DE2058573C3

DE2058573C3 - Verfahren zur Herstellung einer papierartigen Folie

Info

Publication number: DE2058573C3
Application number: DE19702058573
Authority: DE
Inventors: Hiro Shin Yoichi Kobayashi Yoichi Sumiyoshi Makoto Yokkaichi Mie Otsubo (Japan)
Original assignee: Yupo Corp
Current assignee: Yupo Corp
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1978-02-23

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

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 Oberfläch^r 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

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:

Japanische Industrienorm, JiS P 8123, Prüfverfahren für den Weißgrad von Papier.
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:

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.

Beispiel 1

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

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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.

Tabelle 1

Benutztes
Lösungsmittel

Behandlungs
temperatur

CQ

Behandlungsdauer

(see)

Foliendicke nach Eigenschaften des synthetischen Papiers
Opazität Glätte IGT

(%) (see) (cm/sec)

der Behandlung
(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

Beispiel 2 zwischen hochglanzpolierten Metallwalzen abge-

1. Eine biaxial gereckte hochschlagfeste Polystyrol- quetscht Die abgequetschte Folie wird bei Zimmertem-

Folie wird 15 see lang in ein n-Heptan-Bad von 6O⁰C peratur in Luft getrocknet, so daß man eine undurch-

getaucht, aus dem Bad herausgenommen und nach sichtige Folie erhält Das Abquetschverhältnis beträgt

Abkühlung auf 20° C mit einem Druck von 6,56 kp/cm 55 entsprechend der folgenden Definition 71,4%.

Abquetschverhältnis =

Gewicht des abgequetschten 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.

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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.

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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.

Beispiel

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.

Tabelle 2

Behandlungs	Zylinder	Liniendruck	Menge der	Ab
dauer	druck		anhaftenden	quetsch
			Flüssigkeit	verhältnis

(kp/cm²)

(kp/cm)

(g/cm²) Dicke
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	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

50
46
46
40
40

80
70
68
62
60
102
96
88
90
78

76,3
73,5
71,1
70.1
63,3

85.0
84,2
84,8
82,2
78,5

91,1
88,2
90,0
88,0
87,2

93,4
92,4
92,7
92,0
91.7

155
255
420
660
750

108
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

Tabelle 3

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

Beispiel 4

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.

Beispiel 5

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.

Beispiel 6

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

Patentansprüche:

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.