen. Die gehärteten Proben wurden danach auf ihre Wasserauf nähme, ihre Naßsäulenkompressionsfestigkeit und ihre Trockensäulenkompressionsfestigkeit hin untersucht. Die Wasseraufnahmeprüfung bestand aus dem Wiegen der Probe, dem einstündigen Eintauchen derselben in Wasser, der Entfernung von überschüssigem Wasser durch Schütteln und Ablöschen und anschließendem erneutem Wiegen zur Bestimmung der Menge des absorbierten Wassers, die als Prozentsatz des imprägnierten Pappengewichtes aufgezeichnet wurde. Bei den Säulenkompressionsprüfungen handelte es sich um eine Abänderung von Tappi~T-811 (Tapp i-Standardprüfverfahr en, empfohlene Praxis, Vorschriften der (Technical Association of the Pulp and Paper Industry — Method T-811 - Kantenkompressionsfestigkeit von Wellpappe) unter Verwendung einer Instron-Prüfvorrichtung der Firma Instron Corporation 2500 Washington Street, Canton, Massachusetts/USA, um die Proben zusammenzudrücken, die in einem TMI-Halter der Firma Testing Machines Incorporated, 72 Jerico Turnpike, Mineola Long Island, New York/USA^festgehalten wurden. Die Proben wurden vor den Naßsäulenkompressionsprüfungen 1 Stunde lang in Wasser eingetaucht.

Bei dem in der rohen Tungöl/Paraffinwachs-Mischung, die in den in den folgenden Tabellen angegebenen Prüfungen verwendet wurde, verwendeten Wachs handelte es sich-um ein vollständig gereinigtes Paraffinwachs mit einem ASTM-Schmelzpunkt von 50 bis

509837/0801

53°C (122 bis 126⁰F) und einem maximalen ölgehalt von 0,25 %.

Tabelle I
Einfluß der Härtungstemperatur

Zeit im Ofen {4- Stunden

Zusammensetzung des Imprägniermittels: 25 % Tungöl-75 % Wachs

Ofentemperatur Imprägnier- Wasser- Naßsäulenkom- Trockensäulenin mittelauf- aufnah- pression in kompression in ⁰G (⁰F) nähme in % me in % kg/cm(lbs/ kg/cm (lbs/ . inch) inch)

23 (73) 47-48 24 1,96 (11) 18,9 (106)

80 (175) 44-46 10 12,45(70) 20,8 (117)

121 (250) 41 4 19,4 (109) 22,4 (126)

163 (325) 25 - 15,1 (85) -

Die vorstehende Tabelle I zeigt, daß bei ansteigender Härtungstemperatur der Prozentsatz der Wasser auf nähme abnimmt und die Festigkeit der Pappe beträchtlich zunimmt. Die Menge des von der Pappe zurückgehaltenen Imprägniermittels nimmt mit ansteigender Temperatur ab. Bei" 163°C (325°?) betrug die Menge der von der Pappe zurückgehaltenen Imprägniermittelmischung fast die Hälfte der bei 8O⁰C (175°F) und 121⁰C (25O°F) zurückgehaltenen Menge, was zu einer etwas niedrigeren Haßsäulenkompressionsfestigkeit führte. Die Wasseraufnahme- und Trockensäulenkompressionsprüfungen wurden bei der 163°C (325°F)-Probe nicht durchgeführt. _ -

509837/0801

Tabelle II
Einfluß der Zeit im Ofen

Ofentenperatur: 121⁰C (25O°F)
Imprägniermittelzusammensetzung: 25 % Tungöl- 75 % Wachs

Zeit Imprägnier- Wasserauf- ITaßsäulenkompres- Trockensäulen-

im mittelauf- nähme in °/o sion in kg/cm kompression in

Ofen nähme in % (lbs/inch; kg/cm (lbs/inch)

in Std.

O	4-7-48	24	1,96	(11)	. 18,	9	(106)
1	43	-	12,1	(68)	—		.' . —
2	4-1	4	17,8	(100)	'21,	8	(122)
4	40-41	4	19,4	(109)	22,	4	(126)
6	39	_	20,5	(115)	_		._

Die vorstehende Tabelle II zeigt, daß bei zunehmender Härtungszeit der Prozentsatz der Wasseraufnahme abnimmt, die Festigkeit der Pappe zunimmt und die zurückgehaltene Imprägniermittelmenge abnimmt.

Die folgende Tabelle III zeigt die durch das Härten erzielten verbesserten Eigenschaften, selbst wenn nur eine geringe Menge Tungöl in der Imprägnierungsmischung enthalten ist. Die Tabelle erläutert, daß die optimale Tungölmenge etwa 25 % beträgt, wobei die Festigkeitswerte bei Prozentsätzen sowohl oberhalb als auch unterhalb 25 % geringer sind.

509837/08 01

Tabelle III

Einfluß der '-Pungölmenge in der Mischung

Ofentemperatur: 121⁰O (25O⁰F)
Zeit im Ofen: 2 Stunden

Tungöl Imprägnier- Wasseraufnähme ITaßsäulenkompres- Trockeösäuin der mittelauf- in % sion in kg/cm lenkompres-Mischung nähme in % '' (lbs/inch) sion in kg/cm in % _: (lbs/inch)

ο*	44	27	6,76 (38)	20,0	(112)
10	4-5	16	9,26 (52)	20,5	(115)
15	4-2 ·	8	13,7 (75>	20,6	(116)
25	4-1 .	4	17,8 (100)	21,8	(122)
35	42	6	14,95(84)	—	-
50	46	8	12,6 (71)	21,0	(118)
100	61	11	9,4-5 (53)	21,0	(118)

*nicht im Ofen gehärtet

Die bei einer gegebenen Papierkonstruktion zum Aushärten zur Erzielung verbesserter Festigkeitseigenschaften erforderliche Zeit kann gewünschtenfalls abgekürzt werden durch Verwendung eines Polymerisationskatalysators. Die zur Erzielung der in den folgenden Tabellen IV bis VIII angegebenen Daten verwendeten Laborprüfproben waren vom gleichen Typ, wie er zur Erzielung der in den vorstehenden Tabellen I bis III angegebenen Daten verwendet wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß die Proben der Tabellen IV bis Viii mit Kobalt und Zirkonium enthaltenden Katalysatoren, bekannt unter der Bezeichnung "Advadry-Trockner", die von der Firma Cincinnati Milacron Chemical Company geliefert werden, vorbehandelt wurden. Die Behandlungsmenge betrug etwa 0,015 g jedes Metalls pro 0,093 m (1 foot ) Pappe. Es wurde auch ein Katalys at orgehalt von nur 0,00375 g jedes Me-

2 2
tails pro 0,093 m (1 ft. ) Pappe untersucht und als wirksam befunden (wie in der folgenden Tabelle IV'angegeben).

509837/0801

Tabelle IV
Einfluß der Katalysatorbehandlung

Ofentemperatur: 121⁰C (25O⁰J¹)

Zeit im Ofen: 2 Stunden "-.."■

Imprägniermittelzusammensetzung: 25 % Tungöl - 75 % Wachs

Katalysatorgesamtmenge Imprägniermittel— M"aßsäulenkompression in g/0,095 m² (ft.²) aufnahme in % in kg/cm (lbs/inch)

0,030 37 20,3

0,0075 39 19,4-"* (109*)

O 35 12,1 (6S)

Die Daten der vorstehenden Tabelle I? zeigen den Einfluß der Katalysatorbehandlung auf eine 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 121°G (25O⁰F) gehärtete Pappe. Selbst bei dem sehr niedrigen Wert von 0,0075 g jedes Metalls pro 0,093 m² (1 ft.²) Pappe war die ETaßsäulenkompression etwa die gleiche wie bei dem Wert von 0,030 g/0,093 m² (ft.²) unc bei Verwendung keines Katalysators.

P ?
Wert von 0,030 g/0,093 m (ft. ) und sie war viel besser als

Die in den folgenden Tabellen V und VI angegebenen Daten zeigen im Vergleich zu den Daten der vorstehenden Tabellen I und II, daß durch Verwendung eines Katalysators bessere Haßfestigkeitseigenschaften innerhalb einer kürzeren Härtungszeit erzielt werden als beim Aushärten in Abwesenheit eines Katalysators. So ergab beispielsweise in der Tabelle I eine Probe, die 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 121⁰C (250⁰F) ohne eine Katalysatorbehandlung gehärtet worden war, einen Naßsäulenkompressionswert von 19»4- kg/cm (I09 lbs/inch), während in der Tabelle V eine mit einem Katalysator behandelte Probe, die 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 121⁰C (250⁰F) gehärtet worden war, eine Haßsäulenkompression von 24·,8 kg/cm (139 lbs/inch) ergab.

509837/0 8 01

-(Tabelle· Y '

Einfluß der Härtungstemperatur auf eine mit einem Katalysator

"behandelte Pappe

Zeit im Ofen: 2 Stunden

Imprägniermittelzusammensetzung: 25 % ^ungöl - 75 % Wachs

Ofentemperatur Imprägniermittel- Haßsäulenkompression in ⁰C (⁰F) aufnahme' in % in kg/cm (lbs/inch)

90	(200)	52	16,8	(97)
107	(225)	51-	21,6	(121)
121	(250)	48	24,8	(139)
135	(275)	41	20,3	(114)
		Tabelle VI

Einfluß der Zeit im Ofen auf eine mit einem Katalysator

behandelte Pappe

Ofentemperatur: 121⁰C (250⁰F)
Imprägniermittelzusammensetzung: 25 % Tungöl - 75 % Wachs

Zeit im Ofen in	Impragniermxttel-	JNaßsaulenkompression	(113)
Stunden	aufnähme in %	in kg/cm (lbs/inch)	(110)
0,5	50	20,1	(139)
1	50	19,6	(130)
2	48	24,8
4	45	23,1

Das zur Erzielung der Daten in den vorstehenden Tabellen I bis VI angewendete Verfahren zum Imprägnieren der Proben führte zu einem Aufnahmemaximum des Imprägniermittels, das von der Pappe aufgenommen werden konnte. Bei der technischen

509837/0801

Anwendung stellen diese Verfahren, wie z.B. das 'Walzenbeschichten und das Aufbringen eines dichten ÜberzugSjdie . "■ Methoden dar, um die Imprägniermittelmenge auf vorher festgelegte Werte unterhalb der Sättigung zu dosieren· oder zu kontrollieren. Zur Untersuchung.des Einflusses auf die Festigkeitseigenschaften einer partiellen Imprägnierung mit einer Tungöl/Wachs-Mischung wurde die Imprägniermittelmischung mit einem Lösungsmittel (Trichloräthylen) gemischt. Die Proben wurden in die Lösungsmittel/Tungöl/Wachs-Imprägniermittelmischung eingetaucht/ dann unter Vakuum gesetzt, um das Lösungsmittel zu entfernen, danach in einem Tappi-Haum über JNacht konditioniert.

Die folgende Tabelle VII zeigt den Einfluß auf die Naßsäulenkompression einer mit einem Katalysator behandelten Pappe bei Imprägnierungswerten von 13 bis 4-8 %. Aus dem Vergleich der angegebenen Imprägnierungswerte ist leicht zu. ersehen, daß der niedrigere Imprägnierungswert nicht so wirksam war in bezug auf die Erzielung einer ITaßfestigkeit wie der höhere Imprägnierungswert, daß jedoch ein Vergleich mit den Daten in der Tabelle III zeigt, daß ein niedriger Imprägnierungswert in Kombination mit einer geeigneten Härtung einen Festigkeits^ schutz ergibt, der demjenigen überlegen ist, der mit einem höheren Imprägnierungswert von Wachs allein erzielt wird» Außerdem geht aus dem Vergleich der Daten in der Tabelle VII mit denjenigen in der Tabelle III hervor, daß ein Wert von 25 % Tungöl in der Wachsmischung bei einer 23 %igen Imprägnierung etwa gleichwertig ist in bezug auf die Festigkeitseigenschaften mit einem Gehalt von 10 % Tungöl in der Wachsmischung bei einer Imprägnierung von 4-5 %.

509837/0801

Tabelle VII '

Einfluß d^s Imprägnierungsprozentsatzes einer mit einem. Katalysator behandelten Pappe

Imprägniermittelzusammensetzung: 25 % Tungöl - 75 % Wachs Härtungszeit: 2 Stunden
Ofentemperatur: 121⁰C (25O°P)

Imprägniermittelauf-	Naßsäulenkompression	(22)
nähme in %	in kg/cm (lbs/inch)	(60)
13	5,92	(69)
25	10,7	(114)
26	12,5	(139)
57	20,3
48	24,8

Bei der technischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, daß die Wärmehärtung'sofort auf die Imprägnierung folgt. Die folgende Tabelle VIII zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden, wenn man die Proben unmittelbar nach dem Eintauchen und der Entfernung des überschüssigen Imprägniermittels in den Härtungsofen einführte. Das Imprägniermittel war nicht in einem Lösungsmittel gelöst und das Eintauchverfahren war das gleiche wie vorstehend beschrieben.

509837/0801

Tabelle VIII

Einfluß der sofortigen Überführung der mit einem Katalysator behandelten Pappe in einen Härtungsofen

Imprägniermit t	elzusammensetzung: 25	(0F)	% Tungöl - '	(85)
Zeit im Ofen	Ofentemperatur in	(200)	75 % Wachs	(100)
in Stunden	0G	(200)	ITaßsäulenkompression	(96)
1/12	90	(200)	in kg/cm (lbs/inch)	(101)
1/4	90	(200)	15,1	(106)
1/2	90	(200)	17,8	(73)
1	90	(250)	17,1	(77)
2	90	(250)	18,0	(96)
1/12	121	..(250)	18,9	(104)
1/4	121	(250)	13,0
1/2	121	13,7
1	121	17,7
18,5

Ein Vergleich der Daten in den Tabellen V, VI und VIII zeigt keinen signifikanten Unterschied in bezug auf die Naßfestigkeitseigenschaften, woraus hervorgeht, daß eine Konditionierzeit nach dem Imprägnieren vor der Härtung zur Erzielung zufriedenstellende Ergebnisse nicht erforderlich ist.

Beispiel 2

Die folgenden Prüfungen wurden unter Verwendung von verschiedenen ungesättigten ölen durchgeführt zur Bestimmung der Wirksamkeit dieser öle. Die Öle wurden in den angegebenen Prozentsätzen verwendet und die imprägnierten Pappen wurden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Prüfungen waren die gleichen mit Ausnahme der Abänderung des Gewichtsprozentsatzes an ungesättigtem Material unter Verwendung von "RYCOlT 150" und der Abänderung in bezug auf den Typ des verwendeten ungesättigten Öls.

■ 509837/08 0 1

	- 18 -	25027QC	(68)	mit Kata lysator	)
	Tabelle IX		(19)	19,4 (109)
Öl in der Mi	Öl-Typ in der Mischung	ISTaßsäulenkompres- sion in kg/cm (lbs/inch)	(12)	7,5 (41)	Wachs aufnahme in %
schung in Gew.-%		ohne Kata lysator	(22)	1,96 (11)
25	Tungöl	12,1	(18)	11,4 (64)	39
25	Leinsamenöl (ADM non-break)	5,58	(12)	8,55 (48)	37 .
25	Metalyn 400 (Hercules-Tall- ölester)	2,14	(19)	2,52 (15)	34
25	Cykelin (Spencer Kellogg- mit Dicyclopentadien modifi zierte Leinsamen)	5,92	(20)	5,92 (22)	38
25	polymerisierte Leinsamen (polymerisierter Spencer Eellogg-Leinsaiaen)	5,20		5,16 (29)	39
25	Wochem 4-30 (destillierte dehydrierte Eizinusölfett- säure)	2,14-	12,8 (72)	34
25	Wochem 400 (Tungölfettsäure)	5,38	36
20	Eicon 150 (Polybutadienhomo- polymerisat)	3,56	35
25	Oitizikaöl	—	43

Aus den vorstehenden Ergebnissen geht hervor, daß überraschenderweise mit dem Tungöl bessere Ergebnisse erzielt wurden, insbesondere wenn kein Katalysator verwendet wurde. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wach sauf nähme in allen Fällen etwa die gleiche war, daß jedoch die¹ Raßsäulenkompressionsfestigkeiten bei Verwendung von Tungöl deutlich besser waren. I¹Ur die überraschende Überlegenheit der Tungölmischungen gibt es bisher keine völlig zufriedenstellende Erklärung, daraus geht jedoch hervor, daß bei Verwendung der Tungölmischung und bei Anwendung der beschriebenen Härtungsverfahren eine wesentlich verbesserte imprägnierte Pappe erhalten wird.

Beispiel 5

In einer weiteren Prüfung wurden eine imprägnierte Pappe, die

'509837/080 1

auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt worden war, wobei die Mischung 25 Gew.-% Tungöl enthielt, und ein !Katalysator eine Minute lang in einem Mikrov/ellenofen gehärtet. Die Naßsäulenkompressionsfestigkeit betrug 18,7 kg/cm (105 lbs/inch). Es wird angenommen, daß in einigen Fallen bei Verwendung von Mikrowellenöfen- möglicherweise noch kürzere Zeiten ausreichend sein können.

Patentansprüche:

509837/080 1

Claims (18)

Pat entansprüche

1. Wasserdichte Pappe mit einer Wasser auf nähme von weniger als 20 % und einer hohen Naßfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden "bzw. erhältlich ist nach einem j Verfahren, das im wesentlichen darin besteht, daß man J

(a) eine Pappe mit einer im wesentlichen zu etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% aus Tungöl und zu etwa 90 bis etwa 50 Gew.-?£ aus Paraffinwachs bestehenden Mischung imprägniert und

(b) die imprägnierte Pappe eine zur Härtung der Pappe ausreichende Zeit lang auf erhöhte Temperatur erhitzt.

2. Pappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Herstellung eine Temperatur von etwa 80 bis etwa 1&3°C angewendet wird.

3. Pappe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Herstellung eine kanellierte bzw. gerillte Wellpappe verwendet wird.

4·. Pappe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Naßsäulenkompressionsfestigkeit von mindestens 8,9 kg/cm (50 lbs/inch) aufweist.

5. Pappe nach mindestens'einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Wass er auf nähme von weniger als 10 % auf v/ei st.

6. Pappe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5_S dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Herstellung eine Mischung verwendet, wird,, die etwa 15 bis etwa 35 Gew.—% Tungöl und etwa 85 bis etwa 65 Gew.-$ Paraffinwachs enthält.

509837/0801

7. Pappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit etwa 10 bis etwa 60 Gew.-?£ der Mischung, bezogen auf das Gewicht der Pappe, imprägniert worden ist.

8. Pappe nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die angewendete Temperatur etwa 90 bis etwa 120°C beträgt.

9. Pappe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8^ dadurch gekennzeichnet, daß sie eine IJaßsäulenkompressionsfestigkeit von mindestens 10,7 kg/ cm (60 lbs/ inch) auf weist, daß die zu ihrer Herstellung verwendete Mischung etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% Tungöl und etwa 80 bis etwa 70 Gew.-% Paraffinwachs enthält und daß sie mit etwa 20 bis etwa 55 Gew.-% der Mischung imprägniert worden ist.

10. Verfahren zur Herstellung einer wasserdichten Pappe mit einer Wasser auf nähme von weniger als 20 % und einer hohen Maßfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) eine Pappe mit einer im wesentlichen zu etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% aus Tungöl und zu etwa 90 bis etwa 50 Gew.-% aus Paraffinwachs bestehenden Mischung imprägniert und

(b) die imprägnierte Pappe eine zum Härten der Pappe ausreichende Zeit lang auf erhöhte Temperatur erhitzt unter Bildung einer wasserdichten (wasserundurchlässigen) Pappe.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von etwa 80 bis etwa 163°C anwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der wasserdichten Pappe um eine kanellierte bzw. gerillte Wellpappe handelt.

509837/0 8 01

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdichte Pappe eine Faßsäulenkompressionsfestig keit "von mindestens 8,9 kg/cm (50 lbs/inch) aufweist.

14-. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet ^ daß die wasserdichte Pappe eine Wasser auf nähme von weniger als 10 % aufweist

t.

15· Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14·, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung verwendet wird, die etwa 15 bis etwa 35 Gew. -% ^ungöl und etwa 85 bis etwa 65 Gew.-% Paraffinwachs enthält.

16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pappe mit etwa 10 bis etwa 60 Gew.-/& der Mischung, bezogen auf das Gewicht der Pappe, imprägniert wird.

17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

dabei eine Temperatur von etwa 90 bis etwa 120°C angewendet

18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdichte Pappe eine Naßsäulenkompressionsfestigkeit von mindestens 10,7 kg/cm (60 lbs/inch) aufweist, daß eine Mischung verwendet wird, die etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% Tungöl und etwa 80 bis etwa 70 Gew.~% Paraffinwachs enthält und daß die Pappe mit etwa 20 bis etwa 55 Gew.-$ der Mischung imprägniert wird.

19« Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pappe vor dem Imprägnieren mit der Mischung mit einem Katalysator imprägniert wird.

509837/0801