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Verfahren zur Herstellung eines in Wasser zerfallenden Papieres
Der für die Papierherstellung wesentliche Vorgang ist das Verfilzen der zum Aufbau des Papieres erforderlichen Fasern auf der Rüttelsieb-Maschine, das zu einem in Wasser nicht mehr lösbaren Faserverband führt. Daher ist Papier, auch wenn es nicht geleimt ist, z. B. Filter- oder Löschpapier, in Wasser unlöslich. Die Papierfaser quillt zwar und, die Nassfestigkeit des Papieres ist geringer als die Trockenfestigkeit, der Faserverband bleibt aber so stabil, dass jedes nasse Papier getrocknet werden kann und dadurch seine ursprüngliche Festigkeit mehr oder weniger wieder erreicht.
Ist das Papier zusätzlich noch geleimt, wie z. B. Schreibpapier, so besitzt das Material eine hohe Wasserfestigkeit und ist auch nach stundenlanger Berührung mit Wasser beständig und ziemlich unver- ändert.
Ein wasserlösliches bzw. in Wasser zerfallendes Papier ist daher auf dem normalen Papiermacherweg nicht herstellbar, da die Verfilzung der Papierfaser einen auch in Wasser beständigen Faserverbänd ergibt.
Es wurde nun gefunden, dass man dennoch ein in Wasser lösliches bzw. in seine Einzelbestandteile zerfallendes Papier herstellen kann.
Allerdings darf man als Papiergrundstoff nicht die üblichen kurzen Cellulosefasern verwenden, die bei der mechanischen Bearbeitung in Wasser miteinander verfilzen. Man geht vielmehr von einem losen Faservlies mit Faserlängen von 10 bis 60 mm aus, das in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines sogenannten Rando-Webbers oder einer Krempelmaschine bzw. einer Deckelkarde erzeugt wurde. Da die Technik bekannt ist, wird auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet. Einzelheiten können in der Fachliteratur, z. B. im "Textile Bulletin" No. 10, Oktober 1957, S. 2 und 12, nachgelesen werden.
Derart hergestellte trockene Faservliesbahnen werden anschliessend mit einer Mischung aus geeigneten wasserlöslichen filmbildenden Substanzen und Füllstoffen getränkt. Das Tränken kann z. B. mit dem sogenannten"Hunt-saturator"oder auch durch einfaches Besprühen erfolgen. Die Technik ist ebenfalls bekannt und in dem oben genannten Artikel geschildert.
Daraufhin wird dieses mitFü1lstoff und wasserlöslichen Bindemitteln imprägnierte Faservlies getrocknet, wieder angefeuchtet und durch Kalandern zu einem papierähnlichen Gebilde geglättet. Für dieses Verfahren eignen sich natürliche und synthetische Fasern, wie Baumwolle, Leinen, Hanf, Ramie, Wolle oder Viskose-Zellwolle, Acetat-Zellwolle, Polyamide, Polyester, ebenso Polyvinylalkoholfasern oder Alginat-Fasem.
Die Faserlänge beträgt vorzugsweise 10 - 60 mm. Man kann jedoch auch kürzere Fasern verwenden, wobei man aber zweckmässigerweise auch hier mindestens 5% langeFasern mit beimengt, um die Reissfestigkeit des Papieres zu erhöhen.
Als Bindemittel kommen wasserlösliche, filmbildende Stoffe in Frage, wie z. B. Methylcellulose, Celluloseglykolate, Polyacrylsäuren und Acrylate, Polymerisationsprodukte auf Basis von Vinylpyrrolidon, Polycarbonsäuren, wasserlösliche Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte, abgebaute Leime, wasserlösliche Stärkeprodukte, Dextrine und Zucker, Alkali-, Ammonium-, Triäthanolamin-Alginate, Carrageenmooslösungen, Alkali-Caseinate, Wasserglas (Alkalisilika1).
Diesen Bindemitteln werden in wässeriger Lösung bekannte Füllstoffe, wie Kaolin, Kreide, Talkum, Gips, Magnesit, Schwerspat, Lithopone, Titandioxyd, Kieselgur, Mikrocellulose, Asbestine und gegebenenfalls Weichmacher bzw. hygroskopische Mittel, wie Gylcerin, Glykole, Polyglykole und Harnstoff und gegebenenfalls wasserlösliche Farbstoffe und/oder wasserunlösliche Farbpigmente, hinzugefügt und das lose Faservlies mit dieser Mischung auf einer geeigneten Maschine durchtränkt und getrocknet. Anschliessend wird das so erhaltene Halbmaterial wieder bis zur Wasseraufnahme von 3 bis 1510 angefeuchtet
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und durchDurchlaufenlassen durch geheizte Walzen mit zunehmendem Druck bis zum gewünschtenpapier- ähnlichen Endprodukt geglättet.
Nach diesen Verfahren lassensich inWasser lösliche bzw. in ihre Bestandteile zerfallende Papiere je-
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Papiere von 120 bis 150 g/m2 für Buchpapiere od. ähnl. ) herstellen. Diese Papiere können normal mit Tinte, Kugelschreiber oder Bleistift oder auf der Schreibmaschine mit der üblichen Anzahl von Durchschlägen beschrieben werden und lassen sich ebenso leicht auf einem Vervie1fältigungsapparat mit Hilfe einer Matrize bedrucken.
Die besondere Eigenschaft dieser Papiere ist ihre leichte Löslichkeit bzw. der Zerfall dieser Flächengebilde in Wasser. DasPapier besitzt eine ausgezeichnete Durchnetzbarkeit. Das Bindemittel ist in kurzer Zeit gequollen, löst sich im Wasser auf und es hinterbleiben nur die mehr oder weniger unlöslichen Faserbestandteile. Jede Beschriftung löst sich mit denFüllstoffen von der Faser ab, und es ist schon nach kurzer Zeit unmöglich, den Inhalt eines solchen Schriftstückes, auch wenn es in Form eines Schriftaktes oder Buches in vielen Lagen aufeinander liegt, noch zu entziffern.
Zwar ist aus der deutschen Auslegeschrift 1056 916 bereits ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Faservlieses beschrieben. Dieses bekannte papierähnliche Produkt ist aber nicht bedruckbar. Es soll für Handtücher, Taschentücher, Wegwerfwäsche usw. Verwendung finden. Infolge dieser Verwendungszwecke darf und soll dieses bekannte Papier sich bei Benetzung mit Wasser nicht-wie die erfindungsgemässen Papiere - sofort in seine Bestandteile auflösen. So muss ein Papierhandtuch zumindest eine zeitlich geschützte Stabilität gegenüber Wasser aufweisen, da es ansonsten seine Funktion nicht erfüllen kann.
Die verschiedenen Eigenschaften des bekannten und des erfindungsgemässenPapieres beruhen auf der Tatsache, dass sowohl die Ausgangsstoffe als auch die jeweiligen Verfahrensschritte bei der Herstellung der jeweiligenPapiere verschieden sind. So besteht das bekanntepapier aus hydroxylgruppenhaltiger Zellwolle und Baumwolle. Die Verfestigung erfolgt durch eine chemische Reaktion zwischen diesen Fasern und den in geringen Mengen eingebrachten Bindemitteln. Beim erfindungsgemässen Verfahren hingegen findet zwischen Faser und Bindemittel keine chemische Reaktion statt. Ausserdem ist das Bindemittel, das hier zusätzlich noch erhebliche Mengen an Füllstoffen enthält, in wesentlich grösseren Mengen vorhanden.
Die Existenz der bekannten, nicht beschreibbaren, in Wasser nach Stunden zerfallenden Papiere konnte also das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung beschreibbarer, sich innerhalb von Sekunden in die Bestandteile auflösender Papiere nicht nahe legen.
Beispiel l : Ein Wirrfaservlies aus 1000 Zellwollfasem mit einem Gewicht von 24 g/m2 wird mit einer Mischung getränkt, die besteht aus :
30 Teilen Cellulose-Glykolat
20 Teilen Maisdextrine
15 Teilen Kreide
15 Teilen Kaolin
40 Teilen Gips
1 Teil Netzmittel
Das nach dem Tränken und Trocknen erhaltene Halbmaterial im Gewicht von zirka 80 g/m2 wird nach Befeuchten auf etwa lOo Feuchtigkeitsgehalt auf einem geheizten Kalander bei zirka 1300C geglät- tet und geschnitten.
Man erhält ein glattes, festes Schreibpapier, das in kaltem Wasser in wenigen Minuten quillt und nach Lösung des Faserverbandes ein Gemenge von unlöslichen Fasern hinterlässt.
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wird getränkt mit einer Mischung folgender Zusammensetzung :
50 Teile Polyacrylat
10 Teile Harnstoff
20 Teile Gips
10 Teile Schwerspat
10 Teile Talkum
1 Teil Netzmittel
Nach dem Tränken und Trocknen erhält man ein Halbmaterial im Gewicht von 150 g/m2, das befeuchtet wird und bei zirka 150OC mit zunehmendem Druck kalandert und anschliessend geschnitten wird.
Wird das so erhaltene Papier in Wasser durchnetzt, so löst es sich in seine Faserbestandteile auf.
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wolle, 2eo Ramie, 300/0 Baumwolle, im Gewicht von 16 g/m2 wird getränkt mit einer Mischung aus :.
33 Teilen wasserlöslicher Stärke
5 Teilen Polyglykol
15 Teilen Mikrocellulqse
20 Teilen Titandioxyd
20 Teilen Gips
6 Teilen Lithopone
1 Teil Netzmittel
Das getränkte und getrocknete Halbmaterial im Gewicht von zirka 40 g/m2 wird nach dem Befeuchten bei zirka 1000C Walzentemperatur kalandert. Dieses dünnere Papier zerfällt im Wasser nach ganz kurzer Zeit in seine Bestandteile.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines in Wasser innerhalb kürzester Zeit in seine Bestandteile zerfallenden, beschreib-und bedruckbaren Papieres durch Zusetzen von Full- un wasserlöslichen Bindemitteln üblicher Art zum Papiergrundstoff und anschliessendes Trocknen, dadurch gekennzeichnet, dass pro 100 Teile Fasern etwa 40 - 200 Teile Bindemittel und eine ebenso grosse Menge Füllstoffe zugesetzt werden, und nach der Trocknung und nach einem Wiederanfeuchten bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von
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