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Verfahren zur Herstellung nicht gewebter., nassfester
| Faservliese, geeignet zum Aufbringen von Schrift- |
| oderBildzeichen. |
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| Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung eines nicht gewebten |
| nassfesten Faserflächengebildes von hoher Einreissfestigkeit
sowie |
Massbeständigkeit, geeignet zum Bedrucken, Bemalen oder anderweitigem Aufbringen
von Schrift-oder Bildzeichen.
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Das bis jetzt am meisten verbreitete zum Bedrucken, Bemalen bzw. beschriften
verwendete Fasergebilde ist Papier, d. h. ein im wesentlichen aus Zellulose-Fasern
aufgebautes Produkt. Für viele Verwendungszwecke von bedrucktem Material sind die
Eigenschaften des Papieres unzulänglich, vor allem dort, wo seine mangelnde Nassfestigkeit,
Einreissfestigkeit und geringe Massbeständigkeit in den Vordergrund treten. Beispiele
hierfür sind insbesondere Landkarten, Geldscheine, Werkstattzeichnungen u. a. Für
viele dieser sowie anderer Anwendungsgebiete wird eine höhere Festigkeit auch in
nassem Zustand sowie eine erhöhte Massbeständigkeit verlangt. Um den einen oder
anderen dieser Nachteile zu überwinden, wurde
| schon vorgesäiagen, geeignete Gewebe bzw. Folien zu verwenden. |
| Bei der Verwendung der Gewebe zeigt es sich aber inner wieder,
dass |
die typische Gewebe-Struktur, bedingt durch das Überkreuzen von
Kette-und Schussfäden, eine Unregelmässigkeit der Oberfläche verursacht. Andererseits
haben Folien im allgemeinen eine verhältnismässig geringe Einreiss-bzw. Weiterreissfestigkeit.
Folien, deren Einreissfestigkeit infolge geeigneter Dicke oder infolge ihres chemischen
Aufbaues verbessert ist, haben meistens eine zu hohe Steifigkeit und Starrheit.
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Um Papiere mit erhöhter Nassfestigkeit bzw. Flexibilität herzustellen,
wurde bereits vorgeschlagen, synthetische Fasern, wie beispielsweise Nylon, zur
Pulpe zuzusetzen oder Papiere aus vorwiegend synthetischen Fasern herzustellen.
Die Schwierigkeit bei diesen sogenannten nassen Verfahren besteht jedoch darin,
dass sich die synthetischen Fasern nicht fibrillieren und nicht gleichmässig in
Wasser verteilen lassen, da sie zum Zusammenklumpen neigen. Um diese Nachteile zu
überwinden, muss man spezielle Dispersionsmittel oder Kunstharze zusetzen oder auf
die Faser aufbringen, um eine gleichmässige Verteilung zu erreichen.
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Ferner zeigte es sich, dass eine Einschränkung in der Faserdimension
besteht, da mit zunehmender Faserlänge die Verteilbarkeit in Wasser erschwert wird.
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Eine weitere Schwierigkeit bei der Herstellung sogenannter synthetischer
Papiere auf nassem Wege besteht in der geringen Nassfestigkeit der feuchten Bahn.
Um das Abheben der feuchten Faserbahn vom Sieb und das Durchführen durch die Trocknerpartie
der Papier-Maschine zu ermöglichen, müssen bei Verwendung von vorwiegend synthetischen
Fasern wieder spezielle Kunstharze zugefügt werden oder die
synthetischen
Fasern dürfen nur anteilweise zur Pulpe zugemischt werden.
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Es wurde nun gefunden, dass die vorgenannten Nachteile dadurch überwunden
werden können, dass man papierartige Fasergebilde aus bis zu 100 % synthetischen
Fasern ohne Zuhilfenahme von Quellungs-oder Dispersionsmitteln nach einem Trockenverfahren
herstellt.
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Die Herstellung dieser Faserflächengebilde ist weiterhin dadurch gekennzeichnet,
dass man ganz oder teilweise aus thermoplastischen Fasern aufgebaute Faservlies
an den Kreuzungspunkten der Fasern durch Hitzeeinwirkung verschweisst und weiterhin
geeignete Kunstharze bzw. Kunstharzfüllstoff-Kombinationen auf die Faservlies aufbringt.
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Auf diese Weise ist es möglich, im Aussehen und der Oberflächenstruktur
dem Papier weitgehend ähnliche Produkte herzustellen, die eine überraschend hohe
Einreissfestigkeit und Nassfestigkeit sowie gute Massbeständigkeit besitzen.
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Als Faserbestandteile für solche Faservlies haben sich folgende Fasertypen
bewährt : Vollsynthetische Fasern aus Polyamiden, Polyestern, Polyvinylverbindungen,
regenerierte Fasern, z. B. aus Zellulose-Acetat oder Mischungen derselben. Die Fasergemische
können ausser diesen vollsynthetischen bzw. regenerierten Fasern vorstehend genannter
Art auch noch Zellulose-Fasern oder zelluloseartige Fasern anteilweise enthalten.
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Die Länge der verwendeten Fasern ist im allgemeinen mindestens 10
mm, vorzugsweise zwischen 20 und 50 mm. Ausserdem kann eine Zumischung von kurzen
Fasern bzw. Faserpulver von einer Länge bis zu 10 mm erfolgen. Diese Zumischung
beträgt jedoch meistens nicht mehr als maximal 40 Geo. Die beschriebenen Fasern
werden in geeigneten Mischungen zu Faservliesen verarbeitet. Als besonders geeignet
stellten sich solche Fasermischungen heraus, die bis zu 50 % sogenannte Bindefasern
enthalten. Bindefasern sind solche Fasern, die durch äussere Einwirkung, z. B. Hitze,
klebrig werden und dadurch in der Lage sind, die anderen in der Mischung enthaltenen
Fasern abzubinden. Es zeigte sich, dass bei einer Zusammensetzung von bis zu 100
% Fasern mit demselben Erweichungspunkt die Produkte einen mehr pergamentartigen
Charakter erhalten, der sie für die nachfolgende Weiterverarbeitung zu gut bedruckbaren
Flächengebilden weniger geeignet macht. Die so hergestellten Fasermischungen werden
anschliessend zur Verfestigung durch zwei beheizte Walzen geschickt, die über die
gesamte Materialbreite einen gleichmässigen Abstand voneinander haben (z. B. 0,
1 mm). Durch geeignete Wahl der Temperatur und des Walzenabstandes tritt eine Verfestigung
infolge der Aktivierung der Bindefasern ein (s. Skizze, Stufe 1).
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Der Verschweissungs'vorgang findet dabei im Gegensatz zu ähnlichen
in der Literatur beschriebenen Verfahren (Kalanderbehandlung) ohne nennenswerte
Druckausübung statt.. Dadurch wird eine folienartige Verschweissung sowie Verpressung,
die die nachfolgenden Tränkvorgänge
stören würde, vermieden. Ausserdem
wird durch die über die gesamte Materialbreite gleichmässig ausgeübte Wärmezufuhr
eine hier gleichmässige Verfestigung erzielt. Das z beschriebene Verfahren steht
also im Gegensatz zu der sogenannten punktförmigen
| Verschweißung, wie sie in der Literatur bereits beschrieben
wur- |
| de, bei der an bestimmten Stellen der Oberfläche stärker abgebun- |
den wird als an anderen.
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Die gleichmässige Verfestigung über die Materialbreite ist für die
Herstellung eines bedruckbaren Flächengebildes insofern von Bedeutung, als dadurch
bei den nachfolgenden Veredlungsschritten eine gleichmässige Aufnahme von Pigmenten,
Kunstharzen oder Bindemitteln gewährleistet wird.
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Das wie oben beschrieben hergestellte verfestigte Faservlies hat nun
bereits eine hohe Reissfestigkeit, Nassfestigkeit und Massbeständigkeit, kann jedoch
in dieser Form noch nicht den in der Papierindustrie üblichen, z. B. zur Herstellung
von hochwertigen Offsetdruckpapieren angewendeten Streichvorgängen unterworfen werden.
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Um ein sogenanntes Streich-Rohpapier daraus zu fertigen, wird es erfindungsgemäss
einem Tränkvorgang unterworfen, bei dem die vorhandenen Poren ausgefüllt werden
(s. Skizze, Stufe 2).
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Bei der Herstellung transparenter Produkte wird die Porenfüllung vorzugsweise
mit geeigneten Kunstharzen durchgeführt, während andererseits zur Herstellung besonders
opaker Qualitäten Pigment-Bindemittelmischungen mit hoher Deckungskraft eingesetzt
werden.
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Zur Porenfüllung haben sich u. aN Kunstharze aus der Reihe der Vinyl-Polymerisate,
z. B. Mischpolymerisate aus Polyvinylchlorid mit Maleinsäure-Ester oder Acrylsäure-Ester,
Polymerisate oder Mischpolymerisate des Butadiens mit Styrol bzw. Acrylnitril u.
ä. Produkte bewährt. Daneben können höher molekulare Stoffe, wie z. B. Kasein, Stärke
etc. anteilsweise verwendet werden. Als Pigmente bzw. Füllmittel haben sich die
in der Papierindustrie üblichen Materialien, wie Kaolin, Barium-Sulfat, Titandioxyd
etc. bewährt, Nach der Tränkung der verschweissten Vliesstoffe mit den oben angeführten
Kunstharz-bzw, Füllmittel-Kombinationen wird das Material einem Glättungsvorgang
auf dem Kalander unterworfen (s. Skizze, Stufe 3).
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Dieser Glättungsvorgang dient zu einer weiteren Vergleichmässigung
der Oberfläche, um die nachfolgenden Veredlungsvorgänge z. B. durch Luftbürsten-,
Glattwalzen-oder Guss-Streichen zu erleichtern. Das so hergestellte Produkt kann
nun entsprechend einem Streich-Rohpapier weiter veredelt werden (s. Skizze, Stufe
4).
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Es gelingt auf diese Art, Produkte anzufertigen, die höchsten Druckanforderungen
genügen. Durch Abstimmung der Streichfarben auf die besonderen Eigenschaften des
Grundmaterials können Druckpapiere mit einer Flexibilität hergestellt werden, die
bei normalen Papieren nicht erreichbar ist.
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Durch Auswahl geeigneter Fasern, Kunstharze bzw. Füllmittel-Kombinationen
lassen sich transparente, völlig undurchsichtige oder in ihrer Lichtdurchlässigkeit
abgestimmte Produkte herstellen. Die erhaltenen Faserflächengebilde stellen einen
äusserst einreissfesten, nassfesten sowie massbeständigen Druckträger dar, der z.
B. zur Herstellung von Dokumenten, Landkarten, Geldscheinen, nassfesten Werkstattzeichnungen,
Architektenplänen und ähnlichen Pro-
| Aus 60 Gewichts-% kalt verstreckter Polyester-Faser (Trevira) |
| 1,5 den., 40 mm Stapellänge, 20 Gewichts-% nicht verstreckter |
Polyester-Faser (Trevira) 6 den., 25 mm Stapellänge sowie 20 Gewichts-% Alpha-Zellulose-Pulver
mit einer Teilchengrösse von etwa
| p |
| 1/10 mm wird ein Wirrfaservlies von etwa 100 g/m2 hergestellt. |
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Die Dicke des losen Faservlieses beträgt etwa 17 mm. Das Vlies wird
zwischen zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzenabstand von 0,1 mm und einer
Temperatur von 2160 C mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min. durchgeschickt und
dabei thermoplastisch verfestigt. Das Endprodukt hat eine Dicke von etwa 0, 15 mm.
Das so hergestellte Material wird in eine-36 % ige wässrige Dispersion, Teilchengrösse
0, seines Mischpolymerisats aus Polyvinyl-Chlorid mit einem Maleinsäureester getaucht.
Anschliessend wird durch Abquetschen zwischen zwei Gummiwalzen das Produkt auf eine
Nassaufnahme von 100 % gebracht. Das getränkte Vlies wird in einem Kanaltrockner
getrocknet und hat schliesslich einen Trockengehalt von 36 % an PVC-Harz. Das so
hergestellte Produkt wird bei einer
Temperatur von 1400 C und einem
Druck von 100 atü durch einen beheizten Zwei-Walzenkalander geschickt. Hierbei wird
das aufgebrachte Kunstharz gleichmässig in das Vlies eingedrückt und bildet zusammen
mit dem thermisch verschweissten Vlies eine geschlossene Einheit mit glatter Oberfläche.
Beispiel 2 Aus 55 Gewichts-% kalt verstreckter Polyester-Faser (Trevira) 1,5 den.,
40 mm Stapellänge, 30 Gewichts-% nicht verstreckter Polyester-Faser (Trevira) sowie
15 Gewichts-% Viskose-Faser 1,4 den., 38 mm Stapellänge wird ein Wirrfaservlies
von etwa
| 0 |
| 100 g/m2 hergestellt. Die Dicke des losen Faservlieses beträgt |
etwa 17 mm. Das Vlies wird zwischen zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzenabstand
von 0,1 mm und einer Temperatur von 216 C mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min.
durchgeschickt und dabei thermoplastisch verfestigt. Das Endprodukt hat eine Dicke
von etwa 0, 15 mm. Das so hergestellte Material wird zwischen zwei Stahlwalzen mit
einer wässrigen Dispersion folgender Zusammensetzung imprägniert :
| Acrylester-Mischpolymerisat 30 Teile |
| Kaolin 40 Teile |
| Bariumsulfat 40 Teile |
| Calciumsulfat 20 Teile |
| Kasein 8 Teile |
| Ammoniak 1,2 Teile |
| Wasser 160 Teile |
Das imprägnierte Vlies wird in einem Kanaltrockner getrocknet und hat einen Gehalt
an Acrylester-Kunstharz und Füllmitteln von insgesamt
37 %. Das
so hergestellte Produkt wird bei einer Temperatur von 1500 C und einem Druck von
150 atü durch einen beheizten Zwei-Walzenkalander geschickt. Hierbei wird aufgebrachtes
Kunstharz und
| Füllmittel in das bereits vorverfestigte Vlies eingedrückt
und bil- |
det eine geschlossene Einheit mit papierartig geschlossener Oberfläche. Beispiel
3 Aus 70 Gewichts-% verstreckter Polyester-Faser (Trevira) 1,2 den., 40 mm Stapellänge
sowie 30 Gewichts-% nicht verstreckter Polyester-Faser (Trevira) 25 mm Stapellänge
wird ein Wirrfaservlies von etwa
| p |
| 100 glm2 hergestellt. Die Dicke des losen Faservlieses beträgt
et- |
wa 17 mm. Das Vlies wird zwischen zwei beheizten Stahlwalzen bei einem Walzenabstand
von 0,1 mm und einer Temperatur von 2160 C mit einer Geschwindigkeit von 6 m/Min.
durchgeschickt und dabei thermoplastisch verfestigt. Das Endprodukt hat eine Dicke
von 0, 15 mm.
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Das so hergestellte Material wird mit einer 36 % igen wässrigen Dispersion,
Teilchengrösse 0,23'i-u, eines Mischpolymerisats aus Polyvinylchlorid mit einem
Maleinsäureester imprägniert, so dass das fertig getrocknete Produkt eine Aufnahme
(trocken) von 30 %, bezogen auf das Faservlies, hat. Das imprägnierte und getrocknete
Material wird mittels Kalandrieren bei 140° C und 100 atü geglättet.
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Anschliessend wird beidseitig mit nachstehender Mischung eine Schicht
aufgestrichen :
| Titandioxyd'10 Teile |
| Ammonium-Polyacrylat 0, 1 Teile |
| Acrylester-Mischpoly- |
| merisat 10 Teile |
| Wasser 25 Teile |
Nach dem Streichen wird getrocknet und nochmals durch Kalandrieren
geglättet. Das so hergestellte Produkt eignet sich besonders zur Herstellung von
dimensionsstabilen Karten bzw. Lochkarten.