DE1546378A1

DE1546378A1 - Impraegniertes,verdichtetes,dehnbares Papier und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1546378A1
Application number: DE19621546378
Authority: DE
Inventors: Dunlap Isaac Richard
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1956-11-23
Filing date: 1962-10-23
Publication date: 1969-06-12
Also published as: NL131830C; DE1560837A1; NL278075A; US3055496A; GB1012441A; NL144691B; BE630279A; GB869231A; NL240641A

Description

den 22. Oktober 1962

Johnson & Johnson, 501 George Street, New Brunswick, N.J..

(U.S.A.)

Imprägniertes, verdichtetes, dehnbares Papier und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft verbesserte imprägnierte Papiere, die sich für viele Zwecke eignen, insbesondere als Unterlagen oder Träger für Klebebänder, Sandpapier, für künstliches Leder und dergl.

Es ist äußerst wichtig bei Papier dieser Art, daß die Pasern so fest zusammengehalten werden, daß das Papier genügenden Aufspaltwiderstand und Widerstand gegen Rupfen hat und keine Hohlräume bildet oder reißt, wenn es geknickt wird. Beispielsweise werden Selbstklebestreifen mit Papierträger gewöhnlich hergestellt, indem eine Seite des Trägers mit einem Klebstoff beschichtet und dann das Band bei nach innen gerichteter Klebseite zu Rollen aufgewickelt wird. Wenn keine Zwischenlage bzw. kein Mitläufer verwendet oder keine .sonstige Vorsichtsmaßnahme ergriffen wird, spaltet sich die Unterlage beim schnellen abwickeln, weil die Adhäsion der Rückseite der Unterlage an der Innenseite dos abgewickelten Bandes größer ist als die ICohäsion der Pasern in der Unterlage.

Die häufigste Methode zur Verstärkung des Papiers bzw. j;ur Erhöhung seines Auf apaltwiderstandes ist die Einarbeitung

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eines Imprägniermittels, das die Fasern miteinander verbindet. Zu diesem Zweck werden die "verschiedensten dehnbaren Polymeren, z.B. kautschukartige Polymere und deren Gemische, verwendet. Diese Imprägniermittel lassen dem Papier zum größten Teil seine charakteristische. Elastizität, "binden jedoch die Fasern so fest zusammen, daß die Unterlage nicht aufgespalten wird, wenn beispielsweise ein Selbstklebeband von der Rolle abgewickelt wird. Normalerweise kann eine zur Verhinderung des Aufspaltens ausreichende Verstärkung erzielt werden, wenn es möglich ist, genügende Mengen des Imprägniermittels in die Bahn einzuarbeiten. Normalerweise wird das Papier mit dem Imprägniermittel gesättigt, um die notwendige Verstärkung zu erreichen. Da die Kosten des Imprägniermittels verhältnismäßig hoch sind, ist diese Methode nachteilig. Bei gewissen Klebstreifen und anderen Produkten, z.B. bei künstlichem leder, wo hoher Aufspaltwiderstand gewünscht wird, ist es u.U. nicht möglich oder sogar unerwünscht, in die Papierbahn soviel Imprägniermittel einzuarbeiten, daß Aufspaltung verhindert wird. Aus diesen und anderen Gründen lässt diese Methode der Lösung des Problems der Schaffung des notwendigen Aufspaltwiderstandes viel zu wünschen übrig.

Neben dem Aufspaltwiderstand oder der inneren Festigkeit, die für die Papierunterlage von Selbstklebestreifen erforderlich ist, muß der Träger auch die notwendige Festigkeit, Elastizität und Dehnung haben, um das Band in Krümmungen unter Ausbildung eines gewünschten Musters auf eine Fläche aufbringen zu können, ohne daß es reißt. Außerdem muß der Träger so flach bzw, eben sein, daß er vollständig an der Fläche anliegt, auf die er aufgebracht v/ird. Die Einreißfestigkeit von Selbstklebestreifen mit Papierträgern dieser Art kann, wenn auch nur in verhältnismäßig geringem Maße, durch Verwendung von weichen und stärker dehnbaren Polymeren im Imprägniermittel verbessert werden. Durch Verwendung von weiohen Polymeren in glatten Papieren wird auch in geringem Maße die erzielbare Dehnbarkeit des fertigen Klebstreifens verbessert. Jedoch reicht insgesamt die Anpassungsfähigkeit

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lind Anschmiegsamkeit eines solchen glatten Papiers für viele Zwecke nicht aus, so daß der Träger reißt. Ein Beispiel ist die Verwendung von Selbstkle"bestreifen mit Papierunterlage zum Abdecken einer lackierten Fläche, auf die ein Muster mit Krümmungen und Kurven gemalt werden soll.

Bisher war es zur Herstellung von Klebstreifen mit den erfor-. derliehen Eigenschaften in Bezug auf Aufspaltwiderstand, Einreißfestigkeit, Elastizität und Dehnbarkeit üblich, das Papier vor der Imprägnierung zu kreppen. Das Kreppen kann als ein stufenweises Auseinanderzerren der ursprünglichen Bahn, wobei in Abständen eine Kraft auf die sich frei bewegende Bahn im rechten Winkel zur Ebene der Bahn ausgeübt wird, bezeichnet werden. Hierdurch ergibt sich eine Auflockerung oder "Öffnung" der Bahn und die Bildung von verhältnismäßig großen Wellen oder. Stegen in der Bahn. Die Bahn wird aufgelockert oder"geöffnet'} indem die übereinanderliegenden Fasern der Bahn in bestimmten, durch einen Abstand getrennten Bereichen voneinander entfernt v/erden, um die Größe und vielleicht die Zahl der Zwischenräume zwischen den Pasern in diesen Bereichen zu erhöhen. Durch diese Auflockerung oder Öffnung wird genügende Tränkbarkeit geschaffen bzw. die Einarbeitung einer solchen Imprägniermitteinenge ermöglicht, daß der notwendige Aufspaltwiderstand erreicht wird. Auch hier ist eine hohe Menge des verhältnismäßig teuren Imprägniermittels erforderlich, so daß diese Methode ebenfalls kostenmäßig nachteilig ist.

Ferner kann zwar durch die mechanische Methode des Kreppens die Dehnbarkeit verbessert und normalerweise eine genügende Erhöhung der Saugfähigkeit erreicht v/erden, um den notwendigen Aufspaltwiderstand zu erzielen, jedoch hat beispielsweise ein gekreppter Träger für Abdeckklebstreifen einige ausgesprochene iiachteile, z.B. große Gesamtdicke, Neigung des Lacks, an den Stellen zwischen den Stegen unter das Band zu laufen und sich an der Kante des Bandes anzuhäufen, begrenzte Fähigkeit, sich in Krümmungen und Kurven legen zu

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lassen und sich gekrümmten Oberflächen anzuschmiegen usw.

Bisher war man der "Ansicht, daß das Rohpapier zur Erzielung des größtmöglichen Aufspaltwiderstandes bei üblichen saugfähigen Papieren verhältnismäßig offen sein muß und Zwischenräume zwischen den fasern vorhanden sein müssen, damit das Papier eine verhältnismäßig große Menge des Imprägniermittels aufnehmen kann. Alle maßgebenden Stellen auf diesem Gebiet waren sich noch bis vor kurzem darin einig, daß das Rohpapier für die Herstellung verstärkter Träger bzw. Unterlagen hochporös, sehr absorptions- bzw. saugfähig sein, eine geringe Dichte haben und in seiner Struktur dem Fließpapier nahekommen muß, und daß bei der Herstellung derartiger Rohpapiere oder ihrer Handhabung vor oder während der Imprägnierung alle Maßnahmen, die die vorgenannten Eigenschaften wesentlich verändern, die durch die Imprägnierung erzielten Ergebnisse beeinträchtigen würden.

Es wurde nun gefunden, daß durch Einschlagen des entgegengesetzten Weges, d.h. durch Verdichten des Papiers in bestimmter V/eise und Imprägnierung, verstärktes -Papier erhalten werden kann, dessen Eigenschaften in unerwarteter Weise verbessert sind. Es wurde festgestellt, daß durch Verdichten der Bahn horizontal zu ihren Oberflächen unter gleichzeitiger Ausübung einer senkrecht auf die Oberflächen einwirkenden Kraft, die eine wesentliche Kräuselung der Bahn verhindert, und Imprägnierung oder Einarbeiten eines Faserbindemittels in die Bahn ein verstärktes Papier erhalten wird, das folgende Eigenschaften hat:

1) Unerwartet hoher Aufspaltwiderstand bei geringen Kosten oder unerwartet hohe Kostenersparnis bei dem bisher üblichen Aufspaltwiderstand.

2) Außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit und Anschmiegsamkeit, d.h. das Papier kann glatt und leicht gekrümmten Flächen und anderen dreidimensionalen Gebilden angeschmiegt und glatt in verschiedenen Formen auf ebene Flächen aufgebracht werden.

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3) Hohe Elastizität.

4) Das Papier ist flach und eben.

5) Vielseitigkeit in den Eigenschaften, die unmittelbar dem verwendeten Material zuzuschreiben sind.

Die imprägnierten Papierbahnen mit den vorstehend genannten Eigenschaften sind ideale Unterlagen für Selbstklebestreifen, insbesondere solche, die beispielsweise als Abdeckstreifen bei der Spritzlackierung von Automobilen verwendet werden. Bei diesen Klebstreifen sind nicht nur der unerwartet hohe Aufspaltwiderstand und die niedrigen Kosten wichtig, sondern die außergewöhnliche Anpassungsfähigkeit und Geschmeidigkeit des Trägers, verbunden mit seiner flachen, ebenen Beschaffenheit und Reißfestigkeit ermöglichen leichtes Aufbringen auf gekrümmte und unregelmäßige Flächen und

Verwischen ergeben scharf abgegrenzte lackierungslinien ohne/e an den Kanten des Klebstreifens. Durch seinen flachen, ebenen Träger und die Leichtigkeit, mit der der Streifen sich aufbringen lässt, ist die Scheuerwirkung auf die Finger während des Äufbringens minimal.

Schwerere verfestigte Papiere mit den vorstehend genannten Eigenschaften sind außerdem ideal zur Verwendung in Kunstleder, wo ihre ausgezeichnete Elastizität, ihr weicher Griff und die Tatsache, daß sie keine Blasen werfen, sich nicht aufspalten und sich keine lasern ablösen,sehr wichtig sind. Das erfindungsgemäße Papier eignet sich ferner vorzüglich als Unterlage von Sandpapier. Die mit ihm hergestellten Sandpapiere haben ausgezeichnete Elastizität, Reißfestigkeit und Beständigkeit gegen Rißbildung.

Als Ausgangsmaterial für das verfestigte Papier gemäß der Erfindung eignen sich gekrepptes oder ungekrepptes Papier und übliche saugfähige Papiersorten. Diese Bahnen können aus Pasern gebildet werden, die im wesentlichen gerade sind und nur die natürliche Kräuselung haben, oder sie können einen wesentlichen Anteil an Fasern enthalten, die vor der Bildung der Bahn stark gekräuselt oder geringelt worden

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sind. Die Ausgangabahn besteht aus Zellstoffasern, die überwiegend parallel zu den Oberflächen der Bahn ausgerichtet sind und in flacher Lage sich überschneiden und kreuzen. Wenn von "Oberflächen" des Rohpapiers oder des erfindungsgemäßen Papiers gesprochen wird, so sind darunter die Oberseite und Unterseite der Bahn zu verstehen. Der "Körper der Bahn" ist der Teil des Papiers zwischen den beiden Oberflächen.

Die Fasern in der Bahn sind verhältnismäßig lang im Verhältnis zur Dicke der Bahn, so daß das Verhältnis der durchschnittlichen Faserlänge zur Dicke der Bahn wenigstens etwa 4 t 1, vorzugsweise wenigstens 10 : 1 beträgt. Dies bedeutet, daß selbst in den extremsten Fällen die G-rundorientierung einer bestimmten Faser von einem Ende zum anderen nur einen kleinen Winkel zu den Oberflächen der Ausgangsbahn bilden kann, und daß dieser Winkel normalerweise vernachlässigbar ist.

Die Ausgangsbahn wird horizontal verdichtet, während die Zeilstoffasern in der Bahn durch Feuchtigkeit weichgemacht und auf eine solche Temperatur erhitzt werden, daß Dampf gebildet wird. Die Kräfte, mit denen die Bahn verdichtet wird, werden horizontal zu den Oberflächen der Bahn ausgeübt, wobei die Bahn derart festgehalten bzw. eingeschlossen wird, daß sie gegen wesentliches Kräuseln in senkrechter Richtung geschützt ist. Mit anderen Worten, es werden Kräfte ungefähr senkrecht zur Richtung der die Verdichtung bewirkenden Kräfte angewendet, um der Neigung der Bahn zur Kräuselung entgegenzuwirken und die Oberflächen der Bahn im wesentlichen parallel zueinander zu halten. Die Verdichtungskräfte können in Längs- oder Maschinenrichtung oder in Breitenrichtung, d.h. quer zur Maschinenrichtung, angewendet werden.

Der niedrigste Verdichtungsgrad, d.h. die geringste prozentuale Verkürzung der Länge, die erforderlich ist, um für die Erfindung von Nutzen zu sein, liegt bei einigen Papiersorten nicht über ,.etwa. 5$. Bei den meisten Papiersorten St) 9824/0873

erwünscht

ist Jedoch eine stärkere Verdichtung . Beispielsweise wird eine etwa 10 bis 25$ige Verdichtung normalerweise bevorzugt, besonders wenn die Bahn in einem Durchgang behandelt wird, wie es später ausführlicher beschrieben wird. Die obere Grenze des Verdichtungsgrades hängt sowohl von der Art des rohen, unbehandelten Papiers und dem vorgesehenen Verwendungszweck des imprägnierten, verfestigten Papiers ab. Bei der großen Vielzahl von Rohpapieren, die für die verschiedensten Zwecke vorgesehen sind, kann die obere erwünschte Verdichtungsgrenze bis zu 4-0$ und mehr betragen und sich in einigen Fällen der unteren Grenze eines anderen, für einen anderen Verwendungszweck vorgesehenen Papiers nähern.

Im allgemeinen pflegt die Reißfestigkeit des Rohpapiers mit zunehmender Intensität der Behandlung abzunehmen. Die physikalischen Eigenschaften eines Papiers vor der Einarbeitung des verfestigenden Imprägniermittels sind jedoch für die Ermittlung des Gebrauchswertes des imprägnierten Papiers nur von untergeordneter Bedeutung. Die Anwesenheit eines verfestigenden Imprägniermittels, besonders in verhältnismäßig großen Mengen im Verhältnis zur Menge der unbehandelten Fasern, hat gewöhnlich eine deutliche Verbesserung von Eigenschaften, wie der Reißfestigkeit, Einreißfestigkeit und Dehnung sowie des Aufspaltwiderstandes der Bahn zur Folge.

Im allgemeinen beträgt die Menge des in die Papierbahn eingearbeiteten Imprägniermittels etwa 10 - 150$, gerechnet als Feststoffe im Imprägniermittel und bezogen auf das Gewicht des Rohpapiers (d.h. der trockenen Bahn). Die Mindestmenge ist in allen Fällen die Menge, die ausreicht, um die Bahn in einem solchen Maße zu verfestigen, daß beispielsweise die Adhäsionskräfte des auf die Unterlagen aufgetragenen Klebers keine Aufspaltung des Schichtträgers zu bewirken vermögen.

Zwar wird in der normalen Praxis eine mit Wasser plastisch gemachte Bahn behandelt, jedoch braucht das Wasser unter

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gewissen Umständen nur einen kleinen Prozentsatz des Gewichts der Bahn auszumachen. Der gewünschte Wassergehalt der Bahn zum Zeitpunkt ihrer Behandlung hängt sowohl von der Art des Rohpapiers als auch von dem vorgesehenen Verwendungszweck ab. Im allgemeinen ist der Wassergehalt beim Verdichten umso höher, je dichter das unbehandelte Papier ist, wenn das fertige imprägnierte Papier bzw. der Klebstreifenträger hohe Zugfestigkeit behalten soll. Beispielsweise kann ein flaches Papier von ziemlich dichter Struktur am vorteilhaftesten bei einem Wassergehalt behandelt werden, dessen Höhe nur durch die Vorrichtungen und das Verfahren begrenzt ist, d.h. beim Maximum, das die Bahn unter den dem Verfahren eigentümlichen Verdichtungsbedingungen festhalten kann. Normalerweise und vorzugsweise sollte der Feuchtigkeitsgehalt während der Behandlung etwa 10 bis 20$ des Gewichts der Bahn betragen. Es mag jedoch am vorteilhaftesten sein, offeneres Papier, z.B. ein saugfähiges, offenes Kraftpapier, bei einem Wassergehalt zu behandeln, der beim oder sogar unter dem Gleichgewichtswert zwischen dem Wassergehalt der Bahn und den normalen Prüfbedingungen für Papier , nämlich 50$ relative Feuchtigkeit bei 22°. Bei Papiersorten, die zwischen diesen beiden Typen liegen, kann es erforderlich oder vorteilhaft sein, die Behandlung bei Feuchtigkeitsgehalten zwischen diesen extremen Grenzen vorzunehmen. Eine scharfe Behandlung einer mit wenig Wasser plastizierten Bahn pflegt stärkere Dehnbarkeit bei Verdichtung in Längsrichtung und unter gewöhnlichen Bedingungen einen höheren Verfestigungsgrad des erhaltenen Papiers zu ergeben. Ohne Rücksicht auf den Feuchtigkeitsgehalt wird wenigstens eine Seite der Bahn während der Behandlung auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um Wasserdampf zu erzeugen, d.h. auf wenigstens etwa 100°. Hierauf wird später ausführlicher eingegangen.

Durch den Vorgang des Verdichtens werden die Fasern durch die Verkleinerung bzw. das Zusammenschieben des Bereichs, in dem sie liegen, verzerrt, während gleichzeitig die Oberflächen der Bahn flach und parallel zueinander gehalten

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werden, wodurch eine nennenswerte Verdickung der Bahn verhindert wird. Gleichzeitig wird ein erheblicher Druck auf die Oberflächen der Bahn ausgeübt, um Kreppen der Bahn zu verhindern und die verzerrten Fasern in die Zwischen räume innerhalb der Bahn zu schieben. Nach dem Trocknen bleibt die veränderte Ausrichtung der Fasern erhalten, und die Bahn ist durch das Aneinanderheften der Fasern fest und stark. Wird eine Zugkraft auf die Bahn ausgeübt, widersteht sie zunächst der Rückkehr in den alten Zustand, bedingt durch die gegenseitige Adhäsion der nahezu ununterbrochen verteilten Fasern. Mit zunehmender Zugkraft gibt jedoch die fast ununterbrochene Struktur der Fasern allmählich nach, und die Bahn wird ungefähr um den Grad breiter oder langer, um den sie verdichtet worden war. Nach weiterer Erhöhung der Zugkraft lösen sich die Fasern aus ihrer gegenseitigen Haftung, die die Struktur der Bahn aufrecht erhält, und die Bahn reißt.

Durch die Verdichtung in Längs- oder Breitenrichtung auf die beschriebene Weise werden die Fasern unter Druck verzerrt und innerhalb des Körpers der Bahn, d»h. in dem Raum zwischen den Oberflächen, zusammengedrängt und zusammengeschoben. Diejenigen Fasern, die ursprünglich hauptsächlich in der Verdichtungsrichtung orientiert sind, werden gestaucht und nehmen eine Vielfalt von Schleifen, Kräuselungen oder engen Schlingen an, während Teile der Fasern dichter zusammengepresst und in die Zwischenräume innerhalb der Bahn geschoben werden. Diese Schleifen, Kräuselungen bzw. engen Schlingen, nachstehend als "Kräuselungen" bezeichnet, treten nicht nur in einer Ebene parallel zu den Oberflächen der Bahn auf, sondern auch in Ebenen senkrecht dazu, so daß ein großer Teil der die Kräuselungen bildenden Faserabschnitte im Winkel zu den Oberflächen der Bahn ausgerichtet ist.

Das Imprägniermittel kann vor oder nach der Verdichtung in die Bahn eingearbeitet werden, jedoch wird die Imprägnierung vor der Verdichtung aus den folgenden drei Gründen bevorzugt:

a) Eine größere Verdichtungswirkung ist erreichbar.

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b) Die Imprägnierung kann in Verbindung mit der Verdichtung vorgenommen werden, um die Fasern bei Verwendung eines wäßrigen Imprägniermittels während der Verdichtung plastisch zu machen.

c) Mit einem wäßrigen Imprägniermittel sind bessere Papiereigenschaften erzielbar, als wenn die Bahn zuerst verdichtet und dann imprägniert wird.

Ein höherer Wirkungsgrad der Verdichtung, d„h. der tatsächliche Verdichtungsgrad über den maximalen theoretischen Verdichtungsgrad hinaus multipliziert mit 100, ist erreichbar, wenn die Bahn vor der Verdichtung imprägniert wird, besonders wenn die Verdichtung bei verhältnismäßig "trockener" Bahn und bei niedrigem Gehalt an Imprägniermittel stattfindet. Da es äußerst erwünscht ist, die Bahn bei niedrigem Feuchtigkeitsgehalt zu behandeln, um mit der Entfernung der Feuchtigkeit verbundene Probleme zu vermeiden, und die Anwendung niedriger Imprägniermittelmengen zur Kostenersparnis erwünscht ist, leuchtet es ein, daß ein erhöhter Verdichtungswirkungsgrad unter diesen -Bedingungen von großer Bedeutung ist.

Die Ausgangsbahn kann mit einem wäßrigen Imprägniermittel imprägniert, durch Trocknen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von beispielsweise etwa 10-20 Gew.-fo der Bahn gebracht und dann unter den oben beschriebenen Bedingungen verdichtet werden, wobei ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist ferner äußerst vorteilhaft wegen der Vielfalt an Zellstoffasern und Imprägniermitteln, die verwendet werden können. Als Folge sind die erfindungsgemäßen Papiere vielseitig in Bezug auf ihre Eigenschaften, die unmittelbar den zu ihrer Herstellung verwendeten Materialien zugeschrieben werden können» Beispielsweise können sowohl wäßrige Imprägniermittel als auch Imprägniermittel auf Basis von Lösungsmitteln verwendet werden, wobei jedoch bei Einarbeitung des Imprägniermittels nach der Verdichtung bessere Ergebnisse mit Imprägniermit-

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teln auf Lösungsmittelbasis erzielt werden« Wird jedoch, die Imprägnierung vor der Verdichtung vorgenommen, ist es gleichgültig, ob ein Imprägniermittel auf Basis von Wasser' oder von Lösungsmitteln gebraucht wird. Es ist also möglich, für das Verfahren gemäß der Erfindung die bekannten und und verhältnismäßig billigen wäßrigen Polymerlatices mit optimalen Ergebnissen zu verwenden.

Während ferner Polymere mit verhältnismäßig hohem Modul als Bindemittel nicht geeignet sind, wenn sie in verhältnismäßig hohen Mengen zur Imprägnierung von Papieren bekannter Herstellungsart angewendet werden und ein flexibles Papier gewünscht wird, können diese Polymeren bei der schwächeren Imprägnierung, die die Erfindung ermöglicht, verwendet werden und sind für selbstklebende Abdeckklebstreifen sogar äußerst erwünscht und bevorzugt.. Beispielsweise werden Polymere im Übergangsbereich des viskos-elastischen Verhaltens und sogar im oberen Teil dieses Bereichs vorteilhaft für die Verfestigung von -Papieren für gewisse Verwendungs-' zwecke gemäß der Erfindung gebraucht, wenn die Menge des Bindemittels etwa 10 bis 50 Gew.-$ der trockenen Fasern beträgt. Beispielsweise, werden bei Verwendung dieser Bindemittelmenge höhere Werte des Aufspaltwiderstandes und der anderen physikalischen Eigenschaften mit einem Polymeren von hohem Modul erreicht. Der vorstehend erwähnte Übergangsbereich des viskos-elastischen Verhaltens ist ausführlich von Arthur V. Tobolky in "Stress Relaxation Studies" auf Seite 65 in "Rheology, Theory and Application", Bd. II, verlegt von Frederick R. Eirich und herausgegeben 1958 durch Academic Press Inc., New York, N-.Y., beschrieben. Diese Polymeren umfassen nicht-plastizierte Polyvinylacetate (Homopolymere und Mischpolymere), Butadien-Styrol-Mischpolymere mit hohem Styrolgehalt u.dgl. Polymere in diesem Bereich werden für Abdeckstreifen gemäß der Erfindung bevorzugt, da sie dem Klebstreifen genügend Festigkeit bei leichtem Aufbringen verleihen, wenn nur etwa 10-30 Gew.-^ des verfestigenden Imprägniermittels anwesend sind.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildungen näher erläutert.

Abb. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung,, die sich zur Verdichtung des Papiers gemäß der Erfindung eignet.

Abb. 2 ist eine Mikrophotographie eines Längsschnitts durch ein flaches, imprägniertes Kraftpapier vor der erfindungsgemäßen Verdichtung; Vergrößerung etwa 400:1.

Abb. 3 ist eine ähnliche Photοgraphie des Querschnitts des in Abb. 2 dargestellten Papiers nach der erfindungsgemäßen Verdichtung bei gleicher Vergrößerung.

Abb. 4 ist eine ähnliche MikrophotograpÜe eines Längsschnitte durch ein gekrepptes» imprägniertes saugfähiges Papier, das durch Kreppen des in Abb. 2 dargestellten Papiers vor der erfindungsgemäßen Verdichtung hergestellt worden ist, bei der gleiohen Vergrößerung wie in Abb. 2.

Abb. 5 ist eine Mikrophotographie des Papiers von Abb. 4 nach der erfindungsgemäßen Verdichtung bei gleicher Vergrößerung.

Vorrichtungen zur Durchführung der Verdichtung bei der Her-■ stellung der erfindungsgemäßen imprägnierten Papiere sind beispielsweise Gegenstand der XJ.S.-Patents'chrift 2 021 975 und des australischen Patents 160 684.

Die in Abb. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine beheizte Metallwalze 31 mit glatter, nicht-elastischer, im wesentlichen unnachgiebiger Oberfläche 32, eine Anpreß- oder Klemmwalze 33 und ein verhältnismäßig dickes, zum Verdichten dienendes endloses Gummiband 34, das über die Anpreßwalze und zwischen Anpreßwalze und der beheizten Walze 31 läuft. Das Band 34 hat zur Walze hin eine zusammenziehbare, nachgiebig aufgebrachte äußere Oberfläche aus Gummi 35. Nach

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dem Verlassen der Klemmwalze 33 läuft das Band um einen Teil der Oberflache 32 der Waise 31, beispielsweise um einen Abschnitt von 90°, verläßt die Oberfläche der Walze 31» läuft um eine links von der Walze 31 angeordnete Spannwalze, von dieser um eine untere Führungswalze 37 und schließlich zurück nach oben zur Klemmwalze 33. Der Teil der Oberfläche der Walze 31» um den das Band 34 läuft, kann erheblich weniger als ein Abschnitt von 90 oder erheblich größer sein tind beispielsweise bis zu 180° betragen.

Der Abstand zwischen der Klemmwalze 33 und der Oberfläche der Walze 31 ist verstellbar, so daß der Druck, der auf das zwischen der Klemmwalze und der Walze 31 durehlaufende Band ausgeübt wird, und damit der Druck zwischen der Walze 31 und dem Band 34· am Walzenspalt 38, reguliert werden kann.

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Die Spannwalze 36 hat einen erheblichen Abstand von der Walze 31, so daß das Band von der Walze 31 zur Spannwalze ■ eine lange gerade Strecke 39 durchläuft. Der Abstand zwischen der Spannwalze 36 und der Walze 31 ist ebenfalls verstellbar, so daß die Spannung des endlosen Bandes 34 und damit der Druck zwischen der Walze 31 und dem Band, nachdem dieses den Walzenspalt 38 verlassen hat, regulierbar ist.

Die zu behandelnde Papierbahn 40, die gegebenenfalls bereits mit einem geeigneten Imprägnier- oder Bindemittel imprägniert ist, wird von einer Vorratsrolle 41 (rechts in Fig.1) abgewickelt und in eine Dampfkammer 42 geführt, wo sie etwa 30 Sekunden der Einwirkung von Sattdampf ausgesetzt wird, um sie zu plastizieren und ihren Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 10 - 20$, vorzugsweise auf etwa 15 - 20$, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, einzustellen. Die befeuchtete Bahn 40 wird dann aus der Dampfkammer über eine Walze 43» über ein Führungswalzenpaar 44 und 45 und dann abwärts in den Spalt 38 geführt, der zwischen der Walze 3I und dem Band 34 dort, wo das Band über die Klemmwalze 33 läuft, gebildet wird.

Während das Band 34 über die Klemmwalze 33 läuft, ist seine Außenseite 35 konvex gekrümmt, während seine Innenseite einen konkaven Weg nimmt, bezogen auf die Krümmungsachse des Bandes. Dies hat zur Folge, daß die Außenseite 35 des Bandes gereckt oder ausgedehnt wird, z.B. bei C in Fig. 1. Entsprechend nimmt die Außenseite 35 des Bandes nach dem Verlassen des Spalts 38 und beim Lauf über die Oberfläche der Walze 31 einen konkaven Weg und verkürzt sich demgemäß oder zieht sich zusammen, wie bei V in Fig. 1. Das Band wird im Spalt 38 etwas zusammengedrückt, so daß es normalerweise die Walze 31 an einer Stelle oberhalb der gemeinsamen Ebene P-P der Achsen dör Walze 3I und der Klemmwalze 33 berührt, während seine Außenseite 35 noch auf ihrem konvexen Weg über die Klemmwalze 33 gedehnt ist. Die Außenseite 35 des Bandes 34 ist also an der Stelle, wo es erstmalig die Bahn 40 berührt und wo die Bahn 40 erstmals zwischen dem.

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Band 34 und der Walze 31 ergriffen wird, gedehnt. In dem Bereich, wo das Band durch den Druck zwischen der Walze und der Klemmwalze 33 zusammengepreßt wird, pflegt seine Außenseite 35 zu einem gewissen Grade auch dann noch gedehnt zu bleiben, nachdem es die Mitte des Spalts 38 durchlaufen hat, und sich zusammenzuziehen, sobald es den konkaven Weg um die Walze 31 zu nehmen beginnt. Sobald jedoch der dehnende Einfluß des Walzenspalts aufhört, zieht sich die Außenseite 35 des Bandes zusammen. In diesem Augenblick nimmt das Band seine normale Dicke an und beendet den Übergang von seinem konvexen Weg um die Klemmwalze 33 zu seinem konkaven Weg um die Walze 31.

Die Oberfläche 32 der Trommel 31 ist völlig glatt und besteht aus poliertem Metall. Die Walze ist beheizt, um die Bahn 40 noch plastischer zu machen und den Reibungskoeffizienten zwischen der Walze und der Bahn zu verringern. Zusätzlich dient die beheizte-Walze 31 dazu, die Bahn

nach Band 34 und der Walze teilweise zu trocknen. Vorzugsweise wird die Grenzfläche zwischen der Bahn 40 und der Oberfläche 32 der Walze auf eine Temperatur erhitzt, die wenigstens ungefähr bei der Siedetemperatur des Wassers liegt, d.h. auf 100⁰C, um Wasserdampf zu erzeugen. Die Feuchtigkeitsdämpfe machen die Bahn 40 plastisch und erzeugen außerdem einen dünnen Wasserdampffilm, der den Reibungskoeffizieten zwischen der feuchten Bahn und der beheizten Walze erheblich verringert. Wegen der natürlichen Unterschiede zwischen den Reibungskoeffizienten der Walzenoberfläche 32 und der Bandoberfläche 35 und wegen der Dampfschicht zwischen der Bahn 40 und der Walze pflegt die Papierbahn 40 am Band 34 zu haften und auf der Walze 31 zu rutschen mit dem Ergebnis, daß während des Zusammenziehens der äußeren Oberfläche 35 des Bandes die Bahn -40

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horizontal in der Richtung verdichtet wird, in der das Band sich zusammenzieht, Da daß Band sich in Längsrichtung zusammenzieht, wird auch die Bahn in längs- oder Laufrichtung verdichtet oder gestaucht. Während der Verdichtung wird die Bahn 40 zwischen dem Band 34 und der Walze 31 durch den Druck am Spalt 38 und durch die Spannung des Bandes 34 so festgehalten, daß das Band 34 genügend Druck auf die Oberflächen der Bahn ausübt, daß eine wesentliche Kräuselung des Körpers der Bahn 40 verhindert wird und die Oberflächen der Bahn im wesentlichen flach und parallel zueinander gehalten werden. Normalerweise liegt bei dem einen Band von etwa 32 mm Dicke der Klemmdruck bei etwa 27 bis 43 kg/cm Breite

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und die Spannung des Bandes bei etwa 21 kg/om Breite. Normalerweise wird die Bahn 40 in Längsrichtung um etwa 10 bis 25$ ihrer ursprünglichen Länge verdichtet bzw. verkürzt, wenn sie einmal auf die beschriebene Weise durch die in Hg. 1 dargestellte Vorrichtung geführt wird.

Vorzugsweise wird die Bahn 40 vor der Verdichtung mit dem Bindemittel imprägniert, und zwar aus den bereits genannten Gründen und insbesondere wegen des erzielbaren höheren Verdichtungswirkungsgrades. Die Erhöhung des Verdichtungswirkungsgrades, die eintritt, wenn die Bahn vor der Verdichtung imprägniert wird, lässt sich theoretisch so erklären, daß das Imprägniermittel eine "Kupplungswirkung" auf die Außenseite 35 des zusammenziehbaren Gummibandes 34 ausübt bzw. das Band besser ergreift und dadurch den Reibungswiderstand der Bahn 40 gegen eine Bewegung relativ zur Außenseite 35 des Bandes erhöht.

Zur Erzielung des höchsten Verdiohtungswirkungsgrades wird die Temperatur der Oberfläche 32 der Walze vorzugsweise bei etwa 120° gehalten, ferner wird vorzugsweise das zusammenziehbare Band 34 unter die Temperatur der Walze gekühlt, besonders wenn die Walzentemperatur etwa 120° beträgt, um den Griff zwischen der Bahn 40 und dem Band 34 weiter zu verbessern und die Lebensdauer des Bandes zu verlängern.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist eine erste Kühlwassersprühdüse 46 innerhalb des Bandes 34 nach dem Punkt, an dem das Band die Trommel 31 verlässt, vorgesehen. Diese Düse ist so angeordnet, daß Kühlwasser 47 auf die Unterseite des Bandes 34 gesprüht wird, bevor dieses die Spannwalze 36 erreicht. Eine zweite Sprühdüse 48 ist außerhalb des Bandes 34 gegenüber der Spannwalze 36 so angeordnet, daß Kühlwasser 49 auf die Außenseite 35 des Bandes gesprüht wird. Schließlich ist in einer Wanne 52 unter der Walze 31 ein Kühlbad 51 vorgesehen. Die untere !Führungswalze 37 ist so angeordnet, daß sie teilweise in das Bad 51 taucht und das Band 34 durch das Kühlwasser läuft und dadurch gekühlt wird. Naoh dem Austritt aus dem Bad 51 läuft 909824/0873

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das Band 34 durch ein Quetschwalzenpaar 52, das so eingestellt ist, daß das gesamte Kühlwasser außer geringen Spuren vom Band abgestreift wird. Wenn die Walze 31 "bei etwa 120° gehalten wird, hält man das Band 3'4 durch die beschriebene Kühleinrichtung vorzugsweise bei etwa 75⁰O. Auf diese Weise hat das Band eine viel längere Lebensdauer, als wenn es mit der Temperatur der beheizten Walze laufen würde.

Nachdem die verdichtete und teilweise getrocknete Bahn die Oberfläche 32 der Walze 31 verlassen hat, läuft sie um eine Führungswalze 53 und dann nach unten zu einer Reihe von Leitwalzen 54, die die Bahn 40 flach halten, während sie über einen Wärmestrahler 55 läuft, der die Trocknung abschließt. Die Bahn 40, nunmehr in Form eines imprägnierten und verfestigten Papiers gemäß der Erfindung,, wird schließlich über eine weitere Führungswalze 56 zu einer Solle 57 aufgewickelt. Diese Rolle wird entweder gelagert oder der weiteren Verarbeitung zugeführt.

Figg. 2-5 zeigen Mikrophotographien von Längsschnitten durch erfindungsgemäße Papiere vor und nach der Verdichtung. Die aufgenommenen Schnitte verlaufen in Längsrichtung bzw. Verdichtungsrichtung der Bahn. Jedes der dargestellten Papiere enthält bereits die gewünschte Impragniermittelmenge, jedoch ist das Imprägniermittel schwer zu entdecken, bedingt durch Beschränkungen, denen die Herstellung solcher Mikrophotographien ohne Verzerrung der Fasern unterliegt.

Fig. 2 zeigt eine imprägnierte, flache, unverdichtete Bahn, die nachstehend in Beispiel 1 als "F-61" bezeichnet wird. Dieses Papier ist aus verhältnismäßig wenig gemahlenen, gebleichten Weichholz-Kraftzellstoffasern 61 hergestellt und mit einem üblichen Kautschuklatex imprägniert, der \ ein Butadien-Aorylnitril-Mischpolymeres enthält, das mit einer geringen Menge eines Butadien-Styrol-Mischpolymeren und einer geringen Phenolharzmenge modifiziert ist. iaxxx.

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Die Fasern 61 sind im wesentlichen gerade und haben nur ihre natürliche Kräuselung. Sie sind in der Bahn überwiegend parallel zu den Oberflächen der Bahn ausgerichtet und liegen flach sich kreuzend und überlappend zusammen. Die Pasern 61 sind verhältnismäßig lang im Vergleich zur Dicke der Bahn. Ihre länge beträgt durchschnittlich etwa 3,3 M bei einer durchschnittlichen Papierdioke von etwa 0,1 oder 0,115 mm.

Hieraus ist offensichtlich, daß die Fasern 61 selbst flach in der Bahn liegen, so daß die Grundrichtung einer bestimmten Faser von einem Ende zum anderen nur einen ganz kleinen oder vernaohlässigbaren Winkel zu den Oberflächen 62 der, unverdienteten Bahn bilden kann. Eine Betrachtung von Fig.2 wird bestätigen, daß die Bahn nicht dicker ist als etwa 0,1 mm. Die Dicke der Bahn auf der wirklichen Mikrophotographie beträgt etwa 2,5 om, und" der dargestellte Teil hat in der Mikrophotographie eine Länge von etwa 18 cm. Bei einer Vergrößerung von etwa 400 J 1 entspricht dies einer Dicke von etwa 0,1 mm, während die herausgegriffene Länge etwa 0,45 beträgt. .

Während des Verdichtens.in Vorrichtungen der in Fig. 1 dargestellten Art wird die in Fig. 2 dargestellte Bahn zwischen dem Band 34 und der Walze 31 festgehalten, wobei das Band einen solchen Druck senkrecht auf die Oberflächen 62 ausübt, daß eine wesentliche Kräuselung öder Faltenbildung der Bahn verhindert wird und die Oberflächen im wesentlichen parallel zueinander gehalten werden, während sie sich zwischen der Walze und dem Band befinden.

Fig. 3 zeigt die imprägnierte Bahn von Fig. 2 nach der Ver-

Flaches^ als "-,

Abbildung lässt erkennen, daß die Bahn nicht wesentlich gekräuselt ist. Mit Ausnahme eines Buckels 63 an einer Stelle sind praktisch keine Erhebungen vorhanden, vielmehr ist die Bahn im wesent- ι liehen glatt und flach geblieben. - — _f

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Die Fasern 61 in Mg. 3 sind unter Druck in Längsrichtung verzerrt und zwischen den Oberflächen der Bahn zusammengedrängt und zusammengeschoben worden. Die ursprünglich im wesentlichen in Yerdichtungsrichtung, d.h. in Längsrichtung der Bahn ausgerichteten Pasern weisen Kräuselungen 64 auf, die in die Querschnittsebene zeigen. Diese Ebene liegt senkrecht zu den Oberflächen 62 der Bahn, so daß die Faserabschnitte 65, die diese Kräuselungen bilden, im Winkel zu den Oberflächen 62 der Bahn ausgerichtet sind. Aus Hg, 3 ist ersichtlich, daß dies bei einem großen Teil der Faserabschnitte 65 der Fall ist.

Trotzdem zeigen sich bei der Vergrößerung von 400 : 1 einige der Kräuselungen 64» die in den Fasern als Folge der Verdichtung gebildet worden sind, als kleine Erhebungen oder Buckel 63 an den Oberflächen der Bahn, besonders wenn die nicht verdichtete Bahn flach und nicht gekreppt ist. Es ist zu berücksichtigen, daß die Bahn verdichtet wird, d.h. ihre Fasern dichter zusammengebracht und nicht gelockert werden. Gemäß der Erfindung wird eine große Zahl von Kräuselungen 64 in jeder der ursprünglich in die Verdichtungsrichtung zeigenden Fasern gebildet,wfcar und zwar normalerweise etwa 40 bis 160 Kräuselungen pro cm. Dies bedeutet, daß etwa 12 bis 48 Kräuselungen auf jede Faser, die sich in diese Richtung erstreckt, kommen. Dies ergibt sich aus einem Blick auf Fig. 3» wo der größte Abstand zwischen benachbarten Kräuselungen etwa 5 oder 7,5 cm in der Mikrophotographie beträgt. Dies entspricht einem tatsächlichen Abstand von 0,14 bzw. 0,19 mm. Dies entspricht wiederum etwa 40 bzw. 53 Kräuselungen pro cm. Häufig liegen die meisten Kräuselungen noch dichter zusammen, wie sich deutlich aus Fig. 5 ergibt.

Fig. 4 zeigt eine gekreppte Ausgangsbahn, die aus dem gleichen Rohstoff wie das in Fig. 2 dargestellte Papier hergestellt und mit der gleichen Menge des gleichen Bindemittels imprägniert worden ist. Dieses Papier wird in Beispiel 1 als "imprägniertes Kreppapier F-61" bezeichnet werden.

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,BAD

Durch das Kreppen ist die Bahn aufgelockert worden, da übereinanderliegende Fasern 61 in der Bahn voneinander entfernt und dadurch die Zwischenräume 66 zwischen den fasern größer geworden sind. Die Bahn enthält große Wellen oder Erhebungen, die in Fig. 4 infolge ihrer Größe nicht klar zu identifizieren sind. Es erscheint nur die Spitze 67 einer dieser Kreppfalten in Fig. 4-. Um eine ganze Kreppfalte in der Bahn zu zeigen, müsste die Mikrophotographie drei-, viermal so lang oder noch länger sein als die in Fig. 4 dargestellte. Ebenso wie für das Papier von Fig. 2 dargelegt, sind die Fasern 61 im Papier von Fig. 4 etwa 3,3 mm lang, d.h. ihre Länge ist verhältnismäßig groß im Verhältnis zur Dicke der Bahn. Auch hier sind die Fasern flach und sich kreuzend und überlappend angeordnet.

In Fig. 5 ist das imprägnierte gekreppte Papier von Fig.

nach der Verdichtung dargestellt. Dieses Papier.wird in

und imprägniert" Beispiel 1 als "Kreppapier F-61, verdichtet/ir* bezeichnet.

Die in Fig. 5 dargestellte Bahn ist erheblich verdichtet worden. Die Fasern 61 sind in Längsrichtung durch Stauchen verzerrt und zwischen den Oberflächen der Bahn viel enger zusammengedrängt und zusammengeschoben worden. Eine große Zahl von dicht zusammenliegenden, verhältnismäßig engen Schleifen oder Knickungen 64 erscheint in den Fasern, die sich ursprünglich in die Verdichtungsrichtung, d„h. in Längsrichtung der Bahn erstreckten. Die Oberflächen 62 der Bahn bleiben im wesentlichen parallel zueinander, und es erscheinen keine wesentlichen Kräuselungen innerhalb der Bahn selbst. Tatsächlich sind beim Papier von Fig. 5 die einzigen Unebenheiten an der Oberfläche so klein (in der Mikrophotographie höchstens etwa 13 mm lang, d.h. in Wirklichkeit etwa 38 Ix lang), daß sie für das bloße Auge wahrscheinlich nicht einmal sichtbar sind. Die Schleifen oder Knicke in Fig. 5 haben in der Mikrophotographie im Durchschnitt einen Abstand von etwa 2,5 oder 5 cm oder weniger. Dies entspricht etwa 80 oder 160 oder mehr Kräuselungen pro cm in den ursprünglich überwiegend in Verdiohtungsrichtung verlaufenden Fasern. Aus Fig. 5 ist ebenfalls

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ersichtlich., daß ein großer Teil der Faserabsehnitte 65, die die Schleifen oder Winkel bilden, im Winkel zu den im wesentlichen parallelen Oberflächen 62 der Bahn ausgerichtet sind.

In den imprägnierten, verfestigten Eapieren gemäß der Erfindung sind die lasern 61, wie aus Figg. 3 und 5 erkennbar, in ihrem zusammengedrängten, zusammengeschobenen und verzerrten Zustand durch das Binde- oder Imprägniermittel in der Bahn dehnbar miteinander verbunden. Das Imprägniermittel bildet Bindungen (nicht lösea^gesßiselJbfcO zwischen den die Schleifen und Knicke bildenden Faserabschnitten 65 und angrenzenden Fasern in der Bahn. Diese Bindungen halten die Schleifen und Knicke in ihrer Lage, so daß die abgebundenen Faserabschnitte 65 im Winkel zu den Oberflächen 62 der Bahn orientiert bleiben und dadurch der Aufspaltung bzw. einer schichtweisen Trennung der Fasern in Papier widerstehen. Die erfindungsgemäße Verdichtung führ-fe zwar zu keiner wesentlichen Kräuselung, d.h. zu keiner Bildung von verhältnismäßig großen Falten oder Wellen in der Bai_;.a. selbst, jedoch kann sie die Entstehung von Erhebungen o-: 3r ganz winzigen, dicht zusammenliegenden Buckeln auf einer oder beiden Oberflächen

bewirken
der Bahn/, besonders wenn ein ursprünglich flaches Papier

behandelt wird. Diese Erhebungen können tatsächlich in hohem Maße gebildet werden, wenn die gemäß der Erfindung behandelten Bahnen aus verhältnismäßig flachem, dichtem Papier bestehen. Die Oberflächen der gemäß der Erfindung erhaltenen imprägnierten, verdichteten Papierbahnen sind jedoch flach und im wesentlichen parallel zueinander, und bei allen diesen Papieren sind die Fasern durch Stauchen verzerrt, zwischen den Oberflächen der Bahn zusammengedrückt und zusammengeschoben, und die ursprünglich in Verdichtungsrichtung ausgerichteten Fasern enthalten eine Vielzahl von Knicken, Schleifen und Kräuselungen, und zwar etwa 40 bis 160 Knicke usw. pro cm, wobei ein großer Teil der die Knicke, Schleifen usw. bildenden Faserabschnitte im Winkel zu' den Oberflächen der Bahn ausgerichtet ist.

Zwar wurde die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung im Zusam-

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menhang mit der Behandlung von Papier beschrieben, das vor der Verdichtung imprägniert worden ist, jedoch kann die Vorrichtung ebensogut zur Behandlung von Papier dienen, das nach der Verdichtung imprägniert werden soll. Wie bereits erwähnt und in den folgenden Beispielen beschrieben werden wird, kann das Ausgangspapier unmittelbar vor der Verdichtung imprägniert werden, so daß ein Teil der während der Imprägnierung aufgenommenen Feuchtigkeit zum Plastizieren der Bahn dienen und die Dampfkammer eingespart werden kann.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Papiere können ZeIlstoffasern der verschiedensten Größen und Formen und mit sehr unterschiedlichem Hydratisierungszustand verwendet werden. Beispielsweise kann das Ron-papier als Hauptbestandteil eine Weichholz-Kraftpulpe enthalten, die vorzugsweise gebleicht oder halbgebleicht und leicht bis mäßig hydratisiert ist. Auch andere Fasern, wie Seilfasern, können als Hauptbestandteil verwendet werden, während andere Fasern,einschließlich Hartholzfasern und sogar gewisse Nichtzellstoffasern, als Uebenbestandteil des Rohpapiers gebraucht werden können. Wie bereits erwähnt, kann das Rohpapier aus Fasern gebildet sein, die im wesentlichen gerade sind und nur die natürliche Kräuselung aufweisen, oder es kann einen wesentlichen Anteil an Fasern enthalten, die vor der Bildung der Papierbahn stark gekräuselt oder gekrümmt worden sind.

Als Imprägnier- oder Bindemittel zum Abbinden der Fasern in den verdichteten xind imprägnierten Papieren gemäß der Erfindung können die verschiedensten Materialien verwendet werden. Unter "verdichtetem, imprägniertem Papier" ist in erster Linie Papier mit erhöhtem Aufspaltwiderstand zu verstellen, jedoch umfaßt der Begriff auch erhöhte Beständigkeit gegen Rupfen, d.h. Loslösen von Fasern, oder

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Oberflächenabrieb. Das Bindemittel wird in einer solchen Menge verwendet, daß Aufspalten des Papiers unter normalen G-ebrauchsbedingungen verhindert wird. Die Bindemittel können in nichtflüchtige dehnbare Polymere, dehnbare polymere Faserbindemittel,· elastomere Faserbindemittel usw. eingeteilt werden. Je nach dem Material können sie aus Systemen auf Basis von Wasser oder Lösungsmitteln, z.B. von flüchtigen organischen Lösungsmitteln, aufgetragen werden. Die Bindemittel können ferner in solche mit hohem und niedrigem Modul eingeteilt werden. Beide Arten können zur Herstellung der erfindungsgemäßen Papiere verwendet werden, wie bereits beschrieben.

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Die Imprägniermittel oder Polymeren mit hohem Modul werden bei schwacher Imprägnierung, d.h. etwa 10 - 30$, bezogen auf das Gewicht der trockenen Bahn, bevorzugt. Zu diesen Materialien mit hohem Modul im Übergangsbereich des viskos-, elastischen Verhaltens gehören, wie bereits, erwähnt, Polyvinylacetat (Homopolymere und Mischpolymere), Mischpolymere mit hohem Styrolgehalt, z.B. Butadien-Styrol-Mischpolymere mit 60 bis 90$ Styrol, Polymethacrylsäureester, Polyvinyl- > alkohol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylaoetale, Polyurethane, Polyester u.dgl.

Geeignete Imprägniermittel mit hohem Modul können hergestellt werden, indem große Mengen modifizierender Harze Elastomersystemen üblicher Art mit niedrigem Modul zugegeben werden. Beispielsweise können große Mengen hitzehärtbarer Phenolharze zusammen mit Chloropren-, Isopren-, Butadien-Styrol-, Butadien-Acrylnitril- oder Alkylacrylsäureesterpolymeren und -mischpolymeren in solchen Systemen verwendet werden. Polyisocyanate und blockierte Polyisocyanate können ebenfalls im Imprägniermittel zur Erhöhung seiner Festigkeit und seines Moduls und zur Verbesserung der Bindung zwischen dem Polymeren und den Papierfasern verwendet werden.

Die üblichen dehnbaren Polymeren von niedrigem Modul eignen aich ebenfalls als Imprägniermittel für die Zweoke der Erfindung. Hierzu gehören Naturkautsoh.uk, Dienpolymere und -misohpolymere, wie Butadien-, Isopren- und Ohloroprenpolymere, Mischpolymere dieser Monomeren mit Styrol, Acrylnitril, Acrylamid, Acryl- oder Methacrylsäure, Acryl- oder Methacrylsäureestern, Isobutylenpolymere und -mischpolymere, Alkylacrylsäureesterpolymere und -mischpolymere, Polyvinyläther, Leim-Glyoerin u.dgl.

Wie bereits erwähnt, können Imprägnierung und Verdichtung auch in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen werden, jedoch gibt man vorzugsweise das Imprägniermittel vor der Verdichtung zu, und in gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Imprägnierung und Verdichtung in mehr als zwei Stufen vorzunehmen. Bei einer anderen Modifikation der Erfindung

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wird das Bindemittel vor der Bildung der Papierbahn auf die Pasern aufgebracht. Diese vorherige Behandlung der Fasern mit dem Bindemittel kann nach beliebigen Methoden der Imprägnierung im Holländer vorgenommen werden und wird am vorteilhaftesten angewendet, wenn die Verdichtungsvorrichtung in Verbindung mit einer Papiermaschine installiert wird. Das Prinzip kann jedoch modifiziert werden, indem das im Holländer imprägnierte Papier getrocknet und wieder befeuchtet wird, oder das Papier kann mit geeignetem !Feuchtigkeitsgehalt gelagert und nach einer passenden Zeit verdichtet werden. Die bei dieser Modifikation anwendbaren 3?aserbindemittel sind auf solche beschränkt, die durch Imprägnierung im Holländer aufgetragen werden können. Die Mengen des Faserbindemittels im Verhältnis zur Paser sind natürlich nach oben durch die maximale Menge begrenzt, die auf die Faser aufgetragen werden kann. Gewöhnlich wird mit einer Menge, die etwas unter der maximal auftragbaren Menge liegt, leichteres Arbeiten der Papiermaschine und ein gleichwertiges oder besseres Endprodukt erzielt. Die untere Grenze kann nur durch Bewertung des Endprodukts unter Berücksichtigung des vorgesehenen Verwendungszwecks festgelegt werden.

Beispiel 1

Ein verhältnismäßig dichtes, flaches Papier (wie es beispielsweise unter der Bezeichnung "Patterson 556" von der Patterson Parchment Paper Go. auf den Markt gebracht wird), das überwiegend aus mäßig hydratisieren Weichholzfasern besteht, wird mit einem üblichen Latex eines Kautschuks von niedrigem Modul imprägniert, indem die Bahn durch ein Bad des Imprägniermittels und durch übliche Abquetschwalzen geführt und dann auf bekannte V/eise getrocknet wird. Die Impragniermittelmenge des getrockneten Papiers beträgt

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ti

etwa 20 Gew^, bezogen auf das trockene Papier. Die Zusammensetzung des Latex, der insgesamt etwa 27 f° Feststoffe enthält, ist nachstehend angegeben:

Bestandteile G-ew. -geile

Butadien-Acrylnitril-Msehpolymerisat

(72 : 28) 762

Butadien-Styrol-Mischpolymerisat (50:50) 182 Butadien-Styrol-Mischpolymerisat (10:90) 83 Hitzehärtbares Phenol-3?ormaldehyd-Harz 13

Tetranatriumsalz von Äthylendiamintetraessigsäure ' 7

Antioxydans 0,5

Wasser . 551

Das erhaltene imprägnierte Papier wird dann mit einer Vorrichtung der in Abb. 1 dargestellten Art auf die beschriebene Weise bei einem anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 GewjS, bezogen auf das trockene Papier, bei einer Walzentemperatur von etwa 120°C und einer Bandtemperatur von etwa 77°C bei einer Spannung des Bandes von 71 kg/cm Breite und einem Klenuadruck von etwa 40 k^/om Breite, mit einem Da?urchgang durch die Vorrichtung auf etwa 75 ^c/> der ursprünglichen Länge verdichtet, lach der Verdichtung wird das Imprägniermittel in der Bahn ausgehärtet, indem die Bahn in einem Umluftofen etwa eine Minute einer Temperatur von 193°C ausgesetzt wird. Das erhaltene erfindungsgemäße Papier hat für die in ihm enthaltene Imprägniermittelmenge einen außergewöhnlich hohen Aufspaltwiderstand, nämlich 1,412 kg, bei einem Imprägniermittelgehalt von 20^3. Die Anschmiegsamkeit, Dehnbarkeit und Geschmeidigkeit sind ungewöhnlich gut. Die Zugfestigkeit ist etwas geringer als die des Ausgangspapiers, aber immer noch völlig ausreichend ,während die Einreißfestigkeit im wesentlichen unverändert ist. Die Dicke des imprägnierten, verdichteten Papiers ist wesentlich größer als die des Aus-

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gangspapiers, ein Zeichen, daß sich. Erhebungen oder Buckel in starkem Maße längs der Oberfläche des Papiers gebildet haben. Die Oberflächen des Papiers sind jedoch verhältnismäßig flach und lassen sich glatt und eng gegen jede Fläche legen, auf die sie aufgebracht werden. Das auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Papier ist ebenfalls als Träger für Selbstklebebänder, z.B. Abdeckstreifen, besonders geeignet. Die Prüfwerte für dieses Papier sind in Tabelle I unter "Patterson 556" angegeben. Ebenso sind in der Tabelle die Werte für das nicht imprägnierte Ausgangspapier, das imprägnierte Ausgangspapier und eine Vergleichsprobe in Porm der verdichteten Ausgangsbahn genannt. Die Vergleichsprobe wurde in genau der gleichen Weise wie das vorstehend beschriebene erfindungsgemaße Papier hergestellt, wobei jedoch die Imprägnierung weggelassen wurde.

Die Werte der Zugfestigkeit und der prozentualen Dehnung in Tabelle I wurden durch Prüfung der Papiere gemäß dem ASTM-Test D-1000 ermittelt. Bei den Dehnungswerten handelt es sich um die Reißdehnung, wie bereits erwähnt. Die Einreißfestigkeit wird nach einem modifizierten Finch-Test ermittelt, wie er bei den Herstellern von Papier-Abdeckklebstreif en üblich geworden ist. Der Aufspaltwiderstand wird gemessen, indem Proben hergestellt und geprüft werden, wie es von Dunlap in "Some Factors Affecting Ply-Adhesion in Latex Saturated Papers", veröffentlicht in "Tappi", Vol. 40, Heft 8, August 1957, Seite 677, beschrieben ist. Das Flächengewlcht ist in kg/267,56 m (Ib./320 sq..yd.) ausgedrückt und stellt die Zeit in Sekunden dar, die 400 cm⁵ Luft brauchen, um durch eine Papierbahn zu treten, die in einen Luftdurch-

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läasigkeitsprüfer naoli Gurley, Modell 4110, eingespannt ist, wobei die Bedingungen gemäß Tappi-Spezifikation T-460, M-49, eingestellt sind.

Eine Betrachtung des Aufspaltwiderstandes der aus dem flachen und gekreppten Ausgangspapier hergestellten imprägnierten, verdichteten Papiere zeigt, daß der Aufspaltwiderstand dieser Papiere im Vergleich zum Aufspaltwiderstand beispielsweise der imprägnierten, nicht verdichteten Ausgangspapiere unerwartet hoch ist. Der Aufspaltwiderstand der Vergleichsprobe, d.h. des verdichteten, jedoch nicht imprägnierten Ausgangspapiers ist ebenfalls höher als der Wert für das nicht imprägnierte Ausgangspapier. Dies ist an sich überraschend, da die bisherigen Ansichten und Erfahrungen lehren, daß die Verdichtung der Bahn, wenn sie überhaupt etwas bewirkt, den Aufspaltwiderstand schwächen kann. Beispielsweise heißt es in der U.S.-Patentschrift 2 624 245, die eine Verdichtung beschreibt, die derjenigen gemäß der Erfindung ähnlich und im wesentlichen die gleiche ist, wie sie in U.S.-Patentschrift 2 021 975 und in der australischen Patentschrift 160 684 beschrieben ist, daß durch die Verdichtung die Zugfestigkeit des infrage kommenden Papiers verringert wird. (Spalte 6, Zeile 5-6, und Zeile 34-35) Unter sonst gleichen Bedingungen ist eine Verringerung der Zugfestigkeit einer nicht imprägnierten Bahn normalerweise mit einer Verringerung des Aufspaltwiderstandes verbunden. Der erhöhte Aufspaltwiderstand der Vergleichsproben ist somit überraschend.

Selbst wenn man annimmt, daß es nicht überraschend sei, wenn der erhöhte Aufspaltwiderstand eines bestimmten imprägnierten ι verdichteten Papiers gemäß der Erfindung der Summe von

a) dem Aufspaltwiderstand des imprägnierten, nioht verdichteten Papiers und

b) dem auf die Verdichtung allein zurückzuführenden Steigerungsbetrag des Aufspaltwiderstandes, d.h. dem Unter-

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schied zwischen dem Aufspaltwiderstand der verdichteten Vergleichsprobe und des nicht imprägnierten Papiers,

entspräche, so ist der Aufspaltwiderstand von imprägnierten, verdichteten Papieren gemäß der Erfindung trotzdem unerwartet, weil er ganz erheblich über die oben genannte Summe hinausgeht und daher eindeutig ein synergistischer Effekt vorliegt.

Beispiel 2

Ein imprägniertes, verdichtetes Papier gemäß der Erfindung, das insbesondere als Träger für Klebstreifen geeignet ist-, wird aus dem gleichen Rohpapier, dem gleichen Imprägniermittel und in der gleichen Weise,wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt. Als einzige Abweichung wird das Papier , jedoch verdichtet, bevor es imprägniert wird. Das erhaltene verdichtete, imprägnierte Papier ist dem Papier von Beispiel 1 im wesentlichen gleichwertig, außer daß sein Aufspaltwiderstand und seine Dehnung im Verhältnis zur zugegebenen Imprägniermittelmenge nicht so hoch sind.

Die Prüfwerte für das vorstehend beschriebene Papier sind in Tabelle I unter "Patterson 556, imprägnierte Vergleichsprobe" aufgeführt.

Beispiel 3

Ein saugfähiges Kreppapier, hergestellt aus kanadischer Weichholz-Kraftpulpe mit hohem Gehalt an α-Cellulose und einem größeren Prozentsatz an Fasern mit Kräuselungen oder Schleifen, die künstlich nach einem Verfahren, ähnlich dem in der US-Patentschrift 2 516 384 beschriebenen, eingedrückt werden, wird mit dem wäßrigen Imprägniermittel der in Beispiel 1 genannten Zusammensetzung imprägniert und teilweise getrocknet, um den Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 20 fo zu bringen. Die Bahn wird dann mit diesem Peuchtig-

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keitsgehalt auf die in Beispiel 1 beschriebene V/eise verdichtet und abschließend vollständig getrocknet und ausgehärtet. Das erhaltene erfindungsgemäße imprägnierte und verdichtete Papier enthält etwa 30 Gew$ Imprägniermittel. Die Prüfwerte für dieses Papier und seine Vergleichsprobe sind in Tabelle I unter "Kreppapier 1"-6O" genannt. Das erhaltene Papier hat ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Aufspaltwiderstand, Anschmiegsamkeit, Dehnung und Elastizität. Es ist flach Und glatt und eignet sich besonders als Träger für Abdeckstreifen.

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Tabelle I

Papier	Ver	Im-	Zugfestig	kg *	Einreiß-	XD	58,1	fo Dehnung	/Lufspalt- J	Gewicht	56	Luf t-
	di ch-	präg-	keit,	XD	festigk.		Φ3,5		widerstand	kg/267, m^		durch-
	tungs-	nie-	MD		MD			MD I XD	kg/			lässig-
	grad	rung					?0,8	I	2,52 cm			keit, Sek.
		1"				24,2	I	Breite
Patterson 556				7,7		68,3			11,16
pLohpapier		mm	11,2	6 '	29	29	1,67 2,8.	0,340	15,05	1,32
Vergleichsprobe	24	—	6,2	6,4	38, f	36,3	31,1 3,0	0,638	14,4	1328,7
Imprägn.Rohpapier Verdichtetes, im	-	20	6,4	7,4	31,4		1,3 5	0,680	19,37	12000 .
prägniertes Papier	25	20	8,1		29		35,7 5,5	1,42		>12000
Patterson 556						41,1
Imprägn.Verglei chs-				6,7					17,41
probe	24	30	.7,6		29	33,8 \|43,5	17,5 4			>12000
Kreppapier F-60				2,4		53,2			13,06
Rohpapier	-	-	5,3	2,5	42,2	9,5 5,0	0,567	16,72	15,1
Vergleichsprobe	22,5	_	4,1	4,1		34,6 7,3	0,454	17,06	32,5 '
Imprägn.Rohpapier	-	30,5	6,2		50,8	10,3 13	0,836		17,05
verdichtetes im				⁵	i		21,97
prägniertes Papier m ' ■ '	21	30	6,8	42,8 JiT, 5	1,191		*⁶⁷>⁰⁵7Z*

x pro 2,52 cm Breite

MD = in Laufrichtung der Maschine

XD = quer zur Laufrichtung der Maschine

CD OO

Claims

Patentansprüche

1.) Imprägniertes, verdichtetes, dehnbares Papier mit hohem Aufspaltwiderstand, dessen Fasern im Inneren parallel zu den ebenen Oberflächen des Papiers zusammengepreßt, verzerrt und in sich verankert sind und von einem gleichmäßig verteilten dehnbaren polymeren Faserbindemittel in ihrer veränderten Lage gehalten werden.

2.) Imprägniertes Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es um 5 bis 4-0$, vorzugsweise 10 bis 25 °/°, verdichtet ist.

3.) Imprägniertes Papier nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an dem dehnbaren polymeren Faserbindemittel, von etwa 10 bis 150 Gew$, insbesondere 10 bis 50 Gew$, bezogen auf das Gewicht des trockenen Rohpapiers.

4.) Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Papier nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen aus Cellulosefasern bestehendes Rohpapier in feuchtem Zustand,unter erheblichem Druok und ohne es zu kreppen, bei einer Temperatur von etwa 100 bis 12O⁰G in an" sich bekannter Weise um 5 bis 40$ verdichtet, das verdichtete Papier mit einer Lösung oder Dispersion eines dehnbaren polymeren Faserbindemittels imprägniert und das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt.

5.) Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Papier nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen aus Gellulosefasern bestehendes Rohpapier mit einer vorzugsweise wäßrigen Lösung oder Dis-

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persion eines dehnbaren polymeren Jaserbindemittels imprägniert und das feuchte imprägnierte Papier,unter erheblichem Druck und ohne es zu kreppen, "bei einer Temperatur von etwa 100 "bis 120⁰C in an sich bekannter Weise um 5 bis 40$ verdichtet und das imprägnierte verdichtete Papier trocknet.

6.) Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Papier nach den Ansprüchen 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß man das dehnbare polymere Faserbindemittel dem Papierbrei zusetzt, aus dem Gemisch in an sich bekannter Weise ein imprägniertes Papier erzeugt und dieses noch feucht,

unter erheblichem Druck und ohne es zu kreppen, bei

₀ bis 1200C einer Temperatur von etwa 100 C/in an sich bekannter

Weise urn etwa 5 bis 40$ verdichtet und das imprägnierte verdichtete Papier trocknet.

7.)Yerfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier in der Laufrichtung verdichtet wird.

8.)Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Paserbindemittel im Übergangsbereich des viskoselastischen Verhaltens liegt.

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