DE112006003232T5

DE112006003232T5 - Nanostrukturiertes Trägerpapier

Info

Publication number: DE112006003232T5
Application number: DE112006003232T
Authority: DE
Inventors: Jukha Veli Seppälä
Original assignee: UPM Kymmene Oy
Current assignee: UPM Kymmene Oy
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2008-10-02
Also published as: FI20051226L; GB2446999A; CN101341298A; FI20051226A0; GB2446999B; GB0811798D0; WO2007063165A1; CN101341298B

Abstract

Trägerpapierzusammensetzung, die im Wesentlichen auf Cellulose basiert und abweisend gegenüber Fremdsubstanzen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Cellulosefasern in der Trägerpapierzusammensetzung zumindest teilweise mit einem linearen, verzweigten oder sternförmigen, amphiphilen Block Copolymer mit hydrophilen Blöcken (a) und hydrophoben Blöcken (b) beschichtet ist, wobei
– die hydrophilen Blöcke (a) des amphiphilen Block Copolymers ausgewählt sind aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(hydroxyethylmethacrylat), wasserlöslichen Polysacchariden, Polyacrylamiden und aus diesen Monomereinheiten zusammengesetzten Copolymeren sowie Mischungen dieser Polymere und
– die hydrophoben Blöcke (b) der amphiphilen Block Copolymere ausgewählt sind aus Paraffinen, Polyolefinen, Fettsäuren, Polysiloxanen und aus Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, Polystyrol und Polymethyl Methacrylat entstandene Blöcke,
und, wobei das amphiphile Block Copolymer wasserlösliche ist oder kolloidale oder micellare Lösungen in Wasser bildet, und die Fähigkeit aufweist durch Selbstorganisation die Ablöseeigenschaften und die Adhäsionseigenschaften des Cellulosefasermaterials zu beeinflussen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Zusammensetzung entsprechend Anspruch 1, zur Modifikation von faserigem Substrat. Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird ein neues abweisendes Mittel, regulierbar durch die Oberflächenhafteigenschaften, ein faseriges Material mit einer neuen Zusammensetzung und ein Verfahren, in dem eine Polymerkomponente auf der Oberfläche der Faser verteilt ist, bereitzustellen. Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist es, auf Cellulose basierende Fasermaterialzusammensetzung bereitzustellen, welche die vorgenannten Eigenschaften aufweisen. Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der Erfindung ist es eine Materialzusammensetzung bereitzustellen, die als Unterschichtpapier von Aufklebern angewendet werden kann, als ein sog. Träger- bzw. Trennpapier, welches vorteilhaft einstellbare Ablöseeigenschaften aufweist, einfach herzustellen ist und zusätzlich recyclebar ist sowie unter anderem aus recycelten Fasern hergestellt werden kann, wenn dies gewünscht ist.
Aufgrund der Struktur von faserigem Material hat dies üblicherweise die Tendenz fremde Flüssigkeiten, gelartige oder klebrige Substanzen, generell auf der Oberfläche oder innerhalb der Faserstruktur zu absorbieren, beispielsweise durch den Einfluss von Kapillarkräften. Die Struktur der Oberfläche ist üblicherweise unregelmäßig. Folglich wird in der Herstellung von Fasermaterialien, wie Papier oder Karton, werden üblicherweise Oberflächenbeschichtungsmethoden eingesetzt, durch die die Oberfläche des Materials eingestellt wird, beispielsweise um sie zu glätten, um die Kapillareindringung zu erschweren oder beispielsweise, um die Haftung von Klebesubstanzen darauf zu regulieren. Als Beispiel können die beschichteten Druckpapiere, bei denen die Oberfläche des Fasermaterials geblockt und geglättet werden Mischungen von Latextyp basierend auf einem Polymer und einem Füllstoff und typischerweise mit einer Schichtdicke von 1 bis 5 μm. Die verwendeten Substanzen sind beispielsweise Styrol-Butadien-Latex, Stärke, Polyvinylalkohol und Füllstoffe, wie Kaolin, Silika, Titandioxidpigment, um nur einige zu nennen.
Soll die Oberfläche noch abweisendere Eigenschaften aufweisen als dies entsprechend dem aktuellen Stand der Technik möglich ist, ist es möglich das Papier mit einer separaten Schicht mit Polysiloxanen zu beschichten oder die Oberfläche des Papiers zu silikonisieren.
Um allerdings mit diesen Technologien zu den vorteilhaften Endresultaten zu gelangen, müssen relativ große Mengen an modifizierenden Substanzen, wie Polymere, eingesetzt werden, was auch die Kosten erhöht, die Anzahl der Herstellungsschritte erhöht und zudem die Recyclingfähigkeit behindern. Daher müssen relativ teure Verbindungen, wie Silikone, eingesetzt werden, um eine besonders gut abweisende Oberfläche zur Verfügung zu stellen.
Bedingt durch die physikalische und chemische Heterogenität von Papier, muss das Rohpapier mit verschiedenen Maßnahmen behandelt werden, so dass die Qualität des Fasermaterials den Anforderungen der Endanwendung gerecht wird. Ziel ist es, kontrol lierbar die kapillare Penetration und Absorption von Lösemitteln oder anderen Flüssigkeiten, wie Klebesubstanzen oder Pasten, in die Papierfasern und Poren zwischen den Fasern einzustellen. Eine der bekanntesten physikalischen Methoden hierzu ist das Kalandrieren von Papier, wobei die Fasern in ein noch dichteres Netzwerk durch eine Behandlung mit Temperatur und Druck gepackt werden. Üblicherweise wird die Druckoberfläche chemisch mit einer Polymer enthaltenden Pigmentbeschichtung verbessert, dessen Schichtdicke typischerweise zwischen 1 bis 5 μm liegt. Mit Hilfe der Pigmentbeschichtung wird die Oberfläche des Papiers aufgefüllt durch ein Abdecken der Löcher des losen Fasernetzwerks und der Poren sowie der Rauheit des Papiers durch die Pigmente. Nach bekannten Methoden werden die Polymere als Binder genutzt, um die Pigmentpartikel aneinander zu binden und die Beschichtungsschicht auf die Unterschicht binden.
Das Polymer, welches als Binder eingesetzt wird, kann in Wasser als Flüssigkeit oder in dispergiertem Zustand eingesetzt werden. Strukturell können die Polymere entweder Homopolymere oder regellose Co-Polymere sein. Als wasserlösliche Polymere werden üblicherweise neben anderen Polyvinylalkohol und Carboxymethylcellulose eingesetzt. Die Dispersionspolymere sind synthetische latex- oder stärkebasierte Beschichtungen. Diese sind neben anderen Styrol-Butadiene, Acrylate und Vinylacetate basiertes Latex.
Üblicherweise erfolgt das Verteilen auf der Oberfläche des Papiers mit einer Walze, jedoch wurden in den letzten Jahren neue Beschichtungsmethoden entwickelt, wie beispielsweise das Vorhangstreichverfahren und die Sprühbeschichtung, die neue Eigenschaften der Polymere zur Herstellung der Beschichtungen erfordern.
Entsprechend dem Konzept der vorliegenden Erfindung haben wir überraschenderweise festgestellt, dass die Fähigkeit von Fasermaterial, wie Papier oder Karton, etwas in die Oberfläche einzubinden oder eine Flüssigkeit zu absorbieren oder viskose, fließende Substanzen, wie Klebe, oder ölige Substanzen, auf vollständig neue Art und Weise durch Verwendung eines nanotechnischen Ansatzes beeinflusst werden können. Insbe sondere werden entsprechend der Erfindung die Oberfläche der cellulosebasierten Fasersubstrate, wie die Oberfläche von Papier und Karton, aber auch als ein wesentlicher Faktor, die inneren Teile der Struktur, modifiziert, indem sie mit einer kleinen Menge an Polymeren in Kontakt gebracht werden. Polymere entsprechend dem vorliegenden Konzept können strukturell homogene Homopolymere oder Copolymere oder strukturell amphiphile Blockpolymere sein. Die in kleinen Mengen als Nanobeschichtung auf die Faseroberfläche aufgebrachten Polymere wurden, entsprechend der Erfindung, auf der Oberfläche der Faserstruktur verteilt, und imprägniert diese zumindest teilweise, auch in die Oberfläche, durch Auftragen einer verdünnten wässrigen Lösung, einer Emulsion gebildet in Wasser oder einer Dispersion in Wasser.
Homogene Polymere entsprechend der Erfindung sind typischerweise in Wasser löslich oder dispergierbar. Homo- oder Copolymere, wie vorzugsweise Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol oder Biopolymere, wie auf Milchsäure basierten Polymeren.
Amphiphile Polymere sind Blockpolymere, welche einen hydrophilen und einen entsprechend hydrophoben Block enthalten. Der gemeinsamen Struktur geschuldet, sind die Wechselwirkungen von unterschiedlichen Blöcken des amphiphilen Polymers mit nicht-polaren oder polaren Lösungsmitteln oder Löslichkeiten sehr unterschiedlich. Um unvorteilhafte Wechselwirkungen zu vermeiden, bilden die Moleküle üblicherweise selbst organisierende Strukturen in Lösungen. Daher haben die amphiphilen Substanzen eine lange Geschichte als industrielle oberflächenaktive Stoffe.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet von amphiphilen Substanzen ist das der Netzmittel und Emulgatoren für Emulsionen. Als Emulgator löst sich das hydrophobe Ende der amphiphilen Substanz einer hydrophoben Verbindung und das hydrophile Ende reicht hinaus in die Wasserphase. Ebenso werden Block Copolymere in der Pharmazie verwendet. So können selbstorganisierende Strukturen hydrophobe Wirkstoffe umschließen und so ihre Löslichkeit in Wasser ermöglichen. Weil Micellen in wässrigen Lösungen hydrophobe Verbindungen lösen können, können amphiphile Substanzen ebenso zur Extraktion von organischen Molekülen aus der Wasserphase eingesetzt werden. Daher kann die Verwendung von organischen Lösungsmitteln vermieden werden.
Mit der vorliegenden Erfindung ist das Anwendungsgebiet der amphiphilen Polymere gegenüber den faserigen Materialien erweitert worden, insbesondere naturfaserbasierten Fasermaterialien, wie Papier und Karton, besonders bevorzugt wird Trägerpapier als Unterschichtpapier von Aufklebern oder Stickern eingesetzt. Daher stellt die Erfindung wasserlösliche, Kolloide oder Micellen bildende amphiphile Block Copolymere in Wasser bereit, welche geeignet sind, durch ihre Faserbeschichtungsfähigkeit, gleichmäßige Beschichtungsfähigkeit im Nanobereich und weitestgehend durch Selbstorganisation der amphiphilen Polymere, die Ablöseeigenschaften und Hafteigenschaften des Fasermaterials zu beeinflussen. Das Polymer wird als hoch verdünnte wässrige Lösung, Emulsion oder als Dispersion, auf der Oberfläche des Papiers aufgetragen, wobei das Polymer durch die geringe Konzentration gleichmäßig aufbringbar ist, wenn das Wasser während des Trocknungsschritts entfernt wird.
Die 1 und 2 stellen das Prinzip dar, wie das amphiphile Polymer sich auf der Oberfläche des Fasermaterials, beispielsweise Papier, anordnen kann.
Die vorliegende Erfindung wird charakterisiert durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Beachtliche Vorteile werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht. Durch Verwendung des nanotechnischen Ansatzes können die Haftfähigkeit, die Kapillaradsorption und Ablösefähigkeit bereits durch Verwendung sehr kleiner Konzentrationen von amphiphilen Polymeren beeinflusst werden. Wegen der amphiphilen Natur können die Block Copolymere auf der Oberfläche des Fasermaterials orientiert sein oder auf einem Bestandteil, wie individuellen Fasern oder Füllstoffpartikeln, und dadurch bedingt können die hydrophoben Blöcke des Polymers auf der Oberfläche nach außen orientiert sein und die Penetration sowohl von Wasser als auch lösungsmittelbasierten Flüssig keiten oder viskosen Flüssigkeiten begrenzen. Gleichzeitig verankert der wasserlösliche Block des Polymers das Polymer auf der Oberfläche der Faser.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender durch detaillierte Erklärungen anhand der beigefügten Figuren erläutert.
Die 1 und 2 zeigen schematisch das Verhalten der Blockpolymere auf der Oberfläche von Papier. In 3 sind vier mögliche Strukturvarianten des amphiphilen Polymers dargestellt.
Amphiphile Polymere sind Copolymere, welche strukturell lineare Block Copolymere, Pfropfcopolymere oder Sterncopolymere sein können. Mögliche Strukturvarianten werden in der 3 dargestellt. Die Amphiphilie ist durch die unterschiedlichen Polaritäten der Polymerblöcke begingt. In begrenztem Maße ist der eine Block des amphiphilen Copolymers hydrophil, wasserlöslich und der andere hydrophobe Block ist wasserunlöslich.
In analogen Polymerstrukturen entsprechend der Erfindung kann das wasserlösliche Polymer mit einem hydrophoben Molekül modifiziert werden. Entsprechend einer Technik kann gemäß einem Beispiel Polyethylenoxid (PEO) dadurch modifiziert werden, dass dessen Enden an n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid (OBA) Molekülen gebunden werden, die als hydrophobe Blöcke eingesetzt werden.
Die Herstellung der amphiphilen Polymere und ihre Eigenschaften werden neben weiteren Eigenschaften in den folgenden Dokumenten offenbart. US Patentdokumenten 6,887,962 ; 6,538,091 und 6,624,262 ; Vleck at al., Polymer 46 (2005), Seite 4991–5000; Sugiyama at al., Polymer 44 (2003), Seite 4157–4164; Dworak at al., Reactive and Functional Polymers 42 (1999), Seite 31–36; Chognot at al., Journal of Colloid and Interface Science 268 (2003), Seite 441–447 und Kurian at al., Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry 38 (2000), Seite 3200–3209.
Bevorzugte Verfahren zur Herstellung linearer amphiphiler Blockstrukturen sind beispielsweise die Synthese von Makromonomeren durch Kondensationsreaktion, durch Bildung von Urethane, unter Nutzung der Silikonchemie, wie beispielsweise unter Zuhilfenahme der Hydrosilylierungsreaktion oder unter Verwendung radikalischer Polymerisation, um nur einige Beispiele zu nennen.
Die konventionelle Herstellung von Block Copolymeren, zusammengesetzt aus Vinyl-Monomeren, war bis zuletzt teuer, schwierig und beschränkt auf eine begrenzte Anzahl von Monomeren. Üblicherweise werden solche Block Copolymere hergestellt durch living-anionic oder cationic Polymerisationsmechanismen durch Zugabe der Monomere in einer Abfolge zu der Reaktionsmischung. Der Nachteil dieser Methode ist eine geringe Reaktionstemperatur und die Empfindlichkeit der anionisch wachsenden Ketten gegenüber polaren Gruppen.
Eine neue Methode die sogenannte living Radikalkettenpolymerisierung, wurde entwickelt zur Herstellung von monomeren Vinyl Block Copolymeren. Die Reaktion der living Radikalpolymerisation können bei Raumtemperatur durchgeführt werden und die Methode ist nicht gegenüber polaren Gruppen empfindlich, wie die üblichen living Polymerisationsmethoden.
Bevorzugt werden entsprechend der Erfindung homogene Homo- oder Copolymere oder alternative amphiphile Block Copolymer Materialien verwendet, welche auf das Substrat in Form einer wässrigen Flüssigkeit, Emulsion, kolloidalen Mischung oder Dispersion aufgetragen wird, insbesondere wird das Polymer in Wasser gelöst oder dispergiert. Die Block Copolymere können strukturell di- oder tri-Block Copolymere sein. Wie zuvor ausgeführt, können die Block Copolymere typischerweise sowohl wasserlösliche (hydrophile) und wasserunlösliche (hydrophobe) Blöcke aufweisen.
Die hydrophilen Blöcke der amphiphilen Verbindungen können jedes wasserlösliche Polymer sein, welches mittels einer Reaktion mit einem hydrophilen Block verbunden werden kann. Als Beispiel von hydrophilen Blöcken sind Polyethylenoxid, Vinylpyrrolidon, Hydroxyethylmethacrylat, Polyvinylalkohol und zusätzlich Polyacrylsäure und als hydrophobe Blöcke n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, Styrol, Methylmethacrylat, Vinylacetat, Polysiloxane oder Silikonverbindungen und Polyolefine oder Copolymere oder Monomereinheiten, die für sie typisch sind, eingesetzt werden.
Zusätzlich können die Polymermischungen, wie sie hier beschrieben sind, entsprechend der Erfindung aufgebracht werden.
Regelmäßig möchte man lineare Blockstrukturen herstellen, wobei Polyethylenoxid als hydrophiler Block eingesetzt wird. Die reaktiven Gruppen in Polyethylenoxid sind nur Hydroxylgruppen an den Enden der Kette, daher ist es einfach, aus ihnen lineare Block Copolymere herzustellen. Andere verwendete hydrophile in amphiphile Verbindungen sind neben weiteren Poly(4-vinylpyrrolidon), Polymethacrylsäure und Polyacrylsäure, aber diese Polymere müssen modifiziert werden, um reaktiv zu sein. Dies geschieht durch Kettentransfersubstanzen (Chain transfer agents) oder die Blockstruktur muss via living (lebenden) Radikalmechanismen hergestellt werden. Zusätzlich oder statt Polyethylenoxid können Polyalkylenoxide in die Polymerstrukturen einbezogen werden.
In vorteilhaften Ausführungsformen wird beispielsweise Polyethylenoxid als amphiphiler Block und Octadecenylbernsteinsäureanhydrid als wasserunlöslicher Block verwendet, wobei die beiden miteinander durch die Reaktion von Octadecenylbernsteinsäureanhydrid mit den Hydroxylgruppen an den Enden des Polyethylenoxids (PEO) gebunden wurden.
Ferner ist ein bevorzugtes amphiphiles Block Copolymer entsprechend der Erfindung eine Form von:
di- oder tri-Blockcopolymere gebildet aus Polysiloxan und Polyalkenyloxid, wobei die Blöcke miteinander durch eine Hydrosilylierungsreaktion verbunden wurden und, wobei die das Verhältnis der Polysiloxaneinheiten bevorzugt 40%–1% und das Verhältnis von Polyalkenyleinheiten 60%–99% bevorzugt beträgt und, wobei R1 und R2 gleich sind oder einer niederen Alkyl- oder einer Phenyl-Gruppe entsprechen, wobei die niedere Alkyl- oder Phenyl-Gruppe substituiert oder unsubstituiert sein kann. Bevorzugt wird das Block Copolymer aus Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) und Polyethylenoxid gebildet. Ferner können R1 und R2 teilweise oder vollständig in Form eines Polyalkenyloxids vorliegen.
Solche strukturierten Block Copolymere, hergestellt aus Polysiloxanen und Polyalkenyloxiden sowie ihre Herstellung werden beispielsweise in den folgenden Publikationen offenbart. Haeslin & Eicke, Macromol. Chem. 185 (1984), 2625–2545; Sekä Jukarainen H., Clarson, S., Seppälä J., An Investigation of the Surface Properties and Phase Behaviour of PDMS-b-PEO Multi-block copolymers, in Silicone and Silicone Modified Materials, ACS Symp. Ser., Am. Chem. Soc. USA 1999, also Licentiate's Thesis by H. Jukarainen, University of Technology, 2000.
Die Wasserlöslichkeit von amphiphilen Polymeren oder ihrer Tendenz in einer Wasserphase Micellen zu bilden hängt von dem Typ des Blocks und dessen Länge ab. Im Falle des mit dem Octadecenylbernsteinsäureanhydrid modifizierten Polyethylenoxids oder Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, kann beispielsweise die Wasserlöslichkeit über die molare Masse des Polyethylens eingestellt werden. Je länger der Polyethylenoxidblock ist desto besser ist das amphiphile Polymer in Wasser löslich.
Bei Verwendung von Polyethylenoxid und Polydimethylsiloxan trägt die Wahl der Länge des Blocks und das gegenseitige Verhältnis der Substanzen wesentlich dazu bei, ob das Polymer in Wasser löslich ist, ob es in Wasser Micellen bildet oder ob es in Wasser unlöslich ist aber darin dispergierbar ist.
Das Verhältnisse der Blöcke zueinander kann über große Bereiche variiert werden. Typischerweise ist das Verhältnis von hydrophoben Komponenten in amphiphilen Block Copolymeren zwischen 1–85 Gew.-%, bevorzugt 5–40 Gew.-% und entsprechend der die hydrophilen Komponenten 15–99 Gew.-%, bevorzugt 60–95 Gew.-%.
Typische molare Massen der Polymere sind 500–500000 g/mol, bevorzugt 1000–50000 g/mol.
Durch die amphiphilen Block Copolymere entsprechend der Erfindung muss die Oberfläche des Papiers nicht mehr gefüllt werden, wie bei den üblichen bekannten Beschichtungsmethoden, weil die Polymere gleichmäßig auf der Oberfläche der Fasern aufgebracht werden, wobei die wenigstens teilweise die Penetration von Flüssigkeiten oder viskosen Flüssigkeiten oder Pasten in das Fasermaterial, wie Papier, verhindern. Das Fasermaterial, wie beispielsweise das Fasermaterial der Oberfläche, wird gebildet, wobei die Polymere geeignet sind, eine gleichmäßige oder teilweise gleichmäßige Schicht auszubilden. Tatsächlich wird eine gewisse Rauheit der Oberfläche beobachtet und weist überraschenderweise vorteilhafte Eigenschaften auf, indem sie die Einstellung der Eigenschaften der Ablösekraft von Fremdsubstanzen, wie Klebstoffen, erlaubt.
Das Polymer wird auf die Oberfläche des Substrates durch Walzenbeschichtung, Vorhangstreichverfahren oder Sprühbeschichtung aufgetragen oder durch andere entsprechende Maßnahmen, typischerweise als wässrige Dispersion oder Flüssigkeit, wie oben bereits ausgeführt.
Entsprechend der Erfindung wird nur eine geringe Menge des Polymers auf die Oberfläche aufgetragen. Im Wesentlichen blockiert es nicht die Oberfläche des Papiers. Typische Mengen von amphiphilen Polymeren liegen unter 3 g/m², aber üblicherweise werden auf der Oberfläche von Substraten etwa 0,001–10 g/m², bevorzugt etwa 0,005–5 g/m², besonders bevorzugt etwa 0,01–3 g/m² des Polymers oder des amphiphilen Block Copolymers aufgetragen.
Durch die vorgenannten Verfahren kann das Papier oder der Karton weiter behandelt werden, beispielsweise durch Kalandrieren, jedoch immer entsprechend der späteren Anwendung. Ebenfalls im Rahmen der Erfindung ist ein vorbeschichtetes Fasermaterial mit einer Nanobeschichtung mit selbstorganisierenden amphiphilen Polymeren, um die abweisenden Eigenschaften der Oberfläche einzustellen, wie z. B. die nachfolgende Behandlung von Oberflächen geklebter Papiere, um deren Eigenschaften durch Auftragen einer dünnen Schicht mit Octadecenylbernsteinsäureanhydrid modifizierten Polyethylenoxiden oder Block- oder verzweigten Copolymeren von Polyethylenoxiden und Polysiloxanen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung werden amphiphile Block Copolymere, bevorzugt wird der Block aus Polydimethylsiloxan oder Propfcopolymeren mit Polyethylenoxid als Blendkomponente verwendet mit Oberflächenklebstoff enthaltend im Wesentlichen Polyvinylalkohol, bevorzugt in einem Verhältnis von 0,01–20 Gew.-% entsprechend des Gesamtgewichtes des Polymers, um die Ablöseeigenschaften der Trägerpapierzusammensetzung zu verbessern. In diesem Fall wird auch die Tendenz der amphiphilen Polymere zur Selbstorganisation auf der Oberfläche ausgenutzt, wobei dies der überraschende neue Ansatz entsprechend der Erfindung ist.
Die Behandlung entsprechend der Erfindung erlaubt es, Papier ohne weitere Behandlung zu verwenden, ausgenommen möglicherweise Kalandrieren. Kalandrieren kann durchgeführt werden wie online Kalandrieren oder offline Kalandrieren, z. B. durch online-Softkalander oder offline-Superkalander.
Das mittlere Gewicht des behandelten Papiers kann 50–450 g/m² sein, üblicherweise ist das mittlere Gewicht von Unterschichtpapier oder Papier 30–250 g/m², bevorzugt 30–80 g/m², bei Kartonagen oder Karton sind es 90–400 g/m².
Polymerzusammensetzungen entsprechend der Erfindung können in sehr geringen Anteilen pro Flächeneinheit eingesetzt werden. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann durch Verwendung eines amphiphilen Polymers eine selbstorganisierende, zumindestens teilweise eine überwiegend monomolekulares Polymernanobeschichtung auf der Oberfläche der Bestandteile der Fasermaterialien, wie auf der Faseroberfläche oder der Oberfläche der Füllstoffe, ausgebildet werden. Die Hafteigenschaften des Papiers werden durch das Polymermaterial verändert, entsprechend den gewünschten Eigenschaften des Ablösepapiers von Aufklebern.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere entsprechend dem Konzept der faserigen Substrate wurde überraschenderweise beobachtet, dass die Rauheit der Oberfläche hoch signifikant bei der Einstellung der Haftung von Fremdsubstanzen auf der Oberfläche ist, beispielsweise der Anhaftung von Klebesubstanzen auf der Oberfläche von Fasermaterial, insbesondere z. B. wenn die Zielsetzung die Einstellung einer maßgeschneiderten Ablösekraft von Aufklebern von dem Trägerpapier ist. Die Ablösekraft von Klebeetiketten bzw. Aufklebern kann innerhalb weiter Grenzen durch Einstellen der Oberflächenunebenheit reguliert werden, also der Oberflächenrauheit, des mit Polymeren entsprechend der Erfindung behandelten Fasermaterials. Es wurde beobachtet, dass durch separate Einstellungen zweiter Parameter, dem substanzspezifisch abweisenden Grad von Polymeren und dem Grad an Rauheit der Oberfläche, die Ablösekraft innerhalb weiter Grenzen einstellbar macht. Bevorzugte Kombinationen der natürlichen Haftung der Polymere und der Rauheit der Oberfläche entsprechen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsvariante wird die Polymerzusammensetzung nach der dem Polymer eigenen abweisenden Eigenschaft ausgewählt, wobei die Polysiloxane üblicherweise zu den am stärksten abweisenden Verbindungen zu rechnen sind. Die abstoßende Eigenschaft der Oberfläche kann beispielsweise über den Kontaktwinkel von Wasser oder die Werte der Oberflächenspannung (surface energy values) beschrieben werden. Diese wird entsprechen einer Ausführungsvariante durch die Rauheit der Oberfläche mitbestimmt, beispielsweise durch die Unebenheit der Oberfläche, diese kann durch Rasterkraftmikroskopie bestimmt werden, wobei die Rauheit üblicherweise Werte von 0,1–50 μm annehmen kann, und entsprechend einer Ausführungsvariante mit Papiermaterialien kann sie typischerweise zwischen 1–5 μm liegen. Je ebener die Oberfläche ist und die je kleiner die Werte der Oberflächenrauheit sind, desto größer sind die ermittelten Werte für die Ablösekraft. Im Gegenzug wurde beobachtet, dass gerade das entsprechend der Erfindung mit Polyvinylalkohol beschichtete Fasermaterial, insbesondere Papier, sehr geringe Werte für die Ablösekraft von Klebesubstanzen aufweist, wenn die Oberflächenrauheit größer ist, bevorzugt größer als 5 Mikrometer. Dieses Verhalten wird generell in einem anderen Zusammenhang als „Lotus-Effekt" beschrieben, welcher nun folglich durch die Zusammensetzung und das Verfahren entsprechend der Erfindung auf der Oberfläche von faserigem Material gezeigt wurde, wie z. B. auf der Oberfläche von Papier.
Das Fasermaterial entsprechend der Erfindung kann jedes Fasersubstrat sein, insbesondere Naturfasermassen oder cellulosebasiertes Fasermaterial, wie Cellulosemasse, Papier, Karton, Papier aus recycelten Fasern, Gewebe, Fasergewebe oder andere Naturfasermassen, wie Flachs- bzw. Leinenfasermasse, Platten oder Gewebe aus synthetischen Fasern, oder dreidimensionalen Objekten der vorgenannten Substrate, wobei zusätzlich zum Fasermaterial weitere Verbindungen, wie Füllstoffe, zugegen sein können. Als Füllstoffe sind Mineralien, wie Kalziumcarbonate und Kaolin zu nennen. Besonders bevorzugt eignet sich die Erfindung zur Behandlung von Papier und Pappe, Bahnen und Blättern. Produktfasern können reine Fasern bzw. unbehandelte Fasern oder recycelte Fasern sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Rohpapier unbe handelt ist, aber es ist genauso möglich, dies zur Modifizierung von mit Kleberoberflächen behandelten Papierbahnen oder eines entsprechenden Blattes zu nutzen.
Zudem wurde beobachtet, dass für die Zusammensetzung und das Verfahren entsprechend der Erfindung es manchmal vorteilhaft ist eine Temperatur und/oder Druckbehandlung des Materials zu planen, beispielsweise Kalandrieren, nach der Beschichtung. Durch diese Behandlungen kann der Grad der Oberflächenrauheit oder Ebenheit beeinflusst werden und ebenso die Verteilung der Polymerkomponente auf der Faseroberfläche, und damit kann die Selbstorganisation begünstigt werden, wenn ein amphiphiles Polymer verwendet wird. Wenn eine solche Polymerzusammensetzung eingesetzt wird, die zu Beginn als Emulsion oder Dispersion im Wasser vorgelegen hat, ist es möglich nach der Entfernung des Wassers ist es möglich, das die möglicherweise zurückbleibenden Polymerpartikel besser auf der Faseroberfläche verteilt sind und also auf diese Weise die abweisenden Eigenschaften der Faserstruktur zu begünstigen.
Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, ein Trägerpapier herzustellen zur Verwendung als Unterschichtpapier von Aufklebern (Etiketten), ohne dass eine zusätzliche separate silizierte Phase notwendig ist. Zudem ist es möglich entsprechend der Erfindung ein Trägerpapier bereitzustellen, welches recycelt werden kann, ohne dass das Silizium das Recycling behindert und, welches ebenso aus einer recycelten Faser hergestellt werden kann.
Im Folgenden sind nicht abschließende Anwendungsbeispiele aufgeführt, die die Erfindung näher erläutern:
Beispiel 1
Herstellung von PEO-b-OSA-Copolymer
Polyethylenoxid (20 g; 2 mmol) und n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid (5,3 g; 15,1 mmol) werden unter einem Stickstoffstrom in einem Kolben vorgelegt. Die Mischung wird auf 130°C für 6 h erhitzt. Die Produktmischung wird in Wasser gelöst und viermal mit einer äquivalenten Mengen Dichlormethan extrahiert. Die Dichlormethan-Phase wird gesammelt und das Lösungsmittel wird unter Vakuum in einem Rotationsverdampfer entfernt. Durch Lösen des im Rotationsverdampfer erhaltenen Rückstandes in Dichlormethan und anschließendem Ausfällen mit Diethylether wird als Produkt ein Polymer erhalten. Abgetrennt wird das Produkt von der Lösung durch Filtration. Schließlich wird das Produkt unter Vakuum bei Raumtemperatur für 8 h getrocknet.
Beispiel 2
Herstellung von PEO-b-OSA-Copolymer
Polyethylenoxid (20 g; 3,33 mmol) und n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid (3,5 g; 9,98 mmol) werden unter einem Stickstoffstrom in einem Kolben vorgelegt. Die Mischung wird auf 130°C für 6 h erhitzt. Die Produktmischung wird in Wasser gelöst und viermal mit einer äquivalenten Menge Dichlormethan extrahiert. Die Dichlormethan-Phasen werden gesammelt und das Lösemittel wird unter Vakuum am Rotationsverdampfer entfernt. Durch Lösen des am Rotationsverdampfer erhaltenen Rückstandes in die Dichlormethan und Ausfällen mit Diethylether wird als Produkt das Produkt erhalten. Das Produkt wird durch Filtration von der Lösung abgetrennt. Am Ende wird das Produkt unter Vakuum bei Raumtemperatur für 8 h getrocknet.
Beispiel 3
Herstellung von PEO-b-OSA-Copolymer
Polyethylenoxid (20 g; 5 mmol) und n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid (7,9 g; 22,54 mmol) werden unter einen Stickstoffstrom in einem Kolben vorgelegt. Die Mischung wird für 6 h bei 130°C erhitzt. Die Produktmischung wird in Wasser gelöst und viermal mit äquivalenten Mengen Dichlormethan extrahiert. Die Dichlormethan-Phasen werden vereinigt und das Lösemittel wird unter Vakuum am Rotationsverdampfer entfernt. Durch Auflösen des am Rotationsverdampfer erhaltenen Rückstandes in Dichlormethan und anschließendem Ausfällen mit Diethylether wird als Produkt das Polymer erhalten. Das Produkt wird von der Lösung durch Filtration getrennt. Anschließend wird das Produkt unter Vakuum bei Raumtemperatur für 8 h getrocknet.
Beispiel 4
Herstellung von PEO-b-OSA-Copolymer
Polyethylenoxid (20 g; 10 mmol) und n-Octadecenylbernsteinsäureanhydrid (15,7 g; 44,97 mmol) werden unter einem Stickstoffstrom in einem Kolben vorgelegt. Die Mischung wird für 6 h bei 130°C erhitzt. Die Produktmischung wird in Wasser gelöst und viermal mit einer äquivalenten Mengen Dichlormethan extrahiert. Die Dichlormethan-Phase wird gesammelt und das Lösemittel wird unter Vakuum am Rotationsverdampfer entfernt. Durch Auflösen des am Rotationsverdampfer erhaltenen Rückstandes Dichlormethan und Ausfällen mit Diethylether wird als Produkt das Polymer erhalten. Das Produkt wird vom Lösemittel durch Filtration getrennt. Anschließend wird das Produkt unter Vakuum bei Raumtemperatur für 8 h getrocknet.
Beispiel 5
Herstellung von monofunktionellen PEO Macroinitiator
Es wird eine Lösung hergestellt aus Polyethylenoxidmonomethylether (20 g; 4 mmol) und Propynylchlorid (1,1 g; 12 mmol) in Dichlormethan. Der Reaktionskolben mit Stickstoffabschluss wird in ein Eisbad gestellt. Eine Polyethylenoxidlösung wird zu dem Reaktionskolben hinzugegeben und Propynylchlorid wird tropfenweise in den Reaktionskolben über eine Stunde zugetropft. Danach wird der Reaktionskolben auf Raumtemperatur gebracht und die Temperatur der Reaktionsmischung kann sich innerhalb der nächsten 18 Stunden einstellen. Anschließend wird Triethylamin in Dichlormethan gelöst und tropfenweise in die Reaktionsmischung gegeben bis die Reaktionsmischung alkalisch reagiert. Die Lösung wird filtriert und die Hälfte des Lösungsmittels wird unter Vakuum entfernt und der Macroinitiator wird durch kalten Diethylether präzipitiert. Der Macroinitiator wird durch Filtration entfernt und unter Vakuum über Nacht getrocknet.
Beispiel 6
Herstellung von difunktionellem PEO Macroinitiator
Eine Lösung aus Polyethylenoxidmonomethyleta (20 g; 2 mmol) und Propynylchlorid (1,1 g; 12 mmol) in Dichlormethan wird hergestellt. Der Reaktionskolben mit Stickstoffanschluss wird in ein Eisbad überführt. Die Polyethylenoxidlösung wird zu dem Reaktionskolben hinzugegeben und das Propynylchlorid wird in den Reaktionskolben innerhalb einer Stunde tropfenweise zugegeben. Danach wird der Reaktionskolben auf Raumtemperatur gebracht und die Temperatur der Reaktionsmischung kann sich über 18 Stunden einstellen. Anschließend wird Triethylamin in Dichlormethan gelöst und tropfenweise in die Reaktionsmischung gegeben bis die Mischung alkalisch reagiert. Die Lösung wird filtriert und die Hälfte des Lösungsmittels wird unter Vakuum entfernt und der Macroinitiator wird durch kaltes Diethylether präzipitiert. Der Macroinitiator wird erhalten durch Filtration und Trocknung im Vakuum über Nacht.
Beispiel 7
Herstellung eines Block-Polymers aus Polyethylenoxid und Polydimethylsiloxan; PEO-geblockten Tri-Block Copolymer
50 g Dehydriertes (alpha) α-Vinyletherpolyethylenoxid (PEO), mit einer molekularen Masse von 10000 g/mol werden in einen Dreihalskolben überführt. Zusätzlich werden 1,88 g alpha, Omega-bis(Dimethylsilylhydrid)polydimethylsiloxan (PDMSDIH) Mn = 750 g/mol in den gleichen Kolben sowie 30 Gew.-% destilliertes, wasserfreies Toluol zugegeben.
Die Reaktionsmischung wird mit einem Magnetrührer bei 200 Umdrehungen/min. gerührt und getrockneter Sauerstoff wird durch die Lösung geleitet, um die Deaktivierung des Katalysators zu unterbinden. Die Reaktionslösung wird auf 50°C erwärmt und danach wird der Katalysator (Pt(0) Divinyltetramethylsiloxankomplex) durch ein Septum der Lösung zugeführt. Der Gehalt an Platin entsprach 30 ppm berechnet auf den Gehalt des Startmaterials. Danach wird die Polymerisation durch IR verfolgt, bis die Reaktion abgeschlossen ist, welches dadurch beobachtet werden kann, dass die Bande bei 2130 cm^–1 verschwindet. Dies dauert etwa 4 h. Nach Abschluss der Polymerisation wird durch Erhöhen der Temperatur auf 65°C und Erniedrigung des Druckes auf 5 bar innerhalb von 1 h das Toluols aus der Lösung destilliert.
Beispiel 8
PDMS-PEO-PDMS-TriBlock Copolymer
40 g von dehydriertem alpha-Vinyletherpolyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von 10000 g/mol werden in einen Dreihalskolben eingewogen. Zusätzlich werden 5,74 g alpha, Omega-bis(Dimethylsilylhydrid)polydimethylsiloxan (PDMSDIH) Mn = 750 g/mol und 30 Gew.-% destilliertes, trockenes Toluol in den gleichen Kolben eingewogen. Weil der Gehalt an Dimethylsilylhydrid-Gruppen im Überschuss in der Reaktion vorliegt, werden Dimethylsilyl-Gruppen an beiden Enden des Endproduktes erhalten.
Die Reaktionsmischung wird mit einem Magnetrührer mit 200 Umdrehungen/min. gerührt und trockner Sauerstoff wird durch die Lösung geleitet, um die Deaktivierung des Katalysators zu vermeiden. Die Reaktionslösung wird auf 50°C erwärmt und danach wird der Katalysator (Pt(0) Divinyltetramethylsiloxankomplex) durch ein Septum in die Lösung gegeben. Der Gehalt an Platin entsprach 30 ppm bezogen auf den Gehalt des Startmaterials. Danach wird die Polymerisation mittels IR verfolgt, bis die Reaktion abgeschlossen ist, dies kann durch das Verschwinden der Bande bei 2130 cm^–1 beobachtet werden. Dies dauert etwa 4 h. Nach Abschluss der Polymerisation wird durch Erhöhen der Temperatur auf 65°C und Erniedrigen des Druckes auf 5 bar innerhalb von 1 h Toluol aus der Lösung destilliert.
Beispiel 9
Herstellung von abweisendem Fasermaterial mit PVA
5 Gew.-% Polyvinylalkohol (Mw = 30000 g/mol) werden in Wasser als verdünnte wässrige Lösung gelöst. Unbehandeltes Feinpapier wurde mit einer Luftdrucksprühapparatur sprühbeschichtet. Die Papierprobe wurde in einem Trockenschrank bei 40°C über 2 h getrocknet. Der Polymergehalt im Papier wurde auf 0,9 g/m² bestimmt. Die Haftung des hergestellten Papiers in Bezug auf ein Klebeetikett war sehr viel geringer als ein entsprechend unbeschichtetes Feinpapier, bei dem ein Teil der Papierstruktur delaminiert wurde und an dem Klebeetikett haften blieb. Im Falle des beschichteten Papiers wurde nicht beobachtet, dass die Fasern an der Klebeoberfläche nach der Entfernung des Etiketts haften blieben.
Beispiel 10
Herstellung von abweisendem Fasermaterial unter Verwendung von mit Octadecenylbernsteinsäureanhydrid modifizierten PEO
3 Gew.-% von mit Octadecenylbernsteinsäureanhydrid modifiziertem PEO wurde in Wasser gelöst. Eine Serie von Sprühbeschichtungen auf unbeschichtetem Feinpapier wurde auf gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 hergestellt, wobei der Gehalt der Beschichtungslösung variiert wurde. Der Gehalt an Polymer in dem getrockneten Feinpapier wurde abgeschätzt auf 0,2; 0,5; oder 1,0 g/m². Zur Ablösung von Klebeetiketten wurden bei all diesen Beispielen im Vergleich zu unbeschichtetem Feinpapier deutlich geringere Ablösekräfte gemessen.
Beispiel 11
Papierbeschichtung mit amphiphilem Block
1...5 Gew.-% einer wässrigen Lösung, Emulsion oder kolloidalen Mischung oder Dispersion wurden hergestellt aus dem trockenen amphiphilen Block Copolymer. Das zu beschichtende Papier wurde vor der Beschichtung gewogen und 8 h nach der Beschichtung. Eine wässrige Lösung wurde mittels Luftdruck auf die Oberfläche des Papierblattes aufgesprüht. Die Beschichtungsmenge wurde eingestellt über das Volumen der Lösung. Das nasse Blatt wurde in einem Ofen überführt, wo es bei 120°C für 5 min. getrocknet wurde. Durch Wiegen wurde der Gehalt an Beschichtung von unbeschichteten und beschichteten Blättern festgestellt und über die Bestimmung des beschichteten Bereiches.
Beispiel 12
Herstellung von abweisendem Fasermaterial durch Verwendung PEO-PDMS-Block Copolymeren
PEO-PDMS-Blockcopolymere, entsprechend Beispiel 7 und 8, wurden hergestellt mit verdünnten, wässrigen Lösungen enthaltend 5 Gewichtsprozent des Polymers.
Diese Mischungen wurden auf die Oberfläche von Feinpapier aufgetragen entsprechend der Technik im Beispiel 9.
Die Proben wurden getrocknet und die Ablösekraft von Klebeetiketten wurde bestimmt. Im Vergleich zu unbeschichteten Papieren wurden bei den beschichteten Papieren deutlich geringere Ablösekräfte von Klebeetiketten festgestellt. Von der Oberfläche wurden keine Holzfasern der behandelten Proben auf die haftend beschichtete Oberfläche abgelöst, wie es bei der Oberfläche des unbehandelten Vergleichsbeispiels erfolgte.
Beispiel 13
Herstellung von abweisendem Fasermaterial durch Verwendung von hydrophob modifizierten pfropfsstrukturierten PDMS
Verdünnte 5 Gew.-% und 10 Gew.-% wässrige Lösung von modifizierten PDMS grades wurden entsprechend der unten aufgeführten Tabelle hergestellt:

Grade Molekulargewicht Wasserlöslichkeit

ABCR DBE 814 1000 g/mol +

ABCR DBP 732 20000 g/mol +

ABCR CMS 626 5000 g/mol +
Diese Lösungen wurden auf unbehandeltes Feinpapier entsprechend der Beschreibung in Beispiel 9 aufgetragen. Die Proben wurden getrocknet und gewogen, um einen Poloymergehalt von 0,3 und 0,6 g/mol festzustellen.
Die Tests zur Feststellung der Ablösekraft von Klebeetiketten wurden durchgeführt und die festgestellten Ablösekräfte waren deutlich geringer als in einer Vergleichsprobe.
Beispiel 14
Trägerpapier mit einer großen Oberflächenrauigkeit
Ein Beschichtungsexperiment entsprechend Beispiel 9 wurde durchgeführt, mit der Abwandlung, dass das Fasermaterial einem Karton mit einer Unebenheit von 10 μm entsprach.
Bei diesem Ablöstest war die festgestellte Ablösekraft bei Verwendung von haftenden Aufklebern besonders gering und keine Substanz blieb an der Klebeseite des Trägerpapiers haften.
Beispiel 15
Mischung aus Polysiloxan und PVA polar modifiziert
10 Gew.-% einer wässrigen Lösung von Polyvinylalkohol (PVA) wurde hergestellt. In diese Lösung wurden 20% von ABCR DBP 732 Polymer entsprechend Beispiel 12 gelöst, in dem PDMS mit Polyethylenoxid gepfropft ist und wasserlöslich und amphiphil ist.
Aus der wässrigen Lösung wurde eine Beschichtung auf einem Feinpapier hergestellt mit einem Polymergehalt im Bereich von 2 g/m². Das Papier wurde getrocknet.
Im Vergleich zu vergleichbar beschichteten PVA beschichteten Feinpapieren wurde eine Abnahme der Haftung beobachtet, obwohl keine Siliziumverbindung zugegen war.
Zusammenfassung:
Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, eine Methode und die Verwendung eines neuartigen Oberflächenbehandlungsansatzes für auf Fasern basierenden Substraten, wobei die Oberflächeneigenschaften des Fasermaterials eingestellt werden können. Das Verfahren basiert auf der Herstellung einer Nanobeschichtung durch Verwendung von kontrollierbar dünnen und möglicherweise sich selbst organisierendem polymeren Material in Verbindung mit Fasersubstraten. Als bevorzugte Anwendungsgebiete der Erfindung kann die Einstellung der Haft- und Imprägnierungseigenschaften von Oberflächen faseriger Substrate genannt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6887962 [0020]
- US 6538091 [0020]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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- Chognot at al., Journal of Colloid and Interface Science 268 (2003), Seite 441–447 [0020]
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Claims

Trägerpapierzusammensetzung, die im Wesentlichen auf Cellulose basiert und abweisend gegenüber Fremdsubstanzen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern in der Trägerpapierzusammensetzung zumindest teilweise mit einem linearen, verzweigten oder sternförmigen, amphiphilen Block Copolymer mit hydrophilen Blöcken (a) und hydrophoben Blöcken (b) beschichtet ist, wobei – die hydrophilen Blöcke (a) des amphiphilen Block Copolymers ausgewählt sind aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(hydroxyethylmethacrylat), wasserlöslichen Polysacchariden, Polyacrylamiden und aus diesen Monomereinheiten zusammengesetzten Copolymeren sowie Mischungen dieser Polymere und – die hydrophoben Blöcke (b) der amphiphilen Block Copolymere ausgewählt sind aus Paraffinen, Polyolefinen, Fettsäuren, Polysiloxanen und aus Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, Polystyrol und Polymethyl Methacrylat entstandene Blöcke, und, wobei das amphiphile Block Copolymer wasserlösliche ist oder kolloidale oder micellare Lösungen in Wasser bildet, und die Fähigkeit aufweist durch Selbstorganisation die Ablöseeigenschaften und die Adhäsionseigenschaften des Cellulosefasermaterials zu beeinflussen.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophoben Blöcke (b) des amphiphilen Copolymers in Form von:
Polysiloxanen vorliegen, wobei R₁ und R₂ gleich oder verschieden sind und einer niederen Alkyl- oder Phenyl-Gruppe entsprechen, wobei die niedere Alkyl- oder Phenyl-Gruppe substituiert oder unsubstituiert ist.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphilen Block Copolymere in Form von:
eines di- oder tri-Block Copolymers aus Poylsiloxan und Polyalkenyloxid zusammengesetzt sind, wobei der Anteil von Polysiloxan 40% bis 1% und der Anteil an Poylalkenyloxid 60% bis 99% beträgt, und wobei R₁ und R₂ gleich oder verschieden sind, und einer niederen Alkyl- oder Phenyl-Gruppe entsprechen, wobei die niedere Alkyl- oder Phenyl-Gruppe substituiert oder unsubstituiert ist.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphile Block Copolymer aus Poyl(dimehtlysiloxan) und Polyethylenoxid besteht.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Poylmerbeschichtung mittels Auftragen oder Imprägnieren, eines in Wasser Kolloide oder Micellen bildenden amphiphilen Block Copolymers in Wasser auf das faserbasierte Material mittels Walzenauftragung, Spühauftragung oder Vorhangstreichverfahren und nachfolgendem Entfernen des Wassers, erhalten wird.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphile Block Copolymer teilweise auf der Oberfläche der Faser angelagert ist oder des Fasermaterials oder gleichmäßig auf der Oberfläche strukturierter Bereiche des Fasermaterials verteilt ist, bevorzugt durchdringen sie als dünne Schicht, micellar oder dispers die Fasern oder Füllstoffe.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des verwendeten amphiphilen Block Copolymers in der Fasermaterialzusammensetzung bei der Papierherstellung 0,0005 bis 10 g/m², bevorzugt 0,3 bis 1 g/m² beträgt.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphile Block Copolymer eine selbstorganisierende Nanobeschichtung auf der Oberfläche des Fasermaterials bildet, bevorzugt auf der Oberfläche der Faser oder von Füllstoffen.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das sie geeignet ist zur Einstellung abweisender, haftender Eigenschaften oder eine Eigenschaft mit verminderter Imprägnierung auf dem Fasermaterial bildet, welche zusammengesetzt ist aus einer oder mehreren der folgenden Substanzgruppen Klebstoffe, Label Klebstoffe, Lösemittel und Lösungen, Fette und Wachse.
Eine Trägerpapierzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Papiers rau ist oder Poren mit einer Porenweite von 0,5 bis 50 Mikrometer (μm), bevorzugt 5 bis 10 Mikrometer (μm) aufweisen, um die Ablösekraft von Klebern, wie Aufklebern, Klebebändern, Klebemassen und dergleichen vom Papier zu vermindern.
Verfahren zur Herstellung von Trägerpapierzusammensetzungen, welche im Wesentlichen auf Cellulose basiert und abweisend gegenüber Fremdsubstanzen ist, insbesondere Fremdsubstanzen abweisendes Trägerpapier, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleiner Gehalt linearer, verzweigter oder sternförmiger, amphiphiler Block Copolymere mit hydrophilen Blöcken (a) und hydrophoben Blöcken (b) auf der Oberfläche der Materialbestandteile des Papiers verteilt wird, wobei – die hydrophilen Blöcke (a) des amphiphilen Block Copolymers ausgewählt sind aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(hydroxyethylmethacrylat), wasserlöslichen Polysacchariden, Polyacrylamiden und aus diesen Monomereinheiten zusammengesetzten Copolymeren sowie Mischungen dieser Polymere und – die hydrophoben Blöcke (b) der amphiphilen Block Copolymere ausgewählt sind aus Paraffinen, Polyolefinen, Fettsäuren, Polysiloxanen und aus Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, Polystyrol und Polymethyl Methacrylat entstandene Blöcke, und, wobei das amphiphile Block Copolymer wasserlösliche ist oder kolloidale oder micellare Lösungen in Wasser bildet, und die Fähigkeit aufweist durch Selbstorganisation die Ablöseeigenschaften und die Adhäsionseigenschaften des Cellulosefasermaterials zu beeinflussen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das amphiphile Block Copolymer in die Materialbestandteile des Papiers eingebaut wird, insbesondere in das Fasermaterial, als verdünnte Wasser basierte Lösung, Emulsion oder Dispersion und das Wasser nach der Anlagerung entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der amphiphilen Block Polymere in der Lösung, Emulsion oder Dispersion 1 bis 15 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerbeschichtung auf dem faserbasierten Material mittels Auftragen oder Imprägnieren, durch Walzenauftragung, Spühauftragung oder Vorhangstreichverfahren und nachfolgender Entfernung des Wassers hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur und die Eigenschaften des mit Polymeren behandelten Fasermaterials durch Wärme- und/oder Druckbehandlung des Fasermaterials verändert werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäreme- und/oder Druckbehandlung mittels Kalandrieren erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein amphiphiles Block Copolymer als Bestandteil einer Mischung eines Oberflächenklebstoffes verwendet wird, enthaltend im Wesentlichen Polyvinylalkohol, bevorzugt mit eine Verhältnis von 0,01 bis 20 Gew.-% der Polymermasse, um die Ablöse-/Trägereigenschaften der Papierzusammensetzung zu verbessern.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das amphiphile Block Copolymer ein Block Copolymer aus Polydimehtylsiloxan und Polyethylenoxid ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablösekraft von Klebstoffen, wie vorzugsweise von Aufklebem, Klebebändern des mit dem Polymer behandelten Fasermaterials vermindert wird, durch Bildung eines Fasersubstrates mit einer rauen Oberfläche oder einer Porenstruktur an der Oberfläche von 0,5 bis 50 Mikrometer (μm).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der abzulösende Bogen des Aufklebers, des Klebebandes enthaltenden Bogens und ähnlicher Produkte als Rückseite von Produkten verwendet wird und ohne zusätzliche Silizierung hergestellt wird.
Verwendung eines linearen, verzweigten oder sternförmigen, amphiphilen Block Copolymers mit hydrophilen Blöcken (a) und hydrophoben Blöcken (b) zur Herstellung abweisender Eigenschaften, geeignet zur Herstellung haftender Eigenschaften oder von Eigenschaften mit verminderter Imprägnierung auf dem Fasermaterial, wobei – die hydrophilen Blöcke (a) des amphiphilen Block Copolymers ausgewählt sind aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(hydroxyethylmethacrylat), wasserlöslichen Polysacchariden, Polyacrylamiden und aus diesen Monomereinheiten zusammengesetzten Copolymeren sowie Mischungen dieser Polymere und – die hydrophoben Blöcke (b) der amphiphilen Block Copolymere ausgewählt sind aus Paraffinen, Polyolefinen, Fettsäuren, Polysiloxanen und aus Octadecenylbernsteinsäureanhydrid, Polystyrol und Polymethyl Methacrylat entstandene Blöcke, und, wobei das amphiphile Block Copolymer wasserlösliche ist oder kolloidale oder micellare Lösungen in Wasser bildet, und die Fähigkeit aufweist durch Selbstorganisation die Ablöseeigenschaften und die Adhäsionseigenschaften des Cellulosefasermaterials zu beeinflussen.
Eine Trägerpapierzusammensetzung, welche im Wesentlichen auf Cellulose basiert und abweisend gegenüber Fremdsubstanzen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulosefasern in der Trägerpapierzusammensetzung zumindest teilweise mit einem wasserlöslichen, Kolloide oder Micellen bildenden oder wasserdispergiertem Polymer beschichtet ist, wobei das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Poly(hydroxyethylmethacrylat), wasserlöslichen Polysacchariden, Polyacrylamiden, Milchsäure basierten Biopolymeren, und aus diesen Monomereinheiten zusammengesetzten Copolymeren sowie Mischungen dieser Polymere und, wobei die Oberfläche des Papiers eine Rauheit oder Poren einer Weite von 0,5 bis 50 Mikrometer (μm) aufweist, bevorzugt von 5 bis 10 Mikrometer (μm), um die Ablösekraft von Klebstoffen, wie Aufklebern, Klebebändern oder Klebemassen und dergleichen, von dem Papier zu vermindern.