DE2058573C3 - Verfahren zur Herstellung einer papierartigen Folie - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer papierartigen FolieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer papierartigen Folie auf Polystyrolbasis, bei dem
eine kleine Teilchen einer gummiartigen Komponente als disperse Phase enthaltende Polystyrolfolie biaxial
gereckt wird, die biaxial gereckte Folie kurzzeitig bis zu einigen 10 see lang mit einem Lösungsmittel behandelt
wird, das Polystyrol anlöst und auf die gummiartige Komponente quellend wirkt und das Lösungsmittel
schließlich wieder entfernt wird.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von synthetischem Papier.
Es wurden bereits Versuche durchgeführt, Folien auf Polystyrolbasis in einen papierartigen Zustand zu
bringen und diese Folien als synthetische Papiere zu verwendea Bei diesen Arbeitsweisen erfolgt im
wesentlichen eine Behandlung der Oberflächen einer Folie aus geschäumtem oder ungeschäumtem Polystyrol
mit einem Lösungsmittel für Polystyrol oder einem
ίο Quellmittel, sodann erfolgt eine entsprechende Behandlung
mit einem Polystyrol nichtlösenden Mittel, damit man eine geweißte Schicht auf der Folienoberfläche
erhält Die erhaltenen synthetischen Papiere sind hinsichtlich der Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit
nicht befriedigend.
Die US-PS 3234 313 beschreibt eine Folie für Verpackungszwecke, die auch als Beschichtung oder als
Bezugsfolie geeignet ist Die Folie selbst ist durchsichtig. Durch eine lokale Plastifizierung, die gemäß dem
eingangs dargelegten Verfahren durchgeführt wird, soil ein lokales Schrumpfen der Folienoberfläche und damit
eine Undurchsichtigkeit erzielt werden, so daß man lokale Muster auf der Folie erhalten kann. Durch die
lokale Schrumpfung der Folie wird die Folie daher undurchsichtig, jedoch auch wellig, so daß diese Folie als
Papier schlecht geeignet ist. Denn die Welligkeit der Folie beeinträchtigt die Bedruckbarkeit
Aufgabe der Erfindung ist eine solche Behandlung einer Folie der genannten Art, daß man eine
papierartige Oberfläche erhält
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das biaxiale Recken mit einem Reckfaktor
von mindestens 6 und die Lösungsmittelbehandlung ganzflächig bei einer Temperatur oberhalb 3O0C jedoch
unterhalb der Verformungstemperatur der Folie durchgeführt wird, wobei der Lösungskoeffizient des
Lösungsmittels bei der Behandlungstemperatur einen Wert von mindestens 10~2 hat und daß im Anschluß an
die Lösungsmittelbehandlung die Folie auf eine Temperatur unterhalb 400C abgekühlt wird, bei der der
Quellungskoeffizient des Lösungsmittels, höchstens einen Wart von 10~3 hat.
Durch die Anwendung einer Polystyrolmasse, die gummiartige Teilchen als disperse Phase enthält und
durch die Lösungsmittelbehandlung der gereckten Folie erreicht man eine Rückstellung, der bei der Reckung
verformten gummiartigen Teile im Oberflächenbereich der Folie. Dadurch bilden sich Hohlräume im Oberflächenbereich
der Folie aus. Dieses bedingt eine ausgezeichnete Opazität der Folie. Die Oberfläche ist
aufgerissen, so daß das Papier Tinte und Druckfarbe gut aufnimmt Die Oberfläche ist jedoch nicht uneben oder
wellig, so daß die Bedruckbarkeit nicht leidet.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:
F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung des Einflusses des Reckfaktors auf die Mattheit des synthetischen
Papiers.
Fig.2 (a) bis 2 (d) elektronenmikroskopische Fotografien (Vergrößerung 250fach) des Querschnitts einer gereckten Polystyrolfolie nach der Lösungsbehandlung, die die Schlagfestigkeit erkennen lassen und
Fig.2 (a) bis 2 (d) elektronenmikroskopische Fotografien (Vergrößerung 250fach) des Querschnitts einer gereckten Polystyrolfolie nach der Lösungsbehandlung, die die Schlagfestigkeit erkennen lassen und
F i g. 3 ein Schaubild zur Erläuterung der Temperaturabhängigkeit des γ·Wertes verschiedener Lösungsmittel.
Die Erfindung liegt in der Kombination verschiedener wichtiger Merkmale, die jeweils einen bestimmten
Einfluß auf das Endprodukt ausüben. Wenn im einzelnen
eine gereckte Folie aus Polystyrol mit einem Gehalt kleiner Teilchen einer gummiartigen Komponente
(bspw. eine biaxial gereckte Polystyrolfolie hoher Schlagfestigkeit) mit einem entsprechenden Lösungsmittel
behandelt wird, wird Polystyrol teilweise aufgelöst, und gleichzeitig stellt sich die gummiartige
Komponente, die in den Reckrichtungen verformt war, infolge einer Quellwirkung in ihren Ausgangszustand
zurück.
Wenn dann die Quellwirkung des an dem Film anhängenden Lösungsmitteis abgebrochen wird, fällt
das ausgelöste Polystyrol aus. Gleichzeitig kommen die Verformung und Quellung der Gummiteilchen zum
Abbruch. Da die Gummiteilchen durch die Quellung in Dickenrichtung der Folie zunehmen, nimmt die
Foliendicke zu, gleichzeitig bildet sich eine rauhe Folienoberfläche aus. Wenn der Reckfaktor in diesem
Fall ausreichend groß ist, bspw. mindestens 6 hat, ist die
Fonnerholung der Gummiteilchen aufgund der Quei-Jung
merklich. Dies bringt die folgenden überraschenden Vorteile mit sich:
1. Ein hoher Weißgrad oder eine hohe Opazität
2. Eine hohe Haftfestigkeit der geweißten Schicht
3. Eine große Aufnahmefähigkeit für Tinte und eine hohe Trockenfähigkeit für Tinte infolge der
Bildung kontinuierlicher Risse.
Nach den durchgeführten Versuchen muß die Quellwirkung des auf die Folie aufgebrachten Lösungsmittels
unmittelbar nach der Behandlung abgebrochen werden, wenn eine Lösungsmittelbehandlung zur
Auflösung und Quellung der Oberfläche durchgeführt wird. Deshalb muß man das Lösungsmittel sehr schnell
entfernen, das während der Behandlung in die Folie eingedrungen ist.
Die Abbruchbehandlung für die Wirkung des Lösungsmittels auf die Folie erfolgt nach der Erfindung
durch ein Abkühlverfahren.
Im Rahmen des vollständigen Verfahrens sind folgende Bedingungen zu beachten.
(I) Grundfolie
Die im Rahmen der Erfindung benutzte Folie ist eine Polystyrolfolie mit kleinen Teilchen eines darin
gleichmäßig verteilten gummiartigen Stoffes. Für diese gummiartige Komponente kann man verschiedene
Elastomere benutzen, wie Polybutadiene und PoIybutadiene/styrole mit einem entsprechenden Gelanteil.
Es hat sich gezeigt, daß die Teilchengröße dieser Komponente zwischen 0,1 und 10 μΐπ liegen soll, damit
man ein brauchbares Ergebnis erhält Die Teilchen dieser gummiartigen Komponente können an der
Oberfläche zu dem Polystyrol eine Propfbindung haben, bspw. bei einem ABS-Kunststoff.
Für das ein Gerüst bildende Polystyrol sind Homopolymere und Mischpolymere von Styrolmonomer
sowie von kern- und/oder seitenkettensubstituierten Styrolderivaten brauchbar, bspw. A-Methylstyrol
und Vinyltoluol. Solche modifizierten Polystyrole sind im Handel als schlagfestes Polystyrol oder hochschlagfestes
Polystyrol oder als ABS-Kunststoff erhältlich.
Diese modifizierten Polystyrole können zusätzlich zu Stabilisatoren und anderen Hilfsstoffen einen Füllstoff
enthalten, bspw. ein feines anorganisches Pulver. Das hochschlagfeste Polystyrol kann als ' Mischung mit
anderen Kunststoffen vorliegen. Solche Mischungen müssen selbstverständlich zu einer Folie ausformbar
sein. Der Gehalt an hochschlagfestem Polystyrol in einer jeden Mischung ist vorzugsweise mindestens 50
Gewichts-%. Diese hochschlagfesten Polystyrolfolien werden biaxial gereckt, der Reckfaktor beträgt
mindestens 6. Unter dem Reckfaktor wird das Produkt des Längsreckverhältnisses und des Querreckverhältnisses
verstanden. Die Obergrenze des Reckfaktors ist durch das jeweilige Reckverfahren und die Beständigkeit
des Polystyrols gegenüber der Reckung begrenzt Der Einfluß dieser Reckung ist bemerkenswert Wenn
ι ο sich der Kunststoff in ungerecktem Zustand befindet, ist
der Aufhellungseffekt auch bei einer Lösungsmittelbehandlung unzureichend, man kann dann nur eine
Undurchsichtigkeit erzielen, die paraffiniertem Papier entspricht
'5 (Ii) Behandlung mit dem Lösungsmittel.
Das Lösungsmittel muß folgende Eigenschaften haben: 1) der y-Wert des Lösungsmittels muß die folgende
Gleichung für die Lösungsbehandlung der Folie zur Aufquellung derselben erfiiifen:
mit
/o als Filmdicke (μπι) vor der Behandlung,
/ als Dicke (μπι) der ungequollenen Schicht der
Folie nach der Behandlung, t als Behandlungsdauer (see) und
γ als einer von dem Lösungsmittel und der Behandlungstemperatur abhängigen Konstanten.
2) Das Lösungsmittel muß bei der Behandlungstemperatur einen y-Wert von 10~2 oder mehr sowie bei
der Abkühltemperatur einen y-Wert von 10~3 oder
weniger aufweisen.
Der )>-Wert gibt die Wirkungen eines Lösungsmittels
hinsichtlich Auflösung und Quellung des Polystyrolanteils an. Wenn bei Verwendung verschiedener Lösungsmittel
die y-Werte bei einer bestimmten Temperatur einander gleich sind, sind die Wirkungen dieser
Lösungsmittel aus Polystyrol und die Teilchen der gummiartigen Komponente bei der betreffenden
Temperatur gleich. Deshalb kann man die verwendbaren Lösungsmittel durch diesen γ- Wert festlegen.
Wenn der y-Wert ΙΟ-3 oder weniger beträgt hört die
Wirkung des Lösungsmittels auf die Folie bei dieser Temperatur im wesentlichen auf. Folglich muß der
y-Wert eines im Rahmen der Erfindung brauchbaren Lösungsmittels ΙΟ-3 oder weniger bei der Abkühltemperatur,
also bei Zimmertemperatur, betragen, wo die Wirkung des Lösungsmittels aufhören soll. Bei der
Behandlungstemperatur zur Quellung djr Folienoberfläche
muß der y-Wert 10~2 oder größer sein, damit das
Lösungsmittel voll zur Wirkung kömmt Im Falle einer Mischung von 15 Volumen-% Toluol und 85 VoIumen-%
n-Heptan wird der y-Wert nicht ΙΟ-3 oder
weniger im Bereich der Zimmertemperatur. Infolgedessen schreitet die Auslösung des Polystyrols und die
Quellung der gummiartigen Komponente so lange fort, als das in der Folie enthaltene Lösungsmittel nicht
entfernt ist Jedoch sind die γ-Werte einer Mischung von
5% Toluol und 95% n-Heptan sowie eines einheitlichen Lösungsmittels von η-Hexan, n-Heptan oder n-Octan
ΙΟ-3 oder weniger in der Nähe der Zimmertemperatur.
Durch Kühlung der Folie auf eine Temperatur in der Nähe der Zimmertemperatur kann man also die
Lösungs- und Quellwirkung im wesentlichen vollständig
unterbinden, auch wenn das in der Folie enthaltende Lösungsmittel nicht entfernt wird.
Somit kann der y-Wert als Richtwert zur Beurteilung der Brauchbarkeit eines bestimmten Lösungsmittels
dienen. Die oben angegebene Gleichung zur Berechnung des y-Wertes beruht aus den folgenden Eigenschaften
und Überlegungen.
Wenn eine gereckte Folie aus hochschlagfestem Polystyrol einer Dicke /b (μπι) bei einer bestimmten
Temperatur in einem bestimmten Lösungsmittel behandelt wird, quillt die Oberflächr nach t see, wobei ein
ungequoilener Teil einer Dicke / (μΐη) zurückbleibt.
Nach Lufttrocknung der so behandelten Folie erfolgt eine Fixierung mit Paraffin; die Folie wird geschnitten,
die erhaltenen Schnitte werden unter dem Mikroskop untersucht Man erhält dann Bilder nach den F i g. 2 (a)
bis 2 (d). Diese Bilder zeigen jeweils einen Schnitt nach 5, 10, 15 und 20 see. Behandlungsdauer in n-Heptan bei
600C für eine gereckte Folie aus hochschlagfestem Polystyrol; die Folie hat eine Dicke von 15 μπι, der
Reckfaktor beträgt etwa 8, der Polybutadienanteil liegt zwischen 4 und 6%. Wenn auch die Grenzflächen
zwischen den mittleren ungequollenen Schichten und den gequollenen Randschichten nicht immer eben und
gleichmäßig sind, liegt doch die Meßgenauigkeit für /0
zur Bestimmung des y-Wertes in einem zulässigen Fehlerbereich.
Die oben angegebene Gleichung hat für ein bestimmtes Lösungsmittel normalerweise innerhalb
solcher Grenzen Gültigkeit, wo eine große Schrumpfung der Folie nicht zu beobachten ist, unabhängig von
der Behandlungstemperatur und der Behandlungsdauer. Zur Messung der γ- Werte sind jedoch solche Verhältnisse
günstig, wo /o = 75 μιη und ί=\0μτη beträgt,
jeweils für eine biaxial gereckte Folie (Reckfaktor = 8) aus einem schlagfesten Polystyrol (Poly-polybutadien/
styrol) mit einem Polybutadienanteil von 4 bis 6 Gewichts-% und einer Polybutadien-Teiichengröße von
6 μπι.
Der y-Wert ändert sich gemäß Fig.3 mit der
Temperatur; welche die Temperaturkurven der γ- Werte für verschiedene Lösungsmittel angibt Dieses Schaubild
läßt eine Beziehung zwischen dem y-Wert und der Temperatur gemäß der folgenden Beziehung erkennen:
mit: ' - '°e
γ = y-Wert bei der Temperatur T(° C);
γ0 = γ. Wert bei der Temperatur 0 (° C);
T= Behandlungstemperatur (° C) und
a = Temperaturgradient von γ, der eine Konstante des betreffenden Lösungsmittels ist
γ0 = γ. Wert bei der Temperatur 0 (° C);
T= Behandlungstemperatur (° C) und
a = Temperaturgradient von γ, der eine Konstante des betreffenden Lösungsmittels ist
Lösungsmittel, die dieser Bedingung genügen, können einzeln oder inform einer Mischung aus mehreren
Komponenten benutzt werden, bei der man die gewünschten γ-Werte erhält Da die Behandlungstemperatur für die Quellung der Folienoberfläche und die
Abkühltemperatur zum Abbruch der Quellung relativ zueinander gegeben sind, kann man das zu benutzende
Lösungsmittel auswählen, nachdem diese Temperaturen festgelegt sind. Wenn man für die Behandlungstemperatur 600C und für die Abkühltemperatur 200C vorgibt,
kann man nach gekennzeichnet Fig.3 diejenigen
Lösungsmittel, insgesamt fünf, benutzen, deren y-Temperatur-Kennlinien beide Isothermen A und B für 60
bzw. 20° C schneiden.
Wenn das Bedürfnis besteht ein Gemisch zu benutzen, dessen y-Wert bei Zimmertemperatur nicht
unter 10-3 liegt (15% Toluol und 85% n-Heptan) kann man die y-Temperaturkennlinien extrapolieren, damit
man diejenige Temperatur bestimmen kann, bei der der y-Wert den Betrag 10~3 annimmt. Dann kann man
Temperaturen von -150C oder weniger als Abkühltemperaturen
auswählen.
(III) Abkühlverfahren
Im Rahmen dieser Verfahrensweise wird die Temperaturabhängigkeit der Lösungswirkung ausgenutzt.
Diese Arbeitsweise wird als Einbadverfahren ausgeführt, wo die Quellwirkung des auf die Folie
einwirkenden Lösungsmittels durch Ausnutzung der Temperaturabhängigkeit der Quellwirkung ausgeschaltet
wird. Bei diesem Verfahren liegt normalerweise die Abkühltemperatur im Bereich der Zimmertemperatur.
Bei einer Behandlungstemperatur dieser Größe kann man unmittelbar nach der Lösungsbehandlung Abquetschwalzen
anwenden.
Wenn nämlich eine in der beschriebenen Weise behandelte Folie unmittelbar nach der Lösungsbehandlung
oder nach dem Abkühlen abgequetscht wird, steigt der Anteil des zurückgewonnenen Lösungsmittels an;
die behandelte Folie kann alsdann mittels einfacher Lufttrocknung in das Endprodukt umgewandelt werden.
Die Opazität des Endprodukts wird nicht verringert, die Glätte des Endprodukts ist verbessert, weil Abquetschwalzen
mit einer Spiegelfläche benutzt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die
Opazität der Folie durch eine kurze Behandiungsdauer gesteigert werden kann.
(IV) !.Arbeitsweise.
Die Behandlung und Abkühlung der Folie kann unter beliebigen Arbeitsbedingungen und nach einer solchen
Arbeitsweise erfolgen, wo eine Quellung der Folienoberfläche und ein Abbruch dieser Quellung möglich
sind. Im aligemeinen ist die Behandiungsdauer geringer
als 60 see und liegt üblicherweise zwischen einigen wenigen Sekunden bis 20 see. In manchen Fällen ist
jedoch in Abhängigkeit von der Behandlungstemperatur und/oder dem gewünschten Quellungsgrad eine
längere Zeitdauer notwendig.
Man kann zwar die Quellung so weit führen, daß keine nichtgequollene Schicht innerhalb der Folie
verbleibt Es ist jedoch eine solche Verfahrensführung vorzuziehen, wo im Mittelteil der Folie eine nichtgequollene
Schicht verbleibt damit die Folie nach der Behandlung einen bestimmten Festigkeitsbetrag hat,
und daß die Folie nicht übermäßig schrumpft
Entsprechend der vergleichsweise kurzen Behandlungsdauer geht man üblicherweise so vor, daß die Folie
durch din Lösungsmittelbad der entsprechenden Temperatur geführt wird; oder man führt die Folie durch ein
Lösungsmittelbad von Zimmertemperatur und leitet anschließend die Folie mit dem anhaftenden Lösungs
mittel durch eine Heizzone. Die Behandlungstemperatur liegt bei 300C oder höher, vorzugsweise bei 40°C
oder höher; eine obere Grenze ist durch diejenige Temperatur gegeben, bei der die FoUe eine merkliche
Verformung erfährt
Zur Abkühlung wird die Folie üblicherweise durch
eine Abkühlkammer geleitet oder mit einer oder mehreren Kühlwalzen in Berührung gebracht Die
Abkühltemperatur liegt bei 400C oder darunter, vorzugsweise bei 30° C oder darunter. Vorzugsweise
erfolgt die Abkühlung so, daß die Folie nicht auf eine Temperatur unter 0°C abgekühlt wird. Abgesehen von
dem Fall, wo ein Lösungsmittel mit einem genügend kleinen y-Wert bei der Abkühltemperatur benutzt wird,
ist es vorzuziehen, daß das an der Folie anhaftende oder in derselben enthaltene Lösungsmittel schnell nach der
Abkühlung entfernt wird. Eine schnelle Entfernung des Lösungsmittels ist auch im Hinblick auf die Verfahrensgeschwindigkeit erwünscht. Die Entfernung des Lösungsmittels
kann durch Abquetschwalzen und/oder durch Lufttrocknung erfolgen.
Ein bereits genanntes Merkmal des vorgeschlagenen Verfahrens liegt darin, daß die Folie nach der
Lösungsbehandlung mit dem noch anhaftenden oder aufgenommenen Lösungsmittel zwischen Abquetschwalzen
durchgeführt werden kann, damit das Lösungsmittel entfernt wird. Wenn die Abquetschwalzen
lediglich zur Entfernung des Lösungsmittels bestimmt sind, kann man Gummiwalzen benutzen. Wenn jedoch
auch die Glätte der Folienoberfläche verbessert werden soll, muß man Hartwalzen mit glatter Oberfläche bspw.
hochglanzpolierte Walzen benutzen.
Die Abquetschbehandlung kann unmittelbar anschließend an die Lösungsmittelbehandlung erfolgen. In
diesem Fall muß jedoch die Oberflächentemperatur der Abquetschwalzen unter derjenigen Temperatur liegen,
wo der y-Wert des Lösungsmittels einen Betrag 10-3
oder weniger erreicht. Wenn die Walzenoberfläche auf einer Temperatur liegt, wo der y-Wert des Lösungsmittels
den Betrag 10~2 übersteigt, wird möglicherweise die Durchsichtigkeit der fertigen Folie beeinträchtigt. Nach
dem Abquetschen ist die Menge des anhaftenden und aufgenommenen Lösungsmittels klein, so daß die Folie
erhitzt und getrocknet werden kann.
(V) 2. Arbeitsweise
Wenn das Lösungsmittel mit Wasser nicht mischbar ist (manche der brauchbaren Lösungsmittel sind mit
Wasser nicht mischbar) und die Behandlungstemperatur unter dem Siedepunkt des Wassers liegt, kann die
genannte Heizzone ein Wasserbad Wasserbad sein.
Wenn nämlich eine Folie mit einem oleophilen und hydrophoben, anhaftenden Lösungsmittel für eine
bestimmte Behandlungszeit in ein Wasserbad entsprechender
Temperatur getaucht wird, bleibt das Lösungsmittel an der Folie haften und verteilt sich nicht in dem
Wasserbad, was durch Versuche bestätigt werden kann. Deshalb kann die gewünschte Lösungsbehandlung in
dem Wasserbad ausgeführt werden. Das Wasserbad kann neben reinem Wasser auch andere wasserlösliche
Stoffe enthalten, bspw. anorganische Salze, die nicht lösend auf das Lösungsmittel einwirken.
Der Effekt der Weißung der Folie ist im wesentlichen der gleiche wie bei dem oben beschriebenen Verfahren.
Ein wichtiges Kennzeichen der vorliegenden Verfahrensweise liegt jedoch darin, daß keine überschüssige
Lösungsmittelmenge erforderlich ist Da außerdem die Reaktion des anhaftenden Lösungsmittels in einem
Warmwassersystem abläuft, kann nur eine begrenzte Lösungsmittelmenge abdampfen. Deshalb kann diese
Verfahrensweise in technischem Maßstab sehr leicht und betriebssicher ausgeführt werden.
Mit dieser Arbeitsweise ergeben sich die folgenden Vorteile:
1. Da eine Unterwasserbehandlung erfolgt, ist ein
Abdampfen des Lösungsmittels von der Folienoberfläche ausgeschaltet Demzufolge reicht eine
sehr kleine Lösungsmittelmenge zur Benetzung der Folienoberfläche aus.
2. Da die minimale, zur Weißung notwendige
Lösungsmittelmenge zur Benetzung der Folie ausreicht, läßt sich eine unnötige Auflösung der
Folienoberfläche ausschalten. Bei einer Behandlung außerhalb eines Wasserbades ergibt sich leicht
ein Anhaften des Lösungsmittels in einem überschüssigen Ausmaß, so daß eine unnötig starke
Auflösung der Folienoberfläche bei der Weißung auftritt.
3. Da der Siedepunkt des Wassers normalerweise ίο höher als derjenige des Lösungsmittels liegt, und
eine Temperaturregelung bis in die Nähe des Siedepunktes möglich ist, läßt sich die Weißungsbehandlung
innerhalb kurzer Zeit durchführen. Da außerdem die Temperatur des Lösungsmittels in
dem Wasser geregelt wird, wird ein Abdampfen des Lösungsmittels eingeschränkt, so daß sich eine
hohe Betriebssicherheit ergibt. .
4. Die Güte des Erzeugnisses ist gleich oder größer als in dem Fall, wo die Behandlung außerhalb eines
Wasserbads erfolgt.
5. Die Menge des auf oder in der Folie vorhandenen Lösungsmittels ist vergleichsweise klein; deshalb
läßt sich die Entfernung des Lösungsmittels und die Trocknung der Folie leicht und einfach durchführen.
Umfangreiche und aufwendige Einrichtungen zur Rückgewinnung des Lösungsmittels sind nicht
erforderlich.
6. Entsprechend der kleinen Menge des anhaftenden Lösungsmittels und des kleinen Verdampfungsverlustes
desselben während des Verfahrensablaufs ist die Aufbringung des Lösungsmittels auf die Folie
sehr einfach. Das Lösungsmittel kann bspw. sehr mit Hilfe einer Beschichtungswalze auf die Folie
aufgebracht werden, oder indem das Lösungsmittel über die gesamte Oberfläche oder einen Oberflächenanteil
des Wasserbades aufgeschwemmt und die Folie durch die Lösungsmittelschicht in das
Wasserbad eingeleitet wird.
Die folgenden Einzelbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
In folgenden Einzelbeispielen sind die jeweiligen Meßwerte nach folgenden Verfahren gemessen:
Weißgrad:
Weißgrad:
Japanische Industrienorm, JiS P 8123, Prüfverfahren
für den Weißgrad von Papier.
Opazität:
Opazität:
JIS P 8138, Prüfverfahren für die Opazität von Papier.
Glätte:
Gemessen mit einem Ohken-shiki-Luft-Mikroglätteprüfgerät
Je größer die Glätte der Fläche ist, umso höher ist der angegebene numerische Wert
Oberflächenfestigkeit oder Rupffestigkeit:
Oberflächenfestigkeit oder Rupffestigkeit:
Dieses ist die Festigkeit der Papieroberfläche gegenüber den Beanspruchungen beim Druckvorgang.
Der Wert wird gemessen nach der TAPPI-Norm
T499SU-64 mit einem IGT-Druck-Prüfgerät (Inktac
20.1). Je höher die Rupffestigkeit ist, um so höher ist der
angegebene numerische Wert Die gemessene Rupffestigkeit ist in den Tabellen in der Spalte »IGT«
angegeben.
1. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie mit 94 bis 96% Styrol und 6 bis 4% Butadien,
Reckfaktor etwa 8, wird 5 see lang bei einer Temperatur
von 65° C in n-Heptan getaucht Nach Herausnahme aus dem n-Heptan-Bad läuft die Folie zwischen Abquetschwalzen aus Gummi zum Abquetschen des an der
Folienoberfläche haftenden Lösungsmittels durch. Die Folie wird dann bei Zimmertemperatur in der Luft
getrocknet, wobei man eine undurchsichtige Folie erhält.
Die Opazität beträgt 88,2%, die Glätte 63 see und die
IGT-Oberflächenfestigkeit 230 cm/sec.
2. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie wird 10 see lang in n-Heptan von 50° C getaucht,
abgequetscht und dann bei Zimmertemperatur in Luft
10
getrocknet, entsprechend der Arbeitsweise des Beispiels 1,1. Man erhält eine undurchsichtige Folie. Die
Opazität hat einen Wert von 81,7%, die Glätte einen Wert von 122 see, die IGT-Oberflächenfestigkeit hat
einen Wert von 140 cm/sec.
Andere synthetische Papiere werden entsprechend unter ähnlichen Verfahrensbedingungen hergestellt. Die
jeweiligen Meßwerte sind in Tabelle 1 angegeben.
Benutztes
Lösungsmittel
Lösungsmittel
Behandlungs
temperatur
temperatur
CQ
Behandlungsdauer
(see)
Foliendicke nach Eigenschaften des synthetischen Papiers
Opazität Glätte IGT
Opazität Glätte IGT
(%) (see) (cm/sec)
der Behandlung
(μπι)
(μπι)
n-Hexan
n-Heptan
n-Octan
50 | 5 | 92 | 70,7 | 55 | 80 |
50 | 10 | 103 | 81,7 | 122 | 140 |
50 | 20 | 143 | 92,5 | 47 | 210 |
60 | 3 | 110 | 81,2 | 82 | 125 |
60 | 5 | 120 | 85,3 | 62 | >230 |
60 | 10 | 148 | 89,8 | 33 | >230 |
50 | 10 | 82 | 52,5 | 310 | 80 |
50 | 20 | 86 | 70,0 | 225 | 110 |
50 | 30 | 104 | 82,5 | 152 | 145 |
50 | 60 | 134 | 92,0 | 66 | 160 |
60 | 10 | 112 | 86,9 | 94 | 180 |
60 | 15 | 132 | 90,7 | 70 | 222 |
60 | 20 | 146 | 91,4 | 50 | >230 |
70 | 2 | 113 | 81,2 | 53 | >230 |
70 | 3 | 120 | 83,0 | 35 | >230 |
70 | 5 | Ί44 | 88,5 | 23 | >230 |
50 | 20 | 82 | 44,1 | 380 | 65 |
50 | 30 | 84 | 56,7 | 280 | 90 |
50 | 60 | 97 | 77,2 | 220 | 120 |
60 | 5 | 88 | 61,4 | 230 | 80 |
60 | 10 | 95 | 75,7 | 180 | 110 |
60 | 20 | 118 | 88,8 | 84 | 175 |
60 | 30 | 146 | 93.4 | 50 | 225 |
1. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol- quetscht Die abgequetschte Folie wird bei Zimmertem-
getaucht, aus dem Bad herausgenommen und nach sichtige Folie erhält Das Abquetschverhältnis beträgt
Abquetschverhältnis =
Gewicht des abgequetschten Lösungsmittels
Gewicht des anhaftenden Lösungsmittels
Gewicht des anhaftenden Lösungsmittels
100.
Die erhaltene Folie hat eine Opazität von 88,0%, eine
Glattheit von 215 see und eine IGT-Oberflächenfestigkeit von 110 cm/sec.
2. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie
wird 10 see lang in ein n-Hexan-Bad von 50° C getaucht, aus dem Bad herausgenommen und nach
Abkühlung auf 20°C mit einem Druck von 437 kp/cm zwischen hochglanzpolierten Metallwalzen abgequetscht
Die Folie wird bei Zimmertemperatur in Luft getrocknet, so daß man eine Opazität der Folie erhält
Das Abquetschverhältnis beträgt 72%. Die undurchsichtige Folie hat eine Opazität von 81,7%, eine Glattheit von 300 see und eine IGT:Oberflächenfestigkeit von 140 cm/sec.
Das Abquetschverhältnis beträgt 72%. Die undurchsichtige Folie hat eine Opazität von 81,7%, eine Glattheit von 300 see und eine IGT:Oberflächenfestigkeit von 140 cm/sec.
11
3. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrolfolie wird 15 see lang in ein Bad eines Lösungsmittelgemischs
von 90 Teilen n-Hepten und 10 Teilen Toluol auf einer Temperatur von 40° C getaucht. Die Folie wird aus
dem Bad herausgenommen und nach Abkühlung auf 5° C mit einem Druck von 2,18 kg/cm zwischen
hochglanzpolierten Metallwalzen abgequetscht. Die abgequetschte Folie wird bei Zimmertemperatur in Luft
getrocknet, so daß man eine undurchsichtige Folie erhält.
Das Abquetschverhältnis beträgt 48,0%. Die Folie hat eine Opazität von 88,4%, eine Glätte von 172 see und
eine IGT-Oberflächenfestigkeit von 215 cm/sec.
12
mittels und des Abquetschverhältnisses sowie die Eigenschaften der erhaltenen Folien sind in Tabelle 2
angegeben, wo die jeweiligen Verhältnisse angegeben sind.
Tabelle 2 zeigt, daß bei Quellungsbedingungen, die eine Undurchsichtigkeit von 80% oder mehr ergeben,
im wesentlichen keine Verringerung der Opazität auftritt und die Glätte verbessert wird, wenn das
Abquetschverhältnis bis auf 80% mit einem Abquetschdruck
von 4 bis 8 kp/cm erhöht wird. Außerdem ergeben sich Verbesserungen des Reflexionsfaktors der
Druckoberfläche bzw. des Reflexionsvermögens und des Glanzes der Druckfläche.
1. Einfluß des Drucks der Abquetschwalzen
Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie
von 75 μπι Dicke wird mit n-Heptan bei 6O0C
behandelt, auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann zwischen hochglanzpolierten Metallwalzen bei einer
Temperatur von 20° C abgequetscht Die unterschiedlichen Werte der Lösungsmittel-Behandlungsdauer, des
Abquetschdrucks, der Menge des anhaftenden Lösungs-
2. Einfluß der Temperatur der Abquetschwalze
zo Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie
von 75 μπι Dicke wird 15 see lang in n-Heptan bei
einer Temperatur von 600C behandelt, auf Zimmertemperatur
abgekühlt und dann mit unterschiedlichem Abquetschdruck zwischen hochglanzpolierten Abquetschwalzen
bei verschiedenen Temperaturen zwischen und 53° C abgequetscht. Die Beziehungen zwischen
der Temperatur der Abquetschwalze und der Opazität der erhaltenen Folie in Abhängigkeit vom Abquetschdruck
sind in Tabelle 3 angegeben.
Behandlungs | Zylinder | Liniendruck | Menge der | Ab |
dauer | druck | anhaftenden | quetsch | |
Flüssigkeit | verhältnis |
(kp/cm2)
(kp/cm)
(g/cm2) Dicke
Gesamt
Gesamt
(μΓη)
Eigenschaften des synthetischen Papiers
Opazi- Glätte IGT tat
(μπι) (μπι) (%) (sec) (cm/sec)
Folienschicht
Papierschicht
0 1 2 3
0 1 2 3 4
0 1 2 3 4
0 1 2 3 4
0 | 31,4 | 0 | 89 |
2,18 | 6,1 | 80,6 | 88 |
4,37 | 4,7 | 85,0 | 84 |
6,56 | 3,0 | 90,5 | 82 |
8,73 | 3,6 | 88,6 | 76 |
0 | 44,2 | 0 | 103 |
2,18 | 16,3 | 63,2 | 99 |
4,37 | 12,4 | 72,0 | 100 |
6,56 | 9,4 | 79,0 | 92 |
8,73 | 9,0 | 79,5 | 93 |
0 | 60,3 | 0 | 123 |
2,18 | 31,3 | 48,1 | 113 |
4,37 | 19,4 | 40,9 | 111 |
6,56 | 17,2 | 71,4 | 106 |
8,73 | 18,2 | 69,9 | 103 |
0 | 80,5 | 0 | 135 |
2,18 | 57,6 | 28,5 | 129 |
4,37 | 23,5 | 70,8 | 123 |
6,56 | 20,9 | 74,2 | 125 |
8,73 | 22,2 | 72,5 | 111 |
61
53
43
34
28
26
22
20
16
26
22
20
16
50
46
46
40
40
46
46
40
40
80
70
68
62
60
102
96
88
90
78
70
68
62
60
102
96
88
90
78
76,3
73,5
71,1
70.1
63,3
73,5
71,1
70.1
63,3
85.0
84,2
84,8
82,2
78,5
84,2
84,8
82,2
78,5
91,1
88,2
90,0
88,0
87,2
88,2
90,0
88,0
87,2
93,4
92,4
92,7
92,0
91.7
92,4
92,7
92,0
91.7
155
255
420
660
750
255
420
660
750
108
185
310
325
600
185
310
325
600
150
160
215
250
122
200
210
>324 >324 >324 >324 280
310 170 130 137 150
>324 215 125 110 120
>324 255 203 170 110
TemDeratur der | Opazität (%) | 4,37 | (kp/cm) | 8,73 |
Abquetschwalze | Abquetschdruck | 92,6 | 6,56 | 92,0 |
C | 2.18 | 88,3 | 93,4 | 88,0 |
;7 | 91,1 | 8',7 | 88,3 | 86,3 |
25 | 91,2 | 79,0 | 86,6 | 77,7 |
30 | 88,9 | 62,2 | 82,3 | 66,0 |
35 | 73,0 | 61,8 | 54,9 | 57,5 |
45 | 62,3 | 59,7 | ||
53 | 62,3 | |||
Aus diesen Meßwerten erkennt man, daß bei einer Abquetschtemperatur oberhalb 30° C eine große Verringerung
der Opazität auftritt. Dieser Einfluß nimmt mit der Walzentemperatur zu. In der Nähe von 20° C
tritt im wesentlichen keine Änderung der Opazität auf, auch wenn die Folie mit einem Abquetschdruck
zwischen 2,18 bis 8,73 kp/cm abgequetscht wird.
Wenn gemäß Fi g. 3 der y-Wert kleiner als 5 χ 10-4
ist wird die Quellung abgebrochen. Der y-Wert für n-Heptan hat bei etwa 30°C einen Wert von 5 χ 10~14.
Mit einer Lösungsmittelzusammensetzung, die eine Quellwirkung auf Polystyrol bei Temperaturen in der
Nähe der Zimmertemperatur ausübt, wird der y-Wert nicht unter die Größe 5 χ 10~4 bei Temperaturen
oberhalb O0C abgesenkt, so daß die Abquetschung eine
große Herabsetzung der Opazität mit sich bringt
Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol-Folie
wird momentan in n-Heptan von 25°C getaucht damit das n-Heptan an der Folienoberfläche anhaftet
Die Folie mit dem anhaftenden Lösungsmittel wird dann 15 see lang in warmes Wasser von 60° C getaucht aus
dem Wasser herausgenommen und bei Zimmertemperatur in Luft getrocknet.
ίο Die fertige Folie hat eine Opazität von 91,4%, eine
von 45 see und eine IGT-Oberflächenfestigkeit von
230 cm/sec.
Ein Lösungsmittelgemisch aus 90 Teilen η-Hexan und 10 Teilen Monochlorbenzol wird mittels eines Walzenbeschichters
auf beide Oberflächen einer biaxial hochschlagfesten gereckten Polystyrol-Folie in einer
Menge von 6 g/m2 pro Oberfläche aufgezogen. Die beschichtete Folie wird dann 10 see lang in warmes
Wasser von 30° C getaucht herausgenommen und in einem Kaltluftstrom von 10° C getrocknet so daß man
eine durchscheinende Folie erhält. Die Opazität dieser Folie beträgt 67% und die Glattheit 467 see.
Eine biaxial gereckte Folie im wesentlichen aus 50 Teilen hochschlagfestem Polystyrol und 50 Teilen
Polyäthylen hoher Dichte bestehend, wird 0,5 see lang in
n-Heptan von 70°C getaucht, herausgenommen und bei Zimmertemperatur luftgetrocknet.
Die erhaltene Folie hat eine Opazität von 85% und eine Glattheit von 280 see.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung einer papierartigen Folie auf Polystyrolbasis, bei dem eine kleine
Teilchen einer gummiartigen Komponente als disperse Phase enthaltende Polystyrolfolie biaxial
gereckt wird, die biaxial gereckte Folie kurzzeitig bis zu einigen 10 see lang mit einem Lösungsmittel
behandelt wird, das Polystyrol anlöst und auf die gummiartige Komponente quellend wirkt und das
Lösungsmittel schließlich wieder entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das biaxiale
Recken mit einem Reckfaktor von mindestens 6 und die Lösungsmittelbehandlung ganzflächig bei einer
Temperatur oberhalb 30° C jedoch unterhalb der Verformuagstemperatur der Folie durchgeführt
wird, wobei der Lösungskoeffizient des Lösungsmittels bei der Behandlungstemperatur einen Wert von
mindestens 10~z hat und daß im Anschluß an die Lösungsmittelbehandlung die Folie auf eine Temperatur
unterhalb 40° C abgekühlt wird, bei der der Quellungskoeffizient des Lösungsmittels höchstens
einen Wert von 10~3 hat
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel η-Hexan, n-Heptan
oder n-Octan auf die Folie aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein Gemisch eines
aliphatischen Kohlenwasserstoffs wie n-Hexan, n-Heptan und/oder n-Octan sowie eines aromatischen
Kohlenwasserstoffs wie Benzol, Toluol und/ oder Monochlorbenzol auf die Folie aufgebracht
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zur Abkühlung
über mindestens eine Kühlwalze mit einer Temperatur nicht höher als d:e Temperatur geführt
wird, bei der die Einwirkung des benutzten Lösungsmittels aufhört.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlwalze eine Walze einer
Abquetschvorrichtung mit mehreren Walzen benutzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit dem
oberflächlich anhaftenden Lösungsmittel in einem Wasserbad auf die Behandlungstemperatur erhitzt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aufschwemmung mindestens
auf einer Teiloberfläche des Wasserbades eine Lösungsmittelschicht gebildet wird und daß die zu
behandelnde Folie durch die Lösungsmittelschicht in das Wasserbad eingeführt wird.
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9551969 | 1969-11-28 | ||
JP9551969A JPS494320B1 (de) | 1969-11-28 | 1969-11-28 | |
JP2043570A JPS4943115B1 (de) | 1970-03-12 | 1970-03-12 | |
JP2043570 | 1970-03-12 | ||
JP7426770A JPS5420545B1 (de) | 1970-08-26 | 1970-08-26 | |
JP7426770 | 1970-08-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2058573A1 DE2058573A1 (de) | 1971-06-09 |
DE2058573B2 DE2058573B2 (de) | 1977-07-07 |
DE2058573C3 true DE2058573C3 (de) | 1978-02-23 |
Family
ID=
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