DE1161120B

DE1161120B - Verfahren zur Herstellung bedruck- und beschreibbarer nassfester Flaechengebilde

Info

Publication number: DE1161120B
Application number: DEF26190A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Ludwig Hartmann
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1958-07-17
Filing date: 1958-07-17
Publication date: 1964-01-09
Also published as: FR1280572A; DE1099845B; GB930139A; CH372917A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT ^? 1161120 Internat. Kl.: D 21h

Deutsche Kl.: 55f-16

Nummer: 1161120

Aktenzeichen: F 26190 VI b / 55 f

Anmeldetag: 17. Juli 1958

Auslegetag: 9. Januar 1964

Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines bedruck- und beschreibbaren naßfesten Flächengebildes mit hoher Falzzahl aus trocken hergestellten, überwiegend aus Synthesefasern bestehenden Vliesen. Als bedruck- und beschreibbares Flächengebilde dient heute fast ausschließlich das übliche, aus Zellulosefasern bestehende Papier. Für viele Verwendungszwecke ist es infolge seiner mangelnden Naßfestigkeit, schlechten Einreißfestigkeit und geringen Maßbeständigkeit jedoch nur sehr bedingt geeignet.

Man hat daher bereits vorgeschlagen, das übliche Zellulosepapier durch Folien zu ersetzen. Letztere sind zwar in vielen Fällen naßfest und auch maßbeständig, jedoch ist — von den hohen Kosten einmal abgesehen — ihre Einreiß- und Weiterreißfestigkeit derart gering, daß der Ersatz des Papiers durch Folien in der Praxis nicht möglich ist.

Zur Verbesserung der Reißfestigkeiten wurde ferner empfohlen, die Folie durch eine Gewebe-Unteroder -Einlage zu verstärken. Die typische, durch das Überkreuzen der Fäden bedingte Gewebestruktur machte jedoch die Oberfläche uneben, wodurch sowohl das Beschreiben als auch das Bedrucken äußerst erschwert werden.

Auch bei der in der Allgemeinen Papierrundschau, Nr. 10 (1956), S. 480, empfohlenen Verwendung von Kunststoffasern an Stelle der üblichen Zellulosefasern beim üblichen Papierherstellungsverfahren erhält man keine befriedigenden Produkte. Besonders ungünstig ist, daß sich die Kunststoffasern nicht wie Zellulosefasern in Wasser dispergieren lassen.

Nachdem die Kunststoffasern nicht zufriedenstellend auf dem üblichen nassen Weg in Papier übergeführt werden konnten, schlugen manche Erfinder — wie z. B. in den deutschen Patentschriften 895 585 und 901 346 — den sogenannten trockenen Weg vor. Sie bereiteten aus den Kunststoffasern ein Vlies. Durch anschließende Hitze- und Druckeinwirkung wurden die Fasern desselben an ihren Berührungspunkten miteinander verschweißt, wobei ein stabiles Flächengebilde entstand. Dabei erhielt man ein leder- oder pergamentartiges Flächengebilde, das zwar als Ersatz von Pergament oder Einwickelpapier in Frage kam, jedoch nicht bedruck- oder beschreibbar war. Wieder ein anderer Vorschlag (TAPPI, 1956,Nr. 1, S. 1 bis 4) zielte darauf hin, in ein Faservlies ein Bindemittel einzupressen. Die Erfinder weisen jedoch selber darauf hin, daß man mit dieser Methode nur Pappdeckel oder allenfalls ein elektrisches Isolierpapier, nicht jedoch bedruck- oder beschreibbares Papier erhält.

Verfahren zur Herstellung

bedruck- und beschreibbarer naßfester

Flächengebilde

Anmelder:

Fa. Carl Freudenberg,

Weinheim (a. d. Bergstraße)

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Dr. Ludwig Hartmann,
Lützelsachsen

Es wurde nun gefunden, daß man dennoch ein bedruck- und beschreibbares Papier aus trocken hergestellten, überwiegend aus Synthesefasern bestehenden Vliesen herstellen kann. Hierzu wird das trockene Vlies in an sich bekannter Weise — allerdings unter Einhaltung bestimmter, nachfolgend näher erläuterter Bedingungen — thermisch verfestigt.

Von wesentlicher Bedeutung ist nun, daß dieses noch nicht bedruck- und beschreibbare poröse Zwischenprodukt anschließend mit an sich bekannten Kunstharzen — mit oder ohne Füllmittelzusatz — derart gefüllt wird, daß die Poren mehr oder weniger aufgefüllt werden, und dieses Rohpapier dann in wiederum bekannter Weise durch Kalandrieren geglättet wird.

Bei der Herstellung des porösen, noch nicht beschreib- und bedruckbaren Zwischenprodukts durch thermisches Verschweißen des losen Ausgangsvlieses aus Kunststoffasern unter Druck müssen bestimmte Bedingungen beachtet werden. Vor allem darf man nicht so arbeiten, daß die Luftdurchlässigkeit des porösen Zwischenprodukts etwa ebenso groß ist wie die der üblichen Papiere.

Die folgende Tabelle gibt die Luftdurchlässigkeit

der üblichsten normalen	45	Papiersorten	wieder:
Streichrohpapier Landkartenpapier ₅o holzfrei, satiniert ... Kraftpapier einseitig glatt	Flächen gewicht je Quadrat meter	Luft durchlässigkeit bei 20 mm WS
80 g 100 g 60 g	0,87 l/sec/m2 0,241/sec/m² 0,73 l/sec/m2

309 778/292

3 4

Unter Beachtung dieses Standes der Technik wäre beschreibbaren Papiere kann an Hand der Skizze

es daher nahegelegen, die Verschweißung des trocke- schematisch wie folgt beschrieben werden:

nen Kunststoff-Faservlieses so durchzuführen, daß die Die trockenen, überwiegend aus Synthesefasern be-

Luftdurchlässigkeit des resultierenden Zwischen- stehenden Anfangsvliese werden zur Verfestigung Produkts etwa 0,25 bis 1 1/sec/m² beträgt, bevor man 5 durch zwei beheizte Walzen geschickt, die über die

die Poren dieses porösen Zwischenprodukts mit an gesamte Materialbreite einen gleichmäßigen Abstand

sich bekannten Kunstharzen füllt. Verfährt man der- voneinander haben (z. B. 0,1 mm). Durch geeignete

art, so erhält man jedoch kein beschreib- und be- Wahl der Temperatur und des Walijyiabstandes tritt

druckbares Flächengebilde. eine Verfestigung infolge der Aktivierung der Binde-Entscheidend ist vielmehr, daß die Verschweißung io fasern ein (s. Skizze, Stufe 1).

des trockenen Kunststoff-Faservlieses so durchgeführt Der Verschweißungsvorgang findet dabei im

wird, daß die Luftdurchlässigkeit des resultierenden Gegensatz zu ähnlichen in der Literatur beschriebe-

Zwischenprodukts etwa lOOmal größer ist als die nen Verfahren (Kalanderbehandlung) ohne nennens-

eines üblichen Rohpapiers vor der Porenfüllung. So werte Druckausübung statt. Dadurch wird eine folienbeträgt z. B. die Luftdurchlässigkeit des nach Bei- 15 artige Verschweißung sowie Verpressung, die die

spiel 3 der Beschreibung hergestellten porösen Zwi- nachfolgenden Tränkvorgänge stören würde, ver-

schenprodukts nach dem Durchgang durch die 216" C mieden. Außerdem wird durch die über die gesamte

heißen Stahlwalzen 400 Vsecfm² bei 10 mm WS. Da Materialbreite gleichmäßig ausgeübte Wärmezufuhr

in der Praxis meistens 0,15 mm dicke Endprodukte eine gleichmäßige Verfestigung erzielt. Das hier begewünscht werden, muß man — bei Verwendung von 20 schriebene Verfahren steht also im Gegensatz zu der

Polyesterfasern — ein Ausgangsvlies von 17 mm sogenannten punktförmigen Verschweißung, wie sie

Dicke durch auf 216° C beheizte Walzen bei einem in der Literatur bereits beschrieben wurde, bei der

derartigen Walzenabstand laufen lassen, daß eben an bestimmten Stellen der Oberfläche stärker abge-

eine Dickenreduktion des Vlieses von 17 auf 0,1.5 mm bunden wird als an anderen.

bewirkt wird. 25 Die gleichmäßige Verfestigung über die Material-Die Poren dieses — meistens 0,15 mm dicken — breite ist für die Herstellung eines bedruckbaren Zwischenprodukts, das noch nicht bedruck- und be- Flächengebildes insofern von Bedeutung, als dadurch schreibbar ist, werden anschließend mit Kunstharzen bei den nachfolgenden Veredelungsschritten eine gefüllt. Allerdings müssen auch bei diesem Ver- gleichmäßige Aufnahme von Pigmenten, Kunstharzen fahrensschritt gewisse Bedingungen eingehalten wer- 30 oder Bindemitteln gewährleistet wird, den. So dürfen z. B. die Poren nicht vollständig ge- Das wie oben beschrieben hergestellte verfestigte füllt werden. Vielmehr muß auch das mit Kunstharz Faservlies hat nun bereits eine hohe Reißfestigkeit, imprägnierte Zwischengebilde noch eine Porosität Naßfestigkeit und Maßbeständigkeit, kann jedoch in aufweisen. Würde man die Poren vollständig füllen, dieser Form noch nicht den in der Papierindustrie dann würde der sogenannte Deckstrich auf dem nun- 35 üblichen, z. B. zur Herstellung von hochwertigen mehr mit Bindemitteln gefüllten und geglätteten Offsetdruckpapieren angewendeten Streichvorgängen Papier schlecht haften. Auch andere Eigenschaften unterworfen werden.

würden ungünstig beeinflußt. Um ein sogenanntes Streich-Rohpapier daraus zu Als Faserbestandteile für die trockenen Ausgangs- fertigen, wird es erfindungsgemäß einem Tränkvorfaservliese haben sich folgende Fasertypen bewährt: 40 gang unterworfen, bei dem die vorhandenen Poren Vollsynthetische Fasern aus Polyamiden, Polyestern, ausgefüllt werden (s. Skizze, Stufe 2). Polyvinylverbindungen, regenerierte Fasern, z. B. aus Bei der Herstellung transparenter Produkte wird Zelluloseacetat oder Mischungen derselben. Die die Porenfüllung vorzugsweise mit geeigneten Kunst-Fasergemische können außer diesen vollsynthetischen harzen durchgeführt, während andererseits zur Herbzw, regenerierten Fasern vorstehend genannter Art 45 stellung besonders opaker Qualitäten Pigment-Bindeauch noch Zellulosefasern oder zelluloseartige Fasern mittel-Mischungen mit hoher Deckungskraft eingeanteilsweise enthalten. setzt werden.

Die Länge der verwendeten Fasern ist im allgemei- Zur Porenfüllung haben sich u. a. Kunstharze aus nen mindestens 10 mm, vorzugsweise zwischen 20 der Reihe der Vinylpolymerisate, z. B. Mischpoly- und 50 mm. Außerdem kann eine Zumischung von 50 merisate aus Polyvinylchlorid mit Maleinsäureester kurzen Fasern bzw. Faserpulver von einer Länge bis oder Acrylsäureester. Polymerisate oder Mischpolyzu 10 mm erfolgen. Diese Zumischung beträgt jedoch merisate des Butadiens mit Styrol bzw. Acrynitril und meistens nicht mehr als maximal 40 Gewichtsprozent. ähnliche Produkte bewährt. Daneben können höher Die beschriebenen Fasern werden in geeigneten molekulare Stoffe, wie z. B. Kasein, Stärke usw. anMischungen zu Faservliesen verarbeitet. Als beson- 55 teilsweise verwendet werden.

ders geeignet stellten sich solche Fasermischungen Als Pigmente bzw. Füllmittel haben sich die in der heraus, die bis zu 5O^fl/o sogenannte Bindefasern ent- Papierindustrie üblichen Materialien, wie Kaolin, halten. Bindefasern sind solche Fasern, die durch Bariumsulfat, Titandioxyd usw., bewährt, äußere Einwirkung, z. B. Hitze, klebrig werden und Nach der Tränkung der verschweißten Vliesstoffe dadurch in der Lage sind, die anderen in der 60 mit den oben angeführten Kunstharz- bzw. Füllmittel-Mischung enthaltenen Fasern abzubinden. Es zeigte kombinationen wird das Material einem Glättungssich, daß bei einer Zusammensetzung von bis zu Vorgang auf dem Kalander unterworfen (s. Skizze. 100% Fasern mit demselben Erweichungspunkt die Stufe 3).

Produkte einen mehr pergamentartigen Charakter er- Dieser Glättungsvorgang dient zu einer weiteren halten, der sie für die nachfolgende Weiterverarbei- 65 Vergleichmäßigung der Oberfläche, um die nachtung zu gut bedruckbaren Flächengebilden weniger folgenden Veredeiungsvorgänge z. B. durch Luftgeeignet macht. bürsten-, Glättwalzen- oder Gußstreichen zu er-Die Herstellung der erfindungsgemäß bedruck- und leichtern.

5 6

Das so hergestellte Produkt kann nun entsprechend Acrylestermischpolymerisat .. 30 Teile

einem Streich-Rohpapier weiter veredelt werden Kaolin 40 Teile

(s. Skizze, Stufe 4). Bariumsulfat 40 Teile

Es gelingt auf diese Art, Produkte anzufertigen, Calciumsulfat 20 Teile

die höchsten Druckanforderungen genügen. Durch 5 Ammoniak 12 Teile

Abstimmung der Streichfarben auf die besonderen Kasein r't "Ie

Eigenschaften des Grundmaterials können Druck- _w ., _T ..

papiere mit einer Flexibilität hergestellt werden, die wasser loU leile

bei normalen Papieren nicht erreichbar ist. Das imprägnierte Vlies wird in einem Kanal-

Durch Auswahl geeigneter Fasern, Kunstharze bzw. io trockner getrocknet und hat einen Gehalt an Acryl-Füllmittelkombinationen lassen sich transparente, esterkunstharz und Füllmitteln von insgesamt 37%. völlig undurchsichtige oder in ihrer Lichtdurchlässig- Das so hergestellte Produkt wird bei einer Tempekeit abgestimmte Produkte herstellen. ratur von 150° C und einem Druck von 150 atü

Die erhaltenen Faserflächengebilde stellen einen durch einen beheizten Zweiwalzenkalander geschickt, äußerst einreißfesten, naßfesten sowie maßbeständi- 15 Hierbei wird aufgebrachtes Kunstharz und Füllmittel gen Druckträger dar, der z. B. zur Herstellung von in das bereits vorverfestigte Vlies eingedrückt und Dokumenten, Landkarten, Geldscheinen, naßfesten bildet eine geschlossene Einheit mit papierartig ge-Werkstattzeichnungen, Architektenplänen und ahn- schlossener Oberfläche,
liehen Produkten geeignet ist.

²⁰ Beispiel 3

Beispiel 1

Aus 70 Gewichtsprozent verstreckter Polyesterfaser

Aus 60 Gewichtsprozent kalt verstreckter Poly- (Trevira) 1,2 den, 40 mm Stapellänge sowie 30 Geesterfaser (Trevira) 1,5 den, 40 mm Stapellänge, wichtsprozent nicht verstreckter Polyesterfaser (Tre-20 Gewichtsprozent nicht verstreckter Polyester-Faser 25 vira) 25 mm Stapellänge wird ein Wirrfaservlies von (Trevira) 6 den, 25 mm Stapellänge sowie 20 Ge- etwa 100 g/m² hergestellt. Die Dicke des losen Faserwichtsprozent Alfazellulosepulver mit einer Teilchen- vlieses beträgt etwa 17 mm (Luftdurchlässigkeit größe von etwa V10 mm wird ein Wirrfaservlies von 1350 1/sec/m² bei 10 mm WS). Das Vlies wird zwietwa 100 g/m² hergestellt. Die Dicke des losen Faser- sehen zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzenvlieses beträgt etwa 17 mm. Das Vlies wird zwischen 3° abstand von 0,1 mm und einer Temperatur von zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzenabstand 216° C mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min, von 0,1 mm und einer Temperatur von 216° C mit durchgeschickt und dabei thermopalstisch verfestigt, einer Geschwindigkeit von 6 m/Min, durchgeschickt Das Endprodukt hat eine Dicke von 0,15 mm (Luft- und dabei thermoplastisch verfestigt. Das Endprodukt durchlässigkeit 400 1/sec/m² bei 20 mm WS). Das so hat eine Dicke von etwa 0,15 mm. Das so hergestellte 35 hergestellte Material wird mit einer 36%igen wäß-Material wird in eine 36%ige wäßrige Dispersion, rigen Dispersion, Teilchengröße 0,23 μ, eines Misch-Teilchengröße 0,23 μ, eines Mischpolymerisats aus polymerisate aus Polyvinylchlorid mit einem Malein-Polyvinylchlorid mit einem Maleinsäureester ge- säureester imprägniert, so daß das fertig getrocknete taucht. Anschließend wird durch Abquetschen zwi- Produkt eine Aufnahme (trocken) von 30%, bezogen sehen zwei Gummiwalzen das Produkt auf eine Naß- 40 auf das Faservlies, hat. Das imprägnierte und geaufnahme von 100% gebracht. Das getränkte Vlies trocknete Material wird mittels Kalandrieren bei wird in einem Kanaltrockner getrocknet und hat 140° C und 100 atü geglättet. Anschließend wird schließlich einen Trockengehalt von 36% an PVC- beidseitig mit nachstehender Mischung eine Schicht Harz. Das so hergestellte Produkt wird bei einer Tem- auf gestrichen:
peratur von 140° C und einem Druck von 100 atü 45 _T. ,. , ,

durch einen beheizten Zweiwalzenkalander geschickt. litandioxyü IO i eile

Hierbei wird das aufgebrachte Kunstharz gleichmäßig Ammoniumpolyacrylat 0,1 Teil

in das Vlies eingedrückt und bildet zusammen mit Acrylestermischpolymerisat .. 10 Teile

dem thermisch verschweißten Vlies eine geschlossene Wasser 25 Teile

Einheit mit glatter Oberfläche. 5°

Nach dem Streichen wird getrocknet und nochmals

Beispiel 2 durch Kalandrieren geglättet. Das so hergestellte

Produkt eignet sich besonders zur Herstellung von

Aus 55 Gewichtsprozent kalt verstreckter Poly- dimensionsstabilen Karten bzw. Lochkarten,
esterfaser (Trevira) 1,5 den, 40 mm Stapellänge, 55

30 Gewichtsprozent nicht verstreckter Polyesterfaser Beispiel 4

(Trevira) sowie 15 Gewichtsprozent Viskosefaser

1,4 den, 38 mm Stapellänge wird ein Wirrfaservlies Ein hitzeverschweißtes Polyestervlies mit einem

von etwa 100 g/m² hergestellt. Die Dicke des losen Gewicht von 75 g/m² wird mit einer 50%igen Lösung Faservlieses beträgt etwa 17 mm. Das Vlies wird zwi- 60 eines Melaminharzpulvers in Wasser (Handelsname sehen zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzen- Madurit T 2) imprägniert, bis zu einer Aufnahme von abstand von 0,1 mm und einer Temperatur von 100% festem Melaminharz. Nach dem Trocknen 216° C mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min. wird das imprägnierte Vlies bei einer Temperatur durchgeschickt und dabei thermoplastisch verfestigt. von 150° C einem Druck von etwa 50 atü ausgesetzt. Das Endprodukt hat eine Dicke von etwa 0,15 mm. 65 (Zeitdauer etwa 5 Minuten). Das resultierende Pro-Das so hergestellte Material wird zwischen zwei dukt kann als flexibles bedruckbares Dekorpapier Stahlwalzen mit einer wäßrigen Dispersion folgender Verwendung finden. Zweckmäßigerweise bringt man Zusammensetzung imprägniert: auf die Rückseite einen Haftkleber auf.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung bedruck- und beschreibbarer naßfester Flächengebilde mit hoher Falzzahl aus trocken hergestellten, überwiegend aus Synthesefasern bestehenden Vliesen, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Faservlies derart verfestigt wird, wie es bei Polyesterfasern durch Hindurchschicken durch auf 216° C beheizte Walzen mit einem derartigen Walzenabstand, daß eine Dickenreduktion des Vlieses von 17 auf 0,15 mm bewirkt wird, erreicht wird, und das verfestigte poröse Vlies mit an sich

bekannten Kunstharzen, mit oder ohne Füllmittelzusatz derart gefüllt wird, daß die Poren mehr oder weniger aufgefüllt werden, daß dieses Rohpapier in an sich bekannter Weise durch Kalandrieren geglättet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 895 585, 901 346;
Das Papier, 1957, H. 4/12, S. L 59;
Allgemeine Papierrundschau. 1956, H. 10, S. 478 und 479;

TAPPI, 1956, H. 1, S. 1 bis 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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