DE202011003029U1

DE202011003029U1 - Träger auf Cellulosefaser-Basis, der eine modifizierte PVA-Schicht enthält

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Publication number: DE202011003029U1
Application number: DE201120003029
Authority: DE
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Munksjoe Fi Oyj
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-08-01
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: AT14079U1; CN102762793B; ES2449314T5; FR2956671B1; CL2012002316A1; HRP20150034T4; TWI507466B; KR101484992B1; PT2539505E; PL2539505T5; CO6630094A2; CA2786827A1; AU2011219669B2; RU2012140499A; BR112012018847B1; SI2539505T2; SI2539505T1; AU2011219669A1; JP5815567B2; FIU20110064U0

Abstract

Träger auf Cellulosefaser-Basis, von dem wenigstens eine Oberfläche mit einer Schicht beschichtet ist, die wenigstens ein wasserlösliches Polymer enthält, das Hydroxylfunktionen hat, von denen einige im voraus mit wenigstens einem organischen Molekül, welches wenigstens eine Vinylfunktion enthält, umgesetzt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül auch eine Aldehydfunktion hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen neuen Träger auf der Basis von Cellulosefasern. Ein Verfahren für die Herstellung desselben wird zur Referenz ebenfalls offenbart ebenso wie die Verwendung des Trägers zur Siliconisierung.
Das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung betrifft Träger, die zur Siliconisierung für alle selbstklebenden Produkte bestimmt sind, zum Beispiel für Selbstklebeetiketten oder Klebeband, für die Briefumschlag-Industrie, für Gewicht/Preis-Geräte, für Frauenhygieneprodukte oder für graphische Anwendungen, für Pergamentpapier und fettdichtes Papier, die eine nicht-limitierende Auswahl von Anwendungen darstellen.
Übersicht über den Stand der Technik
Träger, die siliconisiert werden sollen, müssen bestimmte Eigenschaften besitzen, die im voraus entsprechend der Endanwendung, für die sie vorgesehen sind, definiert werden. Sobald sie siliconisiert sind, müssen solche Träger demnach zwei primäre Funktionen gewährleisten: sie müssen die selbstklebenden Produkte schützen, bevor sie verwendet werden, und sie müssen zu einem perfekten Klebstofftransfer nach Entfernung fähig sein.
Diese Träger bestehen im allgemeinen aus einem Cellulose-Basissubstrat, das mit einer Schicht aus wasserlöslichen Bindemitteln und Latices und Pigmenten beschichtet ist. Sie können durch Beschichtungs-, Leimpresse- oder Dosierungs-Leimpresse-Verfahren produziert werden. Diese verschiedenen Abscheidungsverfahren sind einem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig und an sie schließt sich ein Kalander- oder Superkalanderschritt an.
Die Haupteigenschaften, die erforderlich sind, wenn solche Träger auf Cellulosefaser-Basis hergestellt werden, umfassen mechanische Festigkeit, Silicon-Verankerung, Silicon-”hold-out” bzw. Silicon-Ergiebigkeit und Transparenz.
In Abhängigkeit von dem Markt, auf den besonders abgezielt wird, kann mehr oder weniger Wert auf eine Transparenz des Trägers gelegt werden. Beispielsweise verlangt der Gewicht/Preis-Markt Träger, die transparenter sind, als es der Markt für Briefumschläge tut.
Das Silicon-”hold-out” muß eine gute Oberflächenabdeckung bereitstellen und einen gleichmäßigen Schutz erzielen. Diese Aufgabe wird im allgemeinen mit einer Siliconmenge in der Größenordnung von 1 bis 2 g/m² erreicht. Allerdings ist es wichtig, in der Lage zu sein, die erforderliche Siliconmenge zu begrenzen, ohne Verlust ihrer Abdeckungsfähigkeiten, um so mögliche Risiken zusätzlicher Kosten zu vermeiden.
Die Kosten und die Reaktivität der Silicone verlangen, daß der Träger, auf den sie aufgetragen werden, eine bestimmte Anzahl von Kriterien erfüllt.
Zu allererst darf die chemische Struktur des Trägers nicht die Vernetzung des Siliconsystems verhindern, das heißt die Polyadditionsreaktion zwischen den funktionellen Vinyl-Gruppen des Siliconharzes und den funktionellen Hydrogensiloxan-Gruppen des Vernetzungsmittels. Als nächstes ist es erforderlich, daß der Träger eine perfekte Verankerung des Silicons an der Oberfläche desselben bereitstellt. In Anbetracht der hohen Kosten von Silicon ist es darüber hinaus wichtig, daß die Siliconmenge, die auf dem Träger abgeschieden wird, möglichst klein ist. Dazu muß der Träger eine Barriere bilden und so die Penetration des Silicons ins Innere des Trägers soweit wie möglich begrenzen. In gleicher Weise muß die Oberfläche des Trägers möglichst gleichmäßig sein, um so eine homogene Auftragung des Silicons zu erlauben.
Mit anderen Worten, das erste gestellte Problem ist, wie ein Träger zu entwickeln ist, der gleichzeitig eine wirksame Verankerung und eine optimale Vernetzung des Silicons erlaubt, während er noch so weit wie möglich die Penetration des Silicons ins Innere des Trägers selbst verringert.
Der Siliconisierungsschritt hängt demnach vom Träger, aber auch vom Silicon und dem verwendeten Vernetzungsmittel ab. Die Siliconisierungsverfahren werden entsprechend dem Silicon-Vernetzungsmodus definiert und diese werden in zwei Kategorien eingeteilt, wobei der erste Silicone betrifft, die unter UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung gehärtet werden, und der zweite ”thermische Vernetzung” von Siliconen betrifft. Da die erste Kategorie sowohl unter dem technischen als auch unter dem finanziellen Gesichtspunkt weniger nutzbar ist, machen thermisch vernetzte Silicone den größeren Markt aus.
Silicone werden thermisch vernetzt, indem der Träger, der vorher in Silicon beschichtet wurde, durch einen Trockenofen geführt wird. Die Ofentemperatur muß so sein, daß die Oberfläche des Trägers die Temperatur erreicht, bei welcher eine Silicon-Vernetzung stattfindet. Um eine Vernetzung bei niedrigerer Temperatur zu ermöglichen, wurden Silicone entwickelt und werden als ”LTC-Silicone” bezeichnet (low temperature curing). Nun sind neue Siliconsysteme auf dem Markt: ein schnellhärtendes System mit niedrigerem Katalysatorgehalt (d. h. Platin). Personen in der Selbstklebe-Branche verwenden den Ausdruck ”Härten”, wenn sie über die Vernetzungsreaktion von Silicon sprechen. Der Temperaturbereich, bei dem eine Vernetzung mit LTC-Siliconen erfolgt, ist 60 bis 110°C anstelle von 110 bis 150°C für herkömmliche Silicone. Allerdings besteht der Hauptnachteil einer Verwendung von LTC-Siliconen darin, daß das vernetzte Silicon eine sehr geringe Verankerung an dem Träger aufwies.
Es gibt im wesentlichen vier Trägertypen, die sich für eine Siliconisierung eignen; diese sind ”beschichtete” bzw. ”gestrichene” Papiere, Pergamentpapier, Pergamin und fettdichtes Papier.
”Beschichtete” Papiere, sogenannte CCK (Clay Coated Kraft), werden erhalten, indem wenigstens eine Beschichtungsschicht aus einem Gemisch, das Pigmente (Ton, Calciumcarbonat zum Beispiel) und Bindemittel (Stärke, Polyvinylalkohol, Latex) enthält, auf einen Träger auf Cellulosefaser-Basis abgeschieden wird. Um eine ausreichende Silicon-Ergiebigkeit bzw. ein ausreichendes Silicon-”hold-out” zu erreichen, wird die Beschichtungsschicht typischerweise in einer Menge von 5 bis 12 g/m² hergestellt. Der Träger wird dann kalandriert. Im allgemeinen sind beschichtete Papiere insbesondere für Anwendungen bei Briefumschlägen, Büroetiketten, Hygiene- und graphischen Anwendungen konzipiert.
Pergamentpapier ist ein Papier, das hergestellt wird, indem eine Wasserpapier-Lage (vollständig ungeleimte Papierlage und mit geringer Wasserbeständigkeit), hergestellt aus chemischen Zellstoff, durch ein Schwefelsäurebad oder (gelegentlich) Zinkchlorid unter eingeführten Bedingungen von Zeit, Temperatur und dergleichen geführt wird. Das behandelte Papier wird dann gründlich gewaschen, um so die Säure oder Zinksalz zu entfernen, wonach es getrocknet wird. Die Chemikalie löst oder gelatiniert das Papier partiell, welches dann regeneriert wird, wenn die Chemikalie durch das Waschen verdünnt wird. Dies bildet ein sehr zähes, steifes Papier mit einem Aussehen etwa wie das von echtem Pergament. Da Papier, das auf diese Weise behandelt wurde, die Tendenz zeigt, beim Trocknen brüchig zu werden und Falten zu bekommen, wird es oft mit einem Weichmacher, üblicherweise Glycerin oder Glucose, behandelt.
Ein solches Pergamentpapier kann dann mit Silicon (im allgemeinen ein Wasser-basiertes Siliconsystem), entweder auf einer Seite oder auf beiden Seiten, beschichtet werden. Eine Siliconbeschichtung kann entweder an einer Pergamentisierlinie oder an einem ”off-line”-Beschichter erfolgen, um ein Trenn-Pergamentpapier herzustellen. Ein solches Trennpapier hat eine Vielzahl von Anwendungen bei Verpackung, Lagerung und Wiederherstellung, in der Verbundstoffindustrie, in Trockenaufziehpressen und als Einschußbögen beim Drucken. Es wird Wärme aushalten. Nichts wird daran kleben.
Pergamin ist ein weiter veredelter Träger als Kaolin-gestrichenes Papier. Das Verfahren, durch welches es hergestellt wird, unterscheidet sich auch in dem Verfahren, das zur Bildung der Beschichtung eingesetzt wird. Tatsächlich wird der Film in einem Beschichtungsverfahren mit Leimpresse oder Dosierleimpresse gebildet und im abschließenden Schritt wird Kalandern durch Superkalandern ersetzt. Als Resultat ist das erhaltene Produkt dichter. Es hat auch eine höhere mechanische Beständigkeit und Transparenz als Kaolin-gestrichenes Papier. Pergaminpapier ist formstabiler als Kaolin-gestrichenes Papier. Das Gemisch, das verwendet wird, um den Celluloseträger zu beschichten, besteht aus wasserlöslichen Bindemitteln, die eine filmbildende Natur haben (zum Beispiel Stärke, Polyvinylalkohol (PVA) und Carboxymethylcellulose (CMC)), und oft einem die Viskosität erhöhenden Mittel (CMC). Das Gewicht der Beschichtung liegt in der Größenordnung von 1 bis 2 g/m² auf jeder Oberfläche.
Fettdichtes Papier ist hinsichtlich des Maschinenverfahrens ähnlich dem Pergamin, außer daß die Siliconschicht auf einer Papiermaschine unter Verwendung einer Wasser-basierten Siliconemulsion aufgetragen werden kann. Endanwendungen sind Verpackung, Lagerung und Wiederherstellung.
Die technischen Probleme, die im bekannten Stand der Technik auftreten, sind hauptsächlich mit der Transparenz des Trägers, der Verankerung des Silicons an dem Träger und der Vernetzung von Silicon verbunden. Die Mengen an Silicon und Katalysator (d. h. Platin), die im Siliconisierungsschritt eingesetzt werden, müssen auch wegen der hohen Kosten dieser Substanzen begrenzt werden.
In der Vergangenheit resultierten Änderungen an dem Siliconisierungsverfahren, insbesondere entweder durch Verringerung der Menge des Katalysators (d. h. Platin), die verwendet wird, oder durch Verwendung von LTC-Siliconen in Schwierigkeiten hinsichtlich der Verankerung von Silicon.
Dokument WO 2005/071161 beschreibt ein Pergamin (papier), das mit einer Verbindung, die hauptsächlich aus PVA besteht, beschichtet ist. Dieser Träger auf Cellulosebasis wird dann funktionalisiert, indem darauf ein organisches Molekül, das eine Vinylfunktion und ein Säurehalogenidfunktion enthält, gepfropft wird. Die Hydroxylfunktionalitäten des Substrats reagieren mit der Säurehalogenidfunktion des organischen Moleküls unter Bildung von kovalenten Bindungen zwischen ihnen. Die Ketten-terminale Vinylfunktion ermöglicht eine gute Verankerung und eine ausgezeichnete Vernetzung des Silicons bedingt durch die Bildung von kovalenten Bindungen zwischen dem Träger und dem Silicon. Dieser Siliconisierungsschritt dieses Pergamins kann auch mit LTC-Siliconen durchgeführt werden. Die erhaltenen Resultate zeigen eine Verbesserung der Verankerung von Silicon an dem Träger.
Eine Propfreaktion, die im vorangehenden Abschnitt präsentiert wurde, könnte entweder in einem Verfahren auf Lösungsmittelbasis oder durch Auftragen des reinen Reaktanten auf das Substrat durchgeführt werden. Sie kann nicht in einem Wasser-basierten Verfahren durchgeführt werden, und zwar aufgrund der Tatsache, daß dieser Typ organischer Moleküle gegenüber Wasser sehr empfindlich ist, da die Säurehalogenidfunktion mit Wasser reagiert und eine Funktionalität bildet, die überhaupt nicht mit dem Substrat reagieren wird. Demnach kann ein derartiger Molekültyp in herkömmlichen Oberflächenpapierbehandlungen, die meist auf Wasserbasis sind, nicht eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil ist die Erzeugung von Chlorwasserstoffsäure als Nebenprodukt, was diese für industrielle Anwendungen unattraktiv macht.
Es könnte ein Verfahren auf Lösungsmittelbasis in Betracht gezogen werden, allerdings stehen diesem riesige Probleme bezüglich Sicherheit und Umweltproblemen entgegen.
Bis jetzt gibt es noch keine Technologie, um eine sehr geringe Menge von solchen reinen organischen Molekülen an einer Papiermaschine aufzutragen.
Mit anderen Worten, die Probleme, die die vorliegende Erfindung lösen möchte, sind ein verbesserter Träger, der weniger an wenigstens einem oder mehreren der im vorstehenden beschriebenen Nachteile leidet.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Funktionalisierung eines wasserlöslichen Polymers, das Hydroxylfunktionalitäten enthält, mit Vinylfunktionalitäten vor. Diese Funktionalisierung kann in einem Wasser-basierten Verfahren durchgeführt werden, bevor es auf dem Celluloseträger abgeschieden wird. In der vorliegenden Erfindung weist das verwendete organische Molekül ein Aldehydfunktion, gegebenenfalls in der Form eines Hemiacetals oder Acetals, und wenigstens eine Vinylfunktionalität auf. Die Verknüpfung zwischen dem wasserlöslichen Polymer und dem organischen Molekül resultiert in einer Acetalysierungsreaktion zwischen zwei Hydroxylfunktionen des wasserlöslichen Polymers und der Aldehydfunktionalität aus dem organischen Molekül. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß das Produkt dieser Reaktion ein Acetal ist.
Die Acetalisierungsreaktion zwischen PVA und einem Aldehyd, der eine Vinylfunktion enthält, ist in Dokument JP 2007269673 offenbart. Die Verwendung des Produkts einer Reaktion zwischen PVA und Undecylenaldehyd wird für Anwendungen auf dem Gebiet der Mund- und Zahnhygiene beschrieben.
Das wasserlösliche Polymer, das durch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren funktionalisiert wurde, kann dann auf einen Träger auf der Basis von Cellulosefasern unter Verwendung einer Art der Oberflächenbehandlung aus der Papierindustrie aufgetragen werden.
Sobald das funktionalisierte wasserlösliche Polymer auf Papier aufgetragen ist, sind Vinylfunktionen an der Papieroberfläche vorhanden. Das Vorliegen der Vinylfunktion ermöglicht dem Silicon, mit dem Substrat in der Siliconisierungsstufe zu reagieren, wodurch kovalente Bindungen zwischen der Siliconschicht und dem Substrat gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt für das zu siliconisierende Substrat einen verbesserte Silicon-Verankerung bereit und stellt einen signifikanten Beitrag für die Suche nach technischen und industriellen Lösungen dar.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung einen neuen Ansatz zur Verbesserung von Trägern auf Cellulosefaser-Basis, die mit einem Siliconfilm beschichtet werden sollen, dar. Die durch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung erhaltenen Produkte zeigen eine oder mehrere verbesserte Eigenschaften wie verbesserte Vernetzungs- und Silicon-Verankerungseigenschaften, während sie eine Verringerung bei den Mengen an Katalysator (d. h. Platin) und Silicon, die im Siliconisierungsschritt verwendet werden, ermöglichen.
Im allgemeinen besteht die vorliegende Erfindung in einer Funktionalisierung eines wasserlöslichen Polymers, das Hydroxylfunktionen enthält, die in einem Wasser-basierten Verfahren durchgeführt werden kann, bevor der Film auf einem Celluloseträger ausgebildet wird, was im Gegensatz zum Stand der Technik steht, der in einem Pfropfen eines organischen Moleküls auf den Celluloseträger, der mit einer Verbindung, die ein wasserlösliches Bindemittel enthält, beschichtet wurde, besteht.
Der Ausdruck Träger auf Cellulosefaser-Basis ist so zu verstehen, daß er einen Träger bezeichnet, der Cellulosefasen, die mehr oder weniger im Hinblick auf seine gewünschten Charakteristika (Dichte, Transparenz, mechanische Eigenschaften) angepaßt wurden, in Verhältnismengen im Bereich von 80 bis 99 Gew.% enthält.
Genauer ausgedrückt, ein Gegenstand einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Träger auf Cellulosefaser-Basis, von dem wenigstens eine Oberfläche mit einer Schicht beschichtet ist, die konzipiert ist, um der Oberfläche Barriereeigenschaften zu verleihen, bei dem die aufgetragene Schicht ein wasserlösliches Polymer enthält, das Hydroxylfunktionen hat, von denen wenigstens einige im voraus mit wenigstens einem organischen Molekül, das wenigstens eine Vinylfunktion und eine Aldehydfunktion (gegebenenfalls in der Form eine Hemiacetals oder Acetals) enthält, umgesetzt wurden. Die Verknüpfung zwischen dem wasserlöslichen Polymer und dem organischen Molekül erfolgt durch Acetal- oder Hemiacetalfunktionalität.
Außerdem kann die aufgetragene Schicht mit der wasserlöslichen Polymergrundlage aus wenigstens einem wasserlöslichem Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, die vorher funktionalisiert worden sind, und wenigstens einem wasserlöslichen Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, die nicht funktionalisiert worden sind, bestehen. Die funktionalisierten und unfunktionalisierten Hydroxylfunktionen können in dem gleichen wasserlöslichen Polymer enthalten sein oder sie können in einem Gemisch aus wenigstens zwei wasserlöslichen Polymeren, die unterschiedliche Hydroxylfunktionen umfassen, enthalten sein.
Darüber hinaus kann die aufgetragene Schicht, die das funktionalisierte wasserlösliche Polymer enthält, auch weitere wasserlösliche Bindemittel, herkömmliche Additive, Pigmente und Latices enthalten.
Dieses wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, ist vorteilhafterweise aus der Gruppe ausgewählt, die PVA, Stärke, Alginat, CMC, hydrolysierte oder partiell hydrolysierte Copolymere von Vinylacetat, die zum Beispiel durch Hydrolysierung von Ethylen-Vinylacetat (EVA)- oder Vinylchlorid-Vinylacetat-, N-Vinylpyrrolidin-Vinylacetat- und Malinsäureanhydrid-Vinylacetat-Copolymeren erhalten werden können, ausgewählt. Dieses wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, ist vorteilhafterweise PVA, dessen Molekulargewicht vorzugsweise zwischen 1 000 und 1 000 000 a. m. u., vorzugsweise zwischen 50 000 und 150 000 a. m. u. liegt.
Dieses organische Molekül stellt typischerweise ein Molekül dar, das wenigstens ein Element aus der Gruppe aus C, H, N, O, Nicht-Metallen, zum Beispiel Halogenen, Si, S, P, Metallen, zum Beispiel Na, Li, K, Mg, Pb usw., enthält.
Das organische Molekül enthält wenigstens eine Vinylfunktion (-CH=CH₂-Funktionalität) und eine Aldehydfunktion (-CH=O-Funktionalität), die ermöglicht, daß das organische Molekül auf das wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, durch Acetalisierungsreaktion gepfropft wird. Die Acetalisierungsreaktion wird durch saure Bedingungen katalysiert, was einem Fachmann geläufig ist.
Ein solches funktionalisiertes wasserlösliches Polymer kann dann auf einen Träger auf Cellulosefaser-Basis aufgetragen werden, wobei eine beliebige Art der Oberflächenbehandlung aus der Papierindustrie angewendet wird.
Daher weist das Papier, das durch das oben beschriebene Verfahren hergestellt wurde, an der Bahnoberfläche vinylische Funktionalitäten auf, die eine bessere Verankerung des Silicons während des anschließenden Schritts der Siliconisierung ermöglichen.
Dementsprechend wird das wasserlösliche Polymer, das die Hydroxylfunktionen enthält, funktionalisiert, bevor die Beschichtungsschicht auf dem Celluloseträger gebildet wird, wodurch in einem einzigen, schnellen Schritt ein Celluloseträger hergestellt wird, der ein Molekül enthält, dessen Kettenlänge ermöglicht, die Barriere zwischen dem Silicon und der Cellulose zu regulieren.
Aus Gründen der Vereinfachung wird das wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, im folgenden durch die Abkürzung ”PH” bezeichnet. Die Ausdrücke ”funktionalisiertes PVA” und ”funktionalisierte PH” werden verwendet, um die Produkte der Reaktion zwischen PVA und PH und dem organischen Molekül, die im vorstehenden beschrieben wurde, zu bezeichnen.
Die Formel des organischen Moleküls, das ausgewählt wurde, um das wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen enthält, zu funktionalisieren, ist vorteilhafterweise wie folgt: CH₂=CH-(R)-CH=O, worin R = lineare, verzweigte oder cyclische Kohlenstoffkette, die Heteroatome enthalten kann.
Der Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül Undecylen als Aldehyd, CH₂=CH-(C₈H₁₆)-CH=O ist. Diese Verbindung enthält eine lineare Kette von 11 Kohlenstoffatomen mit einer Aldehydfunktion an einem Ende und einer Vinylfunktion am anderen Ende.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das organische Molekül zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.% des PH. Vorteilhafterweise bildet das organische Molekül 1 Gew.% des PH. Eine Steuerung der Pfropf rate ermöglicht es, daß danach die Silicon-Verankerung reguliert wird und diese wird durch das Vorliegen der Vinylfunktion unterstützt.
Das funktionalisierte PH bildet vorzugsweise wenigstens 10 Gew.% der Deckschicht, die auf den Träger auf Cellulosefaser-Basis aufgetragen wird, vorzugsweise zwischen 20 und 100%.
Die Celluloseschicht, die den Träger gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, hat typischerweise eine Masse im Bereich zwischen 30 und 160 g/m², vorzugsweise zwischen 55 und 140 g/m² und am vorteilhaftesten in der Größenordnung von 58 g/m². Wenigstens eine Oberfläche dieses Trägers ist mit dem aufgetragenen Gemisch in einer Menge von 0,2 bis 20 g/m², vorzugsweise 1 g/m², beschichtet.
Der Träger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden:

– Bildung der Folie auf Cellulosefaser-Basis mit oder ohne einen Pergamentisierprozeß;
– Funktionalisierung des pH durch Pfropfen wenigstens eines organischen Moleküls, das wenigstens eine Vinylfunktion und eine Aldehydfunktion hat, die zur Bildung von kovalenten Bindungen mit der Hydroxyfunktionalität des PHs fähig sind;
– Beschichten des Celluloseträgers durch Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, mit wenigstens dem funktionalisierten PH; dieser Schritt wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen 20 und 80°C, vorzugsweise bei 65°C durchgeführt;
– Kalandrieren oder Superkalandrieren des Trägers, falls erforderlich.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird das funktionalisierte PH in einer wäßrigen Phase bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C, vorzugsweise zwischen 80 und 95°C, hergestellt.
Beschichtungstechniken, die einem Fachmann bekannt sind, umfassen Leimpresse, Dosier-Leimpresse, Foulard-Beschichtung, Walzenbeschichtung mit von unten wirkender Stabrakel, ”Champion”-Stabbeschichtung, ”Meyer”-Stabbeschichtung, Walzenauftragung mit Luftbürste, Rasterwalzen-Beschichtung, Zweiwalzen-Beschichtung mit Streichstange, Rakelstreichbeschichtung, Ein- oder Mehrschichten-Vorhang-Beschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung, Sprühbeschichtung, Atomisierungsbeschichtung, Beschichtung mit Flüssigkeitsapplikationssystem (LAS), Walzenauftragung mit von unten wirkenden Spezialabstreifern, Schaumbeschichtung und jedes beliebige Oberflächenbeschichtungs-Auftragungsverfahren.
Im allgemeinen wird ein Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß der Erfindung in einem Siliconisierungsschritt zum Beispiel zur Verwendung in Trägern für Selbstklebeetiketten, Klebebänder und Pergamentpapier behandelt. Er wird durch ein beliebiges der Verfahren, die einem Fachmann bekannt sind, siliconisiert werden.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung und die Vorteile, die sie bietet, werden detaillierter in der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen und anhand der folgenden Figuren erläutert.
1 stellt eine Acetalisierungsreaktion in einem wäßrigen und sauren Medium zwischen wasserlöslichem Polymer, das Hydroxylfunktionalitäten enthält, in diesem besonderen Fall PVA, und dem Aldehyd, der die folgende allgemeine Formel hat:
CH₂=CH-(R)-CH=O oder gegebenenfalls CH₂=CH-(R)-CH(OR₁)₂
worin R eine lineare, verzweigte und/oder cyclische Kohlenstoffkette, die Heteroatome enthalten kann, und R₁ unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein gegebenenfalls verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, gegebenenfalls substituierter Alkylrest ist, der 1 bis 12 Kohlenstoffatome hat, die gegebenenfalls durch N-, O- oder S-Heteroatom unterbrochen sind, dar.
2 und 3 zeigen die Penetrationsindices des Reagenzes Malachitgrün, aufgetragen gegen die Menge an Silicon, die auf dem Pergamin abgeschieden wurde. Es werden zwei Pergamintypen verglichen: Standard-Pergamin und das Pergamin, das durch die Technologie gemäß der Erfindung erhalten wurde. Diese Tests sind konzipiert, um die Siliconergiebigkeit zu evaluieren und werden verwendet, um den Grad zu messen, zu dem das Pergamin einen guten Siliconüberzug erzeugen kann.
4 zeigt die Resultate der Poly-Tests (Vernetzungsrate des Silicons) und der ”Rub-Off”-Tests (um die Silicon-Verankerung zu evaluieren). Die Vernetzung von LTC-Siliconen sowie die Verankerung an dem Standard-Pergamin und dem Pergamin der Erfindung werden verglichen.
5 zeigt die Wirkung einer Verringerung bei der Menge an Katalysator (z. B. Platin), die verwendet wird, auf die Silicon-Verankerung. Das siliconisierte Standard-Pergamin wird mit dem siliconisierten Pergamin gemäß der Erfindung verglichen. Die Resultate, die in zwei Serien von Abreibetests (Rub-Off-Tests) erhalten wurden, werden so als Funktion der Menge an Platin, die im Siliconisierungsschritt verwendet wurde, ausgedrückt.
6 und 7 stellen die Resultate von ”post Rub-Off”-Tests dar, die an Proben aus siliconisiertem Standard-Pergamin und siliconisiertem Pergamin gemäß der Erfindung durchgeführt wurden. Die Abriebprozente werden gegen die Expositionszeit, für welche die Pergamine in einer Klimakammer bei einer Temperatur von 50°C und 70% relativer Feuchtigkeit plaziert waren, und entsprechend die Menge an Katalysator (d. h. Platin), die zur Siliconisierung des Pergamins verwendet wurde, aufgetragen.
Verfahren zur Herstellung des Pergamin gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
Eine Folie, die aus 100% Cellulosefasern (58 g/m²) besteht, wird durch Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, die insbesondere einen Schritt des Verfeinerns der Fasern umfassen, hergestellt.
Zur gleichen Zeit werden 344 kg PVA mit 5 kg Undecylenaldehyd in 2500 l Wasser mit pH = 1,5 und T = 90°C umgesetzt. Am Ende der Reaktion, typischerweise nach 20 bis 25 Minuten, wird der pH durch Zugabe von Natriumhydroxid auf 7 eingestellt.
Das Gemisch, das das funktionalisierte PVA enthält, wird dann auf eine Oberfläche des Celluloseträgers durch Beschichtung (1 g/m²), vorzugsweise mittels Dosierungs-Leimpresse, bei 65°C aufgetragen.
Der Träger wird dann getrocknet, wieder befeuchtet und superkalandriert.
Wenn nichts anderes angegeben ist, wurden die folgenden Beispiele unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Verwendete Träger:

– Pergamin gemäß der Erfindung: wie oben.
– Standard-Pergamin: Silica Classic Yellow, 59 g/m²

Silicon
Blue Star-Bad:

Polymer: 11367 – 50 g
Vernetzungsmittel: 12031 – 2,9 g
Katalysator (60 ppm Platin): 12070 – 1,56 g

Vernetzung für 30 Sekunden bei 150°C in einem Umulft-Trocknungsofen.
Wacker-LTC-Bad:

Polymer: D920 – 18,07 g
Vernetzungsmittel: XV 525 – 1,43 g
Katalysator (d. h. auf Platin-Basis): C05 – 2,14 g

Vernetzung für 30 Sekunden bei 80°C in einem Umluft-Trocknungsofen.
Aus Gründen der Vereinfachung wird im folgenden das Pergamin gemäß der Erfindung als ”Pergamin INV” bezeichnet.
Beispiel 1: Verringerung der Siliconmenge-Test auf Wirksamkeit des Silicon-”hold-out” bzw. der Silicon-Ergiebigkeit (d. h. Silicon-Abdeckung)
In diesem Beispiel, das durch 2 und 3 dargestellt wird, wird der Penetrationsindex von Malachitgrün in das Pergamin entsprechend der Menge an Silicon, die auf dem Pergamin abgeschieden ist, untersucht.
Die verwendeten Pergamine sind Standard-Pergamin und Pergamin gemäß der Erfindung, die beide an derselben Maschine hergestellt wurden. Die Penetrationsindices für Malachitgrün, aufgetragen gegen die Siliconmenge, die im Siliconisierungsschritt abgeschieden wurde (d. h. Silicon-Beschichtungsgewicht), sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Silicon-Beschichtungsgewicht (g/m²) Penetrationsindex (%) Pergamin INV Penetrationsindex (%) Standard-Pergamin

0,70 6,48 11,84

0,81 4,88

0,96 5,06

1,09 2,77

1,20 2,38

Tabelle 1
Ein hoher Penetrationsindex von Malachitgrün gibt an, daß die Siliconschicht nicht gut genug ist. Folglich gibt es inhärente Stabilitätsschwierigkeiten mit den Freisetzungskräften des Selbstklebekomplexes.
Die durchgeführten Tests zeigen, daß ein Penetrationsindex von Malachitgrün von weniger als 5% mit dem siliconisierten Pergamin INV für eine Schicht von wenigstens 0,79 g/m² erhalten wird. Dagegen ist eine Schicht von mehr als 0,97 g/m² bei Standard-Pergamin erforderlich. Dieser Wert kommt denen von Pergaminen nahe, die in üblicher industrieller Verwendung sind, die mit Siliconschichten im Bereich von 1 bis 1,2 g/m² ausgestattet sind.
Die Technologie gemäß der Erfindung ermöglicht somit eine Verringerung von 18,5% bei der Siliconmenge, die abzuscheiden ist, im Vergleich zu äquivalenten Standard-Pergaminen ohne Verlust von Silicon-”Barriere”-Eigenschaften. Diese technische Verbesserung kann es möglich machen, nicht nur weniger Silicon zu verwenden, sondern auch die Menge an Katalysator (d. h. Platin), die erforderlich ist, zu reduzieren, wie es in Beispiel 3 gezeigt ist.
Beispiel 2: Verankerung von bei niedriger Temperatur härtenden (LTC) Siliconen-”Rub-Off”-Test bzw. Abreibtest und Poly-Test:
In diesem Beispiel werden die Vernetzungsrate (d. h. Poly-Test) und die Verankerung (d. h. Abreibtest) der Siliconschicht untersucht. Das LTC-Silicon wurde bei 80°C auf Standard-Pergamin und Pergamin gemäß der Erfindung abgeschieden.
Es wurden zwei Tests durchgeführt und die Resultate von beiden sind in 4 zusammengefaßt. Der erste, der Poly-Test, wurde entwickelt, um die Siliconmenge zu messen, die auf einer Probe siliconisierten Papiers zurückbleibt, nachdem sie in ein organisches Lösungsmittel für unvernetztes Silicon (Toluol oder MIBK) eingetaucht worden war. Es ist allgemein anerkannt, daß eine Rate von höher als 95% ein Hinweis für eine ausreichende Vernetzung ist.
Resultate zeigten, daß beide Pergamine Werte im Poly-Test von höher als 95% haben, was einen Beweis für eine gute Silicon-Vernetzung auf dem Träger darstellt.
Der zweite Test, der ”Rub-Off”-Test bzw. Abreibtest ist ein Abreibtest, der entwickelt wurde, um die Verankerung des Silicons am Papier zu analysieren. Er mißt die verbleibende Siliconschicht nach einem Abreibtest auf einer Textilie unter einem Gewicht. Eine Rate von über 90% ist im allgemeinen ein Hinweis für eine gute Verankerung. Der Wert ist signifikant, wenn der Poly-Test höher als 95% ist.
Der Abreibtest beweist, daß LTC-Silicon eine sehr geringe Verankerung an Standard-Pergamin hat, die bei einer Siliconisierungstemperatur von 80°C zufriedenstellend ist. Nur 12,6% des vernetzten Silicons blieb auf dem Träger. Andererseits war die Rate für Pergamin INV mit 97,7% zufriedenstellend, was angibt, daß die Verankerung des Silicons dank des funktionalisierten PVA korrekt ist.
Der Träger gemäß der Erfindung ermöglicht somit, daß der Siliconisierungsschritt mit zufriedenstellender Vernetzung unter Verwendung von LTC-Siliconen bei einer Temperatur, die deutlich niedriger ist als die bei Standard-Pergamin durchgeführt wird, ohne daß Verluste bei der Silicon-Verankerung verursacht werden.
Beispiel 3: Silicon-Verankerung in Abhängigkeit von der Menge an Katalysator (d. h. Platin), die verwendet wird
Ein weiterer Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung assoziiert ist, ist, daß die während des Siliconisierungsschritts benötigte Menge an Katalysator (d. h. Platin) verringert ist. Die Fähigkeit, siliconisierte Pergamine unter Verwendung kleinerer Mengen an Katalysator (d. h. Platin) zu erhalten, ist in hohem Maße attraktiv, wenn man in Betracht zieht, daß heute Platin etwa 30% der Gesamtkosten der Materialien, die bei einer Siliconisierung eingesetzt werden, ausmacht.
5 zeigt die Resultate der ”Rub-Off”-Tests bzw. Abreibtests, die für siliconisierte Proben von Standard- und INV-Pergaminen erhalten wurden. Diese Pergamine wurden in Gegenwart von 30 oder 60 ppm Platin siliconisiert und für 30 Sekunden in einen auf 125°C erwärmten Trockenofen gelegt.
Mit 60 ppm Platin zeigt das Pergamin INV eine Abriebrate von über 90% für den ersten und zweiten Abriebtest. Andererseits sind die Raten, die für Standard-Pergamine erhalten werden, etwas über 85% im ersten Test und unter 75% im zweiten Test. Diese Resultate zeigen demnach, daß Standard-Pergamin, das unter diesen Bedingungen hergestellt wird, nicht den Qualitätskriterien, das heißt einer Rate von höher als 90%, entspricht.
Die siliconisierten Pergamine, die mit 30 ppm Platin hergestellt wurden, haben niedrigere ”Rub-Off”-Raten bzw. Abriebraten als die des vorherigen Pergamins. In diesem Fall sind die ”Rub-Off”-Raten bzw. Abriebraten, die für siliconisiertes Standard-Pergamin erhalten werden auch niedriger als die für das Pergamin INV. Die Resultate in beiden Tests sind niedriger als 80%. Im zweiten ”Rub-Off”-Test wurde sogar eine Rate von 65,9% erzielt.
Für das Pergamin INV, das in Gegenwart von 30 ppm Platin siliconisiert wurde, ergab der erste Test einen Wert von fast 92%, wohingegen der zweite Test auf 87,5% abfiel. Diese Resultate sind in der Tat höher als die, die für das Standard-Pergamin erzielt wurden, welches mit 60 ppm Platin hergestellt wurde, das heißt der zweifachen Menge an Katalysator (d. h. Platin).
Im allgemeinen führt eine Verringerung der Menge an Katalysator (d. h. Platin) zu Schwierigkeiten bei der Erzielung einer guten Silicon-Verankerung an dem Pergamin. Diese ”Rub-Off”-Probleme bzw. Abriebprobleme wurden mit Hilfe der INV-Technik eliminiert. Die Werte sind sogar noch höher für Tests, die 30 ppm Platin auf Pergamin INV verwenden als die für dieselben Tests an Standard-Pergamin, das in Gegenwart von 60 ppm Platin siliconisiert wurde. Die Verankerungseigenschaften des Pergamins INV sind deutlich besser als die der Standard-Pergamine.
Beispiel 4: Trennkraft, aufgetragen gegen die verwendete Platinmenge
Die Trennkraft wurde bezüglich der Menge an Platin, die während der Siliconisierung verwendet wurde, bestimmt. Es war überraschend, zu bemerken, daß beide Pergamine in den Vergleichen (Standard-Pergamin und Pergamin INV) identische Werte für alle durchgeführten Tests ergaben, das heißt 88, 119 und 138 cN/5 cm für 83,60 bzw. 30 ppm Platin. Die Tests bestanden in einer Messung der Trennkräfte für das Pergamin und für TESA 4970-Klebstoff eine Stunde nach Pressen bei 70°C.
Beispiel 5: ”Post-Rub-Off”-Phänomen bzw. Phänomen nach Abreiben (50°C, 70% Feuchtigkeit)
Dieses Beispiel veranschaulicht die Gebrauchsdauer von Pergamin INV im Vergleich zu Standard-Pergamin unter spezifischen Bedingungen. 6 und 7 veranschaulichen dieses Beispiel.
Das Phänomen nach dem Abreiben bzw. das ”Post-Rub-Off”-Phänomen ist mit atmosphärischer Temperatur und Feuchtigkeit assoziiert. Über die Zeit bei heißen, feuchten Bedingungen sind Wassermoleküle fähig, in die Pergamin/Silicon-Grenzfläche zu penetrieren. Sie bauen dann den siliconisierten Träger ab und zerstören die Bindungen, die das Silicon und die Cellulose verbinden. Folglich wird ein Verlust an Silicon-Verankerung beobachtet und dies spiegelt sich in ”Rub-Off”-Raten wider, die niedriger sind als die Anfangsresultate.
Die Tests werden in einer Klimakammer bei einer Temperatur von 50°C und einer relativen Feuchtigkeit von 70% durchgeführt. Die Abreibtests bzw. ”Rub-Off”-Tests wurden bei t = 0 und nachdem das Pergamin für 48 Stunden in der Klimakammer belassen worden war, durchgeführt. Zwei Abriebtests wurden in jedem Fall an Standard-Pergamin und dem Pergamin INV durchgeführt. Die Tests wurden für die Proben beider Pergamin-Typen, die in Gegenwart von 60 und 30 ppm Platin hergestellt worden waren, wiederholt.
Zur Vereinfachung werden im folgenden die Ausdrücke ”Pergamin X-30” und ”Pergamin X-60” (X = Standard oder INV) verwendet, um die Pergamine zu bezeichnen, die in Gegenwart von 30 bzw. 60 ppm Platin siliconisiert worden waren.
Nach Exposition für 48 h zeigt das Pergamin INV-60 eine Rate nahe 90% für den ersten ”Post-Rub-Off”-Test. Dies stellt eine Verringerung von etwas über 5% im Vergleich zum Anfangstest, der bei t = 0 durchgeführt wurde, dar. Allerdings ist die Rate noch deutlich höher als die Rate für Standard-Pergamin-60 (62%).
Der zweite Abriebtest zeigt einen Wert, der höher als 80% ist, was im Vergleich zu dem Standard-Pergamin, für das der Wert 45% unter denselben Bedingungen war, außergewöhnlich ist.
Eine Verringerung der Menge an Platin, die im Siliconisierungsschritt verwendet wurde, von 60 auf 30 ppm hat keine Wirkung auf die Resultate, die für das Pergamin INV erhalten werden. Andererseits sind die Abriebprobleme, die mit dem Standard-Pergamin beobachtet werden, verschlimmert.
In der Tat zeigt der erste Abriebtest nach Exposition für 48 Stunden für das Pergamin INV-30 einen Wert von etwa 90%, während der zweite Test noch über 80% ist. Dagegen ergibt das Standard-Pergamin-30 einen Wert von unter 50% für den ersten Abriebtest und etwa 38% für den zweiten.
Für alle Absichten und Zwecke ist die Qualität der Silicon-Verankerung an dem Pergamin INV-30 dieselbe wie die, die für ein Pergamin INV-60 beobachtet wird, insbesondere während des zweiten Abreibtests. Die für Pergamin INV-30 erhaltenen Resultate sind höher als die, die für das Standard-Pergamin-60 erhalten wurden. Die Resultate des ”Post-Rub-Off”-Tests sind vergleichbar mit denen des ”Rub-Off”-Tests bzw. Abreibtest, was einen weiten Bereich von möglichen Anwendungen für die Träger gemäß der Erfindung anzeigt. Die Eigenschaften der Träger gemäß der Erfindung machen sie für eine Verwendung in heißen, feuchten Ländern, zum Beispiel asiatischen Ländern, geeignet.
Die für das Pergamin INV-30 erhaltenen Resultate, das heißt die Abreibrate > 90%, sind mit denen vergleichbar, die für das Standard-Pergamin, das unter Verwendung von 83 ppm Platin nach 30 Sekunden Behandlung in einem auf 125°C erwärmten Trockenofen siliconisiert worden war, erhalten wurden.
Beispiel 6: Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit und Verringerung des Katalysators (d. h. Platin) in der Silicon-Rezeptur im Siliconisierungsverfahren im Pilotmaßstab
Standard-Pergamin und Pergamin INV wurden an einer Pilotmaschine siliconisiert. Die Pilotmaschinenbreite ist 1,3 m und die maximale Maschinengeschwindigkeit ist 1610 m/min mit einem industriellen Trocknungsofenaufbau.
Verwendetes Silicon war:

– Dow Corning SL 161 (entsprechend Standard-SL-160-Silicon mit dem Zusatz eines Mittels gegen Nebelbildung, um das Siliconisierungsverfahren bei höherer Geschwindigkeit zu erlauben).

Standard-Pergamin und Pergamin INV wurden mit dem Standard-Silicon-Typ SL 161 mit einem Silicon-Beschichtungsgewicht von 1 g/m² siliconisiert. Die Geschwindigkeit der Maschine wurde auf zwischen 900 m/min und 1200 m/min eingestellt, die Temperatur der Bahn wurde auf 140°C eingestellt. Poly-Tests (Vernetzungsrate von Silicon), Abreibtest (Silicon-Verankerung) und Post-Rub-Off bzw. nach Abreiben in feuchten Bedingungen – 50°C/70% RF für 48 Stunden (Beständigkeit der Silicon-Verankerung gegenüber feuchten Bedingungen) wurden bei unterschiedlicher Maschinengeschwindigkeit und unterschiedlichem Katalysatorgehalt (d. h. Platin) in der Silicon-Rezeptur gemessen. Die Resultate sind in Tabelle 2 angegeben.

Bahn	Maschinengeschwindigkeit (m/min)	Katalysator (Platin in ppm)	Bahn-Temp. (°C)	Poly-Test (%)	Abreibtest (%)	Post-Rub-Off (%)
Standard-Pergamin	900	50	140	98	82	41
Standard-Pergamin	1000	50	140	98	62	/
Pergamin INV	1200	50	140	99	98	97
Pergamin INV	1200	40	140	98	94	92
Pergamin INV	1200	30	140	99	96	99
Pergamin INV	1200	20	140	98	92	93

Tabelle 2

Einerseits zeigte Standard-Pergamin kein Problem bei der Silicon-Vernetzung bei einer Geschwindigkeit von 900 m/min und 1000 m/min. Dennoch zeigte es einige Probleme bei der Silicon-Verankerung, das heißt einen ”Rub-Off”-Wert: 82%), selbst unter Standardbedingungen (Maschinengeschwindigkeit: 900 m/min mit Platin-Gehalt: 50 ppm). Sobald die Maschinengeschwindigkeit erhöht wurde (d. h. 1000 m/min), begann die Silicon-Verankerung auf 62% ”Rub-Off” abzunehmen.
Im Fall von Pergamin INV waren wir fähig, ohne Probleme bei der Silicon-Vernetzung (Poly-Test > 95%) und Silicon-Verankerung (Abreibtest > 90%) mit 1200 m/min laufen zu lassen. Der Katalysatorgehalt wurde auf einen niedrigen Wert von 20 ppm Platin ohne Probleme reduziert.
Dank der Erfindung zerstören feuchte Bedingungen die Silicon-Verankerung nicht (d. h. ”Post-Rub-Off”-Wert > 90%), während bei Standard-Pergamin feuchte Bedingungen die Silicon-Verankerung zerstören (d. h. Abreibtest 41%).
Beispiel 7: Niedriger Katalysator(d. h. Platin)-Gehalt in der Silicon-Rezeptur im Siliconisierungsverfahren im Pilotenmaßstab
Pergamin INV wurde an einer Pilotenmaschine siliconisiert. Die Pilotenmaschinenbreite ist 1,3 m und die maximale Maschinengeschwindigkeit ist 1610 m/min mit einem industriellen Brennofenaufbau. Um den Katalysatorgehalt möglichst viel zu verringern, wurde ein spezifisches Siliconsystem verwendet (schnellhärtendes Silicon-System):

– Dow Corning SL 400 (schnellhärtendes Siliconsystem: 35 ppm Platin anstelle von 50 ppm Platin für SL 160).

Pergamin INV wurde mit einem Siliconsystem Typ SL 400 mit niedrigem Katalysatorgehalt mit einem Silicon-Beschichtungsgewicht von 1 g/m² siliconisiert. Die Geschwindigkeit der Maschine war 1200 m/min, die Bahntemperatur war auf 140°C eingestellt. Poly-Test (Vernetzungsrate von Silicon), Abreibtest (Silicon-Verankerung) und ”Post-Rub-Off” bei feuchten Bedingungen –50°C/70% RF für 48 Stunden (Beständigkeit der Silicon-Verankerung bei feuchten Bedingungen) – wurden gemessen. Der Katalysator wurde auf 10 ppm Platin eingestellt. Die Resultate sind in Tabelle 3 angegeben.

Bahn Maschinengeschwindigkeit (m/min) Katalysator (Platin in ppm) Bahn-Temp. (°C) Poly-Test (%) Abreibtest (%) Post-Rub-Off (%)

Pergamin INV 1200 10 140 95 85 79

Tabelle 3
In diesem Versuch ist die Silicon-Vernetzung (d. h. Poly-Test = 95%) und die Silicon-Verankerung (d. h. Abreibtest ist 85%, höher als Standard-Pergamin, siliconisiert mit 50 ppm Platin mit SL 161-Silicon bei 900 m/min (siehe Beispiel 6)) an der positiven Grenze, was bedeutet, daß es möglich war, Pergamin aus der Erfindung mit solch niedrigem Katalysatorgehalt von 10 ppm Platin laufen zu lassen. Nach 48 Stunden unter feuchten Bedingungen ist die Silicon-Verankerung nicht verändert, da der Abreibwert bei 79% liegt.
Beispiel 8: Verwendung von solchem funktionalisiertem PVA in Rezepturen für Kaolin-gestrichenes Papier-Einfluß auf Silicon-Verankerung mit LTC-Silicon
80 g PVA wurden in 1 l Wasser mit 95°C im Labormaßstab solubilisiert. Es wurde dann mit 1,3 g Undecenal unter sauren Bedingungen (pH = 1,5 mit Schwefelsäure) bei 90°C für 1 Stunde umgesetzt. Am Ende der Reaktion wurde der pH unter Verwendung von Natriumhydroxid auf pH 7 eingestellt.
Derartige funktionalisiertes PVA wurde dann mit Ton-Pigmenten bei verschiedener Menge an funktionalisiertem PVA gemischt:

– 16% funktionalisiertes PVA und 84% Ton-Pigmente (d. h. gering funktionalisierte PVA-Rezeptur: LFT-Rezeptur).
– 28% funktionalisiertes PVA und 72% Ton-Pigmente (d. h. hoch funktionalisierte PVA-Rezeptur: HFP-Rezeptur).

Beide Rezepturen wurden mit einer trockenen Schicht von 10 g/m² unter Verwendung eines Laborhandbeschichters auf A4-Handblätter, hergestellt aus industriell vorbeschichtetem Papier mit 135 g/m² von AHLSTROM, handelsübliche Qualität (d. h. Silco), aufgetragen. A4-Handblätter wurden dann unter Verwendung eines Laborkalanders kalandriert. Solche Laborpapiere, die mit LMP-Rezeptur und HMP-Rezeptur hergestellt wurden, wurden dann mit Wacker-LTC-Silicon im Labormaßstab bei 80°C bei einer Siliconabscheidung von 1 g/m² siliconisiert.
Um die Resultate zu vergleichen, wurden industrielles Kaolin-gestrichenes Papier von AHLSTROM, ein Silco, 135 g/m² (d. h. Kaolin-gestrichenes Standardpapier: Stand CCP) in der gleichen Weise wie die zwei Papiere der Erfindung (Kaolin-gestrichenes Papier gemäß der Erfindung mit LFP (d. h. INV-CCP-LFP) und HFP (INV-CCP-HFP)) siliconisiert.
Poly-Test (Vernetzung von Silicon) und Abreibtest (Silicon-Verankerung an Papier) wurden für die drei Qualitäten gemessen und die Resultate sind in Tabelle 4 angegeben:

Papierbahn Poly-Test Abreibtest

Standard-CCP 97% 47%

INV-CCP-LFP 96% 62%

INV-CCP-LFP 96% 93%

Tabelle 4
In allen Fällen war die Vernetzung von LTC-Silicon gut, da alle Poly-Tests > 95% waren. Andererseits konnten bei verschiedenen Papieren Unterschiede bei der Silicon-Verankerung gesehen werden, da der Abreibtest für Kaolin-gestrichenes Standardpapier sehr niedrig war (d. h. 47%). Eine Verankerung von LTC-Silicon war dank der Erfindung verbessert, da die Zunahme beim Abreibtest mit der Menge an funktionalisiertem PVA in der Kaolin-gestrichenen Rezeptur von 62% für INV-CCP-LFP auf 93% für INV-CCP-HFP zunahm.
Kaolin-gestrichene Standardpapiere werden mit Bindemittel, zum Beispiel Latex (z. B. Polyvinylacetat, Polyacrylat, Poly(Styrol-Butadien) usw.) und wasserlöslichen Polymer (d. h. z. B. Stärke, PVA usw.) hergestellt. Eine Verankerung von LTC-Silicon bei solcher Qualität ist sehr gering (d. h. 47%). Indem Standard-Bindemittel durch das funktionalisierte PVA aus der Erfindung ersetzt wird, kann die Verankerung von LTC-Silicon an Kaolin-gestrichenem Papier verbessert werden (d. h. Abreibtest 93%).
Es wurde in der Vergangenheit an Pergamin aus der Erfindung gezeigt, daß durch Verbesserung der Silicon-Adhäsion mit LTC-Silicon andere Vorzüge mit Standard-Silicon verbessert werden können, zum Beispiel:

– Erhöhung der Siliconisierungsgeschwindigkeit an Konvertiermaschinen
– Verringerung des Katalysatorgehalts in der Silicon-Rezeptur (d. h. Platin)
– Verbesserung der Silicon-Verankerung unter feuchten Bedingungen
– Verringerung des Silicon-Verbrauchs.

Solche Parameter könnten dann an Kaolin-gestrichenen Papier, produziert mit funktionellem PVA der Erfindung, dank der vorläufigen Resultate, die durch Verwendung von LTC-Silicon erzielt wurden, verbessert werden.
Die Technologie gemäß der Erfindung ermöglicht es demnach, die Mengen an Katalysator (d. h. Platin), die zur Siliconisierung verwendet werden, um mehr als 60% im Vergleich zu Standard-Pergamin zu reduzieren. Bei Experimenten, die unter denselben Bedingungen durchgeführt wurden, wurde beobachtet, daß eine Verankerung von Silicon an dem funktionalisiertem PVA derjenigen überlegen ist, die für alle Standard-Pergamine erhalten wird, die in einem herkömmlichen Verfahren mit Platin-Katalysator siliconisiert wurden, ganz gleich ob die verwendeten Silicone Standard- oder LTC-Silicone waren. Diese beträchtliche Verbesserung ist durch die Bildung von kovalenten Bindungen zwischen dem Pergamin und dem Silicon bedingt.
Zusammenfassend wird festgestellt, der Träger auf Cellulosefase-Basis gemäß der Erfindung ermöglicht die Bildung einer verbesserten Silicon-Ergiebigkeit und eine bessere Verankerung des Silicons, selbst nach längerer Exposition gegenüber heißen, feuchten Bedingungen. Die Erfindung macht es möglich, die Mengen an Silicon und Platin-Katalysator, die bei einer Siliconisierung eingesetzt werden, zu verringern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/071161 [0021]
JP 2007269673 [0027]

Claims

Träger auf Cellulosefaser-Basis, von dem wenigstens eine Oberfläche mit einer Schicht beschichtet ist, die wenigstens ein wasserlösliches Polymer enthält, das Hydroxylfunktionen hat, von denen einige im voraus mit wenigstens einem organischen Molekül, welches wenigstens eine Vinylfunktion enthält, umgesetzt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül auch eine Aldehydfunktion hat.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aldehydfunktion des organischen Moleküls in der Form eines Hemiacetals oder Acetals ist.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen hat, aus der Gruppe, umfassend PVA, Stärke, Alginat, CMC, hydrolysierte oder teilweise hydrolysierte Copolymere von Vinylacetat, die zum Beispiel durch Hydrolysieren von Ethylen-Vinylacetat (EVA)- oder Vinylchlorid-Vinylacetat (EVA)- oder Vinylchlorid-Vinylacetat-, N-Vinylpyrrolidon-Vinylacetat- und Maleinsäureanhydrid-Vinylacetat-Copolymeren erhalten werden können, ausgewählt ist.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen hat, PVA ist.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül die folgende Formel hat: CH₂=CH-(R)-CH=O CH₂=CH-(R)-CH(OR₁)₂ worin R = lineare, verzweigte und/oder cyclische Kohlenstoffkette, die Heteroatome enthalten kann, und R₁ unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein gegebenenfalls verzweigter, gesättigter oder ungesättigter, gegebenenfalls substituierter Alkylrest ist, der 1 bis 12 Kohlenstoffatome hat, die gegebenenfalls durch N-, O- oder S-Heteroatome unterbrochen sind.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül Undecylen-Aldehyd ist.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Molekül zwischen 0,1 und 5 Gew.% des wasserlöslichen Polymers, das Hydroxylfunktionen hat, vorzugsweise 1%, darstellt.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das funktionalisierte wasserlösliche Polymer, das Hydroxylfunktionen hat, wenigstens 10 Gew.% der Deckschicht bildet, die auf den Träger auf Cellulosefaser-Basis aufgetragen ist, vorzugsweise zwischen 20 und 100%.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht, die auf den Träger auf Cellulosefaser-Basis aufgetragen ist, in einer Menge von 0,2 bis 20 g/m², vorzugsweise 1 g/m² abgeschieden ist.
Träger auf Cellulosefaser-Basis gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Cellulosefasern im Bereich von 30 bis 160 g/m², vorzugsweise zwischen 55 und 140 g/m² und bevorzugt in der Größenordnung von 58 g/m² liegt.