DE1222785B

DE1222785B - Verfahren zum Flammfestmachen von blattfoermigem Fasermaterial wie Papier, Pappe, Faserplatten od. dgl.

Info

Publication number: DE1222785B
Application number: DEQ637A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Lautenbach; Dr Kurt Quehl
Original assignee: LISELOTTE QUEHL GEB GROSSE
Current assignee: LISELOTTE QUEHL GEB GROSSE
Priority date: 1960-11-08
Filing date: 1960-11-08
Publication date: 1966-08-11

Description

Verfahren zum Flammfestmachen von blattförmigem Fasermaterial wie Papier, Pappe, Faserplatten od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Flammfestmachen von blattförmigem Fasermaterial, wie Papier, Pappe, Faserplatten od. dgl.
Es sind viele Versuche gemacht worden, um blattförmiges Fasermaterial, wie Papier, Pappe und Faserstoffplatten, für bestimmte Verwendungszwecke, wie Girlanden, Saaldekorationen, Verpackungsmaterial oder Isolierplatten, flammfest zu machen. Es wurde zu diesem Zweck die Nachbehandlung fertiger Papiere mit wasserlöslichen, flammhemmenden Salzen vorgeschlagen. Eine derartige Behandlung erfordert jedoch einen gesonderten Arbeitsgang, welcher außerdem infolge der geringen Naßfestigkeit des Materials schwierig auszuführen ist. Ferner ist vorgeschlagen worden, wasserlösliche, fiammhemmende Salze zum Faserstoff in der Mischvorrichtung, z. B. einem Holländer, zuzusetzen. Beide Arbeitsweisen haben nicht zu ausreichend brauchbaren Erzeugnissen geführt, insbesondere weil die erhaltenen Effekte nicht wasserbeständig waren.
Es ist ferner bekannt, Papierstoff mit wäßrigen Dispersionen chlorierter organischer Substanzen nachzubehandeln oder derartige Dispersionen dem Papierstoff im Holländer zuzusetzen. Auch diese Verfahren haben keinen wesentlichen Eingang in die Technik gefunden. Bei der Verwendung chlorierter organischer Substanzen im Holländer traten durch Ablaufen dieser Substanzen im Siebwasser große Verluste ein. Das erhaltene Papier besaß außerdem keine gute Flammfestigkeit.
Es ist weiter ein Verfahren zur gleichzeitigen beständigen dammfesten und wasserabstoßenden Ausrüstung von faserigem Material, insbesondere Textilien, bekannt, bei welchem das faserige Material mit einem sauren Behandlungsbad, das durch Zusammenmischen einer Lösung oder Dispersion wasserabstoßend wirkender Substanzen, wie Paraffine, Wachse, Fettsäuren, und einer Lösung nachchlorierten Polyvinylchlorids in organischen Lösungsmitteln mit einer organischen Säure und Stabilisatoren, wie Gummiarabikum, Albumin, Leim, Methylcellulose, sowie Aluminium- oder Zirkonsalze enthaltenden wäßrigen Lösung und darauffolgendes Einbringen eines oder mehrerer als Flammschutzmittel bekannter Metalloxyde, wie Antimontrioxyd, hergestellt worden ist, imprägniert und anschließend getrocknet wird.
Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich um das Flammfestmachen von fertigfabrizierten Fasergebilden, insbesondere Textilgeweben, sowie von Papier oder von Leder in einem Bad. Der Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von dichtem oder starkem bahnen-, Blatt- oder plattenförmigem Material standen wesentliche Schwierigkeiten entgegen, weil bei Anwendung auf die fertigfabrizierten Materialien kein ausreichender Flammfesteffekt erzielt wird und bei etwaigem Einbringen des Dispersion in den Papierstoff od. dgl. infolge Ablaufens wesentlicher Teile der Dispersion mit dem Siebwasser kein guter Effekt zu erzielen ist.
Es ist ferner bekannt, ungebleichten Zellstoff mit Polyvinylchlorid oder nachchloriertem Polyvinylchlorid und Antimontrioxyd zu versetzen und die Masse nach Zugabe der üblichen Zusätze auf Papier zu verarbeiten. Auch dieses Verfahren hat keinen Erfolg gehabt.
Aufgabe der Erfindung ist das Flammfestmachen von Faserstoff enthaltendem blattförmigem Material, wie Papier, Pappe, Faserplatten od. dgl., unter technisch einfach auszuführenden üblichen Herstellungsbedingungen in solcher Weise, daß einwandfreie, fiammfeste Erzeugnisse hoher Wasser- oder Wetterbeständigkeit erzielt werden.
Es wurde gefunden, daß man wäßrige Dispersionen von chlorierten organischen Substanzen, wie Chlorparaffin, Chlorkautschuk, Polyvinylchlorid, nachchloriertem Polyvinylchlorid, Polyvinyhdenchlorid oder Polyvinylmischpolymerisaten, einzeln oder in Mischung zusammen mit Flammschutz bewirkenden Metallverbindungen, wie den Oxyden, Oxyhalogeniden und Hydroxyden von Metallen der II. bis V. Gruppe des Periodensystems, vorzugsweise von Antimon, mit Erfolg für das Flammfestmachen von Faserstoff erzeugnissen einsetzen kann, wenn man den zerkleinerten Faserstoff mit den genannten Dispersionen in einer Mischvorrichtung (Holländer, Bütte od. dgl.) versetzt und dafür Sorge trägt, daß nicht nur die Dispersionen in der Mischvorrichtung zerstört, sondern auch die flammhemmenden Substanzen in grobdisperser Form auf dem Faserstoff fixiert werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Flammfestmachen von blattförmigem Fasermaterial, wie Papier, Pappe, Faserplatten od.-dgl., unter Verwendung einer Dispersion von chlöri6rten organischen Substanzen zusammen mit Flammschutz bewirkenden.:Metallverbindungen, - wie Antimontrioxyd und ähnlichen Verbindungen, und in Gegenwart =von- unionenaktiven Substanzen, welche- mit Kationen -mehrwertiger Metalle wasserunlösliche Verbindungen ergeben, ist dadurch gekennzeichnet, daß die an sich zur Flammfestmachung bzw. Papierleimungbekannten Substanzen -bereits- mit- dem- Faserstoffbrei zusammen dispergiert und schließlich durch Zusatz von Salzen mehrwertiger Metalle auf den Fasern fixiert werden und dieser - Faserstoffbrei- in-`-bekannter -Weise zu einem=-, blattförmigen .Erzeugnis. geformt; entwässert und getrocknet wird.-Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden solche Mengen an anionenaktiver Substanz und Salzen mehrwertiger Metalle eingesetzt, daß die Fixierung der Flammschutzmittel fast qüäntitativ erfolgt.
Als Verbindungen, die .mit Yationen mehrwertiger Metalle wasserunlösliche Ausfällungen ergeben, können z. B. Fettsäureseifen, Harzseifen,- Alginate, Carboxymethylcellulose oder Polyäcrylsäuresälze verwendet werden. Die Mengen der genannten' ännionaktiven Verbindungen müssen-nicht nur in-Abhängigkeit-von den flammfestmachenden -Substanzen, sondern auch von dem Faserstoff und dem gewünschten Fertigprodukt gewählt werden. -Die Mengen an anionenaktiven Verbindungen können in" der Größenordnung von 1,5 bis 5 Gewichtsprözent, vorzugsweise von 2,5 bis 3,5: Gewichtsprozent, bezögen auf- der Faserstoff (Festgehalt); eingesetzt werden: Diese- Mengcri gelten zusätzlich zu etwa vorgesehenem Harzleim-für die Leimung oder Bindung bei den Fasererzeugnissen. Die üblicherweise verwendeten Harzleimmengen genügen nicht, um den erfindungsgemäß erzielbaren Effekt herbeizuführen; bei Anwendung der üblichen Harzleimmengen erhält man ein Erzeugnis mangelhafter mechanischer Festigkeit mit. mangelhaften Flammfesteigenschaften.
Bei der Herstellung von Papier od. dgl. werden vielfach Bindemittel, wie z. B: Harzleim( (Harzsäureseifen), in Mengen von 0-,5 bis 20/" bezogen, auf den Trockenstoff, benutzt und mittels Alaun ausgefällt und auf den Stoff gebunden: Die üblicherweise eingesetzten Mengen an- Harzleim reichen jedoch nicht aus, um bei Anwendung einer flammfestmachenden Dispersion eine Vergröberung bzw. Fällung- der dispersen Bestandteile herbeizuführen und eine einwandfreie Fixierung der flammfestmachenden Substanzen zu gewährleisten.- -Bei iichtiger Wahl der Mengen der anionenaktiven Verbindungen erhält man einen ausgeprägten Mitreißeffekt auf die- emulgierten- bzw. dispergierten flammhemmenden Substanzen bei der Metallsalzfällung. Durch geeignete Bemessung der Mengen der- genannten Verbindungen ist es möglich; die flammhemmenden Substanzen fast quantitativ aus ihrem Dispersions= verband zu entfernen, durch Absorption an-das Fasergut zu binden und so die- Verluste im Siebwasser auf ein Minimum herabzusetzen. -,- Zum Fixieren der dispersen Teilchen der Dispersion auf dem Fasergut können insbesondere Lösungen von Aluminiumsulfat- oder- Älümiüiuinala-an verwendet werden. - -Ausgezeichnete Ergebnisse wurden erzielt, wenn bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Fasergut mit 20 bis 5.0010 der flämmhemmenden Substanzen beladen wurde, wo beider Herstellung von Holzfaserplatten im allgemeinen 200/, oder sogar weniger ausreichen, während für das Flammfestmachen von leichtem Papier Mengen bis zu 50 °/o der flammhemmenden Substanzen (chlorierte organische Substanz und Flammschutz bewirkende Metallverbindungen) erforderlich sein können, um optimale Effekte zu erzielen.
Die erfindungsgemäß flammfest gemachten Faserstofferzeugnisse behalten ihre Flammfestigkeit auch nach langdauernder Bewitterung und Spülung im fließenden Wasser- bei:- Die Erfindung gestattet unter anderem. Wellpappe` für Verpackungszwecke; die bei bekannten Nachbehandlungsverfahren nicht beständig flammfest imprägniert-'werden -kann, hochwirksam flammfest zu -machen: Ferner können Isolierplatten für Dekorationszwecke und die Bauindustrie mit ausgezeichneter- -Flammfestigkeit- nach - dem Verfahren gemäß der Erfindung -hergestellt werden: Die Erfindung.mird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

- Beispiel 1 Es' wurde eine wäßrige Dispersion hergestellt aus

z ' - Gewichtsprozent

Mischpolymerisatemulsion aus Poly-

vinylchlorid und Pölyvinyliderichlörid "-

(Feststoffgehaltetwä 50 Gewichtsprozent) 25 liis 35

Antimontriöxyd .- . . . 20 bis 30

Acrylsaurem Ammonium --

Wasser .............................. Rest

In 600 kg holländerfertigem, gebleichtem Sulfitzellstoff mit einem Feststoffgehalt von 100 kg wurden 75 bis 100 kg dieser Dispersion in den Holländer eingebracht. Nach gutem Durchmischen -und Zusatz einer Menge von 1 Gewichtsprozent- Harzleim, bezogen auf den :Zellstofl=Festgehalt, wurden etwa 35 kg einer 10°/oigen wäßrigen Kaliumaluminiumsulfatlösung (Alaunlösung) zugegeben, worauf alsbald eine Fixierung-der dispersen Teilchen der Dispersion auf der Zellstoffaser erfolgte: Der erhaltene- Stoffbrei wurde -auf -einer üblichen Papiermaschine zu Papieren von 100 bis 150 g/qm verarbeitet. Die Papiere zeigten gute Flammfesteigenschaften. .

. - Beispiel-2 Es. wurde eine wäßrige,. Dispersion .hergestellt aus

- --- '' - - -' Gewichtsprozent

Polyvinylchlöridemulsion, handelsüblich

(Feststoffgehalt 50 bis 600/# ..... . . . 25 bis 35

Antimontrioxyd ........ , . . . . , . . . : .-20 bis 30

Carboxymethylcellulose .............. 2

Fettsaure Seife ..................... 1

Wasser........................ ... Rest

Zu 100 kg" gemahlenem, ungebleichtem Natronzellstoff in 5000 kg Wasser in einer Bütte wurden 50 bis 65 kg der so hergestellten Dispersion gegeben.

Nach gutem Durchmischen wurden etwa. 50 kg einer 10°/jgen Aluminiumsulfatlösung zugegeben; wodurch die dispersen Teilchen der Dispersion auf die Faser gefällt wurden.

Der erhaltene Zellstoffbrei wurde dann auf einer Papiermaschine in üblicher Weise ausgefahren, wobei Papiere von 150 bis 200 g/qm erhalten wurden, welche sehr gute Flammfesteigenschaften aufwiesen. Dieses Beispiel zeigt die Herstellung eines harzleimfreien Papiers. Beispiel 3 Zu 100 kg (Festgehalt) Holländereintrag für Pappe wurden 20 bis 40 kg einer gemäß Beispiel 2 hergestellten Dispersion zugesetzt. Nach guter Durchmischung im Holländer und Zusatz eines handelsüblichen Harzleimes (1 kg) wurden etwa 25 kg einer 10°/oigen Alaunlösung zugegeben, wodurch die Fällung und Leimung des Stoffbreies herbeigeführt wurde. Der Stoffbrei wurde auf einer Pappmaschine in üblicher Weise verarbeitet. Es wurde eine Hammfeste Pappe erhalten, die gut zu Hammfesten Kartons verarbeitet werden konnte. Beispiel 4 Es wurde eine wäßrige Dispersion hergestellt aus

Gewichtsprozent

Polyvinylchloridemulsion, handelsüblich

(Feststoffgehalt etwa 600/,) ........... 25 bis 35

Butadienacrylnitrilemulsion (Feststoff-

gehalt etwa 60 °/o) ................... 5 bis 15

Antimontrioxyd ..................... 20 bis 30

Natriumalginat ..................... 3,5

Wasser............................. Rest

Zu 100 kg Holzschliff, aufgeschlämmt in 2500 kg Wasser, wurden 20 bis 40 kg der so hergestellten Dispersion zugegeben. Nach guter Durchmischung in einer Bütte wurde ein übliches Bindemittel, wie Leim, Kasein, Albumin oder Wasserglas, in einer Menge von etwa 5 kg zugesetzt.

Die Mischung wurde mit etwa 20 kg einer 10°/oigen Aluminiumsulfatlösung auf einen pH-Wert von 4 bis 5 eingestellt. Es wurde dadurch das Bindemittel zusammen mit den dispersen Teilchen der Dispersion auf die Holzfasern niedergeschlagen.
Der Holzfaserbrei wurde darauf in üblicher Weise zu Platten verformt und getrocknet. Die Platten wiesen eine ausgezeichnete Flammfestigkeit auf.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Flammfestmachen von blattförmigem Fasermaterial, wie Papier, Pappe, Faserplatten od. dgl., unter Verwendung einer Dispersion von chlorierten organischen Substanzen zusammen mit Flammschutz bewirkenden Metallverbindungen, wie Antimontrioxyd und ähnlichen Verbindungen, und in Gegenwart von anionaktiven Substanzen, welche mit Kationen mehrwertiger Metalle wasserunlösliche Verbindungen ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich zur Flammfestmachung bzw. Papierleimung bekannten Substanzen bereits mit dem Faserstoff brei zusammen dispergiert und schließlich durch Zusatz von Salzen mehrwertiger Metalle auf den Fasern fixiert werden und dieser Faserstoffbrei in bekannter Weise zu einem blattförmigen Erzeugnis geformt, entwässert und getrocknet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche Mengen an anionaktiver Substanz und Salzen mehrwertiger Metalle eingesetzt werden, daß die Fixierung der Flammschutzmittel fast quantitativ erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fettsäureseifen, Harzseifen, Alginate, Carboxymethylcellulose oder Polyacrylsäuresalze als anionaktive Verbindungen verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen von Aluminiumsulfat oder Alaun zur Herbeiführung der Ausfällungen und zum Fixieren der dispersen Teilchen der Dispersion auf den Fasern verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Chlorparaffin, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, nachchloriertes Polyvinylchlorid oder Gemische davon als chlorierte organische Substanzen verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1021326; J. K a 1 t e n b a c h: Leimungsprobleme (Papierleimung), 1960, S.12, 93 bis 144, 164 bis 171.