DE2108555A1 - Verfahren zur Herstellung von be sctuchtetem Papier - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von be sctuchtetem Papier

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DE2108555A1 DE19712108555 DE2108555A DE2108555A1 DE 2108555 A1 DE2108555 A1 DE 2108555A1 DE 19712108555 DE19712108555 DE 19712108555 DE 2108555 A DE2108555 A DE 2108555A DE 2108555 A1 DE2108555 A1 DE 2108555A1
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Description

FATENTANWÄiT·=
DR. E.WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMAMN DR.M. KÖHLER DJPL-ING. C. GERNHARDT
MÖNCHEN HAMBURG
telefon, 55 54 7« 8000 MöNCHEN 15, 23. Februar 1971
TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10
W. 40 375/71
Fuji Photo Film Co., Ltd Ashigara-Kamigun, Kanagawa (Japan)
Verfahren zur Herstellung von beschichtetem. Papier
Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Papieren oder Hartpapieren, wobei Papier mit einem synthetischen Harz beschichtet wird.
Ba war bisher eine Anzahl von Arbeitsweisen zur Herstellung von Hartpapier bekannt, bei welchen das Papier mit einem synthetischen Harz bedeckt wird. Beispiele für diese Arbeitsweisen sind die folgenden: ein Ausspritz-■beschichtungsverfahren, bei welchem ein Papier mit einem geschmolzenen Harz überzogen oder beschichtet wird; ein Ha.ßbeGchichtungsverfahren, bei welchem ein Klebstoff auf Papior aufgebracht und ein synthetischer Harzfilm auf die Klebstoffüchicht in Überlagerung aufgebracht wird, wobei das Lösungsmittel aus dem Klebstoff nicht verdampft. Das Papier und der synthetische Harzfilm werden schichtartig stark aneinander gebunden, während das Lösungsmittel verdampft, wobei eine große Haft- oder Klebefestig-
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BAD OFHGiNAL
keit erhalten wird. Ein Trockenbeschichtungsverfahren, bei welchem ein druckempfindlicher Klebstoff auf das Papier aufgebracht wird, ein synthetischer Harzfilm auf das Papier aufgebracht und zur Herbeiführung einer Haftung oder Verklebung gepreßt wird; ein Heißschmelzbeschich— tungsverfahren, bei welchem ein geschmolzenes Harz auf PapieE aufgebracht wird, ein synthetischer Harzfilm darauf in Überlagerung aufgebracht und die überlagerte Anordnung unter Pressen erhitzt wird, um das Papier und den synthetischen Harzfilm zu verbinden· Bei der praktischen Ausführung dieser Arbeitsweisen war es jedoch aufgrund von zahlreichen Versuchen bekannt, daß beschichtetes Papier oder Hartpapier mit einer ausgezeichneten Haftfestigkeit oder Klebkraft nicht erhalten werden kann, wenn nicht die Temperatur an der Zwischen- oder Grenzfläche zwischen dem Papier und der synthetischen Harzschicht ausreichend hoch ist. Im allgemeinen wird keine ausreichende Haftung von Papier und dem synthetischen Harz erhalten, wenn eine Beschichtungsvorrichtung bei hoher Geschwindigkeit betrieben wird, um die Produktionsleistung zu steigern.
Ein Verfahren zur Lösung dieses Problems besteht in einem Erhitzen des beschichteten Papiers von außen mittels Anwendung von Heißluft oder von einer erhitzten Walze. Jedoch war selbst bei diesem Nach-Erhitzungsverfahren die Grenz- oder Zwischenflächentemperatur nicht ausreichend erhöht, da die V/ärme der Oberfläche der synthetischen Harzschicht und/oder dos Papiers zugeführt wurde, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt. Demgemäß erfordert ein ausreichendes Erhitzen der Grenzoder Zv/ischenflache eine lange Zeitdauer aufgrund der
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niedrigen Wärmeleitfälligkeit der synthetischen Harzschicht oder des Papiers. Dies bedingt eine Apparatur von großen Abmessungen und eine Erhöhung der Kosten der Heizquelle beim Beschichten mit hoher Geschwindigkeit, da
der Heizbereich vergrößert oder ausgedehnt werden muß
und eine Heizquelle mit einer höheren Temperatur erforderlich ist,
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von beschichtetem oder Hartpapier, bei welchem die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden werden.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Papier oder Hartpapier durch Beschichten von Papier mit einem synthetischen Harz, wobei auf das beschichtete Papier Mikrowellen während oder nach der Bildung einer synthetischen Harzschicht auf dem Papier zur Anwendung gelangen.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann jede Art von Papier zur Anwendung gelangen. Beispiele hierfür sind Kraftpapier, Pergamentpapier (glassine paper) und Pappe. Da die Erfindung eine Erhöhung der Haftfestigkeit oder der Klebkraft zwischen dem Papier und d»rsynthetischen Harzschicht, die darauf aufgebracht ist, bezweckt, kann die Rückseite des Papiers mit I.!aterialien versehen sein, beispielsweise mit einem anderen l-'apier, Stoff, Leder, Holz oder einem synthetischen Film oder derartigen Substanzen, die vorhergehend aufgebracht worden sind.
BAD ORtGINAL
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Somit ist die Erfindung auf jede Grenz- oder Zwischenfläche von Papier-synthetischem Harz oder Papier-Klebstoff-synthetischem Harz anwendbar. "
Als synthetisches Harz können bevorzugt Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol und Celluloseacetat zur Anwendung gelangen. Es ist jedoch ersichtlich, daß andere filmbildende; thermoplastische Harze in ähnlicher V/eise verwendet werden können· Natürlich können auch Mischpolymerisate, die Monomere von solchen synthetischen Harzen enthalten, zur Anwendung gelangen.
Als Arbeitsweise für die Anwendung von Mikrowellen gibt es ein Verfahren, bei welchem man Mikrowellenenergie in Wellenführungen oder in einen Ofen strahlt, um zu veranlassen, daß die von den Wellenführungen oder dem Ofen abgestrahlte Mikrowellenenergie von dem beschichteten Papier absorbiert wird. Bei einem anderen Verfahren wird die Mikrowellenenergie absorbiert, indem man das beschichtete Papier durch die Wellenführungen oder den Ofen leitet. Wenn das letztere Verfahren, bei welchem das beschichtete Papier kontinuierlich durch die Wellenführungen oder den Ofen geleitet wird, zur Anwendung gelangt, kann das beschichtete Papier kontinuierlich mit Mikrowellenenergie bei' dem Beschichtungsverfahren behandelt werden. Wenn ferner das beschichtete Papier die I.;ikrowel3enenergie nicht wirksam absorbiert, wird zweckmäßig eine Mehrzahl von rechteckigen V/ellenführungen angewendet. In die~ sem Fall solion die Seiten von jeder Wellenführung verkürzt sein und jede WeIJenführung soll in Zicksackform verbunden sein. Bei Durchführung des beschichteten
BAD QfKQINAi.
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Papiers durch, die Mitte der genannten Wellenführungen kann das beschichtete Papier gleichförmig und rasch erhitzt werden, da das elektrische Feld in den Wellenführungen vergrößert ist. Demgemäß kann die Mikrowellenenergie in wirksamer Weise absorbiert werden.
Die Anwendung der vorstehend beschriebenen Mikrowellen wird ausgeführt, während oder nachdem die synthetische Harzschicht auf dem Papier gebildet wird. Im letzteren Pail ist die praktische Ausführung verhältnismäßig einfach. Die Mikrowellen werden nämlich auf da3 beschichtete Papier angewendet, das in einem solchen Zustand vorliegt, bei welchem das synthetische Harz in gewissem Ausmaß an dem Papier haftet.. Durch die Anwendung von Mikrowellen wird das synthetische Harz erneut erhitzt und haftet dabei weiter an die Pasern des Papiers bei tieferen Ausmaßen.
Im ersteren Pail jedoch, bei welchem man die Mikrowellen während der Bildung der synthetischen Harzschicht anwendet, ist eine besondere Abänderung der Vorrichtung erforderlich. Da das Erhitzen, das zur Bildung der synthetischen Harzschicht und zum erneuten Schmelzen erforderlich ist, durch die Anwendung von Mikrowellen ausgeführt wird, muß beim Entwerfen der Vorrichtung eine Einrichtung für die Bildung der synthetischen Harzschicht und eine Einrichtung für das Kikrowellenerhitzen in der gleichen Vorrichtung vorgesehen werden. Bei der praktischen Ausführung der Erfindung stellt dies jedoch kein Problem darf da aufgrund der bisherigen Technik die Ausführung der erforderlichen Abänderungen der Vorrichtung dem Fachmann keine Schwierigkeiten bitten. Die V/irkung
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gemäß der Erfindung wird weiter erhöht, indem man das * beschichtete Papier unmittelbar nach der Anwendung von Mikrowellen preßt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näherlerläutert. Die Prüfung des Haftvermögens zwischen dem Papieifund der synthetischen Harzschicht wurde in den nachstehenden Beispielen gemäß dem in American Standard of Testing Materials (ASTM) D-903 beschriebenen Verfahren ausgeführt. Dabei wurde die Haft- oder Klebefestigkeit geprüft, indem die Ablöse- oder Abschälbeständigkeit von Probestreifen mit einer Breite von 25 mm beim Abschälen des Probestreifens in einer Richtung von 180° bei einem Abschälausmaß oder einer Abschälgeschv/indigkeit von 150 mm/min gemessen wurde. Die Temperatur und die relative Feuchtigkeit bei der Prüfung waren 2J0C bzw, 50%.
Beispiel 1
Ein Klebstoff auf Vinylacetatlatex-Basis (Warenbezeichnung "Vinal AIJ", hergestellt von Kanae Chemical Go,) wurde auf die Oberf ]ä ehe eines Papieis von hoher Qualität, das zum Kopieren verv/endet wird, mit einem Ausmaß
von 80 g/m~, 1 m Breite, aufgebracht. Ein weichgeiaachter Polyvinylchloridfilm mit einer Dicke von 30 Ai wurde mittels einer Preßwalze als Beschichtung darauf aufgebracht. Nach dem Erhitzen des sich so ergebenden beschichteten Papiers bei einer Temperatur von 105 C während 20 Sekunden mit Heißwind wurde eine Kikrowellenbehandlunr: bei einem Ausmaß von I50 m/min in einer Mikrowellen-
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anwendungsapparatur angewendet, die mit Wellenführungen mit einem Ausgang von 25 kW versehen war. Die Länge der Anwendungszone "betrug 3 m· Die Klebe- oder Haftfestigkeit zwischen dem Polyvinylchloridfilm und dem Papier in diesem beschichteten Papier betrug 180 g/25 mm. Im Gegensatz dazu betrug die Klebe- oder Haftfestigkeit des beschichteten Papiers, das ohne die Mikrowellenbebandlung hergestellt worden war, 65 g/25 mm. Dadurch wird eindeutig gezeigt, daß die Klebe- oder Haftfestigkeit des beschichteten Papiers gemäß der Erfindung bemerkenswert verbessert war.
Beispiel 2
Ein Vinylacetat-acrylat-klebstoff (Warenbezeichnung "Esdine 6300", hergestellt von Sekisui Chemical Co.)
wurde auf Kraftpapier von 100 g/m und einer Breite von 1 m aufgebracht. "Nach Trocknung des Klebstoffs wurde ein Film von Polyäthylen hoher Dichte schichtartig auf das Papier mittels einer Preßwalze aufgebracht, ^ann wurden Mikrowellen angewendet, indem man die Schichtanordnung bei einem Ausmaß von 100 m/min durch durch eine Anwendungsvorrichtung, wie in Beispiel 1 verwendet, leitete. Die Klebe- oder Haftfestigkeit in dem sich ergebenden, mit Polyäthylen beschichteten Papier betrug 245 g/25 mm, wohingegen die Haftfestigkeit des beschichteten Papiers, dessen Haftung mittels einer Druckwalze allein bewirkt worden war, 110 g/25 mm betrug.
1 ο π ρ λ η /11B 5
Beispiel 3
Auf die Oberfläche von Krafpapier mit einer Breite
von 1 m und einem Gewicht von 100 g/m wurden ein Polyäthylen von niedriger Dichte als die erste Überzugsschicht und ein kristallines Polypropylen als die zweite Überzugsschicht durch gemeinsames Auspressen oder Extrudieren bei einemAismaß von 80 m/min aufgebracht. Die Dicke von jeder Schicht betrug etwa 20 λι bzw. 30 Ai,
Eine Mikrowellenbehandlung wurde dann ausgeführt, indem das so erhaltene^ beschichtete Papier durch eine Anwendungsvorrichtung, wie in Beispiel 1 verwendet, in einem Ausmaß oder bei einer Geschwindigkeit von 80 m/min geleitet wurde. Die Klebe- oder Haftfestigkeit zwischen dem Papierjbind dem Polyäthylen in dem so erhaltenen, beschichteten Papier betrug 210 g/25 mm. Im Gegensatz dazu betrug die Klebe- oder Haftfestigkeit des beschichteten Papiers, das nicht mit der vorstehend beschriebenen Mikrov/ellenanwendung behandelt worden war, 44 g/25 mm,
Beispiel 4
Nach dem Aufbringen eines Klebstoffes aus einem synthetischen Kaufschuklatex (V/arenbozeichnung "Polysol PA-5% hergestellt von Kobunshi Kagaku Co.) auf ein
ο elektrisch isolierendes Papier von 75 g/m wurde ein Celluloseacetatfilm mit einer Dicke von 25 ai darauf in einem nicht-trocknenden Zustand geklebt. Das so erhaltene
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beschichtete Papier wurde in zwei Blätter geteilt. Eines dieser Blätter wurde bei einer Temperatur von 1O5°C während 20 Sekunden mittels Infrarotstrahlen erhitzt, und das andere der Blätter wurde unter Mikrowellenanwendung behandelt, wobei es in einem Ausmaß von 50 m/min durch eine Anwendungsapi^aratur, wie in Beispiel 1 verwendet, geleitet wurde. Die Klebekraft des durch Infrarotstrahlen erhitzten., beschichteten Papiers betrug nur 160 g/25 mm, verglichen mit einer Iilebefestigkeit von 215 g/25 mm, die bei Anwendung der Mikrowellenbehandlung gemäß der Erfindung erhalten wurde.
Beispiel 5
Auf beide Oberflächen eines zum Kopieren verv/endeten
2 Papiers hoher Qualität mit einem Gewicht von 14-0 g/m wurde Polyäthylen von niederer Dichte in einem Ausmaß von 100 m/min durch Ausspritz- oder Extrudierbeschichtung aufgebracht. Die Dicke von jeder Schicht betrug etwa 20 au Eine Mikrowellenzuführung wurde dann angewendet, indem das so erhaltene,beschichtete Papier durch eine Mikrowellenanwendungsapparatur, wie in Beispiel 1 verwendet, geleitet vmrde, wobei ein Ausmaß von 100 m/min zur Anwendung gelangte. Die Klebe- oder Haftfestigkeit zwischen dem Papier und dem Polyäthylen, ohne Behandlung mit Mikrowellen,betrug 40 g/25 mm, verglichen mit einer Klebefestigkeit von 185 g/25 mm bei dem mit der MikrowellenanY/endung behandelten^beschichteten Papier.
Ea ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung das Papiei ein Wärme-Generator ist, da eine sehr geringe Menge
6 "; 8 / 1 1 G 5 BA0
Wasser, die in dem Papier bei üblichen Aufbewahrungsbedingungen eingeschlossen ist, die Energie von Mikrowellen wirksam absorbiert und das Erhitzen des Substrates fördert, wobei die genannte Grenz- oder Zwischenfläche von innen unabhängig von der Dicke des Papiersubstrates und/oder des Beschichtun^sfilmes erhitzt wird. Da überdies die Feuchtigkeitshaltedauer von dem Papier während der Mikrowellenanwendung durch den synthetischen Harzfilm verlängert wird, wird bei dem beschichteten Papier das Erhitzen des Substrates und der Grenz- oder Zwischenfläche wirksamer und die Verschlechterung (das sog. "Sengen" - "Scorch") des Papiers während der Mikrowellenanwendung wird verhindert.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Beschichtung bei hoher Geschwindigkeit durch die Anwendung von Mikrowellenenergie mit einer Wellenlänge von 3 bis 30 cm auf das beschichtete Papier nach dessen Bildung praktisch auszuführen. Demgemäß wird die Grenz- oder Ζγ/ischenfläche zwischen dem Papier und der synthetischen Harzschicht in wirksamer Weise erhitzt, und die Haft- oder Klebefestigkeit zwischen dem Papier und dem synthetischen Harz wird verbessert. Überdies kann die Grenzfläche in einer kurzen Zeitdauer erhitzt werden, da das gesamte Material von dem Papier als Substrat und dem synthetischen Harz als Beschichtungsmaterial bei Anwendung von Mikrowellen einen Wärmegenerator (heab generator) bildet. Es ist daher möglieh, die Beschichtun^sgeschv/indigkeit zu erhöhen, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Stufe für die Herstellung des beschichteten Papiers nach dem Ausspritzoder Extrudierbeschichtungsverfahren zur Anwendung gelangt.
1 0 i) B in / 1 1 R 5
Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Stufe eines Verfahrens zur Herstellung von beschichtetem Papier, z.B. bei dem Heißschmelzverfahren, zur Anwendung gelangt, wobei Klebstoffe, wie Polyvinylacetat und Polyurethan verwendet werden, wird der Erhitzungseffekt weiter verbessert. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Klebstoffe selbst durch die Mikrowellenanwendung einen V/ärmegenerator bilden.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche
    ΛJ Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Papier, wobei ein synthetisches Harz in Überlagerung auf Papier ' aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das beschichtete Papier während der Bildung der synthetischen Harzschicht auf dem Papier Mikrowellen anwendet·
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Papier, wobei ein synthetisches Harz in Überlagerung auf Papier aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das beschichtete Papier nach der Bildung der synthetischen Harzschicht auf dem Papier Mikrowellen anwendet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Mikrowellen mit Wellenlängen im Bereich von 3 bis 30 cm anwendet.
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