DD218126A1 - Verfahren zum traenken von papierbahnen mit ungesaettigten polyesterharzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Traenken von Papierbahnen mit Loesungen ungesaettigter Polyesterharze nach dem Heisshaertungsverfahren. Das Ziel ist die Verbesserung des Traenkeffektes, um die Verarbeitung bisher nicht oder schwer traenkbarer Papiere zu gewaehrleisten. Die Aufgabe bestand darin, unter Anwendung des Prinzips einer bei niedriger Temperatur erfolgenden Harzzufuehrung und der Erwaermung des Harzes erst unmittelbar beim Auftreffen auf die Papierbahn die Traenkung so zu gestalten, dass die Erwaermung des Traenkharzes nicht mit einer sofortigen Wiederabkuehlung der Papierbahn einhergeht. Der Auftrag des Traenkharzes wird von oben an eine drehbare beheizte Walze herangefuehrt und einseitig zwischen der Oberflaeche der drehbaren beheizten Walze und der ueber den unteren Abschnitt dieser Walze gefuehrten Papierbahn vorgenommen. Nach einer besonderen Ausfuehrungsform wird die Papierbahn vor der Traenkung mit einer Loesung einer Komponente des aus einem Peroxid und einem Beschleuniger bestehenden Haertersystems vorimpraegniert. Die Erfindung ist bei der Herstellung von Dekorfolien anwendbar.

Description

Verfahren zum tränken von Papierbahnen mit ungesättigten Polyesterharzen

_der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum franken von Papierbahnen mit Lösungen ungesättigter Polyesterharze (UP-Harze) an einer entsprechenden Tränkanlage für die Herstellung von 'Dekorfolien nach dem Heißhärtungsverfahren·

^JJ^ä^^Ag^l^^^^-g^^^ technischen Lösungen

Aus der DB-PS 80 623 in Verbindung mit der DD-PS 76 801 ist die Herstellung von rollfähigen Dekorfolien auf der Grundlage von mit 'UP-Harzen getränkten Papieren nach dem Heißhärtungsverfahren bekannt« Dieses Verfahren beruht auf dem Prinzip der peroxidischen Heißhärtimg der kernimprägnierten Dekorpapierbahn· Das in Styren und gegebenenfalls weiteren Lösungsmitteln gelöste» einseitig auf die Papierbahn aufgebrachte hydrophobe UP-Harz penetriert auf Grund seiner geringen Affinität sur Papierfaser nur relativ langsam in die Papierbahn» so daß Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine vollständige und gleichmäßige Durchtränkung zu erzielen*. Eine derartige Maßnahme ist die Erhöhung der Temperatur der beiden am Tränkprozeß beteiligten Medien. (NgI · P. Böhme,

Industrielle Oberflächenbehandlung von plattenförmigen Werkstoffen aus Holz, "VEB Fachbuchverlag Leipzig 1980, S. 111 ff_e) So ist es üblich_}/ die Papierbahn mittels beheizter Walzen vorzuwärmen. Die Möglichkeit einer Erwärmung der Harzlösung und der damit verbundenen gleichfalls sehr wichtigen Reduzierung ihrer Viskosität ! - ist dagegen von vornherein außerordentlich stark begrenzt und allenfalls bis zu Temperaturen von ca. 45 ... 50 ⁰C möglich, da oberhalb der Anspringteraperatur des in der Lösung enthaltenen, als Katalysator verwendeten Peroxids die vorzeitige Aushärtung des Harzes einsetzen und die Lösung damit unbrauchbar werden würde.

lieben unzulänglichen technischen Lösungen,. wie sie auf derartigen Anlagen üblicherweise verwendete batterieartig nacheinander angeordnete Anspülwalzen darstellen, iöt aus den beiden DE-AS 2 210 280 und 2 21G 281 eine verbesserte Anordnung zum Imprägnieren von Bahnmaterial bekannt. Beide Lösungen gehen von dem Gedanken aus, das Imprägniermittel, beispielsweise also die Harzlösung, bei einer niedrigen !Temperatur zuzuführen, die für eine vorzeitige Ingangsetzung des chemischen Härtungsprozesses unbedenklich ist und eine Lösungsmittelverdunsturig weitestgehend vermeidet, und die Erhitzung des Imprägniermittels erst im Augenblick des Auftreffens auf die Bahn vorzunehmen« Ss wird dabei überhaupt nur soviel Imprägniermittel zugeführt, wie von der Bahn in der kurzen Zeit der Druckbeaufschlagung aufgenommen werden kann. Bas wesentliche der in beiden Veröffentlichungen dargelegten Lösung besteht darin, daß das zugeführte Imprägniermittel durch die aufgeheizte Papierbahn selbst erhitzt wird. Zur Realsierung dieses Verfahrens ist eine hierfür geeignete apparative Anordnung vorgesehen: Heben üblichen Vorwärmwalzen erfolgt das endgültige Aufheizen der Papierbahn auf einer feststehenden, zylindrisch gekrümmten Fläche, die die Auftragswalze nur in einem Punkt, dem Ablauftangentenpunkt berührt» An dieser Stelle wird für die Bahn ein Durchtrittsspalt zwischen der Auftragswalze und der Heizfläche gebildet, an dem die Druckbeaufschlagung sowie der Auftrag des bis dahin kalten Harzes erfolgt. Das Harz wird bei dieser Anordnung also auf die der beheizten Fläch© abgekehrten Seite der Papierbahn aufgebracht. Wach Verlassen des Durohtrittsspalts erfolgt bis zum Eintritt in den nachfolgenden Trockner keine Beheizung der Papierbahn mehr«

Obwohl der zugrundeliegende Gedanke für die Harzimprägnierung von Papierbahnen interessant und wichtig ist j ist das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung nicht in jedem Pail in der Lage, den Tränkeffekt in- der gewünschten Weise wesentlich zu verbessern« Es treten dabei folgende Nachteile aufs Im Moment des Harzauftrages setzt schlagartig eine Abkühlung der aufgeheizten Bahn durch das kalte Imprägniermittel ein_e Im gleichen Maße, wie letzteres erwärmt wird, muß zwangsläufig die Abkühlung der als Wärmeüberträger fungierenden Papierbahn erfolgen® Die Harzlösung erreicht also niemals das ursprüngliche Teraperaturniveau der vorgeheizten Bahn, und es kommt daher auch nur in "begrenztem Ausmaß zu dem erwünschten .Viskositätsabfall des Harzes» Diese Verhältnisse bessern sich

auch nicht bei der weiteren Fortbewegung der Bahn, da hier im Gegenteil die Abkühlung beider Komponenten weiter fortschreitet und der sofortige Wiederanstieg der Viskosität des aufgebrachten Harzes.erfolgt· Hierdurch wie auch durch den Umstand der genauen flarzdosierung ?#ird unter den hier gegebenen drucklosen Bedingungen auch kein "Nachtränkeffekt" wirksam« Die erzielte Durchtränkung ist unvollkommen und führt nicht zu einer gleichmäßigen Hausverteilung über den Papierquerschnitt, was aber zur Einstellung brauchbarer Verarbeitungseigenschaften der Dekorfolie unerläßlich ist» Zusätzliche Störungen der Harzeinlagerung resultieren aus dem Einziehen von Luft am "offenen", nicht durch überschüssiges fränkharz abgedeckten Durchtrittsspalt. Darüber hinaus ist.der fränkeffekt geschwindigkeitsabhängig· Mt zu- · , nehmender ' Bahngeschwindigkeit wird die zur Imprägnierung am Ablauftangentenpunkt zur Verfügung stehende Zeit kürzer und der Tränkeffekt schlechter» Schließlich ergeben sich, hauptsächlich bei hohen Bahngeschwindigkeiten und -Spannungen, an der feststehenden Fläche'des Heiszylinders hohe Reibkräfte, die zu Abriebeffekten an der Papieroberfläche führen· Bei empfindlichen Dekorpapierea können hier Schädigungen der Papierbahn eintreten«

Insgesamt ergibt sieh der Zustand, daß sich der !Tränkeffekt mit den bekannten technischen Lösungen nicht' im gewünschten Maße \ verbessern laßt«. Eine einwandfreie Tränkung schwerimprägnierbarer Papier©? ζ» B₆ mit verhältnismäßig dicken Farbschichten verschlossener Papiere_s wie sie für Mehrfarbendrucke typisch

sind, oder auch mehrschichtiger Papiere ist bisher nicht gewährleistet oder aber ist nur bei wesentlicher Verminderung der Arbeitsgeschwindigkeit möglich.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Tränkeffekt bei der Tränkung von Papierbahnen mit UP-Harsen soweit zu verbessern, daß auch nach bisherigen Technologien nicht oder nur schwer tränkbare Papiere unter Gewährleistung einer gleichmäßigen Harzverteilung im Papierquerschnitt bei üblichen hohen Bahngeschwindigkeiten verarbeitet werden können.

Darlegung des WeSeIi₁S₁ der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung des Prinzips der bei niedriger Temperatur erfolgenden Harzzuführung und der Erwärmung des Harzes erst unmittelbar beim Auftreffen auf die Papierbahn die Tränkung so zu gestalten, daß die Erwärmung des Tränkharzes nicht mit einer sofortigen Wiederabkühlung der Papierbahn einhergeht, sondern die Einwirkung von Temperatur und Druck auf die beteiligten komponenten über einen gewissen Zeitraum bis zum Abschluß der Durchtränkung aufrechterhalten wird«,

Erfindungsgemäß wird der Auftrag der Lösung des ungesättigten Polyesterharzes auf die Papierbahn einseitig zwischen der Oberfläche einer drehbaren beheizten Walze und der über diese Walze geführten Papierbahn vorgenommen. Der Auftrag des Tränkharzes wird dabei von'oben an die drehbare beheizte Walze herangeführt und die Papierbahn um den unteren Abschnitt dieser Walze geleitet. Das Tränkharz wird bei einer relativ niedrigen Temperatur, die die Härtungsreaktion noch nicht auszulösen imstande ist, mit einer Viskosität von 200 ... 500 mPa.s zugeführt. Über dem Walzenmantel erfolgt die gleichzeitige Erwärmung der Papierbahn und des dazwischenliegenden Tränkharzfilms« Das aufgebrachte Tränkharz wird während des Passierens der beheizten Walze vorzugsweise auf eine Temperatur erhitzt, die über der Anspring-

temperatur des in der Harzlösung verwendeten Hartersystems liegt« Außer der Unterstützung des Durchtränkungsprozesses durch die ansteigende Temperatur, den dadurch bedingten sitatsabfall des Harzes sowie durch den mechanischen Anpreßdruck beginnt bereits hier der Härtungsprozeß, der sich daher unter sehr gleichmäßigen Bedingungen vollziehen kann und den . Papierquerschnitt gleichmäßig erfaßte Der Auftrag der Harzlösung wird stets im Überschuß vorgenommen_s so daß es am Walzen-.einlauf.zu einer Wulstbildung kommt, die ein Einziehen störender Luft in den Papierquerschnitt verhindert* Der Tränkprozeß kann hier weiterhin dadurch unterstützt werden, daß an der Stelle des Harzauftrages eine rückseitig wirkende Saugeinrichtung vorgesehen wird« Bas überschüssige Harz wird nach Passieren der Heizwalze von der Papierbahn mittels eines Dosierrakels entfernt j in einem Überlaufbehälter gesammelt und durch einen Kühler erneut der Tränkanlage zugeführt« Die Kühlung ist an .dieser Stelle unerläßlichj da sonst die Aushärtung des Harzes • fortschreiten und dieses unbrauchbar werden würde« Ea bleibt dem Anwender unbenommen, im Anschluß an die mit dem Harzauftrag kombinierte .Heizwalze die getränkte Papierbahn zur fortgesetzten Temperatureinwirkung über weitere beheizte Walzen zu führen« Ebenso kann eine Zugwalzenpartie nachgeordnet werden, die für eine gleichbleibende Spannung der Papierbahn sorgt.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Papierbahn schon vor . dem Auftrag des ungesättigten Polyesterharzes mit einer Lösung vorzuimprägnieren, die eine Komponente des verwendeten Härtersystems enthalte Hierzu wird dem beschriebenen Harzauftrag ein zusätzliches Auftragssystem beliebiger Gestaltung vorgeschaltet« Das Härtersystem besteht bekanntlich _s aus einem organischen Peroxid und einem darauf abgestimmten Beschleuniger? wie beispielsweise einem organischen Kobaltsalz, einem sekundären oder tertiären Amin* Zur sofortigen Einleitung der Härtungsreaktion des während der Imprägnierung in die Papierbahn gelangenden Harzes ist es vorteilhaft, wenn eine Komponente, ζ» B₀ der Beschleuniger? zu diesem Zeltpunkt bereits im Papierquerschnitt vorliegt, während die zweite Komponente, z· B» der Härter, zusammen mit der Harzlösung eingebracht wird· Die für die Vorimprägnierung verwendete Komponente wird zweckmäßigerweise in Shyren .oder aber in einem leichtflüchtigen Lösungsmittel

gelöst* In diesem Falle wird einerseits eine höhere Produktion^- sicherheit erreicht, da dann ein vorzeitiges Aushärten vollständig ausgeschlossen ist, andererseits kann der Härtungsprozeß des im Papierquerschnitt eingelagerten Harzes durch die gute Verteilung des vorher eingebrachten Härters sehr gleichmäßig und rasch erfolgen. Durch das erzielte vollständige Eindringen des Tränkharzes in die Papierbahn und die gleichmäßige Harzverteilung wird bewirkt, daß die gleiche oder auch eine höhere Festigkeit der Folie mit weniger Harz erzielt werden kann,· da die sonst bei anderen Verfahren beobachtete "Harzauflage" oder "Plastauflage" auf der Oberfläche des Papiers entfällt. Damit entfallen aber auch andere mit der Plastauflage verbundene, Nachteile, wie die daraus \resul ti er ende !Tarbigkeit eines aufgetragenen Lackfilmes, die die Qualität der Oberfläche beeinträchtigte

Weiterhin kann man bei dem Verfahren mit weniger Lösungsmittel arbeiten als sonst üblich, da durch die Nutzung des für ungesättigte Polyesterharze typischen temperaturbedingten Viskositätsabfalls sich eine stärkere Verdünnung mit zusätzlichen Lösungsmitteln, die teilweise auch reaktionshemmend wirken, erübrigt· Ferner wird eine.höhere Farbgleichheit der getränkten Papiere erreicht, da sich die Gefahr des "Farbausblutens" während des Tränkprozesses auf ein Minimum reduziert* Von besonderer Bedeutung ist vor allem, daß sich nach diesem Verfahren auch schwertränkbare Papiere ohne Schwierigkeiten verarbeiten lassen» So können zum Beispiel mit Erfolg mehrschichtige Papiere eingesetzt werden, deren unterste Schicht unter Verwendung von Holzschliff hergestellt wurde. Für die im wirtschaftlichen Interesse sehr günstige Verarbeitung derartiger Papiermaterialien stellt das vorgeschlagene Verfahren die gegebene Methode dar·

Ausführungj3beispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Anordnung der einzelnen Aggregate zur Durchführung des Verfahrens· Eine Papierbahn 1 (mehrschichtiges Papier in Tiefdruckqualität vom Typ Duplexpapier) wird mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min über eine

Umlenkwalze 2 S-förmig über zwei Vorwärmwalzen 4 geführt, wo sie eine Temperatur von 80 ⁰C annimmt« Vorher wird in die Bahn an der Vorimprägnierung 3 eine 3 $»ige Lösung von Dimethylaniliu in atyrenische Lösung als Beschleuniger eingebracht· In dieser Form wird die Bahn an die Heizwalze 7 geführt, deren Mantel sie auf dem unteren Abschnitt umschlingt. Die Bahnspannung wird durch ein Zugwalaenpaar 12 konstant gehalten· Durch einen Harzauftrag 5 wird in den Walzeneinlauf ein peroxidhaltiges UP-Harz Typ JIi 1334 (Hersteller: VlB Chemische. Werke¹ Buna) dosierte Die Menge wird so bemessen, daß am Walzeheinlauf immer eine Wulst des Harzes 6 bestehen bleibt. Die Saug- ' einrichtung 8 unterstützt von der Rückseite der Bahn her ihre Entgasung und Durchtränkung· Durch die Heizwalze 7 werden die Papierbahn 1 und das als Film von ca* 0,2 mm Dicke zwischen der Waisenoberfläche und der Papierbahn.befindliche Harz 6 auf eine Temperatur von 80 ⁰C erhitzt» Hierbei vollzieht sich die gleichmäßige Durchtränkung der Papierbahn bei gleichzeitig an allen Stellen beginnender Härtung des eingelagerten Harzes. Das nicht in den Papierquerschnitt eingedrungene Harz wird durch ein Dosierrakel 9 abgestreift«* Das in der Auffangwanne 10 gesammelte Harz wird nach Durchlauf durch einen Kühler 11 erneut

dem Harzauftrag 5 zugeführt« . ' ;

Die getränkte Papierbahn wird auf herkömmliche Weise weiterbehandelt.

Claims (1)

1. Brfindungsanspruch

   1« Verfahren zum Tränken von Papierbahnen mit ungesättigten Polyesterharzen unter Zuführung der Harzlösung "bei einer Temperatur, die die Härtungsreaktion noch nicht auszulösen imstande ist und Erwärmung der Harzlösung zum Zeitpunkt des Auftrages auf die Papierbahn,gekennzeichnet dadurch, daß der Auftrag des Tränkharzes von oben an eine drehbare beheizte Walze herangeführt und einseitig zwischen der Oberfläche der drehbaren beheizten Walze und der über den unteren Abschnitt dieser Walze geführten Papierbahn vorgenommen wird.

   2e Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Tränkharz mit einer Viskosität von 200 bis 500 mPa»s zugeführt wird.

   3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Papierbahn und das aufgebrachte Tränkharz während des Passierens der beheizten Walze auf eine Temperatur erhitzt werden, die über der Anspringtemperatur des in der Harzlösung verwendeten Härtersystems liegt»

   4· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tränkung der Papierbahn an der Stelle des Harzaufträges durch eine rückseitig wirkende Saugeinrichtung unterstützt wird«

   5» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das überschüssige Harz von der Papierbahn mittels eines Dosierrakels entfernt_s in einem Überlaufbehälter gesammelt, gekühlt und der Tränkanlage erneut zugeführt wird.

   6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Papierbahn nach Passieren der für den Harzauftrag vorgesehenen beheizten Walze über weitere nachgeordnete beheizte Walzen geführt wird·

   7« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Papierbahn vor dem Auftrag des ungesättigten Polyesterharzes mit einer Lösung einer Komponente des auf einem Peroxid und einem Beschleuniger bestehenden Härtersystems vorimprägniert wird, während die aweite Komponente des Hart ersyst eins zusammen mit dem Tränkharz aufgebracht 'wird*

   (Hierzu 1 Seite Zeichnungen)