CH661006A5 - Gipswandplatte. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gipswandplatte mit einem 25 Kern von abgebundenem Calciumsulfatdihydrat, auf dessen beiden Oberflächen je ein Papierdeckblatt angeordnet ist, welche Papierdeckblätter aus einem Verbundpapier bestehen, das ausreichend porös ist, um bei der Papierherstellung durch gute Entwässerung und rasches Trocknen und bei der 30 Plattenherstellung durch geringen Wärmebedarf Energie zu sparen.

Papier für Gipswandplatten stellt man üblicherweise her, indem man Abfallpapierbestandteile von altem Wellpapier oder Kraftpapierschnitzel und Zeitungsabfalle (waste news) 35 zu einer Pulpe verarbeitet. Beim Reinigen, Sieben und Läutern der suspensierten Materialien in wässeriger Suspension wird die eingesetzte Papiermasse noch weiter mit Wasser verdünnt und danach geformt, indem man die Papierschichten auf mehreren sich kontinuierlich bewegenden Drahtwal-40 zen entwässert, wo die einzelnen Schichten durch einen Trägerfilz miteinander verbunden werden. Das schwache Papiergewebe wird danach in einem Pressabschnitt entwässert, wo man das Wasser aus dem Gewebe auspresst. Das ge-presste Papier trocknet man in einem Mehrwalzen-Trock-45 nungsabschnitt, wobei man jeder Walze Dampf zuführt. Das getrocknete Papier unterwirft man einer Pressung oder Ka-landrierung, um eine gleichmässige Dicke zu erreichen, und wickelt es danach schliesslich zu Rollen auf. Das Papier verwendet man danach für Papierdeckblätter zur Formung von so Gipswandplatten, indem man einen Brei von gebranntem Gips zwischen zwei Blättern bzw. Bogen aufbringt und den Gips abbinden und trocknen lässt.

Übliches Papier, das man in Gipswandplatten verwendet, weist bestimmte Begrenzungen hinsichtlich der Anwendung 55 von Wärmeenergie auf. Erstens weist es bestimmte Entwässerungsbegrenzungen beim Formen und Pressen und zusätzliche Begrenzungen in der Trocknungsgeschwindigkeit auf. Die Begrenzungen der Entwässerungsrate oder Entwässerungsgeschwindigkeit bedingen eine grosse Energiebela-60 stung der Anlage für die Papiertrocknung. Weil ferner das Papier nicht ausreichend porös ist, benötigt man eine grössere Wärmeenergiebelastung, um die fertige Gipswandplatte nach ihrer Formung zu trocknen. Es wäre höchst wünschenswert, ein poröses Papier zur Verwendung für Papier-65 deckblätter bei der Formung von Gipswandplatten zur Verfügung zu haben, um eine wesentliche Verminderung der Trocknungsenergie zu erzielen, während man weiterhin ein Papier zur Verfügung hat, das die erforderlichen physikali

3

661 006

sehen Eigenschaften hinsichtlich der physikalischen Festigkeit aufweist.

In der US-PS 4 225 383 ist ein Papieransatz offenbart, dessen Zweck dahingehend beschrieben ist, die Verwendung von Asbestfasern zu vermeiden. Die Zusammensetzung enthält 1% bis etwa 30% Fasern, etwa 60% bis etwa 95% anorganischen Füllstoff und etwa 2% bis etwa 30% von filmbild-endem Latex. Von dem Papier wird festgestellt, dass es zum Ersatz oder als Surrogat für Asbestfasern in derartigen Anwendungsformen dienen soll, wie z.B. zur Herstellung von Auspuff- oder Schalldämpferpapier, Unterlagefilz für Vinyl-fussbodenbelag, Dichtungspapier, Dachpapier, schallschluckendem Papier, Rohrwicklungen, Isolierpapier, wärmeabweisenden Papieren, Kühlturmpackung, Papier für elektrischen Widerstand und Pappeprodukten. Die Erfinder stellten Papier mit der beschriebenen Zusammensetzung her und versuchten, es für Deckblätter zur Herstellung von Gipswandplatten zu verwenden. Obwohl jedoch das Material eine gute Porosität zeigte, war die Zugfestigkeit des Papiers viel zu gering, als dass man es zur Herstellung von Gipswandplatten verwenden konnte.

In der CA-PS 619 559 ist ein Papier mit einem sehr hohen anorganischen Füllstoffgehalt beschrieben, d.h. 61 bis 100 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht der Fasern. Ein solches Papier ist jedoch als Deckblatt für Gispwand-platten wegen seiner geringen Festigkeit nicht geeignet.

Auch ein in der US-PS 4 269 657 beschriebenes Papier mit 30 bis 60 Gew.% organischen Füllstoffs ist nicht ausreichend fest, um als Deckblatt für Gipswandplatten verwendet werden zu können.

Die US-PS 4 225 383 gibt ein Papier an mit 60 bis 95% eines anorganischen Füllstoffs. Auch dieser Füllstoffgehalt ist viel zu hoch, um eine genügende Festigkeit für ein Papier zur Verwendung bei Gipswandplatten entstehen zu lassen.

In der US-PS 2 657 991 wird als Retentionshilfe Poly-chloropren vorgeschlagen, wobei dann bis zu 60% anorganischer Füllstoff verwendet werden können. Das so hergestellte Papier ist damit wiederum nicht als Deckblatt für Gipswandplatten geeignet.

Es ist demgemäss Aufgabe der Erfindung, eine Gipswandplatte mit Papierdeckblättern aus Verbundpapier zu schaffen, welches Verbundpapier ausreichend porös ist, um bei der Herstellung weniger Energie zum Trocknen als das bisher übliche Papier zu benötigen, und bei der Verwendung zur Herstellung von Wandplatten, nachdem der Brei zwischen zwei Papierdeckblättern aufgebracht wurde, weiter zu ermöglichen, dass die Wandplatte mit weniger Wärmeenergie abbindet und trocknet, als bei bisher üblichem Papier erforderlich ist.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Gipswandplatte gelöst, deren für die Papierdeckblätter verwendetes Verbundpapier durchdie nachstehende Zusammensetzung (bezogen auf das Trockengewicht) gekennzeichnet ist:

(A) Fasern in einer Menge von mindestens 65% bis 90% mit einem Fasermahlgrad von 350 bis 550 ml kanadischem Standardmahlungsgrad,

(B) einen teilchenförmigen Mineralfüllstoff in einer Menge von 10% bis 35%,

(C) ein Bindemittel zum Binden des Mineralfüllstoffs in einer Menge von 1 % bis 3,5%,

(D) ein Flockungsmittel in einer Menge von etwa 0,91 bis 1,81 kg/t, und

(E) ein Schlichtmittel zur Verhinderung des Durchdringens von Wasser in einer Menge von 1,81 bis 9,07 kg/t.

Das erfindungsgemässe Verbundpapier ermöglicht bei der Papierherstellung eine rasche Trocknung mit weniger als der üblichen Menge an Wärmeenergie. Wird das Verbundpapier als Papierdeckblatt für Gipswandplatten verwendet,

dann kann das Abbinden und Trocknen der Wandplatten aufgrund der ausgezeichneten Porosität des Papiers mit weniger Energie durchgeführt werden und kann eine Wandplatte, deren Papierdeckblätter eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und Feuerfestigkeit aufweisen, hergestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Papier während seiner Formung mit einem inneren Schlichtmittel und nach seiner Formung mit einem Oberflächenschlichtmittel behandelt werden, um eine bessere Haftung am Gipskern zu erzielen.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf die Entwässerung des gebildeten Papiers zeigt,

Figur 2 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf die Feststoffretention zeigt,

Figur 3 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf die Porosität des fertigen Papiers zeigt,

Figur 4 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf die Reisslänge des fertigen Papiers zeigt,

Figur 5 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf die Berstzahl des fertigen Papiers zeigt, und

Figur 6 ein Diagramm, das die Wirkung des Prozentgehaltes an Calciumcarbonatfüllstoff auf den Reissfaktor des fertigen Papiers zeigt.

Bei der Durchführung der nachstehend beschriebenen Versuche verwendete man bei den meisten Arbeitsmethoden im Laboratorium von Hand hergestellte Bogen bzw. Labo-ratoriums-Handpapier mit Ausnahme eines Beispiels, bei dem die Anwendung von fabrikmässigen Methoden beschrieben ist. Das Handpapier (handsheet) stellte man im allgemeinen mit einer von zwei Methoden her. Bei der Arbeitsmethode A stellte man das Handpapier als eine einzelne Schicht her, während man bei der Arbeitsmethode B das Handpapier herstellte, wobei man 4 einzelne Schichten verwendete, die zusammengepresst wurden. Die Methoden sind nachstehend beschrieben.

Arbeitsmethode A Einen wässerigen Brei stellte man her, der 20 g absolut trockene Fasern und 3500 ml Wasser enthielt. Den Brei unterwarf man dem Rühren mit einem Propeller mit drei Schaufeln bei 200 Umdrehungen/min. Während des Rührens gab man die bestimmte Menge an Füllstoff in einer Menge von 10 bis 30% zu dem Brei zu. Nach 3 min Rühren gab man die bestimmte Menge an Bindemittel in einer Menge von etwa 1 bis 3% in Emulsionsform mit einem Gesamtfeststoffgehalt von etwa 30% bis etwa 50% zu. Das Rühren führte man weitere 3 min durch und gab 1,81 kg/t (4 lb/ton) des bestimmten Flockungsmittels in einer Lösung zu, die 0,1% Feststoff enthielt. Das Rühren oder die Bewegung setzte man bei 1250 Umdrehungen/min weitere 3 min fort, wonach man den Brei bis zu einer Konsistenz von 0,3% Gesamtfeststoffgehalt verdünnte. Eine ausreichende Menge des Breis gab man danach in eine Papiermaschine zur Herstellung von Standardpapier mit einem Durchmesser von 159 mm (6,25 in) und erzeugte Handpapier von 1,50 g. Die Entwässerungszeit zeichnete man auf und gautschte den nassen Bogen mit einem Sieb von 0,104 mm Maschenweite (150 mesh) ab. Das Handpapier stapelte man, während es noch nass war, auf Löschpapiere bzw. Filze und bedeckte es danach mit einer spiegelblanken Platte. Das Handpapier presste man danach bei 3,43 bar (50 psi) 5,5 min lang. Zu

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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4

diesem Zeitpunkt entfernte man die nassen Filze und drehte die Bögen des Handpapiers um, so dass die Metallplatte sich unten befand. Trockene Filze verwendete man, um die nassen zu ersetzen, und man presste den Stapel bei gleichem Druck 2,5 min lang. Das teilweise trockene Handpapier schälte man von den Metallplatten ab und trocknete es auf einem rotierenden Trommeltrockner für einen Durchgang, der etwa 40 s beanspruchte. Am Ende dieses Zeitraums war das Handpapier trocken. Man Hess es einen ganzen Tag lang aushärten oder trocknen, um ein Gleichgewicht mit der Luftfeuchtigkeit zu erzielen. Danach wog man die Bogen des Handpapiers, um die Retention zu messen.

Arbeitsmethode B

Im Laboratorium hergestelltes Handpapier stellte man her, indem man Deckblattfasern (flyleaf fiber) für Manila-aussendeckpapier(manila topliner) verwendete, und wobei man ein vierschichtiges Handpapier herstellte, bei dem man die drei unteren Schichten mit der bestimmten Menge an Füllstoff, der aus 9 NCS Calciumcarbonat bestand, und dem Bindemittel aus Styrol/Butadien-Latex in Form einer Emulsion herstellte. Die Fasern umfassten Kraftpapierschnitzel und Zeitungsabfalle, die man bis zum bestimmten kanadischen Standardmahlungsgrad geläutert hatte, und Flok-kungsmittel. Alle die Bestandteile in den unteren drei Schichten gab man auf ähnliche Weise zu, wie sie bei der Arbeitsweise A beschrieben wurde, wobei man Fasern und Wasser vollständig zusammengemischt verwendete. Der Unterschied zwischen dem Material, das man mit dieser Arbeitsmethode hergestellt hatte, und jenem, das man mit der Arbeitsmethode A hergestellt hatte, ist der, dass Manilaaussendeckpapier aus den bestimmten Mengen und Typen von Füllstoffen, Fasern, Bindemitteln und Flockungsmitteln besteht. Den Faserbrei läuterte man bis zu 150 ml kanadischem Standardmahlungsgrad der Arbeitsmethode B, und man gautschte die Schichten nass zusammen und verarbeitete sie auf gleiche Weise wie in Arbeitsmethode A. Bei der Arbeitsmehode A bildete man eine Schicht, während man bei der Arbeitsmethode B vier Schichten bildete und nass zusammenpresste.

Die Fasern, die man bei der Durchführung der Erfindung verwendet, können natürliche oder synthetische wasserunlösliche, in Wasser dispergierbare Fasern oder Fasermischungen sein. Beispiele für geeignete Fasern sind ungebleichtes Kraftpapier, Kraftpapierschnitzel, gebrauchtes (post consumer) altes Wellpapier, gebrauchte Zeitungsabfälle, gebrauchte Zeitungen, Glasfaser, Mineralfaser und Deckblattfaser (Zeitschriftenschnitzel). Die bevorzugte Faserzusammensetzung besteht aus Zellulosefaser mit oder ohne geringere Mengen an Glasfasern, Mineralfasern oder anderen Fasertypen.

Die Füllstoffe, die man gemäss der Erfindung verwenden kann, sind feinverteilte, im wesentlichen wasserunlösliche anorganische Stoffe. Der bevorzugte Füllstoff ist Calciumcarbonat. Man kann jedoch auch andere Füllstoffe verwen-s den, wie z. Kaolin, Titandioxid, Magnesiumhydroxid, Baryt, Siliziumdioxid und Mischungen von Bauxit und Kaolin.

Die Latexzusammensetzungen, die man erfindungsge-mäss verwenden kann, kann man aus solchen auswählen, die ein Polymeres enthalten, das in wässriger Dispersion durch ionische Stabilisierung gehalten wird. Unter den geeigneten Materialien sind Styrol/Butadien-Mischpolymere, Polychlo-ropen, Ethylen/Vinylchlorid, Styrol/Acrylsäure-Latex, Poly-vinylacetat, Polyvinylalkohol, Sojabohnenpolymere, Kartoffelstärke, Maisstärke und Guarkautschuk.

IS

Die Flockungsmittel, die man erfindungsgemäss verwendet, sind in Wasser dispergierbare, wasserlösliche ionische Verbindungen oder Polymere. Die Flockungsmittel sollten vorzugsweise eine Ladung aufweisen, die jener des Latex ent-20 gegengesetzt ist. Das bevorzugte Flockungsmittel ist ein Polyacrylamid. Andere Flockungsmittel, die man verwenden kann, sind Glyoxal, Alaun, Borsäure, Borax, Kaliumsulfat, Glutaraldehyd, 2-Vinylpyridin, Kaliumpersulfat, Eisen-III-chlorid, Ammoniumpersulfat, Eisen-III-sulfat, Maisstärke 25 und Polyethylenimin.

Die angewandte Arbeitsweise zur Herstellung des Papiers gemäss der Erfindung beruht im allgemeinen auf üblichen Papierherstellungsmethoden. Die meisten der durchgeführten Versuche, die in den nachstehenden Tabellen beschrieben 30 sind, führte man durch, indem man im Labor hergestelltes Handpapier herstellte. Die Arbeitsmethoden (A und B) beruhen auf üblichen Methoden mit einigen Modifizierungen.

In den nachstehenden Tabellen werden die verschiedenen Bestandteile, die man bei der Durchführung der zu be-35 schreibenden Versuche verwendete, identifiziert und eine Bezeichnung mit Buchstaben verwendet, um Platz zu sparen, wobei man diese Buchstaben in den nachstehenden Tabellen verwendete, um die verschiedenen Bestandteile zu identifizieren und zu bezeichnen. Die Tabellen I bis IV bezeichnen die 40 nachstehenden Bestandteile:

Tabelle I identifiziert und bezeichnet die verschiedenen Fasern, die man erfindungsgemäss verwendete.

Tabelle II identifiziert und beschreibt die verschiedenen verwendeten Füllstoffe.

45 Tabelle III identifiziert und definiert die verschiedenen verwendeten Bindemittel, und

Tabelle IV identifiziert und beschreibt die verschiedenen Flockungsmittel, die man in den nachstehenden Beispielen verwendete.

50

Tabelle I: Identifizierung der Fasern

Fasertypen

Identifizierung

Bemerkungen

Ungebleichtes Kraftpapier

A

Geläutert bis 350 ml

kanadischem Standardmahlungsgrad

Kraftpapierschnitzel

B

Geläutert bis 350 ml

kanadischem Standardmahlungsgrad

Gebrauchtes altes Wellpapier

C

Geläutert bis 350 ml

kanadischem Standardmahlungsgrad

Gebrauchte Zeitungsabfalle

D

Gemahlen zu 125 ml

kanadischem Standardmahlungsgrad

Gebrauchte Zeitungen

E

Entfärbt bis 54 GE Helligkeit oder mehr

Glasfaser

F

1,27 cm Länge (0,5 in) (im Handel erhält

lich)

Mineralfaser

G

Kochend gesponnen deshotted (ebullient

spun deshotted)

Deckblattfaser

H

Zeitschriftenschnipsel

Der verwendete kanadische Standardmahlungsgrad nennt die Menge des von der Grösse, Form und Oberflächenbeschaffenheit der Fasern abhängigen Wassers, die

5

661 006

beim Ausgiessen von 1000 ml Faserstoffdispersion mit 0,3% Faserstoffdichte und bei 20 C auf ein geeignetes Entwässerungssieb durch letzteres ausfliesst.

Tabelle II: Identifizierung der Füllstoffe

Füllstoffe Identifi- Durchschnitt- Durchgang (%) durch ein Sieb mit mm (mesh)

zierung liehe Teil-

Maschenweite

chengrösse |im

0,045

0,075

0,106

1,150

0,300

(425)

(325)

(200)

(140)

(100)

(50)

CaC03, dolomitisch

A

17,0

83,7

96,4

99,6

99,9

100

100

Kaolin, ungebrannt

B

9,3

97,8

100

100

100

100

100

Ti02

C

0,54

100

100

100

100

100

100

Mg (OH)2

D

3,6

99,8

100

100

100

100

100

Baryt

E

2,5

100

100

100

100

100

100

Siliziumdioxid

F

7,1

98,0

99,4

100

100

100

100

Bauxit/Kaolin

G

1,2

96,4

98,6

99,8

100

100

100

(70% Bauxit)

Tabelle III: Identifizierung der Bindemittel

Bindemittel

Identifizierung

Bemerkungen

Styrol/Butadien (65/35)*

A

anionisch, carboxyliert

Polychloropren

B

Ethylen/Vinylchlorid

C

Ethylen/Vinylchlorid-

Mischpolymere

Styrol/Butadien (50/50)*

D

hohes Molekulargewicht

Styrol/Acryl

E

hohes Molekulargewicht

Carboxylierter Styrol/

F

anionisch

Butadien-Kautschuk (SBR)

Polyvinylacetat-Homopolymeres

G

anionisch

Starol/Butadien*

H

anionische Mischpolymeres

Styrol/Butadien (50/50)*

I

anionische Mischpolymeres

Styrol/Butadien (45/55)*

J

anionische Mischpolymeres

Polyacrylamid (anionisch)

K

Rhoplex K-14, anionisch

Acrylemulsion (nichtionisch)

L

Rhoplex HA-12, nichionisch

Polyacrylamid (nichtionisch)

M

Rhoplex AC-16, nichtionisch

Acrylemulsion (anionisch)

N

Rhoplex AC-61, anionisch

Polyvinylakohol

O

Molekulargewicht 96 000 bis 125 000,

zu 87 bis 99% hydrolysiert

Polyvinylalkohol

P

Molekulargewicht, zu 99,6% und mehr

hydrolysiert

Soja

Q

Aminosäuren mit Molekulargewichten von

25 000 bis 75 000

Kartoffelstärke

R

kationisch, leicht gebleicht

Maisstärke

S

kationisch, oxidiert

Maisstärke

T

oxidiert, anionisch

Maisstärke

U

stark kationisch

Guarkautschuk

V

kationisch

Guarkautschuk

W

nichtionisch

Bemerkung: *carboxyliert

661006

6

Tabelle IV: Identifizierung der Flockungsmittel

Flockungsmittel

Identifizierung

Bemerkungen

Gyloxal

A

ochcho

Alaun

B

A12(S04)3 • 18H20

Borsäure

C

H3BO3

Borax

D

Na2B207 • 10H20

Kaliumsulfat

E

k2so4

Polyacrylamid

F

flüssiges kationisches Polyacrylamid

Glutaraldehyd

G

och(ch2)3cho

2-Vinylpyridin

H

c7h7n

Kaliumpersulfat

I

k2s2o8

Eisen-III-chlorid

J

FeCl3

Ammoniumpersulfat

K

(NH4)2S208

Eisen-III-sulfat

L

Fe2(S04)3

Maisstärke

M

kationisch

Polyethylenimin n

Ein als Flockungsmittel verwendbares kationisches Polyacrylamid weist vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht im Bereich 200 000 bis 1 000 000 auf, und der für eine hohe Ladungsdichte erforderliche Anteil im reaktiven Material beträgt 75 bis 100 Mol-%.

Beispiele 1 bis 26b Handpapier stellte man aus den Bestandteilen her, die in den Tabellen I bis IV bezeichnet sind. Das Handpapier stellte man gemäss der oben beschriebenen Arbeitsmethode A her. In jedem Beispiel verwendete man entweder keine oder

20 die angegebene Menge an Bindemittel, Flockungsmittel und Füllstoff. Das Handpapier unter Verwendung von Manilaaussendeckpapier stellte man gemäss Arbeitsmethode B her. Die Mengen jedes verwendeten Bestandteils und die sich daraus ergebenden Eigenschaften sind in den nachstehenden 25 Tabelle V gezeigt. Die Prozentangaben in den Spalten unter der primären und sekundären Faser zeigen den Anteil jedes Bestandteils bezogen auf den Gesamtfasergehalt an. Der Prozentgehalt der gesamten Fasern betrug, bezogen auf die anderen Bestandteile, etwa 80%. In Tabelle V ist die Reiss-3o länge in Metern ausgedrückt.

Tabelle V: Verschiedene Fasern

Primäre Sekundäre 1,81 kg/t

Beispiel- Fasertyp Faser- Fasertyp Faser- Binde- Binde- Füllstoff- Füllstoff- Flok- (41b/ton)

nummer menge % menge % mitteltyp mittel- typ menge % kungs- Flockungs-

menge % mitteltyp mittelmenge

1

B

80,0

D

20,0

H

3,0

A

27,0

F

+

2

C

80,0

D

20,0

H

3,0

A

27,0

F

+

3

D

100,0

-

-

—

-

-

—

—

4

E

100,0

—

—

—

—

—

—

—

5

H

95,0

F

5,0

—

—

—

—

—

—

*6

H

93,0

G

7,0

—

—

—

-

—

—

*7

H

92,0

G

7,0

H

1,0

—

—

F

+

*8

H

86,0

G

14,0

—

—

—

—

—

*9

H

84,5

G

14,0

H

1,5

-

—

F

+

*10

H

75,0

G

25,0

-

—

—

—

*11

H

72,0

G

25,0

H

3,0

—

—

I

+

*12

H

94,5

F

5,0

H

0,5

-

—

F

+

*13

H

90,0

F

10,0

-

—

—

—

*14

H

100,0

-

—

—

—

*15

D

82,0

-

—

II

2.0

A

16,0

F

+

*16

D

75,5

-

-

H

2,5

A

22,0

F

+

*17

D

70,0

-

-

H

3,0

A

27,0

F

+

*18

D

60,5

-

-

H

3,5

A

36,0

F

+

*19

D

56,0

-

-

H

4,0

A

40,0

F

+

*20

D

45,0

-

-

H

5,0

A

50,0

F

+

*21

E

89,0

-

-

H

1,0

A

10,0

F

+

*22

E

78,0

—

—

H

2,0

A

20,0

F

+

*23

E

67,0

-

-

H

3,0

A

30,0

F

+

*24

E

55,0

-

-

H

5,0

A

40,0

F

+

25

H

93,5

—

-

H

1,5

A

15,0

F

+

26

H

100,0

-

—

-

—

—

-

—

26a

B

80,0

D

20,0

H

—

-

-

—

26b

C

80,0

D

20,0

H

-

-

-

—

7

Tabelle V: Verschiedene Fasern (Fortsetzung)

661 006

Beispiel- Mahlungsgrad Entwässerungs- Retention Porosität Reisslänge Berstzahl Reissfaktor nummer ml CSF **

zeit s

%

s

1

350

8,2

98,6

11,7

3277

263,1

31,4

2

350

8,2

98,4

11,0

3699

283,6

34,2

3

200

16,3

96,3

22,0

3136

195,5

29,5

4

125

25,7

98,7

-

3371

195,7

28,3

5

150

8,0

-

45,8

3271

190,5

29,5

*6

150

7,0

-

35,8

3307

195,5

25,3

*7

150

7,0

-

42,0

3199

190,3

23,3

*8

150

6,3

-

19,4

3341

191,3

21,7

*9

150

6,6

-

25,6

3037

196,3

20,4

*10

150

6,0

-

24,2

3149

181,0

21,3

*11

150

6,3

-

28,6

3377

191,4

20,4

*12

150

7,5

-

42,0

3144

100,6

18,8

*13

150

10,5

-

19,4

3319

98,5

20,8

*14

125

23,2

98,9

31,4

3361

99,9

21,7

*15

200

13,3

96,4

16,5

3311

204,7

23,2

*16

200

12,4

94,8

15,7

3343

208,0

27,5

*17

200

12,3

94,2

14,5

3209

192,4

26,6

*18

200

11,2

93,8

12,5

3164

197,9

24,9

*19

200

11,2

93,8

10,5

2792

198,9

25,3

*20

200

8,5

92,7

10,9

2967

214,0

26,0

*21

125

26,5

96,8

142,0

5403

260,0

14,6

*22

125

20,9

97,4

126,0

4307

245,0

10,8

*23

125

16,5

94,4

76,0

3556

240,0

14,3

*24

125

11,9

95,5

45,6

3254

241,0

17,9

25

150

13,4

96,8

18,9

3378

230,4

28,0

26

150

14,2

97,0

24,0

3311

238,0

30,7

26a

350

8,5

93,0

23,0

3601

170,3

19,4

26b

350

8,2

97,4

21,7

3870

210,7

18,9

Bemerkungen: * nur Manilaaussendeckpapier, Füllschichten enthalten Beispiel 1 ** CSF = kanadischer Standardmahlungsgrad

In der obigen Tabelle V sind Versuchsergebnisse gezeigt, die man aus den Versuchen der Beispiele 1 bis 26b erhalten hatte. Die verschiedenen Faserbestandteile, die man bewertete, umfassen den Bereich von ungebleichtem Kraftpapier, Kraftpapierschnitzeln, gebrauchtem altem Wellpapier, gebrauchten Zeitungsabfallen, gebrauchten Zeitungsabfallen zusammen mit Glasfaser, Mineralfaser und Deckblattfaser. Deckblattfaser ist der einzige Bestandteil von Aussendeckpapier und besteht aus den Schnitzeln von Zeitschriften. Tabelle V zeigt den Vergleich von verschiedenen Fasertypen, die man im Papierbogen verwendet in bezug dazu, wie die Fasern die Porosität, die Entwässserungszeit und die Festigkeit des Papiers beeinflussten, worin die verschiedenen Fasertypen eingearbeitet waren. Insbesondere im Bereich der Manilapapiere arbeitete man Giasfasern und Mineralfasern als sekundären Faserbestandteil ein, um die Entwässerungszeit zu verringern und die Porosität des erhaltenen Papiers zu verbessern.

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, gab man keinerlei mineralischen Füllstoff, wie z.B. Calciumcarbonat, zu der Fasermischung dazu, wo man Mineralfasern oder Glasfasern als sekundäre Faser im Aussendeckpapier verwendete.

Das Vergleichsbeispiel 14 zeigte eine schlechte Entwässerung. Andere Beispiele vergleichen die Entwässerung des

45 Handpapiers, das man mit reiner Deckblattfaser hergestellt hatte, und die Entwässerung der Deckblattfasermaterialien unter Zugabe der sekundären Faser mit der Entwässerung eines Calciumcarbonat-Standardansatzes mit Zeitungsfaser-decklage (standard newslined calcium carbonate formula-so tion), wie in Beispiel 2.

Tabelle V bezieht sich in erster Linie auf die Wirkung des Calciumcarbonatansatzes auf die Eigenschaften des Handpapiers bei der Verwendung von verschiedenen Fasertypen; und aus den Daten ist ersichtlich, dass im Vergleich zu den 55 ungefüllten Beschickungen der Calciumcarbonatansatz eine 50%-ige Verminderung des Porositätswerts oder eine 50%-ige Verbesserung der tatsächlichen Porosität ergab.

eo Beispiele 27 bis 33

Man stellte Handpapier gemäss der Arbeitsmethode A her, um die Wirkung der Verwendung verschiedener Füllstoffe auf die Eigenschaften des Handpapiers zu bestimmen Die Füllstoffe verwendete man zusammen mit den Fasern, 65 Flockungsmitteln und Bindemitteln in der angegebenen Menge. Die bestimmten Materialien und Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VI gezeigt. In der Tabelle ist die Reisslänge in Metern angegeben.

661006 8

Tabelle VI: Verschiedene Füllstoffe

10% Füllstoff

Beispiel

Füll

Binde

Flockungs-

Réten

Entwässe

BW

Porosität

Reiss

Reiss

Berst nummer stofftyp mitteltyp mitteltyp tion %

rungszeit s

0,45 kg/93 m2

s länge faktor zahl

(1 lb/1000 ft2)

27

A

H

F

94,9

9,3

16,3

9,8

3541

30,9

568

28

B

H

F

92,3

9,3

15,0

11,8

3246

32,9

576

29

C

H

F

92,1

9,4

16,5

15,0

3321

33,2

549

30

D

H

F

89,0

9,0

14,8

16,2

3985

35,6

585

31

E

H

F

88,9

9,3

15,3

20,0

4067

28,8

545

32

F

H

F

93,5

9,5

15,2

11,8

4063

29,3

518

33

G

H

F

91,3

11,0

15,9

24,2

4028

26,8

-

20% Füllstoff

Beispiel

Füll

Binde-

Flockungs-

Réten

Entwässe

BW

Porosität Reiss-

Reiss

Berst nummer stofftyp mitteltyp mitteltyp tion %

rungszeit s

0,45 kg/93 m2

s länge faktor zahl

(1 lb/1000 ft2)

27

A

H

F

94,0

8,5

17,2

9,8

3328

28,6

503

28

B

H

F

87,4

8,8

14,5

5,2

3098

29,5

447

29

C

H

F

87,3

8,6

16,0

25,4

3033

28,3

516

30

D

H

F

86,4

8,4

15,0

6,2

3468

28,4

441

31

E

H

F

81,9

8,0

14,6

9,6

3658

27,8

533

32

F

H

F

88,9

8,5

14,8

6,4

3297

27,0

463

33

G

H

F

88,9

12,3

16,1

21,8

3505

24,2

123

30% Füllstoff

Beispielnummer

Füll- Binde- Flockungs- Reten- Entwässe-stofftyp mitteltyp mitteltyp tion % rungszeit s

BW

0,45 kg/93 m2 (1 lb/1000 ft2)

Porosität Reiss-s länge

Reissfaktor

Berstzahl

27

A

H

F

81,0

8,0

15,8

8,2

2986

25,5

444

28

B

H

F

86,1

8,0

14,6

4,0

2915

29,0

399

29

C

H

F

84,0

8,9

16,0

27,0

2758

22,5

424

30

D

H

F

82,3

8,1

16,9

16,2

2870

25,9

413

31

E

H

F

79,4

7,5

14,3

11,0

3332

25,5

478

32

F

H

F

86,3

8,5

14,8

4,6

3084

24,4

398

33

G

H

F

83,3

20,1

15,5

19,8

3198

21,5

403

Wie aus den Ergebnissen ersichtlich ist, die man aus den Versuchen der Beispiele 27 bis 33 erhalten hatte, ergaben die meisten Füllstoffe, wenn man sie in das Papier eingearbeitet hatte, ein Papier mit guter Entwässerungszeit, guter Porosität und guten physikalischen Eigenschaften. Die Ausnahmen waren Bentonit und wasserfreier Gips und Calciumsulfatdihydrat. Bentonit erwies sich als ungeeignet, weil er Wasser aufnahm und sich auflöste. Wasserfreier Gips und Calciumsulfatdihydrat erwiesen sich beide aufgrund der Bildung von Feststoffen in dem umgewälzten Wasser als ungeeignet, das man zur Herstellung des Handpapiers verwendete. Das ergab fertiges Handpapier mit verminderten physikalischen Eigenschaften.

Beispiele 34 bis 56 Diese Beispiele zeigen Versuche, die man durchführte, um die Wirkung von verschiedenen Bindemitteln auf die Eigenschaften des Handpapiers zu prüfen. Die Identifizierung 60 der Bindemittel ist in Tabelle III enthalten. Die Ergebnisse des Versuchs sind in der nachstehenden Tabelle VII enthalten. Man verwendete die Bindemittel in Mengen von 1%, 2% und 3%. Im allgemeinen verwendete man 1% Bindemittel für jeweils 10% Füllstoff. Demgemäss sollten 1% Binde-65 mittel bei 10% Füllstoff, 2% Bindemittel bei 20% Füllstoff und 3% Bindemittel bei 30% Füllstoff verwendet werden. Die tatsächlichen Ansätze sind am Fusse von Tabelle VII gezeigt. In der Tabelle ist die Reisslänge in Metern angegeben.

9

Tabelle VII: Verschiedene Bindemittel 1% Bindemittel

661 006

Beispiel

Füll

Binde-

Flockungs-

Réten

Entwässe

BW

Porosität

Reiss

Reiss

Berst nummer stofftyp mitteltyp mitteltyp tion %

rungszeit s

0,45 kg/93 m2

s länge faktor zahl

(1 lb/1000 ft2)

34

A

A

F

90,7

10,8

15,3

17,2

4902

27,8

666

35

A

B

F

96,1

10,8

15,9

24,0

4271

34,2

726

36

A

C

F

95,2

10,0

16,6

10,2

3738

28,5

588

37

A

D

F

91,0

10,6

16,6

21,0

4144

25,0

601

38

A

E

F

91,1

10,0

15,0

20,6

4247

21,9

616

39

A

F

F

93,9

11,3

14,9

25,0

3986

18,9

602

40

A

G

F

89,7

11,0

15,5

19,2

3364

25,4

583

41

A

H

F

94,9

9,3

16,3

9,8

3541

30,9

568

42

A

I

F

89,7

10,5

15,6

17,8

4539

28,4

634

43

A

J

F

90,3

10,7

15,6

23,4

4889

27,3

700

44

A

K

F

94,3

12,0

15,6

17,8

4256

26,6

629

45

A

L

F

89,4

10,8

15,8

23,4

3760

24,8

668

46

A

M

F

91,0

11,0

15,2

18,0

4369

32,0

616

47

A

H

F

93,9

11,5

15,0

18,0

3876

27,2

582

48

G

O

C

83,9

9,4

15,4

17,2

3591

33,6

542

49

A

P

C

84,1

9,4

16,8

11,0

3687

27,2

-

50

A

Q

B

84,0

-

15,4

6,0

3633

20,4

-

51

A

R

—

98,1

11,0

15,3

19,2

4013

31,3

570

52

A

S

-

88,8

10,9

16,4

26,0

3914

26,7

572

53

A

T

-

93,9

11,4

14,9

17,4

4331

25,1

621

54

A

U

-

93,7

11,3

15,6

19,0

4217

33,6

631

55

A

V

-

89,3

11,9

15,8

33,0

4893

26,0

754

56

A

W

-

88,7

11,9

15,9

22,4

4687

28,7

727

1% Bindemittel, 30% Füllstoff A, 3% Bindemittel Q, 67% Fasern B, 1,81 kg/t (4 lb/ton) Flockungsmittel A

Tabelle VII: Verschiedene Bindemittel (Fortsetzung) 2% Bindemittel

Beispiel

Füll

Binde-

Flockungs-

Réten

Entwässe

BW

Porosität

Reiss

Reiss

Berst nummer stofftyp mitteltyp mitteltyp tion %

rungszeit s

0,45 kg/93 m2

s länge faktor zahl

(1 lb/1000 ft2)

34

A

A

F

89,9

9,0

15,4

12,6

4159

27,3

609

35

A

B

F

88,6

9,9

15,2

9,6

3753

33,2

610

36

A

C

F

90,0

9,2

15,7

6,2

3529

31,7

519

37

A

D

F

90,1

9,0

16,1

14,6

3461

25,6

596

38

A

E

F

88,3

9,3

14,7

15,0

3628

18,5

572

39

A

F

F

85,9

9,5

15,8

18,2

3730

18,1

547

40

A

G

F

88,7

9,2

15,2

13,0

3861

22,5

567

41

A

H

F

94,0

8,5

17,2

9,8

3328

28,6

503

42

A

I

F

86,9

9,3

16,0

9,6

3245

26,5

538

43

A

J

F

87,4

9,1

15,7

14,4

3843

25,0

628

44

A

K

F

89,1

11,5

14,9

12,8

3535

26,9

504

45

A

L

F

87,0

10,4

15,4

15,0

3699

23,2

569

46

A

M

F

87,3

10,1

14,4

12,0

4077

30,0

562

47

A

H

F

87,3

10,1

15,3

12,2

3673

26,4

511

48

G

0

C

85,9

9,4

15,6

15,2

3605

35,3

511

48

G

0

C

85,9

9,4

15,6

15,2

3605

35,6

511

49

A

P

C

84,3

9,4

15,7

8,4

4007

26,3

-

50

A

Q

B

86,0

-

15,9

7,0

3226

-

-

51

A

R

-

88,7

10,3

15,6

14,2

3677

29,1

532

52

A

S

-

85,9

10,1

14,9

15,4

3558

25,0

518

53

A

T

-

86,4

10,3

15,2

11,6

3782

21,7

563

54

A

U

-

88,8

10,0

15,4

11,4

3682

29,5

566

55

A

V

-

88,7

10,5

15,8

19,8

3810

25,4

650

56

A

W

-

87,8

10,7

15,7

22,4

4427

27,87

696

2 % Bindemittel, 30% Füllstoff A, 4% Bindemittel Q, 66% Fasern B, 1,81 kg/t (4 lb/ton) Flockungsmittel A

661006

10

Tabelle VII: Verschiedene Bindemittel (Fortsetzung) 3% Bindemittel

Beispiel- Füll- Binde- Flockungs- Reten- Entwässe- BW Porosität Reiss- Reiss- Berst nummer stofftyp mitteltyp mitteltyp tion % rungszeit s 0,45 kg/93 m2 s länge faktor zahl

(1 lb/1000 ft2)

34

A

A

F

83,5

9,0

15,2

10,4

3847

21,7

570

35

A

B

F

83,1

8,0

14,6

6,2

3538

33,4

507

36

A

C

F

92,1

7,5

14,2

3,0

2980

29,7

482

37

A

D

F

83,7

8,9

15,4

5,4

2874

22,0

510

38

A

E

F

83,1

8,0

15,1

10,0

3231

18,9

447

39

A

F

F

86,1

8,5

15,5

11,8

3094

17,5

428

40

A

G

F

84,9

8,3

14,9

6,8

3364

19,5

435

41

A

H

F

81,0

8,0

15,8

8,2

2986

25,5

444

42

A

I

F

84,3

9,0

15,7

6,0

3225

24,9

520

43

A

J

F

83,6

8,8

14,8

4,4

3499

22,1

456

44

A

K

F

86,0

9,3

14,6

7,0

3202

25,2

434

45

A

L

F

83,7

9,0

14,7

6,8

3320

21,9

515

46

A

M

' F

84,9

8,9

14,7

8,6

2796

26,5

413

47

A

H

F

85,4

8,5

15,6

6,6

3024

23,7

434

48

G

O

C

86,0

8,2

15,0

10,8

3393

36,1

449

49

A

P

C

82,8

8,5

15,3

10,8

3491

35,3

481

50

A

Q

B

86,0

-

14,9

8,4

3108

22,4

—

51

A

R

-

90,1

9,1

15,1

9,4

2797

24,8

377

52

A

S .

—

84,3

9,41

15,2

9,0

3114

20,5

430

53

A

T

-

83,0

9,1

14,6

6,8

3167

21,9

470

54

A

U

-

82,5

9,0

14,0

5,6

3114

26,9

473

55

A

V

-

83,5

9,8

15,3

13,2

3570

23,01

576

56

A

w

-

81,7

9,9

15,4

17,4

4356

27,34

662

3% Bindemittel, 30% Füllstoff A, 4% Bindemittel Q, 66% Fasern B, 4,5 kg/t (10 lb/ton) Flockungsmittel A

Wie in der obigen Tabelle VII in den Ergebnissen der Beispiele 34 bis 56 gezeigt wird, erzielten die meisten Bindemittel gute Ergebnisse hinsichtlich der Retention des Füllstoffes. Ethylen/Vinylchlorid-Mischpolymere ergaben eine maximale Feststoffretention, gefolgt von kationischer Kartoffelstärke. Andere Materialien, wie z.B. Polyvinylacetat-Polymere, anionische Polyacrylamide und Polyvinylalkohol ergaben mittlere Retentionswerte von 85 bis 86%. Bezüglich der Porosität wurde der niederste Porositätswert von einem Ethylen/Vinylchlorid-Polymeren erzielt. Niedere Porositätswerte zeigen gute Porositätseigenschaften des Papiers an. Als nächstes folgen in der Reihenfolge der guten Porosität: Styrol/Butadien, Styrol/Butadien-Verhältnis 45:55, ein Styrol/ Butadien-Latex mit einem Styrol/Butadien-Verhältnis von 50:50. Bindemittel, welche die geringste Porosität (hoher Porositätswert) ergaben, waren Styrol/Butadien-Latex mit ei-35 nem Styrol/Butadien-Verhältnis von 60:35, der als Bindemitteltyp A identifiziert wurde. Ein Styrol/Acryl-Polymeres, das als Bindemittel E identifiziert wurde, ein anionisches Bindemittel aus carboxyliertem Styrol/Butadien-Latex, das als Bindemittel F identifiziert wurde, und kationischer Guar-40 kautschuk erzielten gute Ergebnisse. Tatsächlich waren alle Bindemittel für die Herstellung von mineralstoffgefüllten Papieren zur Herstellung von Gipswandplatten geeignet.

Beispiele 57 bis 63 45 Man führte Versuche durch, wobei man verschiedene Flockungsmittel bei der Herstellung von mineralstoffgefüll-tem Papier gemäss der Erfindung verwendete. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle VIII gezeigt.

Tabelle VIII: Verschiedene Flockungsmittel

Primäre Sekundäre

Beispiel- Faser- Faser- Faser- Faser- Füllstoff- Flok- Binde- Entwässe- Reten- Reiss- Reiss- Berstnummer typ menge typ menge typ kungsmit- mitteltyp rungszeit s tion % länge faktor faktor % % teltyp

57

B

80

D

20

A

A

H

8,0

80,4

3133

32,4

541

58

B

80

D

20

A

B

H

8,0

84,0

3461

34,7

520

59

B

80

D

20

A

C

H

8,3

84,9

3150

22,9

440

60

B

80

D

20

A

D

H

8,4

87,5

2961

24,2

438

61

B

80

D

20

A

E

H

8,0

83,5

3963

33,3

522

62

B

80

D

20

A

F

H

8,3

84,8

3190

22,9

440

62a

B

80

D

20

A

G

H

8,3

84,7

2851

26,2

461

62b

B

80

D

20

A

H

H

8,0

84,0

3450

34,3

514

62c

B

80

D

20

A

I

H

8,1

83,6

3391

23,8

490

62d

B

80

D

20

A

J

H

8,1

84,0

3274

21,5

571

62e

B

80

D

20

A

K

H

7,9

83,6

3398

23,8

545

62f

B

80

D

20

A

L

H

8,1

82,9

3209

24,0

491

62g

B

80

D

20

A

M

H

7,8

81,7

3170

21,7

570

62h

B

80

D

20

A

N

H

8,0

80,9

3189

28,6

539

11

661 006

Wie aus den Versuchsergebnissen ersichtlich ist, ergeben ein flüssiges kationisches Polyacrylamid, F, Borsäure, C und 2-Vinylpyridin gute Retentionswerte und eine gute Zugfestigkeit. Glyoxal und Polyethylenimin ergaben die geringste Feststoffretention bei annehmbarer Zugfestigkeit des Handpapiers. Alle untersuchten Flockungsmittel zeigten sich als geeignet zur Herstellung von mineralstoffgefülltem Papier für Gipsplatten. Man bevorzugt jedoch das flüssige kantionische Polymere aufgrund seiner leichten Handhabung, und weil es keine Ansammlung der gelösten Feststoffe in der Papierhergestellungsanalge bewirkt.

Beispiele 63 bis 77 Die nachstehend in Tabelle X gezeigten Beispiele führte man durch, um die Wirkung verschiedener Schlichtmittel auf die Beständigkeit gegen das Durchdringen von Wasser und auf andere Eigenschaften des erhaltenen Handpapiers zu prüfen. Die in den Beispielen verwendeten Schlichtmittel sind in Tabelle IX identifiziert.

10

Tabelle IX: Identifizierung der Schlichtmittel

Schlichtmittel

Kolophonium/Alaun

Kolophonium/Eisen-III-sulfat

Kolophonium/Eisen-III-chlorid

Kolophonium/Natriumaluminat

Bernsteinsäureanhydrid

Propionsäureanhydrid

Verstärkte Kolophoniumemulsion Bernsteinsäureanhydrid

Polyurethanemulsion Nichtionische Melaminemulsion

Styrol/Butadien-Latex Emulsion E ohne Bindemittel U Paraffinwachs Silikon, Warmhärtung h3bo3/PVOH

Alaun/sauer härtendes Silikon

Identifizierung

Bemerkungen

A B C D

E

G H

I J

K L M N

1% Kolophonium,

2% Aluminiumsulfat. 10H20

1 % Kolophoniumlösung,

2% Eisen-III-sulfat

1 % Kolophoniumlösung,

2% Eisen-III-chlorid

1 % Kolophoniumlösung,

2% Natriumaluminat

0,5% Bernsteinsäureanhydrid,

0,035% synthetisches Polymeres,

0,5% Bindemittel U

0,5% Propionsäureanhydrid,

0,035%% synthetisches Polymeres,

0,5% Bindemittel U

kationisches Polymeres mit mittlerem Molekulargewicht und hoher Ladung für die Retention nötig erfordert kationisches Polyacrylamid für die Retention

Verhältnis 4:1 von Styrol zu Butadien

Emulsion nichtsaures Härten

Tabelle X: Verschiedene Schlichtmittel

Primäre

Sekundäre

Beis

Faser

Faser

Faser

Faser

Füll

Füll

Binde

Binde

Flok-

Flockungs

Schlicht

Schlicht

Reten-

piel typ menge typ menge stoff stoff mitteltyp mittel-

kungs-

mittelmenge mittel mittel tions-

Nr.

%

%

typ menge

menge % mitteltyp

0,45 kg/t

menge hilfe

%

(llb/ton)

63

B

80

D

20

A

27

H

3

B

40,0

A

1

—

64

B

80

D

20

A

27

H

3

L

40,0

B

1

-

65

B

80

D

20

A

27

H

3

J

40,0

C

1

-

66

B

80

D

20

A

27

H

3

P

40,0

D

1

-

67

B

80

D

20

A

27

H

3

F

4,0

E

1

-

68

B

80

D

20

A

27 .

H

3

F

4,0

F

1

-

69

B

80

D

20

A

27

H

3

F

4,0

G

1

-

70

B

80

D

20

A

27

H

3

O

5,0

H

1

P

71

B

80

D

20

A

27

H

3

Q

5,0

I

1

P

72

B

80

D

20

A

27

H

3

Q

5,0

J

1

P

**73

B

80

D

20

A

27

H

3

S

2,5

E/L

0,5/0,15

-

**74

B

80

D

20

A

27

H

3

Q

2,5

I/I

0,5/0,15

P

**75

B

80

D

20

A

27

H

3

Q

2,5

J

0,5

P

**76

B

80

D

20

A

27

H

3

F

4,0

E/E/M

0,5/0,15

-

**77

B

80

D

20

A

27

H

3

F

4,0

E/E/N

0,5/0,15

-

661006

12

Tabelle X: Verschiedene Schlichtmittel (Fortsetzung)

Beispiel Menge d. Entwässe- Retensi- Porosität Zugfestigkeit Berst- Reiss- Cobb-Test- Cobb-Test- Sättigung

Nr. Retentions- rungszeit s on % s (0,45 kg/2,54 cm) zahl faktor Drahtseite Filzseite (min)

hilfe 0,45 kg/t (lb/in) (Grass) (Grass)

(lb/ton)

63

-

O.Ol

89,7

40,8

53,0

591

12,1

-

0,513

100

64

-

9,17

90,1

40,3

50,4

577

12,5

-

1,13

3

65

—

9,31

88,6

41,1

50,3

579

12,4

-

1,5

1

66

—

9,15

89,4

40,6

52,1

585

13,3

-

0,533

100

67

—

9,15

90,5

41,7

56,3

591

13,1

-

0,503

120

68

-

9,08

89,8

40,3

58,3

600

13,0

3,31

1

69

9,01

88,7

41,1

57,4

579

13,9

1,91

1

70

1.50

9,07

89,8

34,8

67,15

577

8,87

1.28

0,54

120 +

71

1,50

9,09

87,7

18,0

46,77

599

9,85

0,65

0,60

30

72

1,50

9,10

89,9

19,8

42,32

577

9,88

1,82

2,75

1

**73

-

9,37

91,7

40,8

65,27

566

9,91

1,82

2,75

120 +

**74

0,75

9,24

92,3

13,8

48,41

574

7,72

0,53

0,55

1

**75

0,75

9,31

80,3

27,0

42,62

573

7,70

5,22

4,15

1

**76

9,07

91,3

26,2

58,59

532

8,43

2,80

0,64

30

**77

9,34

78,7

20,8

60,52

570

10,53

2,39

0,48

120 +

Beispiel Nr. 76: Bindungsseite mit etwa 1,36 kg/t (3 lb/ton) Schlichtmittel E nach dem Pressen überzogen. Nach dem Trocknen brachte man eine

Emulsion auf Paraffinbasis auf die Bindungsdecklage (bondliner) durch Überziehen auf.

Beispiel Nr. 77: Bindungsseite überzogen mit etwa 1,36 kg/t (3 lb/ton) Schlichtmittel E nach dem Pressen. Nach dem Trocknen brachte man eine nicht saure warmhärtende Silikonemulsion auf die Bindungsdecklage durch Überziehen auf.

Bemerkungen zu Tabelle X: < ** > beziehen sich auf die Spalte < Schlichtmittel >:

Ein Buchstabe = innere Schlichtung.

Zwei Buchstaben = innere Schlichtung und Oberflächenschlichtung, die nach dem Pressen aufgebracht wurde.

Drei Buchstaben = innere Schlichtung und Oberflä-chenschlichtung, die nach dem Pressen aufgebracht wurde, und Oberflächenschlichtung, die nach dem Trocknen aufgebracht wurde.

Die hier beschriebenen Schlichtmittel bewertete man hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Beständigkeit gegen das Durchdringen von Wasser und auf die Festigkeitseigenschaften des geschlichteten Papiers und ferner auf die Bindungsneigung des geschlichteten Papiers an den Kern der Gipsplatte unter feuchten Bedingungen. Die Beständigkeit des geschlichteten Papiers gegen das Durchdringen von Wasser bestimmte man mit zwei Methoden. Bei der einen Prüfung brachte man das Papier mit Wasser einer Temperatur von 48,9 C 3 min in einem Standard-Cobb-Ring in Berührung. Die Wasseraufnahme des Papiers, audgedrückt in g, sollte die Beständigkeit des Papiers gegen das Durchdringen von Wasser zeigen, wobei bei desto kleinerem Cobb-Wert die Beständigkeit umso grösser ist.

Bei der zweiten Methode zur Prüfung der Beständigkeit des geschlichteten Papiers gegen das Durchdringen von Wasser war die Anzahl der Minuten zu zählen, die man zur 50%igen Sättigung des geschlichteten Papiers benötigte, das man in einem Standard-Sättigungsring befestigt hatte und in einem Wasserbad bei 54,44 °C (130 °F) angeordnet hatte. Beide Tests wandte man an, und sie sind in den Daten der Tabelle X unter den Spalten Cobb bzw. Sättigung gezeigt.

Die obige Tabelle X zeigt die Wirkung verschiedener Schlichtmittel auf das Verhalten des fertigen Papiers, das die Schlichtmittel eingearbeitet enthielt, um dem Durchdringen von Wasser Widerstand zu bieten. Die Ergebnisse zeigen, dass man eine geeignete Schlichtung erzielt, wenn man die nachstehenden Schlichtmittel intern während der Papierherstellung in einer Menge von etwa 9,07 kg/t (20 lb/ton) verwendet: Kolophonium in Kombination mit entweder Alaun oder Natriumaluminat, Bernsteinsäureanhydrid in Kombination mit kationischer Stärke, Bernsteinsäureanhydrid in 30 Kombination mit hochmolekularen und niedermolekularen Polyacrylamiden und kationischem Polyurethan. Alle diese Materialien ergaben eine gute innere Schlichtung.

Es wurde festgestellt, dass man unter Verwendung der er-fmdungsgemässen Ansätze zur Herstellung eines Papiers mit 35 Calciumcarbonatgehalt unter Fabriksbedingungen eine etwas schlechtere Retention des Carbonatfüllstoffs bei dem Papier, das man in der Fabriksanlage herstellte, als bei dem Papier erzielte, das man im Laboratorium unter Verwendung von Handpapier unter Anwendung der beschriebenen 40 Methoden herstellte. Der Grund dafür ist vermutlich, dass das Papier in der fabriksmässigen Anlage höheren Scherkräften ausgesetzt war als jenes, das im Laboratorium gebildet wurde. Demgemäss stellte man, um die Bedingungen in der fabriksmässigen Anlage zu wiederholen, Handpapier 45 her, indem man die Pulpe einer höheren Scherrate unterwarf. Das führte man durch, indem man die Pulpe in einem Mischer bei höherer Geschwindigkeit mahlte. Man führte danach Versuche durch, um ein besseres Bindemittel zu entwickeln, das die Retention sogar dann verbessern sollte, so wenn man die Pulpe einer hohen Scherrate entweder in einem Mischer im Laboratorium oder in der fabriksmässigen Anlage unterwarf.

Beispiele 78 bis 93 55 Die Versuche der Beispiele, die in der nachstehenden Tabelle XI gezeigt sind, führte man durch, um eine Methode zu entwickeln, geeignete Bestandteile zur Verbesserung der Füllstoffretention sogar dann zu bestimmen, wenn man die Pulpe einer hohen Scherkraft unterwirft.

60 In den Beispielen 78 bis 89 untersuchte man die Wirkung von hoher Scherkraft auf den Retentionswert eines Ansatzes auf einer Handpapierform. Was man grundsätzlich erfasste, war die Anwendung von mehreren verschiedenen Zugabemethoden für die Latizes und Flockungsmittel, wie nachste-65 hend angegeben ist.

1. Die reguläre Folge der Zugabe von Bindemittel oder Latex und Flockungsmittel ohne Stärke, wobei man zuerst den Latex und danach das Flockungsmittel zugab. Das wur

13

661 006

de als Charge Nr. 1 identifiziert und umfasst die Beispiele 78 bis 81.

2. Charge Nr. 2 (Beispiele 82 bis 85). Hier führte man die Zugabe von Latex und Flockungsmittel in umgekehrter Reihenfolge durch, wobei man das Flockungsmittel vor dem Latex zugab. Sowohl in Charge Nr. 1 als auch in Charge Nr. 2 führte man das Verfahren ohne ein sekundäres Bindemittel durch.

3. Charge Nr. 3 (Beispiele 86 bis 89). Hier wandte man die reguläre Folge der Zugabe von Bindemittel und Flok-kungsmittel wie in Charge Nr. 1 an. Man verwendete jedoch Stärke als sekundäres Bindemittel.

Nachdem man das Material in den Chargen 1,2 und 3 einer hohen Scherkraft 25 s lang in einem Mischer unterworfen hatte, der bei hoher Geschwindigkeit arbeitete, behandelte man es danach mit einer Retentionshilfe bei einem Niveau von 0,23 kg/t (0,5 lb/ton). Tatsächlich zeigten die Versuche, die man unter den Chargennummern 1,2 und 3 durchführte, die Auswirkung der Zugabeart von Latex und Flockungsmittel auf die Retention des Füllstoffmaterials, wenn es dem Einfluss hoher Scherkräfte ausgesetzt war. Ferner ist die Wirkung der Verwendung eines sekundären Bindemittels auf die Retention gezeigt.

Bezüglich der Beispiele 90 bis 93 führte man die Versuche durch, um die Ergebnisse zu untersuchen, wenn man Latexbindemittel mit einer hohen Styrol/Butadien-Verhältnis und einem niederen Styrol/Butadien-Verhältnis mit und ohne Scherbelastung verwendete. Man verwendete keine Retentionshilfe und kein sekundäres Bindemittel in diesen Beispielen. Man erzielte eine hohe Scherkraft, indem man den Pa-5 pierbrei in einem Waring-Mischer bei Spitzengeschwindigkeit 1 min lang mahlte. Die Beispiele 90 und 91 führte man durch, indem man eine hohe Scherkraft anwandte, und die Beispiele 92 und 93 führte man durch, indem man eine normale Scherkraft anwandte. In den Beispielen 90 und 92 be-io trug das Styrol/Butadien-Verhältnis 1:1. In den Beispielen 91 und 93 betrug das Styrol/Butadien-Verhältnis 4:1. Es ist ersichtlich, dass bei Anwendung einer hohen Scherkraft die Anwendung eines Styrol/Butadien-Verhältnisses von 4:1 in Beispiel 91 eine Retention von 85% bewirkte, während die 15 Anwendung eines Styrol/Butadien-Verhältnisses von 1:1 nur 78% Retention ergab. Bei der normalen Scherkraft waren die Unterschiede nicht nennenswert, und tatsächlich ergab das Styrol/Butadien-Verhältnis von 1:1 eine etwas höhere Retention als das Verhältnis von 4:1.

20 Die Ergebnisse der Beispiele 90 bis 93 zeigen den Vorzug eines Latex mit einem hohen Styrol/Butadien-Verhältnis, um eine maximale Feststoffretention bei der Papierformung unter Bedingungen mit hoher Scherkraft zu erzielen, die bei der Handhabung der Beschickung auftritt. In Tabelle XI ist die 25 Reisslänge in Metern angegeben.

Tabelle XI: Handpapier mit hoher Scherkraft

Charge

Beispiel

Füllstoff

Bindemittel-

Flockungs

Stärketyp

Reten

Rétenti

Entwässerungs

BW

Nr.

typ typ mitteltyp

tionshilfe on %

zeit s

0,45 kg/93 m2 (lbs/1000 ft2)

Nr. 1

78

A

H

F

_

86

12,32

15,25

79

A

H

F

-

I

85

13,04

15,60

80

A

H

F

-

F

84

12,68

16,32

81

A

H

F

-

O

89

14,78

15,11

Nr. 2

82

A

H

F

-

-

82

13,28

16,22

83

A

H

F

-

F

86

13,04

15,27

84

A

H

F

—

B

82

13,44

16,71

85

A

H

F

-

O

89

14,76

15,16

Nr. 3

86

A

H

F

U

-

87

15,40

16,01

87

A

H

F

u

F

92

13,70

13,39

88

A

H

F

u

B

85

15,00

12,82

89

A

H

F

u

O

94

12,95

13,37

Latizes mit wechselndem Styrol/Butadien-Verhältnis, die mit hoher Scherkraft verarbeitet wurden

90

A

H

F

_

78

29,7

17,71

91

A

H

F

-

-

85

20,6

15,57

92

A

H

F

-

-

88

13,5

16,45

93

A

H

F

-

-

84

11,1

15,64

Tabelle XI: Handpapier mit hoher Scherkraft (Fortsetzung)

Charge Beispiel- Porosität s Reisslänge Reissfaktor Berstzahl % Asche Cobb-Test (g) Sättigung (min) nummer

Nr. 1

78

10,0

2930

27,53

633

21,0

-

79

7,8

3280

28,42

606

20,6

-

80

6,8

3316

28,58

616

19,8

-

81

12,0

2942

31,46

638

18,9

-

Nr.2

82

12.6

2986

28,20

659

20,4

-

83

11,6

3143

25,60

694

19,9

-

84

11,0

3280

27,10

671

21,0

-

85

14,2

3402

31,67

580

19,2

-

Nr.3

86

9,8

4169

30,45

720

20,4

-

87

10,6

3933

29,41

655

22,9

-

88

5,0

4326

30,22

671

19,2

-

89

5,0

3780

32,13

770

18,4

-

661 006

14

Tabelle XI: Handpapier mit hoher Scherkraft (Fortsetzung)

Charge Beispiel- Porosität s Reisslänge Reissfaktor Berstzahl % Asche Cobb-Test (g) Sättigung (min) nummer

Latizes mit wechselndem Styrol/Butadien-Verhältnis, die mit hoher Scherkraft verarbeitet wurden

90

47,8

3704

31,37

574

20,93

1,725

1

91

34,2

3560

29,13

566

21,64

0,734

3

92

14,4

3244

26,99

558

24,98

1,199

1

93

19,0

4229

28,60

625

21,45

0,681

3

Beispiele 94 bis 114 Die Beispiele 94 bis 114 beschreiben Tests, die man durchführte, indem man verschiedene Prozentgehalte an Calciumcarbonatfüllstoff bei verschiedenen Werten von kanadischem Standardmahlungsgrad anwendete. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle XII gezeigt. In der Tabelle ist die Reisslänge in Metern ausgedrückt.

15

20

Bemerkungen zu Tabelle XII:

CSF = kanadischer Standardmahlungsgrad

Füllstofftyp: A

Fasertyp: B

Bindemitteltyp: H

Flockungsmitteltyp: F

Tabelle XII: Wirkung der Variation von Füllstoff-Prozentgehalt, Prozentbereich des Füllstoffs, Mahlungsgrad und Prozentgehalt des Bindemittels

Beispiel Nr. Mahlungs- Füllstoff- Bindemittel- Flockungs- Porosität s Reisslänge Berstzahl Reiss- Entwässe-grad ml menge % menge % mittelmenge faktor rungszeit s

CSF 0,45 kg/t

(lb/ton)

94

450

-

-

-

37,6

44017

320

160

6,4

95

450

10

1

4

34,0

31240

258

178

5,2

96

450

20

2

4

31,0

41710

286

152

5,1

97

450

30

3

4

27,0

38137

264

117

5,0

98

450

40

4

4

20,4

31111

233

93,7

99

450

50

5

4

18,4

28021

200

79,3

4,6

100

450

60

6

4

12,4

25056

156

69,0

4,6

101

400

-

36,4

36195

304

141

6,0

102

400

10

1

4

27,8

39509

267

109

5,5

103

400

20

2

4

14,6

36470

252

112

5,2

104

400

30

3

4

16,6

31660

227

105

5,2

105

400

40

4

4

13,2

28873

204

87

5,0

106

400

50

5

4

13,2

24873

167

75

5,1

107

400

60

6

4

7,8

18757

138

61

5,2

108

350

-

23,0

36570

170

109

5,7

109

350

10

1

4

30,6

35070

232

103

5,5

110

350

20

2

4

23,8

33600

209

92

5,1

111

350

30

3

4

18,8

31831

198

94

5,1

112

350

40

4

4

10,0

26791

198

120

4,9

113

350

50

5

4

12,2

22884

159

73

4,8

114

350

60

6

4

11,6

22914

135

75

4,7

Wie in der obigen Tabelle XII gezeigt ist, ergaben Füllstoffmengen mit einem Prozentgehalt von etwa 10% bis etwa 35% fertige Papiere mit geeigneter Porosität und geeigneten physikalischen Eigenschaften. Bei weniger als 10% Füllstoff werden die Porosität und die Entwässerungszeit unerwünscht niedrig. Bei mehr als 35% Füllstoff verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften des fertigen Papiers in einem Mass, dass sie im allgemeinen nicht mehr zur Verwendung bei der Herstellung von Gipsplatten geeignet sind.

Die Figuren 1 bis 6 sind grafische Darstellungen des Prozentgehaltes an Füllstoff und des Mahlungsgrades in bezug zu den verschiedenen gewünschten physikalischen Eigenschaften.

In Figur 1 ist die Wirkung des Prôzentgehaltes an Calciumcarbonat auf die Entwässerungszeit gezeigt. Wie gezeigt wird, ist bei 10% Calciumcarbonatfüllstoff die Entwässerungszeit von 5 bis 6 noch akzeptierbar. Unterhalb von 10% 55 steigt jedoch die Entwässerungszeit beträchtlich an und ist nicht so erwünscht wie jene bei 10%. Natürlich nimmt bei höheren Prozentgehalten an Calciumcarbonat die Entwässerungszeit ab und bleibt innerhalb der gewünschten Werte.

Figur 2 zeigt die Feststoffretention in Prozent. Wie ge-60 zeigt wird, ist die Retention gut, bis ein Wert von etwa 35% Calciumcarbonat erreicht wird. Ab diesem Punkt nimmt die Feststoffretention ab.

Bezüglich Figur 3 ist die Porosität des fertigen Papiers bei verschiedenen Prozentgehalten an Calciumcarbonat ge-65 zeigt. Hier steigt die Porosität bei weniger als 10% im allgemeinen beträchtlich an. Bei der Kurve von 350 kanadischem Standardmahlungsgrad scheint jedoch aus unerklärlichen Gründen die Porosität sich gegen Null % zu verbessern.

15

661 ÜU6

Bezüglich Figur 4 ist die Wirkung des Füllstoff-Prozentgehaltes auf die Reisslänge gezeigt. Die Kurven zeigen, dass die Reisslänge mit steigendem Calciumcarbonat-Gehalt abnimmt. Bei etwa 35% Calciumcarbonat ist die Reisslänge noch zufriedenstellend, obwohl sie oberhalb von 35% bis zu s einem nicht akzeptierbaren Wert abnimmt.

Bezüglich Figur 5 ist die Wirkung des Calciumcarbonats auf die Berstzahl gezeigt. Hier nimmt wiederum die Berstzahl mit steigendem Calciumcarbonatgehalt ab. Bei etwa 35% ist der kleinste akzeptierbare Wert erreicht. Wenn der io Calciumcarbonatgehalt über 35% ansteigt, fällt der Wert auf einen nicht annehmbaren Wert ab.

Figur 6 zeigt die Wirkung des Calciumcarbonat-Prozent-gehaltes auf den Reissfaktor. Hier ist wiederum der Reissfaktor bei 35% noch zufriedenstellend, obwohl er jenseits is dieses Prozentgehaltes sich verschlechtert.

Aus den Versuchen, die in Tabelle XII und in den Figuren 1 bis 6 gezeigt sind, ergibt sich ein anwendbarer Bereich des Calciumcarbonat-Prozentgehaltes für ein Papier, das zur Herstellung von Gipsplatten verwendet werden soll und eine annehmbare Porosität und annehmbare physikalische Eigenschaften zeigt, von etwa 10% bis etwa 35%. Unterhalb dieses Bereichs ist die Porosität unerwünscht gering, und oberhalb dieses Bereichs verschlechtern sich die physikalischen Eigenschaften de Papiers bis zu einem unannehmbaren Wert.

Beispiele 115 bis 130 Die Beispiele 115 bis 130 zeigen Versuche, die man durchgeführt hat, um zu bestimmen, wie gut die verschiedenen Papiere funktionieren, wenn sie in Gipsplatten eingearbeitet werden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle XIII gezeigt.

Tabelle XIII: Bindung von Handpapierproben, die mit oder ohne Oberflächenschlichte behandelt wurden

Beispiel Nr. Beschreibung der Proben Bindungsbelastung Bindungsversagen %

in

0,45 kg (lb)

115

Regulär

15

8,3

116

Regulär

5

71,5

117

TypC

5

84,7

118

TypC

5

100,0

119

Regulär, Silikon

9

22,9

120

Typ C, Silikon

11

22,1

121

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

13

0

122

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

11

11,8

123

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

12

0

124

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

7

9,7

125

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

12

0

126

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

9

9

127

Typ C, (Borsäure/Polyvinylalkohol als Oberflächenschlichte)

9,7

0

128

Typ C, (keine Oberflächenschlichte)

8

100,0

129

Typ C, (keine Oberflächenschlichte)

8

100,0

130

Typ C, (keine Oberflächenschlichte)

7

64,4

Bemerkung: Die Proben wurden I h lang unter den Bedingungen einer Temperatur von 32,2 ° C und 90 Grad relativer Feuchtigkeit vorkonditioniert

Bei der Herstellung der Testproben stellte man sowohl Standardpapier als auch Papier mit einem Calciumcarbonatgehalt (Typ C) her. Das reguläre Papier mit einem Flächengewicht (BW) von 22,7 kg/93 m3 (50 lbs/1000 ft2). Das reguläre Papier stellte man her, indem man 80% Kraftpapierschnitzel und 20% Zeitungsabfälle als Faserbeschickung verwendete. Das Papier schlichtete man durch Zugabe von 1 % Schlichte aus verstärktem Kolophonium und 2% Natrium-aluminat als innere Schlichte. Die Bogen stellte man als einschichtiges Handpapier ähnlich der oben beschriebenen Arbeitsmethode A mit der Ausnahme her, dass man eine Wil-liams-Bogenform von 30,5 x 30,5 cm (12" x 12") anstelle der britischen Bogenform verwendete. Danach brachte man eine Oberflächenschlichte aus warmhärtendem Silikon mit einer Streichvorrichtung auf die Seite der Bindungsdecklage auf. Die gleiche Methode wandte man bei der Herstellung des Handpapiers mit einem Calciumcarbonatgehalt an. Dieses Handpapier stellte man her, indem man 70% Papierfasern, 3% Latexbindemittel, 27% Calciumcarbonat-Füllstoff und 1,81 kg/t (4 lb/ton) Dow XD-Flockungsmittel (Poly- -acrylamid) verwendete. In den Beispielen 115 und 116 stellte man reguläres Papier wie beschrieben ohne irgendeine nachfolgende Oberflächenschicht oder äussere Schlichte her. In den Beispielen 117 und 118 stellte man calciumcarbonathal-

45 tige Papiere wie beschrieben ohne irgendeine nachfolgende Oberflächenschlichte oder äussere Schlichte her. In Beispiel 119 stellte man reguläres Papier her und behandelte es danach mit einer Silikon-Oberflächenschlichte. In Beispiel 120 stellte man calciumcarbonathaltiges Papier her und behan-50 delte es danach mit einer Silikon-Oberflächenschlichte. Das Handpapier, das man mit Silikon-Oberflächenschlichte behandelte, unterwarf man danach dem Härten im Ofen.

Die Handpapierbogen von 30,5 x 30,5 cm (12" x 12") der Beispiele 115 bis 130 setzte man in eine Plattenherstel-55 lungsvorrichtung mit der Seite der Bindungsdecklage nach unten gegen den Brei ein. Danach brachte man übliches Papier auf die Oberfläche des Fleckentests (patch test) auf. der den Brei bedeckte. Das führte man weiter durch die Plattenherstellungsvorrichtung bis zum Messer durch, wo man die 60 Platte in einzelne Stücke zerschnitt. An dieser Stelle schnitt man rückwärts (cut back) in den mit Zeitungsfaserdecklage versehenen oder üblichen Bereich des Bogens ein, der sich über der Fleckentestprobe befand, um Blasen im Trockenofen zu vermeiden, die sich durch einen zu grossen Wider-65 stand gegen den Dampfdurchtritt ergeben würden. Danach entfernte man die Platte beim Abzug und schnitt eine Platte von 30,5 x 30,5 cm (12" x 12") im Quadrat aus, die den Fleckentest enthielt. Danach schnitt man Probenstücke aus

661006

16

der Platte aus und konditionierte sie 1 h bei 90° relativer Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 32,2 °C. Danach prüfte man die Proben auf Bindungsversagen in üblicher Weise, indem man eine dauernd zunehmende Belastung auf die Platte aufbrachte, bis sie versagte. Nach dem Versagen bestimmte man, wieviel der Platte nicht mit Faser bedeckt war. Das ergab den Grad von Bindungsversagen, der in Tabelle XIII gezeigt ist. In den Beispielen wurde gezeigt, dass dann, wenn man eine neutrale Schlichte auf einen Ansatz vom Typ C aufgebracht hatte und dieses Papier zur Bildung von Gipsplatten verwendet hatte, es notwendig ist, eine Oberflächenschlichte nach dem Trocknen aufzubringen, um sicherzustellen, dass das Papier in der Plattenherstellungsvorrichtung Platten mit noch annehmbaren Bindungsversagen ergibt.

In den Beispielen 121 bis 127 verwendete man den Ansatz von Typ C, der 3% Styrol/Butadien-Latex, 27% Calciumcarbonat, 70% Papierfaser, 1,81 kg/t (4 lb/ton) kationisches Polyacrylamidflockungsmittel und eine angewandte innere Schlichte aud FIBRAN bei 9,07 kg/t (20 lb/ton) zusammen mit 13,6 kg/t (30 lb/ton) Stärke enthielt. Das Aufbringen der Oberflächenschlichte bestand darin, dass man eine Borsäurelösung zur Oberflächenbehandlung aufbrachte und danach eine Polyvinylalkohollösung zur Oberflächenbehandlung aufbrachte.

Die innere Schlichte bestand aus 9,07 kg/t (20 lb/ton) Bernsteinsäureanhydrid (FIBRAN) und 13,6 kg/t (30 lb/ton) kationischer Stärke. Die Oberflächenschlichte bestand darin, dass man eine Borsäurelösung über einen Wasserkasten auf das trockene Papier aufbrachte und danach eine Polyvinylalkohollösung über einen Wasserkasten auf das Papier aufbrachte. Die innere Schlichte brachte man zuerst auf das Papier auf und die Oberflächenschlichte brachte man danach auf.

Wie aus Tabelle XIII ersichtlich ist, erzielte man eine gute Gleichmässigkeit der Bindung durch die Anwendung des Auftrags einer Oberflächenschlichte.

In den Beispielen 128,129 und 130 schlichtete man Papier vom Typ C, das mit jenem der Beispiele 1121 bis 127 identisch war, intern mit 9,07 kg/t (20 lb/ton ) Bernsteinsäureanhydrid und 13,6 kg/t (30 lb/ton) kationischer Stärke. Man wandte jedoch keinen Auftrag von äusserer Schlichte an. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, erhielt man ausserordentlich hohe Prozentwerte an Versagen im Bindungstest. Die Ergebnisse zeigen klar, dass man bei einer Verwendung von calciumcarbonathaltigem Papier zur Herstellung von Gipsplatten eine nachfolgende Oberflächenschlichte zusätzlich zur inneren Schlichte anwenden sollte, um gute Bindungsergebnisse zu erzielen.

Unter den Materialien, die man als Oberflächenschlichte verwenden kann, sind Paraffinwachs, warmhärtendes Silikon, kationische Polyurethanemulsion (Schlichte mit dem Buchstaben I), sauerhärtendes Silikon mit Alaun, Polyvinylalkohol mit Borsäure, Natriumalginat, acetylierte Stärke, kationische Stärke, ethylierte Stärke, Polyethylenemulsion und Polyvinylacetatemulsion.

Beispiel 131

Man führte einen technischen Durchlauf in der Anlage durch, um C-Papier (Calciumcarbonat-Papier) für die Verarbeitung zu verkäuflichen Gipsplatten herzustellen. Die Papierstrecke richtete man zuerst derart ein, dass man übliches Papier unter Verwendung von 100% üblicher Papiermasse herstellte. Nachdem die Strecke lief, wandelte man die Methode derart um, dass man Calciumcarbonatpapier herstellte, indem man Latex und Calciumcarbonat in den Kippkasten des Füllstoffraffineurs zugab.

Das anfängliche Papier umfasste ein mit Bernsteinsäureanhydrid geschlichtetes Normalbeschickugns-Manilapapier, wobei das Papier das Deckblatt war, das nach aussen zeigt, wenn man die Gipsplatte am Wandgerüst befestigt. Der Wechsel zur Beschickung vom Typ C wurde erzielt, indem man Latex und Calciumcarbonat zum Füllstoffanteil des Bogens in der doppelten Fliessgleichgewichtsrate innerhalb der Übergangszeit von 1 h zugab. Wasser gab man auf beiden Seiten des Papiers zu und stellte ein Schlichtungsniveau ein, um für eine ausreichende Feuchtigkeitsaufnahme von 2,5% im Kalander-Stapel zu sorgen. Das Schlichtungsniveau, das man auf die verschiedenen Schichten aufbrachte, betrug 1,7; 3,6; 2,3; 4,1 kg/t (3, 8, 5, 9 lb/ton) Bernsteinsäureanhydrid, das man mit 0,68 kg (1,5 1b) kationischer Stärke pro 0,45 kg (1 lb) kationisiert hatte, an Schlichte, die man in den beiden Schichten der Bindungsdecklage, in der Füllschicht unter der Aussendecklage bzw. in den beiden Schich- " ten der Aussendecklage anwandte. Die Bindungsdecklage (bondliner) des Füllteiles des Bogens ist jener Teil, der mit dem Gipskern der Platte in Berührung steht. Die Aussendecklage (topliner) ist der Teil des Bogens, der nach aussen zeigt. Das Schlichtniveau der Bindungsdecklage wurde festgelegt, um eine Beständigkeit gegen übermässiges Befeuchten des Bogens bei der Plattenherstellung zu erzielen. Die Schlichtung der Aussendecklage legte man fest, um geeignete Dekorationseigenschaften der trockenen Platte zu erzielen.

Die Fliessgleichgewichtsproportionen im Füllmassenteil des Bogens von 56% Kraftpapierschnitzeln, 14% Zeitungsabfällen, 27% 9 NCS Calciumcarbonat, das zugegeben wurde und erhalten blieb, 3% Styrol/Butadien-Latex und 0,9 bis 0,13 kg/t (2,0 bis 2,5 lb/ton) kationischem Polyacrylamid-Flockungsmittel erzielte man nach der Umwandlung zum Typ C. Die Aussendecklage aus Manila-Papier, die 25% des gesamten Manilapapierbogens umfasste, bestand aus Deckblattfasern und Zeitschriftenschnitzeln.

Nach der Herstellung von Manilapapier vom Typ C mit Zeitungsfaserdecklage, dem deckenden Papier, das gegen das Hausgerüst zeigt, stellte man einen Ansatz vom Typ C her, indem man die bechriebenen Proportionen der Füllmasse vom Typ C durch den gesamten Bogen hindurch anwandte. Man wandte ein Schlichtniveau an Bernsteinsäureanhydrid von 1,8; 3,6; und 4,1 kg/t Schicht (4, 8, 8 und 9 lb/ton Schicht) in den Schichten der Bindungsdecklage bzw. den zwei äusseren Schichten an, wobei die Bindungsdecklage der Teil des Bogens ist, der gegen den Gipskern gerichtet ist.

Das Papier vom Typ C erzielte eine Einsparung von 27% an benötigter Papiertrocknungsenergie im Vergleich zu üblichem Papier, das mit Alaun und Kolophonium geschlichtet war und das man früher herstellte. Wenn man es zu einer Platte in verschiedenen Plattenherstellungsanlagen verarbeitete, ergab das Papier vom Typ C eine Einsparung von 5% in der benötigten Plattentrocknungsenergie im Vergleich zu Platten, die man mit regulärem mit Alaun und Kolophonium geschlichtetem Papier hergestellt hatte.

Obwohl man viele Materialien und Bedingungen bei der Durchführung der Erfindung wie beschrieben ver- und anwenden kann, gibt es Materialien und Bedingungen, die man bevorzugt. Bei der Herstellung der Papierbeschickung bevorzugt man, obwohl man auch andere Werte anwenden kann, einen Mahlungsgrad der Pulpe von 350 ml kanadischem Standardmahlungsgrad.

Das Verhältnis des Mineralfüllstoffs, wie z.B. Calciumcarbonat, zum Bindemittel oder Latex, ist im allgemeinen jenes, das wirksam ist, um den Füllstoff im Papier zurückzuhalten. Ein bevorzugtes Verhältnis des Füllstoffes zum Bindemittel ist 10:1.

Die Papierfaser kann im Bereich von 65 bis 90% des Gesamtpapiers variieren. Man stellte jedoch fest, dass ein Fasergehalt von etwa 70% optimal ist.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

17

661 006

Die bevorzugten Bindemittel sind carboxylierte Styrol/ Butadien-Latizes mit einem Verhältnis von 4:1, Polyvinyl-acetat, Ethylen/Vinylchlorid-Mischpolymeres und Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 96 000 bis 125 000, zu 87 bis 99% hydrolysiert.

Die bevorzugten Flockungsmittel sind Borsäure mit Polyvinylalkohol, kationisches Polyacrylamid mit hoher Ladung und mittlerem Molekulargewicht, 2-Vinylpyridin und Ammoniumpersulfat.

Der bevorzugte Füllstoff ist Calciumcarbonat, vorzugsweise mit einer Teilchengrösse im Bereich von 10 bis 30 |xm, wobei 60 bis 90% durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,045 mm (325 mesh) durchgehen, obwohl man auch andere beschriebene Füllstoffe verwenden kann.

Die bevorzugte Retentionshilfe ist ein kationisches Polyacrylamid mit hohem Molekulargewicht im Bereich 1 000 000 bis 8 000 000 und einer mittleren Ladungsdichte entsprechend einem Anteil im reaktiven Material von 25 bis 75 Mol-%.

Die bevorzugten inneren Schlichtmittel sind Bernsteinsäureanhydrid in einer kationischen Stärkeemulsion, verstärktes Kolophonium/Natriumaluminat und eine Emulsion von kationischem Polyurethan.

Die bevorzugten Oberflächenschlichten sind eine Emulsion aus Paraffinwachs, warmhärtendes Silikon, Polyvinylalkohol mit Borsäure und sauer härtendes Silikon mit Alaun.

Das Verbundpapier gemäss der Erfindung erzielt verschiedene Vorteile, wenn man es als Papierabdeckblatt zur Herstellung von Gipswandplatten verwendet, gegenüber anderen Papieren, die man üblicherweise verwendete. Erstens ist es poröser als übliche Papiere. Demzufolge zieht bei der

Papierherstellung das verwendete Wasser rascher ab, so dass die Menge an benötigter Wärmeenergie zur Trocknung des Papiers etwa 27% weniger als jene beträgt, die man zum Trocknen von üblichem Papier benötigt. Ferner ergibt die poröse Struktur der Bögen eine raschere Trocknung, höhere Anlagengeschwindigkeit und grössere Produktion bei bestehenden Papierherstellungsanlagen. Wenn man zweitens das Papier bei der Herstellung von Gipswandplatten verwendet, benötigt man, weil es porös ist, etwa 5% weniger Wärmeenergie beim Trocknen und Abbinden der Wandplatten, als man bei der Verwendung von üblichen Papierabdeckblättern benötigt. Drittens weist das Papier ausgezeichnete physikalische Eigenschaften aufgrund des ausgewählten Verhältnisses von Füllstoff zu den Papierfasern und aufgrund der Bindemittel und der Bindemittelverhältnisse auf. Ferner erzielt man bei der verbesserten Ausführungsform unter Verwendung einer zusätzlichen Oberflächenschlichte auf der Seite des Papiers, die am Gipskern angreift, eine beträchtlich verbesserte Bindung zwischen dem Papier und dem Gipskern sogar dann, wenn man es erhöhter Temperatur und Feuchtigkeit aussetzt. Wenn man das Papier gemäss der Erfindung zu Platten verarbeitet, ergibt es Platten von ausserordentlicher Glätte. Ferner ist das erfindungsgemässe Papier, obwohl es verbesserte Eigenschaften aufweist, relativ billig in der Herstellung. Wenn man die Vorteile aus der Sicht der gegenwärtigen hohen Kosten für die Wärmeenergie betrachtet, sind die Vorteile des erfindungsgemässen Verbundpapiers leicht ersichtlich.

Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die genauen beschriebenen Einzelheiten an Arbeitsweise oder Materialien begrenzt ist, dass Modifizierungen und Äquivalente dem Fachmann offensichtlich sind.

5

10

15

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S

3 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

661 006 PATENTANSPRÜCHE

1. Gipswandplatte mit einem Kern von abgebundenem Calciumsulfatdihydrat, auf dessen beiden Oberflächen je ein Papierdeckblatt angeordnet ist, welche Papierdeckblätter aus einem Verbundpapier bestehen, das ausreichend porös ist, um bei der Papierherstellung durch gute Entwässerung und rasches Trocknen und bei der Plattenherstellung durch geringen Wärmebedarf Energie zu sparen und dadurch gekennzeichnet ist, dass es in Prozent (bezogen auf das Trok-kengewicht) enthält:

(A) Fasern in einer Menge von 65% bis 90% mit einem Fasermahlgrad von 350 bis 550 ml kanadischem Standardmahlungsgrad,

(B) einen teilchenförmigen Mineralfüllstoff in einer Menge von 10% bis 35%,

(C) ein Bindemittel zum Binden des Mineralfüllstoffs in einer Menge von 1 % bis 3,5%,

(D) ein Flockungsmittel in einer Menge von 0,91 bis 1,81 kg/t, und

(E) ein Schlichtmittel zur Verhinderung des Durchdringens von Wasser in einer Menge von 1,81 bis 9,07 kg/t.

2

2. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Verbundpapiers Zellulosefasern sind.

3. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mineralfüllstoff des Verbundpapiers Calciumcarbonat ist.

4. Gipswandplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mineralfüllstoff in einer Menge von 25% bis 30% vorliegt.

5 zeichnet, dass im Verbundpapier das innere Schlichtmittel ein als Emulsion aufgebrachtes kationisches Polyurethan ist.

5. Gipswandplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumcarbonat eine durchschnittliche Teilchengrösse von 10 bis 30 |xm aufweist und 60 bis 90% davon durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,045 mm (325 mesh) durchgehen.

6. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbundpapier das Verhältnis des Bindemittels zum Mineralfüllstoff 1:10 beträgt.

7. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein carboxylierter Styrol/ Butadien-Latex mit einem Styrol/Butadien-Verhältnis von 1:1 bis 4:1 ist.

8. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Ethylen/Vinylchlorid-Mischpolymer ist.

9. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von 96 000 bis 125 000 ist, der zu 87 bis 99% hydrolisiert ist.

10. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel Borsäure in Kombination mit Polyvinylalkohol ist.

11. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel ein kationisches Polyacrylamid mit hoher Ladung und mittlerem Molekulargewicht ist.

12. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flockungsmittel 2-Vinylpyridin ist.

13. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbundpapier zusätzlich ein Retentions-mittel enthält, das ein kationisches Polyacrylamid mit hohem Molekulargewicht und mittlerer Ladungsdichte um-fasst.

14. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbundpapier das innere Schlichtmittel Bernsteinsäureanhydrid und kationische Stärke ist, die als Emulsion aufgebracht sind.

15 tetes Silikon ist.

20. Gipswandplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenschlichtmittel Polyvinylalkohol in Kombination mit Borsäure ist.

15. Gispwandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbundpapier das innere Schlichtmittel ein verstärktes Kolophonium/Natriumaluminat ist.

16. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

17. Gipswandplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Oberfläche des Verbundpapiers zusätzlich ein Oberflächenschlichtmittel aufgebracht ist.

io

18. Gipswandplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenschlichtmittel ein als Emulsion aufgebrachtes Paraffmwachs ist.

19. Gipswandplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenschlichtmittel ein warmgehär-

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