DE1760115C3

DE1760115C3 -

Info

Publication number: DE1760115C3
Application number: DE1760115A
Authority: DE
Inventors: Robert Lewis Corham N.H. Jones; James Garrett Annandale Va. Murphy
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1967-04-05
Filing date: 1968-04-05
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE1760115B2; GB1226877A; US3493419A; DE1760115A1; FR1561620A

Description

Die in diesem Verfahren verwendeten Beschichiungszubemtungen bilden einen weiteren Teil der Erfindung.

Die Bezeichnung »Lösungsmittel« umfaßt nicht nur Lösungsmittel mit den oben angegebenen Eigenschaften, die im wesentlichen reine chemische Verbindungen sind, sondern ebenso Lösungsmittel, die Gemische solcher Verbindungen sind, sofern die Gemische die für die Lösungsmittel angegebenen Eigenschaften aufweisen.

Die Erfindung ist von besonderem Wert bei der Herstellung von Papier mit Trennbeschichtungen zur Verwendung beim Gießen von Polyurethan. Für einen solchen Zweck wird als zweites Harz ein polymerisierbares Silicon- und als erstes Harz ein polymerisierbares Aminformaldehydharz, das mit einem Alkydharz weich gemacht ist, verwendet.

Bevorzugte Aminformaldehydharze sind Melaminformaldehydharze, aber ebenso können andere Harze nach der Erfindung verwendet werden, wie beispielsweise Harnstofformaldehydharze und Triazinformaldehydharze. Die Aminformaldehydharze werden auf das Papier aufgebracht, solange sie noch in einer polymerisierbaren oder härtbaren Form sind, und die verwendete Zubereitung umfaßt daher im allgemeinen einen Polymerisationskatalysator für das Harz.

Es werden handelsübliche Aminformaldehydharze verwendet. Als Alkydharze werden handelsübliche oxydierende oder nicht oxydierende Alkydharze zum Weichmachen des Aminformaldehydharzes verwendet. Fs wird in einer Menge verwendet, die /um Weichmachen des Aminformaldehydharzes geeignet ist, und die Menge ist im allgemeinen eine solche, daß das Gewichtsverhältnis Alkyd zu Aminformaldehydharz zwischen 4 : 1 und 1 : 1 liegt

Das verwendete Siliconharz ist ein polyinerisierbares oder härtbares Polydimethylsiloxan.

Die zur Herstellung der Beschichtungszubereitungen verwendeten Lösungsmittel müssen im Hinblick auf die vorgesehenen Harze ausgewählt werden. Das zweite Harz, d. h. das Harz, das auf der Oberfläche ausgeschieden wird, muß in dem weniger flüchtigen Lösungsmittel unlöslich sein. Es ist /um Erreichen guter Ergebnisse wünschenswert, daß das erste Harz in dem Lösungsmittel des zweiten Harzes, d. h. in dem Lösungsmittel höherer Flüchtigkeit, unlöslich sein sollte. Es können jedoch durch Versuche geeignete Kombinationen von Lösungsmitteln gefunden werden, die ein homogenes Gemisch liefern sollten. Der Grund dafür ist, daß mit Dispersionen, die bei normalem Ablauf absitzen, im allgemeinen keine guten Ergebnisse erhalten werden. Wenn die für die ersten und zweiten Harze ausgewählten Lösungsmittel in den verwendeten Verhältnissen nicht mischbar sind, kann ein drittes, die Mischungslücke schließendes Lösungsmittel dem Lösungsmittelgemisch zugesetzt werden. Ein drittes Lösungsmittel kann in jedem Fall dann wünschenswert sein, wenn es den Feststoffgehalt, die Beschichtungsviskosität oder andere physikalische Eigenschaften der Bcschichtungszubereitung beeinflußt.

Geeignete Lösungsmittel für Harnstofformaldehydalkydharzc umfassen Xylol und Butanol, und vorzugsweise wird wenigstens eines dieser Lösungsmittel als Lösungsmittel für solche Harze in den erfindungsgemäßen Zubereitung^.! verwendet. Geeignete Lösungsmittel für die nach der Erfindung verwendeten Siliconharze umfassen niedere Alkane, vorzugsweise Hexan. Dieses hat einen viel niedrigeren Siedepunkt als Xylol und Butanol und ist daher viel flüchtiger.

Das Harnstofformaldehydharz ist im wesentlichen in dem Hexan unlöslich. Die bevorzugten Kombinationen der Lösungsmittel haben eine Mischungslücke, und es wird daher, wenn Gemische von einem niederen Alkan mit Xylol und/oder Butanol verwendet werden, ein drittes Lösungsmittel zur Erzielung vollständiger Mischbarkeit zugesetzt. Ein bevorzugtes drittes Lösungsmittel ist Mcthyläthylketon. Dieses Lösungsmittel wirkt zusätzlich als Lösungsmittel für Harnstofformaldehydalkydharz.

Die Menge Aminformaldehydharz in der Beschichtungszubereitung wird gewöhnlich im Bereich von 8 bis 16 Gewichtsprozent und der Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszubereitung im allgemeinen im Bereich von 2G bis 45 Gewichtsprozent liegen. Normalerweise ist der Anteil Siliconharz im Verhältnis zu dem plastifizierten Aminformaldehydharz gering. Mengen Siliconharz im Bereich von 2 bis S Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile weichgemachtem Melaminformaldehydharz wurden als zufriedenstellend befunden.

Die Beschichtungszubereitungen enthalten gelöste Polymerisationskatalysatoren für jedes der Harze. Die Zubereitungen können ebenso Figmente oder Mattierungsmittel, wie Siliciumdioxid, enthalten, die dazu dienen, den Glanz der von den Zubereitungen erhaltenen Trennbeschichtung zu steuern. Bei Verwendung der Zubereitungen können Trennbeschichtungen mit dem Glanz, der Härte, Biegsamkeit und anderen Eigenschaften des Aminformaldehydalkydharztyps der Beschichtung erhalten werden, während sie andererseits gute Trenneigenschaften von Siliconharzen aufweisen.

Die Beschichtungen werden auf Papier aufgebracht. Im allgemeinen wird dem Papier vorausgehend eine geeignete Ausgangsbeschichtung gegeben. Standardvorbeschichiungsverfahrer. und Zubereitungen, die für solche Zwecke geeignet sind, sind bekannt. Bei der Herstellung eines Papiersubstrats für die Beschichtung mit einer erfindungsgemäßen Trennbeschichtung wird dem Papier vorzugsweise eine Anfangsreschichtung gegeben, wonach eine Zwischenbcschichtung folgt, die vorzugsweise durch Gießbeschichten aufgebracht wird. Dieses Verfahren schafft eine geglättete Grundlagenbeschichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nunmehr als Beispiel im einzelnen beschrieben.

Auf die sehr geglättete beschichtete Oberfläche des Papierträgers, die sich aus dem Gießen oder Superkalandrieren ergibt, wurde eine Schicht der Beschichtungszubereilung in einem flüchtigen Lösungsmittel mittels eines Gegenlaufwalzenbeschichters in einer Menge von 2,7 bis 3,6 kg, z. B. 3,2 kg, Trockengewicht aufgebracht, wonach die Beschichtung getrocknet und ungefähr eine halbe Minute in einem Trockner hoher Geschwindigkeit mit einer Austrittstemperatur von 260 C getrocknet und gehärtet wurde.

D'e Zubereitung wurde durch einfaches Mischen der Rohmaterialien, wie angegeben, hergestellt. Die zufriedenstellendste Mischrcihenfolge bestand darin, den Siliconharzkatalysator zuletzt zuzugeben, da die Polymcrisicrung des Siliconharzes beginnt, sobald dieser zugegeben wird. Die Topfzeit der Trennbeschichtungszubereitung lag im Bereich von 10 bis Id Stunden.

Die Beschichtungszubereitung enthielt die nachfolgenden Gewichtsteilc:

Wirksame Bestandteile
30 Melaminharz
70 Alkydharz

1.5 Para-Toluolsulfonsäure

4,2 Siliconharz

4,2 Siliconharzkatalysator

Flüchtige Lösungsmittel

56,6 Xylol

14,5 Butanol

25,0 MAK (Methyläthylketon) 75,0 Hexan

109,9

171,1

Das Melaminharz war ein Melamin-Formaldehyd- Trennblätter werden verwendet, um ein Polyurethan harz in 60gewiclHsprozentiger Lösung in gleichen zu gießen, das in einem Lösungsmittel, wie Äthyl-Teilen von Xylol und Butanol. Für das Melaminharz 15 acetat, mit einer Konzentration von ungefähr 30 Vo wurde die Sulfonsäure als Katalysstor in einer 25ge- gelöst ist, wobei die Lösung auf den Träger mittels wichtsprozentigen Lösung in Butanol zugegeben. einer Beschichtungsrakel aufgebracht wird. Der sich

Aus 43 Teilen Phthalsäureanhydrid und 33 Teilen ergebende Film läßt sich leicht von dem Träger als Kokosnußöl wurde ein nicht oxydierendes Alkydharz selbsttragender Film abziehen. Wahlweise kann der hergestellt. Dieses Alkydharz wurde als 60gewichts- 20 Film, während er noch auf dem Träger ist, seine prozentige Lösung in Toluol verwendet. ausgesetzte Vorderseite auf dem Papier haben, und

Das Siliconharz war ein härtbares, handelsübliches danach kann der Träger davon getrennt werden. In Polydimethylsiloxan. Der Siliconharz-Katalysator einem anderen Fall hat die von dem Träger freiwar flüssiges Zinnoctoat. gegebene Seite des Polyurethanfilms einen End-MÄK und Hexan wirken als Verdünnungsmittel, 25 zustand, der im wesentlichen spiegelbildlich der um den Feststoffgehalt und die Viskosität der Zube- Oberfläche des Trägers entspricht,
reitung auf brauchbare Werte zu bringen. Geeignete Obgleich die Erfindung einen besonderen Wert Viskositäten liegen zwischen 70 und 100 cP. Bei Ver- bei der Herstellung eines freigebenden Trägers zur dünnung mit entweder MAK oder Hexan wurde die Herstellung eines Polyurethanfilms mit jedem gc-Zubereitung trübe. Es wurde gefunden, daß, wenn 30 wünschten Grad von hohem Glanz hat, ist sie in MÄK und Hexan im Verhältnis zwischen i : 2 und gleicher Weise zur Herstellung von mit hochglänzendem Melamin-Harz überzogenen Bau- bzw. Wandplatten brauchbar. Solche Platten werden aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt, wie Sperrholz, 35 zusammengesetzten Platten bzw. Pappe u. ä., die eine Oberfläche haben, die aus Schichten von Gewebe oder Papier, gesättigt mit teilweise kondensiertem Harz, besteht. Die Oberfläche ist gewöhnlich eine Schicht von alpha-Cellulosepapier, das mit teil-

gebnis, daß das Siliconharz zuerst aus der Lösung 40 kondensiertem Melamin-Formaldehyd-Reaktionsproaustritt. Es wurde gefunden, daß ausreichend Silicon- dukt gesättigt ist. Das abziehbar beschichtete Gewebe

1 :4 gemischt wurden, das Gemisch in jeder gewünschten Menge, ohne Trübung zu verursachen, zugegeben werden konnte, wobei das verwendete Verhältnis 1 : 3 ein Optimum war.

Weil das Hexan einen um etwa 10⁰C niedereren Siedepunkt als MÄK hat, verflüchtigt es sich mit einer größeren Geschwindigkeit als das MÄK während des Trocknens der Beschichtung mit dem Er-

harz an der Oberfläche wegen seiner Unverträglichkeit mit den Melamin-Alkydharzen austritt, um die gewünschten Trenneigenschaften der Beschichtung zu bilden.

Die in dem Beispiel erhaltenen beschichteten

der Erfindung bildet eine überlegene Unterlage für die Walzen der Presse, um den gewünschten Grad von Glanz bei der Endplatte und das gleichzeitige 45 Freisein von Kleben der Platte auf der Unterlage oder der Walze sicherzustellen.

Claims

1 2 bzw. beschichteten Trennpapieren, die zur Vcrwen- Patentansprüche· dung bei"1 Gießen von Polyurethanharzen geeignet sind. Bei diesen letzteren beschichteten Papieren ist

1. Verfahren zum Beschichten von Papier, bei es wünschenswert, daß die Trennbeschichtung ebenso dem eine Beschichtungsmas?e auf das Papier auf- 5 einen hohen Glanz als auch gute Trenneigenschaften gegossen und die Beschichtung einer Wärme- aufweist. Eine Melaminformaldchyd-Alkydharzlackbehandlung unterworfen wird, dadurch ge- art von Trennbeschichtung ergibt eine Oberfläche mit kennzeichnet, daß eine Beschichtungsmasse einem hohen Glanz, jedoch wird eine solche Beaus polymerisierbarem Aminformaldehyd/Phthal- schichtung normalerweise nur gering von Urethanalkydharz und mit diesem unverträglichen Dirne- io harzen freigegeben. Andererseits ergibt eine Trennthylpolysiloxanharz, die in einem homogenen beschichtung mit einem Süiconharz eine gute Frei-Lösungsmittelgemisch aus einem Lösungsmittel gäbe von Urethanharzen, schafft aber nur eine Oberfiir das Aminformaldehyd/Phthalalkydharz, in fläche mit einem sehr geringen Glanz. Es ergibt also dem das Dimethylpolysiloxanharz unlöslich ist, keine Beschichtungsart allein vollständig zufriedenaus einem niedrigen Alkan als Lösungsmittel für 15 stellende Ergebnisse, und in gleicher Weise werden das Polysiloxanharz, in dem das Aminform- zufriedenstellende Ergebnisse nicht erhalten, W2nn aldehyd/Phthalalkydharz praktisch unlöslich ist die beiden Überzüge nacheinander aufgebracht wer- und aus einem weiteren Lösungsmittel für das den, d. h., wenn der Überzug aus zwei unterschied-Aminformaldehyd/Phthalalkydharz, das einen liehen Beschichtungszubereitungen gegossen wird,
höheren Siedepunkt als das niedrige Alkan hat 20 Aus der britischen Patentschrift 852 596 ist die und das mit den Lösungen der zwei Harze in den Beschichtung von Papierbahnen mit Organopolybeiden anderen Lösungsmitteln mischbar ist, ge- siloxanen bekannt. Hierbei wird ein Gemisch aus löst sind, auf das Papier aufgegossen wird und zwei Siloxanen verwendet, von denen eines hydroxidurch Erwärmen die Beschichtung getrocknet und liert sein muß. Um eine gute Ablösung zu erreichen, die Harze gehärtet werden. 25 muß das hydroxiüerte Harz 95°/o des gesamten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Siloxanharzgehaltes betragen.

kennzeichnet, daß Papiere mit einer glatten Im Gegensatz dazu werden erfindungsgemäß keine

Grundbeschichtung und als Lösungsmittel für die hydroxilierten Siloxanharze verwendet.

Harze ein Gemisch aus Xylol und/oder Butanol Aus der britischen Patentschrift 946 776 ist ein

zusammen mit Hexan und Methylethylketon, mit 30 Veiiabren zur Herstellung von Gegenständen aus

einem Mengenverhältnis Methylethylketon zu Asbestzement mit wasserundurchlässigen Beschich-

Hexan von 1 : 2 bis 1:4 verwendet werden. tungen bekannt. Weiterhin wird in der Zeitschrift

3. beschichlungsmasse, enthaltend ein poly- Ind. Engng. Chem., 46 (1954), Heft 11, S. 2338, bemerisierbares Aminformaldehyd/Phthalalkydharz schrieben, daß zur Modifizierung von Siliconharzen und ein mit diesem unverträgliches polymensier- 35 unter anderem Melaminformaldehydharze und Alkydbares Dimethylpolysiloxanharz, gelöst in einem harze verwendet werden.

homogenen Lösungsmittelgemisch aus einem Die erfindungsgemäßen Gegenstände haben eine

Lösungsmittel für das Aminfermaldehyd/Alkyd- Oberfiächenbeschichtung, die aus einer einzigen Zu-

harz, in dem das Polysiloxanharz unlöslich ist, bereitung gegossen ist und die zwei im wesentlichen

aus einem niedrigen Alkan als Lösungsmittel für 40 unverträgliche filmbildende Harze umfaßt, wobei in

das Polysiloxanharz, in dem das Aminformalde- diesen Beschichtungen die Konzentration eines Har-

hyd/Phthalalkydharz praktisch unlöslich ist, und zes größer an der Oberfläche der Beschichtung als im

aus einem anderen Lösungsmittel für das Amin- Inneren der Beschichtung ist.

formaldehyd/Phthalalkydharz, das einen höheren Diese beschichteten Papiere haben den großen

Siedepunkt als das niedrige Alkan hat und das 45 Vorteil, daß die Beschichtungen auf diesen die Vor-

mit den Lösungen der zwei Harze in den beiden teile beider Harze in siel, vereinen. Die Beschichtun-

anderen Lösungsmitteln mischbar ist. gen sind vollständige Oberfiächenbeschichtungen und

4. Beschichtungsmasse nach Anspruch 3, ent- unterscheiden sich daher von Beschichtungen, die aus haltend ein Lösungsmittelgemisch aus Xylol und/ zwei getrennten Überzugszubereitungen hergestellt oder Butanol zusammen mit Hexan und Methyl- 50 werden.

äthylketon, in dem das Mengenverhältnis Me- Nach der Erfindung wird ein beschichtetes Papier

thyläthylketon zu Hexan 1 : 2 bis 1 :4 beträgt. hergestellt durch Gießen einer Beschichtungsmasse

einer Harzzubereitung, die ein erstes und ein zweites im wesentlichen unverträgliches filmbildendes poly-

55 merisierbares Harz in Lösung in einem homogenen

Lösungsmittelgemisch von wenigstens zwei Lösungsmitteln umfaßt, auf das Papier. Eines der Lösungsmittel ist im wesentlichen flüchtiger als das andere,

Es ist allgemein üblich, Gegenstände zu überziehen und das zweite Harz ist in dem flüchtigeren Lösungsbzw, zu beschichten, um denselben bestimmte ge- 60 mittel löslich, während es im wesentlichen in dem wünschte Oberflächeneigenschaften zu verleihen. Die weniger flüchtigen Lösungsmittel unlöslich ist, wäh-Beschichtung wird durchgeführt durch das Gießen in rend das erste Harz in dem weniger flüchtigen Löirgendeiner Weise von einer oder mehreren Beschich- sungsmittel löslich ist, so daß bei Erhitzung der Betungszubereitungen über die Oberfläche des Gegen- schichtung das flüchtigere Lösungsmittel verdampft Standes. Beispielsweise wird dies vorgenommen, wenn 65 und das zweite Harz dadurch an der Oberfläche dc<eine gewisse Form von Trennbeschichtung auf einem Beschichtung zur Ausscheidung veranlaßt wird. Bei Gegenstand vorgesehen ist, beispielsweise bei der Verdampfung des Restes des Lösungsmittelgtmischs Herstellung von Papieren mit Trennbeschichlungen polymerisieren beide Harze.