SE439028B - Impregnerat papper samt forfarande for dess tillverkning och anvendning - Google Patents

Description

. 15. 20. 25. 30. 8007298-6 fyllmedel visat sig oanvändbara i samband med impregnerat papper trots att samma fyllmedel fungerat väl i andra sam- manhang såsom i pressmassor eller allmänt för termoplast- baserade produkter.

Uppfinningen allmänt Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett impregnerat papper innehållande fyllmedel, vil- ket papper inte är behäftat med de ovannämnda nackdelarna.

Särskilt har uppfinningen till ändamål att åstadkomma ett impregnerat papper med förbättrad slitstyrka genom val av ett fyllmedel som fäster väl i hartset och lätt kan inar- betas och fördelas i detta. Uppfinningen har även till än- damål att erbjuda ett särskilt låmpligt framställningsför- farande och en särskilt lämplig användning för det uppfun- na impregnerade papperet.

De ovan nämnda ändamålen uppnås med hjälp av de kän- netecken som anges i bifogade patentkrav.

Enligt uppfinningen utnyttjas oorganiska fyllmedel, särskilt silikater, med avsevärd porositet, vilket i pa- tentkraven uttrycks som en hög specifik yta. En hög porosi- tet är att föredraga ur flera synpunkter. En begränsad in- trängning av hartset i partiklarna medför en större kon- taktyta mellan harts och partikel och en förbättrad meka- nisk fasthållning varigenom partiklarna effektivare kvar- hålles i hartsskiktet. Närvaron av harts i partiklarna ar- merar dessa så att problemen med sprödhet hos partiklarna blir mindre, vilket förbättrar den allmänna slitstyrkan.

Genom att porösa partiklar kan fås att innehålla luftinnc- slutningar i hartslösningen förhindras i hög grad sedi- mentationsproblemen under ímpregneringssteget samt för- bättras ljusbrytning och vithet i den färdiga produkten.

Silikatmaterial har i allmänhet god vidhäftning mot de använda hartserna och särskilt kalciumsilikater har visat sig ge god bindningsförmåga gentemot formaldehydbaserade härdbara hartser och visat sig kunna påverka reaktionshas- tigheten positivt i närheten av partikelytan.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att framgå av den närmare beskrivningen nedan. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 8007298-6 3 Detaljbeskrivning av uppfinningen Lämpliga hartser för impregnering av papper enligt uppfinningen är formaldehydbaserade härdbara hartser såsom fenolhartser, melaminhartser eller ureahartser. Särskilt har fenolhartser visat sig lämpliga för användningarna en- ligt uppfinningen. Det använda papperet kan ha en vikt mellan 10 och l50g/m2 och företrädesvis mellan 20 och 80 g/m2. En lämplig vikt efter impregnering och torkning är mellan 30 och H00 g/m2 och företrädesvis mellan 60 och BUU g/m2. I motsvarande tillämpningar är det i regel möjligt att använda ett lättare papper då det innehåller fyllmedel enligt uppfinningen än vad som eljest är normalt.

Fyllmedlet enligt uppfinningen bör ha en partikelför- delning sådan att majoriteten av partiklarna har en storlek mellan 1 och lO0_pm, företrädesvis mellan 10 och 50)hn. Med majoriteten av partiklarna skall förstås minst 50 procent och helst minst 68 procent av antalet partiklar. Partiklar under llpm bidrar inte nämnvärt till ökningen av slitstyr- kan och partiklar över l00 pm tenderar att ge en ojämn yta hos den färdiga produkten.

Som nämnts skall de använda fyllmedelspartiklarna va- ra porösa och kan ha en porositet uttryckt som förhållandet mellan skrymdensitet och verklig densitet mellan 0,01 och 0,6 och särskilt mellan 0,05 och 0,U. Den specifika ytan bör vara hög för att den eftersträvade begränsade intrång- ningen av hartset i porerna skall erhållas. En lämplig yta (BET) är mellan 5 och 150 m2/g och särskilt mellan 15 och 100 m2/g. Den verkliga densiteten bör hållas under 3,5 då avsättningsproblem annars kan uppkomma vid impregneringen.

Det föredrages att fyllmedlet har en alkalisk reaktion ef- tersom detta underlättar hartsets härdningsreaktion vid och i partiklarna.

Bland användbara oorganiska fyllmedel föredrages si- likater på grund av god nötningshållfasthet kombinerad med acceptabel vidhäftníng mot använda hartser. Kalciuminnehâl- lande silikater föredrages eftersom dessa bland annat ger bättre vidhäftning mot hartset. Särskilt föredrages kal- ciumsilikathydrater på grund av hårdhet, alkalitct och wöj~ 10. 15. 20. 25. 30. 35. 8007298-6 lighet till stor specifik yta. Lämpliga kalciumsilikathyd- rat bör ha ett molförhâllande mellan SiO2 och CaO av mellan 'l,6 och 3,2 och helst mellan 1,0 och 3,0. Andelen kristall- vatten och övriga komponenter bör ej överstiga 30 viktpro- cent och helst inte överstiga 20 viktprocent. Ett använd- bart kalciumsílikathydrat kan framställas genom att en ki- seldioxidråvara blandas med en kalciumoxidråvara till ett molförhållande enligt ovan, att komponenterna i fínförde- lat tillstånd suspenderas i vatten, att suspensionen auto- klaveras några timmar vid en temperatur av ca 200 till U00°C och att produkten därefter dehydratiseras genom glödgning vid en temperatur överstigande ca 800oC. Den er- hållna produkten har stor specifik yta och kanfdirekt an- vändas som fyllmedel. Eventuellt kan pigment införlivas omedelbart före användningen eller vid tillverkningen så att det inbygges i kristallstrukturen. En annan metod att erhålla färgat fyllmedel är genom behandling med färgämne före användningen.

Det beskrivna fyllmedlet kan tillföras det impregne- rade papperet antingen genom tillsats till mälden vid fram- ställning av pappersbanan eller genom tillsats till impreg- neríngshartset. Det senare föredrages ur slitstyrkesynpunkt.

Mängden fyllmedel bör utgöra mellan 2 och H0 viktpro- sent av mängden torrt harts i papperet och utgör företrä- desvis mellan 10 och 50 viktprocent av den torra hartsmäng- den.

Vid beredning av en lämplig impregneringslösning kan fyllmedlet blandas direkt i en färdigställd lösning eller dispersion av förkondensatet. Härvid fordras långsam till- sats av fyllmedlet och krafitg omrörning eftersom det po- rösa fyllmedlet annars lätt bildar klumpar och utfällning- ar. Det föredrages därför att fyllmedlet uppslanmas sepa- rat från hartslösningen i en vätska och att uppslamningen därefter blandas med hartslösningen. Om rent vatten använ- des för uppslamningen uppkommer lätt problem med hartsut- fällningar i fyllmedelspartiklarnas porer eftersom hartset i regel har begränsad vattenspädbarhet. Det föredrages där- för att uppslamningsmediet åtminstone delvis utgöres av __* ,______:¶ a___v PUOH - uuAln-y p 8007298-6 5 lättflyktiga alkoholer, såsom metanol och etanol. Vid val av uppslamningsmedel, sammansättning på hartslösningen och omblandningsbetíngelserna bör tillses att endast en begrän- sad inträngning av vätskefasen i fyllmedelspartiklarnas 5_ porstruktur äger rum eftersom kvarvarande gasinneslutning- ar bland annat positivt bidrar till att minska sedimenta- tionsproblemen, enligt vad som beskrivits ovan.

Sedan impregneringslösningen iordningställts kan im- pregneringen ske på vanligt sätt. Pappersbanan ledes genom 10. impregneríngslösningen, passerar eventuellt ett par kläm- valsar för avstrykning av överskottslösning, passerar en torktunnel, där den kontaktas med varmluft av ca 100 fií]1 17o°c.

Det erhållna impregnerade papperet utgör ett halv- 15. fabrikat som kan användas på normalt sätt, exempelvis för beläggning på skivmaterial av trä eller cellulosahaserade kompositmaterial såsom spånskivor, plywood eller Fiberski- vor. Härvid pressas papperet mot det skivformiga underla- get i en press vid en temperatur av ca 110 till 15000, 20. varvid hartset mjuknar, väter mot underlaget och binder mot detta under sluthärdning av hartset. Det impregnerade papperet enligt uppfinningen är Särskilt användbart i sam- manhang där stor slitstyrka erfordras, såsom vid använd- ning på golv, lastbilsflak eller som gjutformar för betong. 25. Exempel Ett kalciumsilikathydratpulver med partikeldiametrar mellan l och 100/um och en specifik yta av 40 m2/g uppslnm- mades i en vätskefas bestående av lika delar vatten och etanol till en torrhalt på uppslamningen av 50 viktprocent. 30. Ca 20 víktdelar av uppslamningen blandades med ca 80 vikt- delar av en vattenlösning av ett fenolformaldehydförkondcn- sat med en torrhalt av 50 viktprocent. En pappersbana med en ytvikt av 25 g/m2 leddes genom den erhållna impregne- ringslösningen, mellan ett par avstrykningsvalsar och där- 35. efter genom en torkzon i kontakt med luft med en tempera- tur av l30°C. Den torkade banan hade en ytvikt avl20 m?/g.

Detta papper pressades mot en plywoodskiva und~r ett tryck av ca 2 MPa och vid en temperatur av 150°C. Den belagda eoovzss-6 _ 6 skivan utsattes för slitageprov och befanns ha ca 3 gånger så hög slíttålíghet som en motsvarande skiva med ett icke fyllmedelsinnehållande fenolhartsskikt.

Claims (9)

10. 15. 20. 25. 30. 35. 800 _ - 7_ 7?98 6 Patentkrav

1. l. Impregnerat papper innefattande en pappersbana, ett förkondensat av en formaldehydbaserad härdplast och fyllmedel, k ä n n e t e c k n a t därav, att som fyllmedel . ingår partiklar av kalciumsilikathydrat med storlekar i intervallet 1 till 100 pm och med en specifik yta 1 inter- vallet 5 till 150 m2/g.

2. Impregnerat papper enligt krav l t e c k n a t därav, att molförhållandet mellan S102 och Ca0 i kalciumsilikathydratet ligger mellan 1,6 och 3,2.

3. Impregnerat papper enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att molförhållandet ligger mellan 1,0 och 2,0.

4. Impregnerat papper enligt krav l, t e c k n a t därav, 15 och 1oo m2/g.

5. Impregnerat papper k ä n n e - k ä n n e - att den specifika ytan ligger mellan enligt krav l, k a' n n e - t e c k n a t därav, att härdplasten i förkondensatet ut- göres av en fenolharts.

6. Impregnerat papper enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att mängden kalciumsilikathydrat utgör mellan 10 och 30 viktprocent av mängden torrt harts i pap- peret.

7. Förfarande för framställning av ett impregnerat papper enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att en vattenlösning eller dispersion av ett förkondensat av en formaldehydbaserad härdplast iordningställes, att par- tiklar av kalciumsilikathydrat med storlekar i intervallet 1 till 100 pm och en specifik yta i intervallet 5 till 150 m2/g uppslammas i en vätskefas, att uppslamningen blan- das med vattenlösningen av förkondensatet, ledes genom blandningen och att papperet därefter torkas.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att partiklarna uppslammas i en blandning av vatten och en lägre alkohol.

9. Användning av ett impregnerat papper, innefattande en pappersbana, ett förkondensat av en formaldehydbaserad härdplast och ett fyllmedel av partiklar av kalciumsilikat- hydrat med en storlek mellan 1 och 100 pm och en specifik att ett papperl 8007298-5 8 yta mellan 5 och 150 m2/g, som slitstarkt beläggningsma- terial på trä eller cellulosabaserade Komposit-material.