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Title:
METHOD FOR PRODUCING PAPER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/056990
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing paper, mat, laminate or similar material web (16) using a binder feeding mechansim (12) and by subsequent hardening, in particular of a material web (16) having high plybond strength which is then varnished. In this method, a water-dilutable acrylate in the form of a binder is fed to the material web at the binder feeding mechansim (12). The material web is then hardened by an electron beam, after the water content has been evaporated off. In accordance with the invention, after feeding the binder, or after the impregnation process, the material web (16) containing the noncrosslinked acrylate is dried and the water is evaporated from the binder, preferably an emulsion. The material web (16) is then printed and crosslinkage or polymerization begun. After printing, a varnish is applied that is capable of being hardened by an electron-beam. The material or paper web can be pressure-impregnated with the acrylate. The binder present in noncrosslinked residual paper, or the excess binder from the impregnating procedure, in particular acrylate emulsion, is preferably returned (18, 20, 28, 32) to the binder feeding mechansim (12).

Inventors:
HALLER HEINZ (DE)
SCHWARZ BERNHARD (DE)
JANSSEN WIM (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/003530
Publication Date:
December 17, 1998
Filing Date:
June 10, 1998
Export Citation:
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Assignee:
WKP WUERTTEMBERGISCHE KUNSTSTO (DE)
HALLER HEINZ (DE)
SCHWARZ BERNHARD (DE)
JANSSEN WIM (DE)
International Classes:
B41M1/36; B41M7/00; D21H25/06; D21H17/37; D21H17/52; D21H17/53; D21H17/57; (IPC1-7): D21H25/06; D21H25/08; D21C5/02
Domestic Patent References:
WO1996029205A11996-09-26
Foreign References:
DE2727312A11978-12-21
DE4413619A11995-06-08
US3578483A1971-05-11
US5152872A1992-10-06
DE2801396A11979-07-19
DE2949306A11981-06-11
US5401899A1995-03-28
DE4302678A11994-08-04
EP0022153A11981-01-14
US4445972A1984-05-01
Attorney, Agent or Firm:
Hiebsch, Gerhard F. (Heinrich-Weber-Platz 1, Singen, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Herstellen von Papier, Papiervlies, La- minat od. dg
1. l. Werkstoffbahn mit einer Bindemittelzu führeinrichtung sowie unter nachfolgendem Härten, insbesondere einer mittels eines Lackiervorganges weiterbehandelten spaltfesten Werkstoffbahn, der an der Bindemittelzuführeinrichtung ein wasserverdünnba res Acrylat in Form eines Bindemittels zugeführt wird, wobei die so behandelte Werkstoffbahn nach dem Abdunsten des Wasseranteils mit Elektronenstrahl ge härtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zuführen des Bindemittels die das nicht vernetzte Acrylat enthaltende Werkstoffbahn getrock net und das Wasser aus dem Bindemittel verdunstet wird, daß die Werkstoffbahn dann bedruckt und an schließend die Vernetzung bzw.
2. Polymerisation ausge löst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Emulsion als Bindemittel, die bevorzugt in einer Leimpresse zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Drucken ein mit Elektronen strahl härtbarer Lack aufgebracht wird,.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Werkstoffbzw. Papierbahn mit dem Acrylat druckimprägniert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägniervorgang mit Poly ester, Epoxy, Urethanoder Vollacrylat bei Raumtem peratur mit 200 bis 400 m/min Fördergeschwindigkeit durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Imprägnierung mit 10 g bis 20 g, bevorzugt mit etwa 15 g, Acrylat und 10 g bis 20 g, bevorzugt mit etwa 15 g, Wasseranteil je m2 Papier bahn eines Gewichts von 30 g bis 60 g, bevorzugt 45 g, erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn auf einer beheiz ten Walze, insbesondere einer Walze mit verchromter Oberfläche, kontaktgetrocknet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Papierbahn von etwa 20 bis 25 0 Wasseranteil auf 2 bis 4 W Wasseranteil getrocknet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn vor dem Druckvorgang kalandriert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn zeichnet durch das Auftragen pigmentierten oder durchsichtigen elektronenstrahlhärtbaren Lackes (ESH Lackes) nach dem Druckvorgang.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzte Papier bahn mit einer untenliegenden imprägnierten Papier schicht darüber einer gegebenenfalls mehrlagigen Farbschicht und einer diese abdeckenden Deckschicht aus ESHLack hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Papierschicht mit etwa 60 g/m2, eine Farbschicht bis etwa 2 Mikrometer und eine Deckschicht von 10 bis 12 g/m.
14. Verfahren zum Herstellen von Papier, Papiervlies, La minat od. dgl. Werkstoffbahn, vor allem einer mittels eines Lackiervorganges weiterbehandelten spaltfesten Papierbahn, der ein wasserverdünnbares, elektronen strahlhärtbares Acrylat in Form einer Emulsion, einer Dispersion oder einer Lösung zugeführt wird, insbe sondere Verfahren nach einem der voraufgehenden Pa tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unver netzten Papierresten vorhandene Polymere bzw. die polymerhaltige Emulsion zur Bindemittelzuführeinrich tung rückgeführt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Imprägniervorgang überschüssiges Binde mittel, insbesondere Acrylatemulsion, rückgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die unvernetzten Papierreste im Zell stoff und Pigmente einerseits sowie die Emulsion aus Polymer und Wasser anderseits aufgeschlossen werden, wonach die Emulsion zum Imprägniervorgang rückgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel bzw. die Emulsion durch wenigstens einen Filter rückgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel bzw. der Emulsion aus einem Mischbehälter kommende Emulsion zugemischt wird.
Description:
BESCHREIBUNG Verfahren zum Herstellen von Papier Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Pa- pier, Papiervlies, Laminat od. dgl. Werkstoffbahn mit einer Bindemittelzuführeinrichtung sowie unter nachfolgendem Här- ten--insbesondere einer mittels eines Lackiervorganges weiterbehandelten spaltfesten Werkstoffbahn--, der an der Bindemittelzuführeinrichtung ein wasserverdünnbares Acrylat in Form eines Bindemittels zugeführt wird, wobei die so be- handelte Werkstoffbahn nach dem Abdunsten des Wasseranteils mit Elektronenstrahl gehärtet wird.

Ein solches Verfahren beschreibt die DE 44 13 619 C2, der zu entnehmen ist, daß es bekannt sei, insbesondere als Deckfolien zur abrieb-, kratz-und chemikalienbeständigen Beschichtung für die Holzwerkstoffindustrie zum Einsatz kommende Finishfolien durch das Lackieren von Substraten herzustellen. Sie werden als spaltfestes Papier bezeichnet und innerhalb der Papierherstellung in der Papiermaschine durch den Einsatz von härtbaren Mischungen aus Kondensati- onsharzen auf Basis von Melamin und Harnstoff sowie Acry- latdispersionen an einer als Bindemittelzuführeinrichtung dienenden Leimpresse erzeugt. Die Aushärtung solcher Harz- mischungen erfolgt thermisch. Um weniger Wasseranteile be- handeln zu müssen und die Trocknungskapazitäten vermindern zu können, wird mit der DE 44 13 619 C2 vorgeschlagen, an der Leimpresse der Papiermaschine ein System aus einem was- serverdünnbaren, elektronenstrahlhärtbaren Acrylat in Form einer Dispersion, Emulsion oder Lösung einzusetzen. Die Härtung erfolgt nach dem Abdunsten des Wasseranteils durch den Einsatz der Elektronenstrahltechnologie entweder direkt in der Papiermaschine oder außerhalb.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, das eingangs beschriebene Verfahren weitergehend zu verbessern, insbe-

sondere die Bedruckbarkeit sowie die Verformbarkeit zu er- höhen, und schlägt als Lösung die Lehre des unabhängigen Patentanspruchs vor ; die Unteransprüche geben günstige Wei- terbildungen an.

Erfindungsgemäß wird die Werkstoffbahn nach dem Zuführen des Bindemittels--vor allem nach der Acrylat-Imprägnie- rung--getrocknet und dabei das Wasser aus dem Bindemittel verdunstet. Das Produkt aus diesem Verfahrensschritt ent- hält nicht-vernetztes Acrylat und wird--gegebenenfalls nach einseitigem Kalandrieren, d. h. Glätten über einer Walze--nachfolgend bedruckt ; nach dem Druckvorgang wird vorteilhafterweise ein mit Elektronenstrahl härtbarer Lack (ESH-Lack) als Deckschicht aufgebracht und dann die Vernet- zung bzw. Polymerisation ausgelöst.

Der--bevorzugt mittels Druckimprägnierung vorgesehene-- Imprägniervorgang soll mit Polyester, Epoxy-, Urethan-oder Vollacrylat bei Raumtemperatur insbesondere mit 200 bis 400 m/min Fördergeschwindigkeit durchgeführt sowie die Werkstoffbahn auf einer--vorteilhafterweise eine ver- chromte Oberfläche anbietenden--beheizten Walze kontakt- getrocknet werden, dies von etwa 20 bis 25 W Wasseranteil auf 2 bis 4 W Wasseranteil.

Die nicht vernetzte Werkstoffbahn wird mit dem Vorzug guter Benetzbarkeit und einer glatten Oberfläche dank des Ka- landrierens beispielsweise im Tiefdruckverfahren bedruckt ; die Polymere erhöhen die Flexibilität und die Verformbar- keit/Walkbarkeit der Werkstoffbahn und fördern eine saubere Druckausbildung. Die bei einem auf bisher üblichem Wege hergestellten Papier entstehenden Fehlstellen beim Tief- druck samt einer Minderung der Prägnanz bzw. der Treue der Wiedergabe--etwa bei Bedrucken mit einem Holzmuster-- treten hier nicht mehr auf.

Es wird deutlich, daß ganz allgemein flexiblere Herstel- lungs-und Gebrauchseigenschaften erreicht werden können.

Von besonderer Bedeutung ist die Verwertung der Emulsion ; die in unvernetzten Papierresten vorhandenen Polymere bzw. die Emulsion, Dispersion oder Lösung können ebenso zur Bin- demittelzuführeinrichtung, insbesondere zur Leimpresse, rückgeführt werden, wie die aus dem Imprägniervorgang stam- mende überschüssige polymerhaltige Emulsion.

Die unvernetzten Papierreste werden im Zellstoff und Pig- mente einerseits sowie die Emulsion aus Polymer und Wasser anderseits aufgeschlossen, wonach die Emulsion zum Imprä- gniervorgang rückgeführt wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung ; diese zeigt jeweils in schematischer Wiedergabe in Fig. 1 : eine Skizze einer Papiermaschine zum Herstellen von Papier mit integrierter Leimpresse ; Fig. 2 : einen detallierten Ausschnitt im Bereich der Leimpresse.

Eine Papiermaschine 10 zum Herstellen von Papier oder Pa- piervlies--beispielsweise eines Gewichtes von 45 g/cm2-- enthält eine Leimpresse 12 mit hier zwei Walzen 14 zum Im- prägnieren der durchlaufenden Papierbahn 16 mit Acrylat. In der Leimpresse 12 wird die Papierbahn 16 zwischen den Wal- zen 14 druckimprägniert ; das Acrylat dringt als Präpolymer in die Papierporen bzw. zwischen die Fasern ein.

Die Imprägnierung kann beispielsweise je m2 mit 15 g Acry- lat--etwa Polyester, Epoxy-, Urethan-oder Vollacrylat-- sowie etwa 15 g Wasseranteil pro m2 bei einer Durchlaufge- schwindigkeit der Papierbahn 16 von etwa 200 bis 400 m/min bei Raumtemperatur erfolgen. Der Gesamtwasseranteil des so erzeugten imprägnierten Papieres beträgt etwa 20 bis 25 W.

Bei einem anschließenden Trocknungsvorgang verdunstet das Wasser aus der Emulsion ; das Acrylat ist noch nicht ver- netzt. Dieses Trocknen erfolgt durch Kontakttrocknung auf einer dampfbeheizten und verchromten Walze, wobei der Was- seranteil auf 2 bis 4 % sinkt. Die Präpolymere werden da- durch nicht beeinflußt.

Anschließend erfolgt ein Glättvorgang über einer weiteren Walze (einseitiges Kalandrieren).

Das nicht vernetzte Endprodukt kann dann--beispielsweise im Tiefdruckverfahren--bedruckt werden ; da die Papierbahn 16 eine glatte, dichte Oberfläche mit guter Benetzbarkeit, vor allem bei wässerigen Systemen anbietet, entsteht als Ergebnis eine saubere Druckausbildung.

Insbesondere bei einfarbigem Druck wird die Druckwalze als Teil der Beschichtungsanlage, z. B. für die Holzreproduk- tion, in Linie konzipiert.

Nach dem Drucken wird durch Auftragswalzen auf die Papier- bahn 16 ein mit Elektronenstrahl härtbarer Decklack, ein sog. ESH-Lack, aufgetragen. Danach erst erfolgt die Vernet- zung bzw. die Polymerisation, bevorzugt mit etwa 170 kV bei einer Eindringtiefe von etwa 150 Mikrometern.

Das in beschriebener Weise produzierte, vernetzte Bahnpro- dukt sieht dann beispielsweise folgendermaßen aus : Auf ei- ner unterliegenden, imprägnierten Papierschicht von etwa 60 g/m2 ist eine--gegebenenfalls mehrlagige--Farbschicht einer Dicke bis zu 2 Mikrometern von etwa 1 bis 2 g/m2 an- geordnet, darauf jene Deckschicht aus ESH-Lack mit 10 bis 12 Mikrometern sowie 10 bis 12 g/m2. Dieses Endprodukt kann dann z. B. mit Holzwerkstoffplatten, etwa Spanplatten, Sperrholz, mitteldichte (MDF) oder hochdichte (HDF) Faser- platten unter Zuhilfenahme von Klebstoff verpreßt werden.

Von Bedeutung ist vor allem, daß dank des beschriebenen Verfahrens mit einer kondensationsharzfreien und formalde- hydfreien Dispersion, Suspension oder Lösung sehr gute Pro- dukteigenschaften erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auch das Rezyklieren von Polymeren bzw. polymerhaltigen Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen in Papierresten ; bei der Papierproduktion entstehen Papierreste im Umfang von bis etwa 10 W des Ge- samtaustrages, vor allem unvernetzte Papierreste am Ende des Glättvorganges bzw. des Druckens.

An der Leimpresse (Size-Presse) 12 wird gemäß Fig. 2 ein Überlauf 18 für nicht benötigtes Bindemittel, beispiels- weise eine Emulsion (Acrylat/Wasser), in einen Bindemittel- vorratsbehälter 20 rückgeführt ; es entsteht also ein reiner Bindemittelzyklus in geschlossenem Kreislauf.

Der ein Dosierventil 22 enthaltende Zulauf 24 des Vorrats- behälters 20 ist mit einem Mischbehälter 26 für Rohstoffe verbunden, der Unterlauf 28 mit einem Filter 30, den eine Rückführleitung 32 mit der Leimpresse 12 verbindet.

Die unvernetzten Papierreste werden aufgeschlossen und ge- trennt in Zellstoffe und Pigmente sowie Bindemittel (z. B. Emulsion ; Wasser und Polymer), wobei das Bindemittel--wie beschrieben--rückgeführt wird.

Während im Rahmen der Erfindung das nicht benötigte Mate- rial in den Bindemittelzyklus zurückgelangt, mußte bislang der--kondensationsharzhaltige--Papierrest zu hohen Ko- sten als Sondermüll entsorgt werden.