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Verfahren zur Herstellung papierartiger Erzeugnisse, insbesondere
von synthetischem Papier Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung papierartiger
Erzeugnisse, insbesondere von synthetischem Papier, bei dem eine oder beide Oberflächen-
einer thermoplastischen Kunstharzfolie mit einem Quellmittel zur Bildung einer gequollenen
Schicht und nachfolgend mit einem koaguliert renden Mittel zum Koagulieren der gequollenen
Schicht behandelt werden, wobei das koagulierende Mittel keine quellende oder lösende
Wirkung hat
und mit dem Quellmittel mischbar ist und bei dem ferner
die Folie zur Erzeugung mindestens einer opaken, rauhen Oberflächenschicht getrocknet
wird.
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Dieses Verfahren wird durch die ältere Anmeldung N 29 908 X/39a3 desselben
Anmelders vorgeschlagen und ermöglicht die Herstellung eines synthetischen Papieres,
welches sehr gut beschrieben und bedruckt werden kann.
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Thermoplastische Kunstharzfolien, die nachstehend an manchen Stellen
der Einfachheit halber kurz Kunststoffolien oder Folien genannt werden, sind in
der Regel im Gegensatz zu Papier, welches Cellulosefasern enthält, nahezu völlig
transparent, wenn nicht ein Pigment oder ein anderes Additiv eingelagert ist. Derartige
Folien lassen ferner eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit vermissen und haben sehr
glatte Oberflächen. Aus diesen Gründen kann mit Hilfe der gewöhnlichen Schreib-
und Druckverfahren ein scharfes Bild auf derartigen Folien nicht aufgezeichnet werden.
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Aufgrund dieser Problemstellung wurden verschiedene Versuche zur Verbesserung
der Druckfähigkeit von Kunststoffolien unternommen.
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So ist es z. B. bekannt, zur Verbesserung der opaken Eigenschaften
einen
Farbstoff oder ein anderes Hilfsmittel im Verlauf der Filmbildung
beizugeben, die Oberfläche der Folie abzureiben oder mit sehr kleinen Prägungen
zu versehen. Weiterhin ist es bekannt, ein Lösungsmittel auf die Kunststoffrolle
einwirken zu lassen, wobei sich eine Lösung des Kunstharzsubstrates auf der Oberfläche
bildet. Anschließend wirkt ein Ausfällmittel auf die Lösung ein, wodurch das Kunstharz
zum Ausfällen aus der Lösung gebracht wird, so daß die Folie nicht nur opak, sondern
auch etwas aufgerauht wird.
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Durch keines dieser bekannten Verfahren ist es jedoch möglich, eine
Oberfläche mit befriedigenden Eigenschaften im Hinblick auf die erwünschte Druck-
und Schreibfähigkeit zu erhalten, denn selbst wenn eine Verbesserung der opaken
Eigenschaften gelingt, so ist gleichwohl die Affinität gegenueber Flüssigkeiten,
insbesondere aber gegenüber Tinte, nach wie vor sehr gering und wird praktisch nicht
verbessert.
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Gemäß dem letztgenannten Verfahren gelingt die Herstellung eines praktisch
geeignete Schreib- und Druckpapiers vor allem deshalb nicht, weil die aufgerauhte
Oberflächenschicht des Filmes eine derart verringerte Festigkeit hat, daß sie beim
Beschreiben oder Bedrucken abbröckelt oder sich abschält. Außerdem besteht die Gefahr,
daß die einzelnen Folien und Blätter an den Druckplatten oder Druckzylindern festkleben,
so daß ein kontinuierliches Drucken unmöglich ist.
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Zur Verwendung einer Kunststoffolie als Papier, z. B. zum Schreiben
oder Drucken, ist es deshalb erforderlich, daß zumindest eine Oberflächenschicht
der Folie Eigenschaften aufweist, die mit denen von beschichtetem oder nicht beschichtetem
Cellulosepapier vergleichbar sind. Dies bedeutet, daß die Oberflächenschicht eine
genügend große Aufnahmefähigkeit für die Tinte aufweisen und entsprechend opak sein
muß. Außerdem muß die Festigkeit so hoch sein, daß eine Beschädigung beim Bedrucken
oder Beschreiben nicht eintritt. Ferner muß die Haltbarkeit derart sein, daß das
aufgezeichnete Druckbild sich auch bei langzeitigem Lagern nicht verändert.
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Die vorgenannten Nachteile werden durch das eingangs genannte Verfahren
desselben Anmelders vermieden, welches zudem noch den Vorteil hat, daß die Papierprodukte
ein schönes, helles Aussehen aufweisen. Bei diesem Verfahren wird, wie schon eingangs
erwähnt, eine opake, aufgerauhte Oberflächenschicht auf der Folie gebildet, indem
ein Quellmittel auf dem Kunststoffilm zur Einwirkung gebracht wird. Sodann wird
ein koagulierendes Agens auf der gequollenen Oberflächenschicht zur Einwirkung gebracht,
die hierdurch koaguliert. Das koagulierende Agens ist eine Flüssigkeit, die mit
dem Quellmittel mischbar ist, jedoch keine Quellwirkung gegenüber der Folie zeigt.
Abschließend erfolgt eine Trocknung der Folie.
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Ein derart hergestelltes synthetisches Papier hat eine gute Oberflächenfestigkeit
und
weist die gewünschten opaken Eigenschaften auf. Ein kontinuierlicher Vielfarbendruck
ist ohne Schwierigkeiten möglich. Es können jegliche Schreib- oder Druckmittel in
Anwendung kommen, wie z. B. Bleistift, Kugelschreiber, Füllfederhalter, Kohlestifte.
Die Eigenschaften sind dieselben wie die von echtem Papier und die aufgezeichneten
Bilder und Schriftzeichen werden selbst bei längeren Lagerzeiten nicht verändert.
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Trotz dieser Vorteile weist das vorgenannte Verfahren einige Nachteile
auf.
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Um eine opake, undurchsichtige, aufgerauhte Schicht mit hoher Oberflächenfestigkeit
und guten Schreib- und Druckeigenschaften zu erhalten, ist es erforderlich, die
etwas kritische Bedingung einzuhalten, daß die lösende Wirkung des Quellmittels
gegenüber der Folie weniger als ca. 0, 3 % ist. Die resultierende undurchsichtige,
aufgerauhte Schicht läßt einen gewissen Glanz und eine gewisse Glätte vermissen,
wie sie dem herkömmlichen, nicht be-.
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schichteten Papier zueigen ist, so daß die Folie für Qualitätsdrucke
und Kunstdrucke nicht so gut geeignet ist.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteilen
abzuhelfen und ein verbessertes Verfahren in Vorschlag zu bringen, bei welchem insbesondere
die Oberflächenfestigkeit der opaken, aufgerauhten Schicht weiter verbessert werden
soll, ohne daß hierdurch die Schreib- und Druckeigenschaften
beeinträchtigt
werden. Außerdem soll die Oberflächenschicht: einen gewissen Glanz und eine bestimmte
Farbe aufweisen und der zulässige Löslichkeitsbereich des Quellmittels gegenüber
der Folie soll vergrößet werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen oder mehrere der nachfolgenden Verfahrensschritte: 1. Um die Quellwirkung
zu verringern, wird die gequollene Schicht in mindestens zwei Quellbädern mit einer
oder mit mehreren Komponenten gebildet, die gegenüber dem Kunstharz unterschiedliche
Quellwirkungen besitzen.
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2. Vor dem Koagulieren der gequollenen Schicht wird die Folie soweit
getrocknet, daß die gequollene Schicht noch einen gewissen Feuchtigkeitsgehalt aufweist.
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3. Vor dem Koagulieren der gequollenen Schicht wird die gequollene
Schicht mittels einer glatten oder einer rauhen Oberfläche leicht verdichtet oder
gequetscht.
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Durch einen oder mehrere der vorgenannten Verfahrensschritte gelingt
es, nur auf der Oberfläche der Folie eine opake, rauhe Schicht mit ausgezeichneter
Oberflächenfestigkeit und Glanz zu erzeugen, die sehr gut zum Schreiben
und
Drucken geeignet ist.
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Falls erforderlich, ist es ohne weiteres möglich, die Eigenschaften
der undurchsichtigen, aufgerauhten Schicht durch Einlagerung von Farbstoffen, antistatischen,
formenden, schäumenden und/oder klebenden Agenzien zu modlfizieren. Diese Einlagerung
kann in das Bad mit dem Quellmittel oder in du Bad mit dem koagulierenden Mittel
erfolgen. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, eine auf einem Pigment und einer
Klebkomponente basierende Schicht auf der opaken, aufgerauhten Schicht anzuordnen.
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Weitere Etnzelhetten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen ersichtlich.
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Eine erfindungsgemäß behandelte Kunststoffolie kann aus einem beliebigen
Kunstharz bestehen, welches quellbar ist. Hierbei kommt es nicht darauf an, ob das
Kunstharz eine Orientierung aufweist oder ob Additive vorhanden sind oder nicht.
Besonders bevorzugt werden Folien aus thermoplastischen Kunstharzen. Aus wirtschaftlichen
Gründen sind Polystyrol- und Polyvinylchloridfolien besonders vorteilhaft.
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Das Quellmittel kann eine Flüssigkeit mit einer oder mit mehreren
Komponenten sein, welche die genannte Quell eigenschaft gegenüber der Folie aufweisen.
Ein
derartiges flüssiges Präparat soll ein Lösungsvermögen von einigen wenigen bis zu
mehreren 10 % gegenüber dem Kunstharz aufweisen.
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Wie der vorgenannten älteren Anmeldung zu entnehmen, hat ein besonders
bevorzugtes Quellmittel eine hohe Quellwirkung und eine niedrige Lösungewirkung,
damit die gequollene Schicht eine ausreichende Oberflächenfestigkeit und gute Druck-
und Schreibeigenschaften hat und ausreichend opak ist.
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Es ist jedoch unvermeidlich, daß die meisten Aellmittel, die eine
hohe Quellaktivität haben, gleichzeitig ein großes Lösungsvermögen aufweisen.
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Aus diesem Grunde unterliegt die Auswahl eines geeigneten Quellmittels
sowie der Quellbedingungen, die noch verträglich sind, strengen Grenzen.
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Erfindungsgemäß gelingt es, die obere Grenze des Lösungsvermögens
des Quellmittels beträchtlich zu steigern.
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Wenn erfindungsgemäß die Folie der Behandlung in den einzelnen Bädern
und/oder dem Arbeitsgang des Verdichtens, Drückens und Quetschens unterzogen wird,
wird die obere Löslichkeitsgrenze um ca. 5 % angehoben.
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Aufgrund der Verfahrensstufe des teilweisen Trocknens wird der zulässige
Ldslichkeitsbereich um maximal ca. 30 % vergrößert. Die obere Löslichkeitsgrenze
kann weiterhin vergrößert werden, wenn sämtliche vorgenannten Verfahrensschritte
in Kombination miteinander benutzt werden.
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Wenn auch das Lösungsvermögen des Quellmittels gegenüber der Folie
sehr einfach gesteuert werden kann, und zwar dadurch, daß ein geeignetes Quellmittel
genommen wird, und/oder durch eine geeignete Kombination verschiedener Quellmittel
und/oder durch eine geeignete Wahl von Konzentration, Temperatur und anderen Bedingungen,
ist es nicht ratsam, ein Quellmittel zu benutzen, dessen Lösungsvermögen den vorgenannten
Bereich übersteigt, denn hierbei würde sich die Festigkeit der opaken, rauhen Oberflächenschicht
verringern.
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Aus der nachfolgenden Tabelle 1 sind einige bevorzugte Quellmittel
ersichtlich, wobei gleichzeitig die entsprechenden Kunstharze sowie das Lösungsvermögen
angegeben sind.
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Tabelle 1 Lösungs-Kunstharz- Tempe-Quellmittel (Gewichtsteile) vermösubstrat
ratur °C gen (%-Gew.) Aceton 30 0.04 Polystyrol Aceton (90): Tetrachlorkohlenstoff(10)
25 0.21 mit hoher Kerbschlag- " (70) : " (30) 25 7.86 zähigkeit " (50) : " (50)
25 12.58 (Mitsubishi ( ) (50) 25 12. 58 Monsanto) MIBK (95): MeOH (5) 40 0.29
MIBK
(90): MeOH (10) 40 0. 13 " (85) : " (15) 50 0.85 " (80) : " (20) 30 0.02 Cyclohexanon
(70): MeOH (30) 30 1.86 Aceton 20 0.04 GP MIBK (90): MeOH (10) 30 0.54 Polystyrol
" (80): " (20) 30 0. 03 (Mitsubishi Benzol (90): MeOH (10) 25 12.00 Jushi) " (80):
: " (20) 25 5. 19 " (60) : " (40) 25 0.01 MEK 40 1.65 Polyvinyl- " 50 3.91 chlorid
MIBK 40 0.73 (Toyo 1I 50 0.84 Rayon) THF 25 4.71 THF (80): MeOH (20) 25 1. 87 THF
(92): Wasser (8) 30 0.56 THF (88): Wasser (12) 30 0. 20 Cyclohexanon 25 2.71 Cyclohexanon
(75) IPA (25) 25 1.35
Cyclohexanon(90): Wasser(5) : MeOH(S) 30
0.90 (85): " (7,5): " 75) 30 0.20 " (80) : " (10) : " (10) 30 0.07 Aceton 20 1.75
Methyl- Aceton (80): MeOH (20) 20 1.40 methacrylat- Aceton (90): Wasser (10) 20
1.04 polyme- " (80): " (20) 20 0. 12 rist " (80) : " (20) 30 0.31 (handelsüb- "
(70) : " (30) 20 0.03 liches Produkt) MEK 20 1.86 MEK (60) : MeOH (40) 20 1.29 (50):
" (50) 20 0.80 (40) : " (60) 20 0.22 " (40): " (60) 30 0.33 THF (90): MeOH(10) 20
0.36 Vinyl- (80): " (20) 20 0.18 chlorid- (70) : " (30) 30 0.09 vinyliden- (70):
" (30) 40 0.44 chlorid- Dioxan 20 1.24 copolymerisat Dioxan (95): MeOH (5) 20 0.
52 (Asahi Dow)
Dioxan (90): MeOH (10) 30 0.08 (80): " (20) 30 0.
03 Cellulose- Aceton 30 0.12 triacetat " 40 0.42 (Fuji " 50 0.49 Shashin Film) Polypropylen
Tetrachlorkohlenstoff 60 0.03 (handelsübli- " 70 0.03 ches Produkt) Das Lösungsvermögen
(Gew. %) bezieht sich auf die maximale Menge der Kunstharzfolie, die bei einer bestimrnten
Betriebstemperatur in dem Quellmittel gelöst werden kann.
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Die Abkürzungen haben folgende Bedeutung: MIBK: Methylisobutylketon
MEK: Methyläthylketon THF: Tetrahydrofuran MeOH: Methylalkohol IPA: Isopropylalkohol.
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Um eine gequollene Schicht zu erhalten, die nachfolgend die opake,
aufgerauhte Schicht bilden soll, wird die Substratfolie, wie schon erwähnt, mit
einem Quellmittel mit einer oder mit mehreren Komponenten behandelt.
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Dies kann durch Eintauchen, Beschichten oder Besprühen erfolgen. Die
Quellmittelbehandlung muß auf die gewünschte D cke der aufgerauhten, opaken Schicht,
die geforderten opaken Eigenschaften und auf das Aufnahme.
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vermögen für die Tinte, wie schon erwähnt, abgestimmt werden. Diese
Bedingungen ändern sich in Abhängigkeit von der Art der zu behandelnden Folie und
von dem Quellmittel. Es ist deshalb schwierig, eine genaue, ailgemeingültige Regel
aufzustellen, wenn auch die folgenden Richtlinien allgemeine Gültigkeit haben.
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Es ist in etwa Proportionalität zwischen der Temperatur und Zeit der
Quellbehandlung und der Dicke der gequollenen Schicht gegeben sowie zwischen der
Dicke der gequollenen Schicht und dem "Opak-Wert" (opacity) und dem Aufnahmevermögen
für die Tinte. Je höher die Temperatur ist, bei der das Quellmittel auf die Folie
einwirkt bzw. je länger die Zeitdauer ist, während der das Quellmittel auf die Folie
einwirkt, desto größer ist die Dicke der gequollenen Schicht, die man erhält. Je
größer die Dicke der gequollenen Schicht ist, umso größer sind der "Opak-Wert" und
die Aufnahmefähigkeit für die Tinte.
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Bei der Bildung einer gequollenen Schicht auf einem bestimmten Substrat
empfiehlt es sich, ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen dem Werkstoff der Folie
und dem Quellmittel einzuhalten, wobei die genannten Bedingungen in bestimmter Weise
gesteuert und überwacht werden können.
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Wenn eine gute Qualität des synthetischen Papiers gewünscht wird,
muß ein zu großes Quellen vermieden werden, denn hieraus resultiert nicht nur eine
reduzierte Festigkeit des Papiers, sondern es ergibt sich ferner der Nachteil, daß
sich das gesamte Papier derartig verformt, daß es nicht mehr eben ist, was darauf
zurückzuführen ist, daß auch die inneren Schichten der Folie aufgequollen werden.
Naturgemäß muß ein bestimmtes Mindestmaß an Quellen eingehalten werden, da andernfalls
das synthetische Papier eine ungenügende Aufnahmefähigkeit für die Tinte aufweist
und nicht ausreichend opak ist.
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Die opaken Eigenschaften, die im allgemeinen gefordert werden, schließen
ein gewisses "Durchscheinvermögen" ein, d. h. die opake Beschaffenheit des Papieres
soll wenigstens ca. 50 % wie bei einem Zeichenpapier sein.
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Dieser Wert liegt in etwa auch bei normalem Druckpapier vor. Obwohl
Einflüsse des Aufbaues und des Polymerisationsgrades der Folie und der nachfolgenden
Behandlungen zu beachten sind, soll die Dicke der gequollenen Schicht zur Erzielung
des vorgenannten Wertes von wenigstens ca. 50 % ungefähr
einige
Mikron oder mehr betragen. Dieser Wert hat sich aufgrund von Versuchen als besonders
zweckmäßig erwiesen. Hierbei werden gute Werte der Aufnahmefähigkeit für die Tinte
sowie der Trocknungseigenschaften erreicht.
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Wwohl bei der Quellbehandlung zur Erzielung einer gequollenen Schicht
von wenigstens mehreren Mikron die vorgenannten Bedingungen und Verän derlichen
noch in Betracht zu ziehen sind, so ist jedoch in der Regel die erforderliche Zeit
für eine Folie aus Polystyrol oder Polyvinylchlorid bei Anwendung eines einzigen
Quellbades ca. 1 bis 10 Sekunden, wenn die Behandlung bei Raumtemperatur durchgeführt
wird.
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Wenn die Quellbehandlung mit gleichen oder verschiedenen ellbädern
durchgeführt wird, von denen jedes eines oder mehrere Komponenten aufweisen kann,
kann die Quellwirkung der Bäder dadurch geändert werden, daß verschiedene Badzusammensetzungen,
Konzentrationen und Temperaturen inAnwendung kommen. Hierbei ist es möglich, die
Folie in die Bäder einzutauchen, um die Quellwirkung etwas abzuschwächen.
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In diesem Fall - unter Beachtung der nachfolgenden Verfahren - wird
das Lösungsvermögen des ersten Bades unterhalb des vorgenannten Lösungsbereiches
gehalten. und es ist wichtig, daß die Behandlungstemperatur unterhalb
des
Erweichungspunktes der Folie liegt. Der Grund hierfür liegt darin, daß, wenn das
Lösungsvermögen des Quellmittels gegenüber dem Kunstharz den vorgenannten Bereich
überschreitet, die entstehende opake, rauhe Schicht eine ungenügende Oberflächenfestigkeit
aufweist, und daß, wenn die Behandlung bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes
durchgeführt wird, die Folie schrumpft und sich verformt, so daß das entstehende
synthetische Papier zum Beschreiben oder Bedrucken ungeeignet ist.
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Die durch eine Mehrfachbadbehandlung hergestellte gequollene Schicht
ergibt bei nachfolgender Koagulierungsbehandlung die genvunschte opake, rauhe Schicht
mit ausgezeichneter Oberflächenfestigkeit.
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Nachdem die gequollene Schicht gewünschter Dicke durch Behandlung
in einem oder mehreren Bädern gebildet worden ist, wird sie angetrocknet und/ oder
leicht verdichtet oder gequetscht, bevor die Koagulierungsbehandlung folgt. Wenn
jedoch ein hoher Glanz der durch mehrere Bäder gebildeten, resultierenden, rauhen
Schicht nicht gewünscht ist, wird die Folie sofort der Koagulierungsbehandlung unterzogen,
wobei ein Antrocknen und ein Verdichten erfolgt.
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Wenn diese Arbeitsgänge durchgeführt werden, gelingt es, den zulässigen
Lösungsbereich des Quellmittels zu vergrößern, und man erhält eine glänzende,
opake,
aufgerauhte Schicht mit guter Oberflächenfestigkeit. Bei einer gequollenen Schicht,
die durch ein einzelnes Bad mit einem Quellmittel hergestellt ist, dessen Lösungsvermögen
gegenüber dem Kunstharz größer als 0, 3 % - der vorgenannte Lösungsbereich wird
nicht überschritten - ist, ist es unmöglich, eine opake, aufgerauhte Schicht genügender
Oberflächenfestigkeit zu erhalten, wenn nicht die vorgenannten Arbeitsgänge des
Antrocknens und/oder Verdichtens durchgeführt werden.
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Der Arbeitsvorgang des teilweisen Trocknens wird unmittelbar nach
Bildung der gequollenen Schicht oder nach dem Verdichten und Quetschen durchgefuhrt,
wie dies nachfolgend noch näher beschrieben ist. Die Temperatur hierbei ist niedriger
als der Erweichungspunkt der Folie. Dieses Antrocknen bzw. "Halbtrocknen" muß derart
gesteuert werden, daß die Folie noch eine gewisse Feuchtigkeit aufweist. Wenn die
Folie nämlich schon vollständig in dieser Verfahrensstufe getrocknet wird, wird
die Qualität des resultierenden, synthetischen Papieres beeinträchtigt. Dies betrifft
vor allem die Aufnahmefähigkeit gegenüber Tinte, das Vermögen, die Tinte zu trocknen,
die opaken Eigenschaften und die Helligkeit des Papieres, wenn auch die Oberflächenfestigkeit
und der Glanz verbessert werden.
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Wie schon erwähnt, findet das Verdichten oder Drücken entweder unmittelbar
nach Bildung der gequollenen Schicht oder nach dem Antrocknen statt.
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Bei dieser Behandlung wird die gequollene Schicht leicht gegen eine
Fläche angedrückt, die glatt oder rauh sein kann oder auch ein-bestimmtes Muster
aufweisen kann. Der Druck hierbei soll so hoch sein, daß die gequollene Schicht
nicht beschädigt wird. Bei industrieller Durchführung des Verfahrens wird das Verdichten
z. B. mit polierten Metallwalzen, Filzwalzen, Gummiwalzen, fasrigen Walzen, Quetschwalzen
usw. durchgeführt.
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Es können auch angewärmte und heiße Walzen benutzt werden, so daß
das Antrocknen gleichzeitig mit dem Andrücken erfolgt. Es ist wichtig, ein zu starkes
Quetschen und Andrücken zu verhindern, denn hierdurch werden die opaken Eigenschaften,
das Aufnahmevermögen für die Tinte und die Trocknungseigenschaft des fertigen Papiers
beeinträchtigt.
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Wenn eine oder mehrere Quellbad-Behandlungen, Antrocknungsvorgänge
und Verdichtungsbehandlungen ausgeführt werden, erhält man eine opake, aufgerauhte
Schicht ausgezeichneter Oberflächenfestigkeit, wobei die Verfahrensbedingungen,
insbesondere die Quellwirkung (weniger als 0,3 % Quellwirkung), mit wesentlich geringerer
Genauigkeit eingehalten werden müssen als bei dem in der älteren Anmeldung beschriebenen
Verfahren.
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Wenn das Antrocknen und/oder das Verdichten benutzt wird, erhält man
nicht nur eine gute Oberflächenfestigkeit, sondern gleichzeitig auch einen sehr
guten Glanz.
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Das Ansteigen der Oberflächenfestigkeit ist auf ein Anwachsen der
Polymerisatkonzentration der Oberfläche der gequollenen Schicht und eine stärkere
Bindung der Polymerisatteilchen zurückzuführen. Wenn das Quellen allmählich in das
Innere der Folie im Verlauf der Zelt fortschreitet, steigt naturgemäß der Quellgradient
von der Oberfläche in das Innere an Dieser Quellgradient bleibt erhalten bis das
Quellen den Sättigungspunkt erreicht.
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Wenn nur die Oberfläche der Folie gequollen ist - erfindungsgemäße
Verfahrensweise -, ergibt sich naturgemäß ein bestimmter Quellgradient und das Ausmaß
des Quellens der gequollenen Schicht steigt vom Boden zur Oberfläche an, wobei sich
die Polymerisatkonzentration vom Boden dieser gequollenen Schicht bis zur Oberfläche
verringert. Wenn ein Quellmittel mit einem Lösungsvermögen von weniger als 0,3 9>
gemäß der älteren Anmeldung benutzt wird, kann die Oberflächenschicht gegen ein
zu großes Quellen geschützt werden, weshalb das endgültige Papier eine gute Oberflächenfestigkeit
aufweist. Wenn jedoch die Quellwirkung 0, 3 iG übersteigt, ist die Oberfläche zu
stark gequollensbevor eine Quellschicht gewünschter Dicke erreicht wird. In diesem
Fall ist die Oberflächenfestigkeit des endgültigen Papiers für den Druckvorgang
zu niedrig.
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Wenn in diesen Fällen einige oder mehrere der genannten Mehrfachbadquellbehandlungen,
Antrocknungs - und Verdichtungsvorgänge durchgeführt werden, wird jedoch verhindert,
daß die Oberfläche der gequollenen Schicht
zu stark quillt und
die Polymerisatkonzentration der Oberflächenschicht steigt an, so daß der Quellgradient
kleiner ist oder ganz verschwindet.
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Man erhält somit eine opake, rauhe Schicht guter Festigkeit.
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Der in der Beschreibung benutzte Ausdruck "rauh" bzw. "aufgerauht"
ist relativ zu verstehen und soll den Unterschied zwischen der Oberflächentextur
einer erfindungsgemäß behandelten Folie und einer herkömmlichen glatten Folie anzeigen.
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Anschließend an die Bildung der gequollenen Schicht wird die Folie
einer Koagulierungsbehandlung unterzogen, bei der die Quellung suspendiert wird.
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Dieses Koagulieren wird dadurch bewirkt, daß die Folie in ein Koagulierungsbad,
das aus einer oder mehreren Komponenten besteht, eingetaucht wird. Dieses Bad enthält
ein flüssiges Präparat, welches mit dem Quellmittel mischbar ist, jedoch gegenüber
dem Kunstharz keine lösende oder quellende Wirkung besitzt.
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Die für das Koagulieren erforderliche Zeit hängt von der Dicke der
gequollenen Schicht und von der Mischbarkeit des Koagulierungsmittels mit dem Quellmittel
ab. Unter normalen Bedingungen beträgt die Zeit ca. 10 bis ca. 60 Sekunden bei 20
bis 300C.
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Beispiele für besonders geeignete Koagulierungsmittel in Verbindung
mit verschiedenen Quellmitteln sind der nachstehenden Tabelle 2 zu entnehmen.
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Tabelle 2 Kunstharz (folie) Quellmittel Koagulierungsmittel MIBK-MeOH
Wasser, ROH Polystyrol Cyclohexanon-MeOH Pentan, Heptan Aceton Hexan THF-Wasser
Wasser, ROH Polyvinylchlorid Cyclohexanon-Wasser Pentan, Hexan, Heptan Methylmethacrylat-
Aceton-Wasser Wasser, ROH polymerisat MEK-MeOH Vinylchlorid- THF-MeOH Wasser, ROH
vinylidenchloridcopolymerisat Dioxan-MeOH Cellulose- Aceton Wasser, ROH, triacetat
Benzol, Toluol Polypropylen Tetrachlorkohlen- ROH stoff
MIBK, MeOH
und THF haben in der vorstehenden Tabelle 2 die gleiche Bedeutung wie bei Tabelle
1. Unter ROH sind niedere Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen jeweils zu verstehen.
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Bei der Koagulierungsbehandlung wird das Quellmittel in der gequollenen
Schicht durch das Koagulierungsmittel ersetzt, weshalb ein Fortschreiten des Quellens
verhindert wird und die gequollene Schicht koaguliert, wobei das Volumen allmählich
abnimmt Die resultierende koagulierte Schicht, die das Koagulierungsmittel enthält,
wird sodann bei dem nachfolgenden Trocknen von dem Koagulierungsmittel "befreit".
Dieses Trocknen wird bei Temperaturen unterhalb des Erweichungspunktes der Folie
durchgeführt, z. B. durch Luftumwälzung oder beliebige bekannte Trockner.
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Die koagulierte Schicht nimmt beim Trocknen eine Struktur an, bei
der viele kleine Harzkörner und Teilchen sich miteinander über kleine Abstände und
Zwischenräume verbinden. Die opake, aufgerauhte Schicht ist somit sehr gut zum Beschreiben
und Bedrucken geeignet und hat nicht nur eine gute Aufnahmefähigkeit gegenüber Tinte,
die auf die sehr kleinen Zwischenräume zwischen den einzelnen Teilchen und Körnchen
zurückzuführen ist, sondern ist darüber hinaus weiß und opak, was auf die Lichtstreuung
durch die kleinen Kerner zurückzuführen ist
Das erflndungsgemäß
hergestellte synthetische Papier hat eine opake, rauhe Oberflächenschicht, die herkömmlichem
Papier verschiedener Art und Qualitt entspricht. So fühlt sich z. B. das erflndungsgemäße
Papier genauso an wie ein herkömmliches Papier.
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ins erfindungsgemäße synthetische Papier ist nicht nur genauso gut
geeignet zum Beschreiben und Bedrucken wie herkömmliches beschichtetes oder unbeschichtetes
Papier, sondern weist darüber hinaus einen besseren Widerstand gegenüber Wasser
und ein besseres Verformungsvermögen auf.
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Da die opake, aufgerauhte Schicht druck- und wärmeempfindlich ist,
kann das erfindungsgemäße synthetische Papier den entsprechenden bekannten Druck-
und Wärmebehandlungsverfahren unterzogen werden.
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Da das erfindungsgemäße synthetische Papier wieder zu der ursprünglichen
transparenten Folie durch Einwirkung von Wärme und Druck oder durch ein Lösungsmittel
umgewandelt werden kann, ist es möglich, ein transparentes, insbesondere zum Kopieren
gut geeignetes Original zu erhalten. Hierbei wird zunächst ein bestimmtes Schriftbild
auf das Papier aufgebracht, welches sodann der vorgenannten Behandlung zur Erzielung
der Transparenz unterzogen wird.
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Die vorstehende Beschreibung betrifft die Grundzüge und das Prinzip
der
Erfindung. Durch die nachfolgende zusätzliche Behandlung kann
noch eine weitere Verbesserung und Modifizierung erzielt werden.
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Wie vorstehend erwähnt, ist das erfindungsgemäße Papier weiß wie herkömmliches
Papier, wenn nicht ein Farbstoff in der Folie und/oder dem Quellmittel und/oder
dem Koagulierungsmittel eingelagert ist. Das synthetische Papier kann sehr einfach
gefärbt werden, wobei die Farbgebung wahlweise beim Quellen, Koagulieren oder nach
Bildung der opaken, rauhen Schicht erfolgen kann. Zur Vereinfachung der hierbei
erforderlichen Arbeitsgänge wird die Färbung bevorzugt im Verlauf der Quell- oder
Koagulierungsbehandlung durchgeführt. Wenn eine Farbe hoher Qualität oder ein kompliziertes
Bild gewünscht wird oder wenn nur eine kleine Menge hergestellt werden soll, erfolgt
die Farbgebung vorzugsweise nach Bildung der opaken, rauhen Schicht.
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Das Färben beim Quellen oder Koagulieren wird dadurch erreicht, daß
ein Quell- oder Koagulierungsmittel benutzt wird, in welchem ein bekannter öllöslicher
Farbstoff, der geeignet zum Färben des Kunstharzes ist, eingelagert ist. Aufgrund
der Affinität des Kunststoffes gegenüber dem Farbstoff wird jedoch das Färben vorzugsweise
beim Quellen durchgeführt.
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Aufgrund der Tatsache, daß, wie vorstehend erwähnt, die opake, rauhe
Schicht
eine Affinität gegenüber Flüssigkeiten hat, die der Affinität der Oberfläche von
synthetischen Fasern ähnlich ist, kann das Färben der Folie nach Bildung der opaken,
rauhen Schicht durch Anwendung eines beliebigen, bekannten Färbungsverfahrens erfolgen,
das in bekannter Weise für synthetische Fasern oder Stoffe benutzt wird.
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Beispiele für einige besonders bevorzugte, öllösliche Farbstoffe,
die erfindungsgemäß zur Färbung des synthetischen Papiers benutzt werden können,
sind nachfolgend aufgeführt: Gelb: Phenoform-gelb RS Sudan-gelb GRD Orange: Phenoform-orange
R Sudan-orange RA Rot: Phenoform-rot 3G leuchtendes Autol-rot BND Autol-rot RLPD
H'elid-öl-rät Sudan-rot GG, BBA, 4BA, B, R, 7B Violett: Arizarin-irisol N Sudan-violett
RR
Blau: Arizarin-himmelblau B Sudan-Blau GA Grün. Arizarin-cyaningrün
G Braun: Phenoform-braun 5B Sudan-braun 3G, RRN, 3XR, BB Sudan-korinth B Schwarz:
Phenoform-schwarz Nr.2, Nr. 3, N Sudan-blauschwarz B Sudan-schwarz BN, BT, G, RT
Da die Kunstharzfolie zur elektrischen Aufladung neigt, wird in der Regel eine antistatische
Behandlung vorgesehen, wenn das Kunstharz material in Folienform verformt wird.
Bei einer derart behandelten Folie wird jedoch bei der Behandlung mit dem Quellmittel
und mit dem Koagulierungsmittel das antistatische Mittel aus der gequollenen Schicht
herausgezogen, weshalb die antistatische Eigenschaft der Folie zumindest verringert
wird oder ganz entfällt. Um die durch statische Elektrizität bedingten Nachteile
zu vermeiden, wird deshalb das erfindungsgemäße synthetische Papier einer antistatischen
Behandlung unterzogen. Dies kann dadurch erfolgen, daß entweder im Quell- oder im
Koagulierungsbad ein bekanntes an'tiStatisc'hes Mittel eingelagert wird, welches
mit dem Kunstharz verträglich ist. Es ist auch m8glich, das antistatische Mittel
direkt auf das fertige Papier aufzubringen.
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Dies kann in einer dem Färben entsprechenden Art und Weise erfolgen.
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Da die anttstatlschen Mittel in der Regel Eigenschaften aufweisen,
die denen von oberflächenaktiven Stoffen verwandt sind, ist die Anwendung eines
antistatischen Mlttels auch vorteilhaft im Hinblick auf das Färben. Bei einer Anwendung
eines antistatischen Mittels, welches die Eigenschaften eines oberflächenaktiven
Stoffes besitzt, ergibt sich jedoch der Nachteil, daß bei Aufbringung einer wässrigen
Tinte diese ausläuft. Die Menge des antistatischen Mittels muß deshalb möglichst
gering gehalten werden. Gemäß der Erfindung genügt es, wenn alleIn die opake, rauhe
Schicht antistatisch behandelt wird. Wenn auch die Menge des antistatischen Mittels
von der Dicke der rauhen, opaken Schicht sowie auch von der Art des jeweils benutzten
Mittels abhängt, wird jedoch in der Regel eine ausreichende antistatische Wirkung
erzielt - ohne die Gefahr eines Auslaufens der Tinte -, wenn die Menge des antistatischen
Mittels in einem Bereich von ca. 10 bis ca. 200 mg/m2 liegt.
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Da, wie schon erwähnt, ein erfindngsgemäßes synthetisches Papier ähnlich
wie ein Kunststoff verformt werden kann, kann dieses Papier nicht nur für zweidimensionale,
sondern auch für dreidimensionale Aufzeichnungen benutzt werden - Blindenschrift,
erhabene Buchstaben usw.
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Ein erfindungsgemäßes, zum dreidimensionalen Aufzeichnen geeignetes
Papier kann dadurch hergestellt werden, daß die Oberfläche der Folie in einem Quell-
oder Koagulierungsbad behandelt wird, welchem ein Treibmittel (blowing agent), das
sich bei Temperaturen zwischen dem Erweichungspunkt und dem Schmelzpunkt des Kunstharzes
zersetzt, in einer Menge von 0, 5 oder mehr Teilen - bezogen auf 100 Teile des Quell-
oder Koagulierungsmittels - enthält. Das in der resultierenden opaken, rauhen Schicht
eingeschlossene Schaum- und Treibmittel schäumt, wenn die Folie in bestimmter Weise
erwärmt wird. Entsprechend der Art und Weise der Erwärmung wird eine bestimmte Formgebung
der Folie erreicht, die z. B.
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aus kleinen Vorsprüngen bestehen kann, die mit Hilfe der Fingerspitzen
lesbar sind. Bei einem wärmesensitiven Aufzeichnungsverfahren oder bei elektrostatischer
Fotografie ergibt das synthetische, mit dem Schaummittel behandelte Papier ein ausgezeichnetes
dreidimensionales Bild.
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Das Treibmittel muß sich bei Temperaturen zwischen dem Erweichungspunkt
und dem Schmelzpunkt der opaken, rauhen Schicht, wie schon erwähnt, zersetzen und
mit dem Quellmittel oder dem Koagulierungsmittel gut mischbar sein. Außerdem soll
das Treibmittel die Folie nicht verfärben. Beispiele für besonders bevorzugte Treibmittel,
die den vorgenannten Bedingungen genügen, sind die folgenden:
Diazoaminoberizol,
2, 2' -Azobisisobutylonitril, 1,1'-Azobiscyclohexan-Carbonitril, Benzensulfonylhydrazid,
Azodicarboamid, Diäthylazodicarboxylat, p-T oluol-fulfonyl-hydrazid, Toluolp-sulfoazid,
usw.
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Wenn das erfindungsgemäße synthetische Papier mit einer wässrigen
Mischung beschichtet wird, erhält man ein sehr gutes synthetisches, beschichtetes
Papier mit ausgezeichneter Festigkeit und sehr guten Druckeigenschaften.
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Als Mischung zur Beschichtung kann jedes beliebige bekannte, wässrige
Beschichtungsmittel, welches für beschichtetes Papier benutzt wird, verwendet werden,
wie z. B. Beschichtungsmittel auf der Basis von Ton, Kalziumkarbonat, Talk, Tltandioxyd
usw. und ähnliche Bindemittel. Der Ar beitsgang des Beschichtens kann in beliebiger
bekannter Weise durchgeführt werden. Die vorgenannten Bindemittel brauchen nicht
in großen Mengen zur Anwendung zu kommen, was auf den latexähnlichen Aufbau und
die Eigenschaften des Kunstharzes zurückzuführen ist. Im Gegensatz hierzu sind bei
herkömmlichen, nicht behandelten Kunststoffolien größere Mengen erforderlich. Aus
diesem Grund zeigt das erfindungsgemäß beschichtete Papier keine Tendenz zur "Blockbildung".
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen ersichtlich.
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Beispiel 1 Eine Polystyrollolie (Mitsubishi-Monsanto) mit hoher Kerbschlagzähigkeit
und einer Dicke von 75 wird in ein erstes Quellbad eingetaucht, welches 90 Teile
Methylisobutylketon und 10 Teile Methylalkohol enthält, sowie in ein zweites Quellbad,
welches 60 Teile Methylisobutylketon und 40 Teile Methylalkohol enthält Die Temperatur
beträgt 300C. Die Zeiten sind 2 bzw. 5 Sekunden. Es bildet sich eine gequollene
Schicht auf beiden Seiten der Folie, Nachfolgend wird die Folie in ein Methylalkoholbad
(Koagulierungsbad) bei 25 0C während 30 Sekunden eingetaucht, wodurch das Quellen
beendet und die gequollene Schicht koaguliert wird. Abschließend wird die Folie
bei Raumtemperatur getrocknet Man erhält ein synthetisches Papier mit einerDicke
von ca. 110p Dieses synthetische Papier hat einen opaken Wert (opacity) von 90 %,
eine Helligkeit von 96 % und einen Glanz von 8 %. Die Dicke der opaken, aufgerauhten
Schicht auf beiden Seiten beträgt ca. 20 . Die Festigkeit der
Schicht
ist derart, daß bei Anwendung von Tack-Nr. 14-Tinte eine Beschädigung der Oberflächenschicht
nicht auftritt. Auch bei verschiedenen anderen Schreib- und Druckversuchen ergeben
sich zufriedenstellende Ergebnisse.
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Die elektrostatische Beschichtung des wie vorstehend beschrieben hergestellten
Papieres beträgt ca. 80 - 110 mg. Wenn ein Allcylsulfonat-Antistatikum (Elenone
19M von Daiichi Kogyo Seiyaku) im Koagulierungsbad (0,5 Teile pro 100 Teile Koagulierungsmittel)
benutzt wird, enthält das resultierende Papier ca. 15 mg/m² Antistatikum auf beiden
Seiten, wobei eine elektrostatische Ladung im wesentlichen vermieden wird (z. B.
0 - 2 mg).
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Die vorgenannten Teile sind Gewichtstelle. Die Dicke der opaken, aufgerauhten
Schicht wird mittels eines Photomikrogrammes des Querschnittes des synthetischen
Papiers gemessen. Die anderen Eigenschaften des synthetischen Papieres werden durch
die nachfolgenden Verfahren bestimmt. Die Helligkeit und der opake Wert werden mit
Hilfe eines Hunter-Mehrzweckreflektometers gemessen.
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Der Glanz wird mittels eines Glanzmessers GM-3 (von Murakami Cloro
Technical Laboratory) gemessen.
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Die Oberflächenfestigkeit des Papiers wird unter Verwendung eines
R. I. -
Prüfgerätes (von Akira Seisakusho) und mit Hilfe von Tinten
mit verschiedenen Tack-Werten gemessen.
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Je größer die Tack-Nummer, umso höher die Oberflächenfestigkeit des
Papiers Die Oberflächenfestigkeit eines herkömmlich beschichteten Papiers entspricht
etwa einer Tack-Nummer von 12. Jede höhere Tack-Nummer bedeutet somit, daß das Papier
zum Beschreiben und Bedrucken geeignet ist.
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Die Zusätze "besser" und ?tscMechter1, die an die Tack-Nummer angehängt
sind, bedeuten, daß bei den durchgeführten Versuchen die Papieroberfläche den gestellten
Anforderungen genügte bzw. nicht genügte.
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Die Druckfähigkeit eines Papieres betrifft auch das Haftungsvermögen
und die Trocknungsgeschwindigkeit der Tinte. Die Werte der Druckfähigkeit werden
durch ein R. I. -Versuchsgerät beim Drucken gemessen.
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Die elektrostatische Ladung wird wie folgt bestimmt: Die Oberfläche
einer Versuchsprobe (25 mm x 40 mm) wird zwanzigmal mit einem Baumwolltuch bei 25°C
und 65 % RH abgerieben. Ein Filterpapier für chemische Analyse (Toyo Roshi Nr. 5A)
mit einem Durchmesser von 90 mm wird dicht über der Probe in einem Abstand von 14
mm gehalten. Die Gewichtsabnahme
des Papiers, die auf die elektrostatische
Kraft zurückzuführen ist, wird direkt mit einer Waage gemessen. Mit Hilfe des Papiers
können Werte von weniger als 10 mg bestimmt werden.
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Die vorgenannten Meßverfahren werden auch bei den nachfolgenden Beispielen
angewandt.
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Beispiel 2 Eine plastizierte Polyvinylchloridfolie (handelsübliches
Produkt) mit einer Dicke von 50 wird in derselben Weise wie gemäß Beispiel 1 und
unter Einhaltung der nachstehenden Bedingungen gemäß Tabelle 3 behandelt. Die hierbei
gewonnenen Ergebnisse sind aus der nachfolgenden Tabelle 4 ersichtlich.
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Tabelle 3 Koagulie-Probe 1.Quellbad 2.Quellbad 3.Quellbad Trocknen
rungsbad 2-A THF MeOH 20 C, 2sec. 20 C, 30 sec. Luft
Koagulie-Probe
1.Quellbad 2.Quellbad 3.Quellbad Trocknen rungsbad 2-B THF THF:MeOH MeOH 40 60 20°C,
2sec. 20°C, 30sec. Luft 20°C, 5sec.
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2-C THF THF60:MeOH40 THF40:MeOH60 MeOG 20 C, 2sec. 200C, 2sec. 200C,
Ssec. 20 C, 30sec. Luft (THF und MeOH haben dieselbe Bedeutung wie in Tabelle 1.)
Tabelle 4 Oberflä-Probe Dicke chenfe- Glanz Helle Opak- Elektro- Druckfästigkeit
Wert statikum higkeit 2-B 65µ pulvrig, 8 % 90 % 80 % > 100mg schlecht abgeschält
2-B 65µ Tack-Nr. 16 8 % 95 % 86 % > 100 mg gut oder besser 2-C 70µ Tack-Nr. 16
7 % 94 % 84f % > 100 mg gut oder besser Die Werte der Dicke in der vorgenannten
Tabelle betreffen die Gesamtdicke eines jeden Blattes. Dasselbe gilt auch für die
nachfolgenden Beispiele.
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Aus der vorstehenden Tabelle ist zu entnehmen, daß die Probe A, die
nur in einem Bad behandelt worden ist, eine schlechtere Druckfähigkeit und eine
geringere
Oberflächenfestigkeit aufweist als die Proben B und C, die in mehreren Bädern behandelt
worden sind.
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Wenn die Koagulierungsbehandlung bei der Probe 2-B mittels eines Koagulierungsbades
durchgeführt wird, welches 0,7 Teile quartäres Ammoniumantistatikum (Anstex C-200
von Toho Chemical) pro 100 Teile Badmittel enthält, ergibt sich ein synthetisches
Papier mit einem Belag von 50 mg/m2 Antistatikum mit einer elektrischen Ladung von
0 bis 5 mg.
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Wenn ein gelber, öllöslicher Farbstoff (Sudan-gelb GRD) dem ersten
und dem zweiten Quellbad in einer Menge von 1 Teil pro 100 Teile Badmittel zugegeben
wird, ist das fertige synthetische Papier gleichmäßig gelb gefärbt.
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Beispiel 3 Eine plastizierte Polyvinylchloridfolle (handelsübliches
Produkt) mit einer Dicke von 50 p wird in ein Quellbad eingetaucht, welches aus
90 Teilen Cyclohexanon, 5 Teilen Wasser und 5 Teilen Isopropylalkohol besteht. Die
Badtemperatur beträgt 250C. Das Eintauchen erfolgt während einer Zeit von 3 Sekunden
Hierbei entsteht auf beiden Seiten der Folie eine gequollene
Schicht.
Die Folie wird in Luft von 250C während ca. 10 Sekunden getrocknet, wodurch die
Kunstharzkonzentration auf der Oberfläche der gequollenen Schicht ansteigt. Die
Folie wird in Isopropylalkohol von 25°C während 30 Sekunden eingetaucht, damit eine
Koagulierung der gequollenen Schicht erreicht wird. Abschließend wird die Folie
in Luft getrocknet.
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Wie Tabelle 5 zu entnehmen, weist das synthetische Papier (Probe 3-A)
eine wesentlich bessere Oberflächenfestigkeit und einen größeren Glanz auf als das
synthetische Papier (Probe 3-B), welches in derselben Weise hergestellt ist, außer
daß ein Zwischentrocknen nicht in Anwendung kommt.
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Tabelle 5 Oberflächen- Opak- Druckfähig-Probe Dicke festigkeit Glanz
Helle Wert keit 3-A 65 g Tack-Nr. 16 60 % 91 % 81 % gut oder besser 3-B 65µ pulvrig,
ab- 10 % 92 % 83 % schlecht geschält
Beispiel 4 Ein biaxial orientiertes
Polystyrol hoher Schlagfestigkeit in Folienform mit einer Dicke von 50 LL , welches
von Mitsubishi-Monsanto hergestellt wird, wird in ein Quellbad eingetaucht, welches
aus 90 Teilen Methylisobutylketon und 10 Teilen Methanol besteht. Das Bad hat Raumtemperatur.
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Das Eintauchen dauert 2 Sekunden. Hierbei entsteht auf beiden Seiten
der Folie eine gequollene Schicht. Die Folie wird in Luft bei Raumtemperatur während
5 Sekunden getrocknet. Nachfolgend wird die Folie in Methanol von Raumtemperatur
während 30 Sekunden eingetaucht, wodurch die gequollene Schicht koaguliert wird.
Die Folie wird abschließend in Luft getrocknet Wie der nachfolgenden Tabelle zu
entnehmen, weist das resultierende synthetische Papier (Probe A) eine wesentlich
verbesserte Oberflächenfestig keit und einen verbesserten Glanz im Vergleich zu
einem ähnlichen Papier (Probe B) auf, welches in derselben Weise hergestellt worden
ist, außer daß der Verfahrensschritt der Zwischentrocknung weggelassen worden ist.
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Tabelle 6 Oberflächen- Opak Druckfähig-Peobe Dicke Glanz Helle festigkeit
Wert keit 4-A 80 µ Tack Nr. 14 35 % 95 % 90 % gut oder besser 4-B 80 p TackNr.8
3 % 95% 93 % schlecht oder weniger Das vorgenannte synthetische Papier (Probe A-4)
wird mit einem Prägedruckverfahren mittels einer Vandercook-Prüfpresswe bedruckt
und sodann bei 120°C und 50 kg/cm² behandelt. Man erhält ein ausgezeichnet transparentes
Blatt - die Transparenz ist wesentlich größer als bei der ursprünglichen Folie -,
ohne daß die Schärfe des Bildes beeinträchtigt wird.
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Beispiel 5 Eine biaxial orientierte Polystyrolfolie (Mitsubishi -Monsanto)
hoher Schlagfestigkeit und mit einer Dicke von 100 FL wird während 5 Sekunden in
Methylisobutylketon von 200C eingetaucht, wobei eine gequollene Schicht auf beiden
Seiten der Folie entsteht. Die Folie wird sodann über zwei in einem Abstand von
ca, 10 cm angeordnete Rollen geleitet und durchläuft somit einen
S-förmigen
Weg. Durch ein Ziehen der Folie hierbei wird diese leicht verdichtet. Die Folie
wird sodann in Methanol während einer Zeit von 30 Sekunden eingetaucht, wobei die
gequollene Schicht koaguliert. Abschließend wird die Folie in Luft getrocknet.
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Wie der nachstehenden Tabelle 7 zu entnehmen, weist das resultierende
synthetische Papier (Probe 5-A) wesentlich verbesserte Werte der Oberflächenfestigkeit
und des Glanzes sowie eine Verringerung der Dicke im Vergleich zu dem in ähnlicher
Weise hergestellten Papier (Probe 5-B) auf, bei dem das Ziehen bzw. Verdichten nicht
stattgefunden hat.
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Tabelle 7 Probe Dicke Oberflächen- Glanz Helle Opakfestigkeit Wert
5-A 130 p Tack-Nr.12 25% 95 90% oder besser 5-B 140 p pulvrig, ab- 3 % 95 % 92 %
geschält
Beispiel 6 Eine Folie ähnlich der gemäß Beispiel 5 wird
aufeinanderfolgend in den nachstehenden drei verschiedenen Quellbädern behandelt,
wobei auf beiden Seiten der Folie eine Quellschicht gebildet wird.
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1. Quellbad (200C, 2 Sekunden): Methylisobutylketon 100 Teile roter
Farbstoff (Sudan-rot B) 1 Teil.
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2. Quellbad (200C, 2 Sekunden): Methylisobutylketon: Methanol (80:
20) roter Farbstoff (Sudan-rot B) 1 Teil 3. Quellbad (200C, 5 Sekunden): Methylisobutylketon:
Methanol (60: 40).
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Die Folie wird, wie im Beispiel 5 beschrieben, über Walzen bzw. Rollen
geführt und sodann in ein Methanolbad von 200C während 30 Sekunden eingetaucht,
welches zwei Teile eines Alkylsulfonatantistatikums (Elenone 19M von Daiichi Kogyo
Seiyaku) enthält. Hierdurch wird die gequollene Schicht koaguliert Abschließend
wird die Folie in Luft getrocknet. Die
Eigenschaften und Meßwerte
des endgültigen synthetischen Papiers sind der nachstehenden Tabelle 8 zu entnehmen.
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Tabelle 8 Oberflächen- Opak- elektrosta- Druckfä-Dicke festigkeit
Glanz Helle Wert tische La- higkeit dung 130 ,u Tack Nr. 14 20 % 95 % 87 % 0 - 5
mg gut oder besser Der Niederschlag an Antistatikum beträgt 120 mg/m2.
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Bei einer in ähnlicher Weise hergestellten Folie, bei der kein antistatisches
Mittel zugegeben wird, beträgt die elektrostatische Ladung 80 - 100 mg.
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Beispiel 8 Eine biaxial orientierte Polystyrolfolie (Mitsubishi-Monsanto)
mit einer Dicke von 50 y , wird während einer Sekunde in ein erstes Quellbad, welches
aus 50 Teilen Aceton und 50 Teilen Tetrachlorkohlenstoff besteht und eine Temperatur
von 250C hat, eingetaucht sowie nachfolgend in ein zweites Bad während einer Zeit
von 5 Sekunden, welches aus 60 Teilen Aceton
und 40 Teilen Isopropylalkohol
besteht und eine Temperatur von 250C hat.
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Hierbei entsteht eine gequollene Schicht auf beiden Seiten der Folie.
Wenn die Folie im zweiten Quellbad behandelt wird, erfolgt gleichzeitig ein Prägen
mit einer Prägewalze Anschließend wird die Folie während 30 Sekunden in einen Isopropylalkohol
von 250C eingetaucht, wodurch die gequollene Schicht koaguliert wird Abschließend
wird die Folie sodann in Luft getrocknet, Man erhält ein synthetisches Papier mit
einem Wasserzeichen.
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Die Eigenschaften des Teiles mit Prägungen und des Teiles ohne Prägungen
sind aus der nachfolgenden Tabelle 9 zu entnehmen, Tabelle 9 Oberflächen- Opak-
Druckfähig-Dicke festigkeit Glanz Helle Wert keit Teil mit Prägungen ungefähr Teil
ohne 90 » Tack Nr. 12 8 % 95 % 90 % gut Prägungen Beispiel 9 Zwei Folien, ähnlich
der gemäß Beispiel 8, werden aufeinandergelegt über
Kontaktwalzen
geführt, welche im Abstand von ca. 15 cm in einem Quellbad angeordnet sind, welches
aus 90 Teilen Aceton und 10 Teilen lsopropylalkohol besteht und eine Temperatur
von 25°C aufweist. Die Zeitdauer beträgt 2 Sekunden. Die Folien werden sodann in
ein zweites Quellbad während 5 Sekunden eingetaucht, welches eine Temperatur von
250C hat und aus 60 Teilen Aceton und 40 Teilen Isopropylalkohol besteht. Hierbei
wird auf beiden Seiten der aufeinandergelegten Folien eine gequollene Schicht gebildet.
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Die Folien werden sodann in Isopropylalkohol von 250C während 30 Sekunden
eingetaucht, wobei die gequollene Schicht koaguliert wird. Hieran schließt sich
ein Trocknen in Luft an. Die Folien werden in einem Helßlufttrockner bei 700C während
3 Minuten weiter wärmebehandelt, wobei etwaige Spannungen im Film entfernt werden.
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Sodann werden die Ränder der durch die Quellmittel versiegelten Folien
abgezogen und man erhält synthetische Papiere, die eine sehr glatte Oberfläche haben
und jeweils auf einer Seite mit einer 2011 dicken, opaken, aufgerauhten Schicht
versehen sind. Die weiteren Eigenschaften der beiden Folien sind aus der nachstehenden
Tabelle 10 zu entnehmen.
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Tabelle 10 Dicke Oberflächenfestlgkeit Glanz Helle Opak-Wert 70 µ
Tack Nr. 16 oder mehr 3 % 90 % 70 % Beispiel 10 Eine Folie ähnlich der gemäßt Beispiel
8 wird während einer Sekunde in ein erstes Quellbad mit einer Temperatur von 20°C
eingetaucht, welches aus 60 Teilen Benzol, 40 Teilen Methanol und 3 Teilen Diazoaminobenzol
(Treibmittel) besteht. Hieran schließt sich eine Behandlung von 5 Sekunden in einem
zweiten Quellbad von 200C an, welches aus 40 Teilen Benzol und 60 Teilen Methanol
besteht Es wird auf beiden Seiten der Folie eine gequollene Schnicht gebildet. Anschließend
wird die Folie während 30 Sekunden in Methanol von 20°C zur Koagulierung der gequollenen
Schicht eingetaucht.
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Abschließend wird die Folie in Luft getrocknet. Die Eigenschaften
des synthetischen Papiers sind der nachfolgenden Tabelle 11 zu entnehmen.
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Tabelle 11 Dicke Oberflächenfestigkeit Glanz Helle ~Opak-Wert Druckfähigkeit
80 µ Tack Nr, 16 oder mehr 15 % 80 % 60 % gut Das vorgenannte synthetische Papier
wird zwischen ein Seidensieb mit 19 Maschen und ein Original gelegt, welches 22
punktartige Abdrücke aufweist, die in Blockform angeordnet sind. Mit Hilfe einer
Thermofax-Kopiermaschine (Minnesota Mining & Machinery) wird eine Kopie hergestellt.
Die erhabenen Abdrücke, die dem Original entsprechen, sind auf dem synthetischen
Papier klar und scharf aufgezeichnet und können sehr einfach mit Hilfe der Fingerspitzen
gelesen werden, Beispiel 11 Eine Polyäthylenfolie (handelsübliches Produkt) mit
einer Dicke von 50p wird während drei Sekunden in ein Quellbad von 25 0C eingeta,ucht,
welches durch ein Losen von 10 Teilen Polystyrol, 5 Teilen Nitrilbutadiengummi und
5 Teilen butyliertem Melaminharz in 100 Teilen Toluol hergestellt ist Man erhält
auf beiden Seiten der Folie eine gequollene Schicht. Die Folie wird sodann in derselben
Weise wie in Beispiel 5 beschrieben, über
Walzen geleitet und in
Luft während 15 Sekunden getrocknet. Die Folie wird in Methanol während 30 Sekunden
bei 25°C eingetaucht, wobei die gequollene Schicht koaguliert.
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Abschließend wird die Folie wärmebehandelt und in einem Tunneltrockner
mit 600C während 10 Minuten getrocknet, Man erhält ein hochglänzendes synthetisches
Papier.
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Tabelle 12 Dicke Oberflächenfestigkeit Glanz Helle Opak-Wert Druclfähigkeit
llOp Tack Nur. 14 oder mehr 40 % 93 % 95 % gut Beispiel 12 Eine biaxial orientierte
Polystyrolfolie (Mitsubishi-Jushi) mit einer Dicke von 30 R wird aufeinanderfolgend
in den nachstehenden Quellbädern behandelt, wobei auf den beiden Seiten der Folie
eine gequollene Schicht entsteht.
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1, Quellbad: MIBK 250C, 0, 5 Sekunden,
2. Quellbad:
Aceton: Methanol (60: 40) 250C, 5 Sekunden, 3. Quellbad: Aceton: Methanol (30: 70)
250C, 5 Sekunden.
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Die Folie wird sodann in ein Methanolbad während 30 Sekunden eingetaucht,
welches eine Temperatur von 250C hat und 0, 3 Teile eines antistatischen Mittels
(Anstex von Toho Kaguku) enthält. Hierbei wird die gequollene Schicht kosguliert.
Abschließend wird die Folie in Luft getrocknet. Die tgenschaften des resultierenden
synthetischen Papiers sind der nachstehenden Tabelle 13 zu entnehmen.
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Tabelle 13 Dicke Oberflächenfestigkeit Glanz Helle Opak-Wert Elektrostatische
Ladung 50 µ Tack Nr. 16 oder mehr 3 % 90 % 65 % 0 - 2 mg Das vorgenannte synthetische
Papier wird mit einer wässrigen Beschichtungsmischung der nachstehend aufgeführten
Zusammensetzung beschichtet.
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Die Beschichtung erfolgt mit einem Stab, und zwar derart, daß sich
in festem
Zustand eine Dicke von 15 g/m² ergibt. Das beschichtete
Papier wird während 10 Minuten bei 400C getrocknet, Nachfolgend wird eine Superkalandrierung
durchgeführt, Zusammensetzung der Beschichtungsmischung: Kaolin 80 Teile ) ) 100
Teile Titandioxyd 20 Teile ) Tripolynatriumphosphat 0, 3 Teile Casein 10 Teile Butadienmethylmethacrylat
Latex "Polylac" ML 501 (Toyo Koatsu) 13 Teile gesamte Feststoffe 47%.
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Das resultierende, beschichtete Papier ist einem herkömmlichen beschichteten
Papier sowohl hinsichtlich der Oberflächenfestigkeit der durch Beschichtung erzeugten
Schicht als auch hinsichtlich verschiedener Druckeigenschaften überlegen, Da das
synthetische Papier substrat für dieses beschichtete Papier eine Tendenz zum Auslaufen
zeigt und deshalb zum Beschreiben mit einer Füllfeder nicht geeignet ist, kann eine
Behandlung mit einem Klebe- oder Schichtmittel erfolgen. Dies kann sehr einfach
mittels der vorgenannten
Koagulierungsbehandlung in einem Koagulierungsbad
erreicht werden, in welchem ein wasserabstoßendes Mittel, z. B Chromstearatchlorid,
dispergiert ist.
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Beis;piel 13 Eine biaxial orientierte Polystyrolfolie (Mitsubishi
Jushi) mit einer Dicke von 50 cm wird mit Methylisobutylketon mittels eines Stabes
in einer Dicke von 20 g/m² beschichtet. Die beschichtete Folie wird während 3 Sekunden
bei 40°C in einem Tunneltrockner getrocknet und sodann in Methanol von 250C während
30 Sekunden eingetaucht, wobei die Koagulierung stattfindet.
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Abschließend erfolgt eine Trocknung in Luft. Dann wird die Folie mit
der wässrigen Beschichtungsmischung gemäß Beispiel 12 mittels eines Stabes mit einer
Dicke von 19 g/m² beschichtet. Die Folie wird in einem Heißluftstrom von 50°C während
10 Sekunden getrocknet und sodann superkalandriert, Man erhält ein synthetisches
Papier, welches echtem beschichtetem Papier sehr ähnlich ist.
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Die Festigkeit der mittels Beschichtung aufgebrachten Schicht des
synthetischen Papieres und die Druckeigenschaften sind ebenso gut wie bei dem Papier
gemäß Beispiel 12.
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Wie den vorstehenden Darlegungen zu entnehmen, kann erfindungsgemäß
ein synthetisches Papier hergestellt werden, das hinsichtlich sämtlicher Anforderungen
gleich gut oder sogar besser ist als ein herkömmliches Cellulosepapier.
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Das erfindungsgemaß hergestellte synthetische Papier kann für alle
Zwecke benutzt werden, fur welche herkömmliches Papier benutzt wird, und ist insbesondere
auch als Verpackungsmaterial geeignet. Von Bedeutung ist, daß das erfindungsgemäße
synthetische Papier im Gegensatz zu herkömmlichem Papier auch mehrere Eigenschaften
der Kunststoffe in sich vereinigt. Dies betrifft vor allem den sehr guten Widerstand
gegenüber Wasser und Feuchtigkeit sowie eine gute Verformungsfäh,igkeit.