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Verfahren zum Behandeln von Kunststoffpapier bei dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verküzren der Bearbeitungszeit
beim Iierstellen von Kunststoffpapier in der Weise, daß die Kunststoffolie zwecks
Bilduiig von Blasen in der Folie in eine Badlösung eingeleitet wird.
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Beim Erzielen papierähnlicher Eigenschaften gebührt die I<auptaufmerksamkeit
einer biaxialen Orientierung und der Verbesserung der Opazität. Verbessern der Opazität
kann auf mehrere verschiedene Weisen stattfinden und ist nicht davon abhängig, auf
welche Weise die Folie hergestellt ist. Das Prinzip ist jedoch, daß man im Inneren
der Folie oder auf inrer Oberfläche optische Grenzflächen erzeugt, die eine Streureflexion
des Lichts bewirken uns damit die Opazität verbessern.
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Das Verbessern der Opazität kann auf mannigfache Weise erfolgen.
Ein Verfahren ist, die Folie zu schäumen, wobei man im Inneren der in geschmolzenem
oder gequollenem Zustand vorliegenden Folie Gasblasen erzeugt. Das die Schaumblasen
bildende Gas kann von einem dem Polymeren beigemischten Schäummittel herstammen,
oder von einer Reaktion, an der sich das Polymere beteiligt, oder man verwendet
dabei ein Lösungsmittel. Das Lösungsmittel kann an der Folienherstellung bereits
an sich beteiligt sein und es wird dann abgedunstet; oder man wendet ein externes
Lösungsmittel an, das auf irgendeine Weise dazu gebracht wird, in die Folie einzudringen.
Beispielsweise wird ein die Folie quellendes polares Lösungsmittel benutzt, mit
Hilfe dessen das die Folie eigentlich schäumende apolare Lösungsmittel in die Folie
eindringt. Um quellen zu können, muß die Folie amorph oder in nur geringem Maß kristallin
sein. Gemäß der französischen Patentschrift Nr. 1 501 127 wird dem Folien-Rohmaterial
wasserlösliches Polyäthylendioxyd zugesetzt, das aus der fertigen Folie weggelöst
wird. In die gewonnene poröse Folie hinein wird dann das Schäummittel absorbiert.
In der Regel diffundiert das Schäummittel in der Lösungsmittelschäumung aus der
Folie heraus und hinterläßt z.ß. keinen Geruch in der Folie.
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In einem bekannten Verfahren werden ferner als Hilfssubstanz anorganische
Pigmente benutzt, welche Lösungsmittelmoleküle auf ihre Oberfläche adsorbieren und
damit der Entstehung winziger Blasen behilflich sind. Das Schäumen wird weiterhin
durch Recken der Folie vor der Wärmebehandlung
gefördert. Es ist
vom optischen Gesichtspunkt äußerst günstig, wenn man Pigment/Luft-Grenzflächen
erzielt, wo kräftige Lichtbrechung stattfindet.
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Wesentlich mit Rücksicht auf die fortlaufende Herstellung von Kunststoffpapier
ist bei sämtlichen Verfahren mit Lösungsmittelschäumung, daß man hinreichend schnelle
und gleichmäßige Diffusion des quellenden bzw. schäumenden Mittels in die Folie
hinein und aus dieser heraus erzielt.
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Es versteht sich, daß bei allen Kunststoffpapier-Schäumverfahren,
die sich der Lösungsmittelschäumung bedienen, die langsame Diffusion des Lösungsmittels
bzw. des Schäummittels dazu beiträgt, die Produktionsgeschwindigkeit und die Rentabi
lität des Kunststoffpapier-Herstellungsprozesses einzuschränken.
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Die Lösungsdiffusion ist als physikalische Erscheinung bekanntlich
langsam. Andererseits hat die Erzeugungsgeschwindigkeit des Kunststoffpapiers einen
entscheidenden Einfluß auf den Preis und damit u.a. auf die Konkurrenzfähigkeit
des Kunststoffpapiers.
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Es ist bekannt, daß die Moleküle und Ionen in einen kräftigen Bewegungszustand
gebracht werden müssen, damit sie in ein Medium diffundieren können. Indem man den
in Frage stehenden Molekülen kinetische Energie zuführt, kann man die Diffusionserscheinung
beschleunigen oder das Diffusionsereignis aktivieren. Man kann dem Diffusionssystem
Energie
z.B. durch Erwärmen desselben zuführen, oder auch indem
man in dasselbe Ultraschall einleitet (M. E. Arkkangeliskii und G. N. Pinns: Investigation
of the effect of Ultrasonic Oscillations on the Diffusion of an Electrolyte in a
Gelatin Gel; Akusticheskii Zhurnal, Vol. 6, No. 3, S. 178-283).
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Das letztgenannte Verfahren hat den Vorzug, daß man ein übermäßiges
Erwärmen der Lösung verhindert. Dies hat dann eine besonders große Bedeutung, wenn
es sich um Stoffe mit niedrigem Siedepunkt handelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein schnelleres Herstellungsverfahren
von Kunststoffpapier als zuvor zu erzielen.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß in der Badlösung, in der sich
in der Kunststoffolie Blasen bilden, während der Be andlungszeit ein Ultraschallfeld
vermittels mindestens eines Ultraschallkristalls hervorgerufen wird. Es ist vorteilhaft,
wenn der Ultraschallerzeuger eine Frequenz von 22-80 kHz hat. Den Ultraschallerzeuger
bzw. die -Erzeuger taucht man entweder in das Badbecken ein oder man befestigt sie
an der Außen- oder Innenfläche der Wand desselben.
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Der Ultraschall kann auf die Diffuision erhöhend einwirken, entweder
indem er die zu diffundierenden Moleküle selbst oder die Polymermoleküle der Folie
aktiviert, die ihrerseits weiter die diffundierenden Moleküle erregen; oder
es
findet gleichzeitige Aktivierung sowohl der Polymermoleküle als auch der diffundierenden
Moleküle statt.
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Mittels des Verfahrens nach der Erfindung kann die Schäumzeit entscheidend
herabgedrückt werden. In ausgeführten Versuchen (auf die Folie quellendem polarem
Lösungsmittel) wurde festgestellt, daß die Baddauer ohne Ultraschallbehandlung etwa
2-3 in. betrug, und daß bei Einsatz einer Ultraschallbehandlung die Baddauer auf
20 Sek. zurückging. Dies bedeutet, daß man ohne Ultraschallbehandlung in einem fortlaufenden
Prozess ein Becken mit einem Fassungsvermögen von 200-300m Bahnlänge benötigen würde,
falls die Kunststoffpapiermaschine eine Geschwindigkeit von 100 m/Min. hätte. Die
letztgenannte Geschwindigkeit ist indessen so gering, daß die Produktion von Kunststoffpapier
nicht wirtschaftlich ist, und man müßte sogar noch mehr Kunststoffband im Becken
unterbringen können. Wenn dagegen die Badzeit 20 Sekunden beträgt, ist die auf einmal
im Becken unterzubringende Menge der Bahn nur ein Bruchteil der vorherigen. Dies
wiederum verkleinert die Ausmaße des Beckens und setzt die Erzeugungskosten des
Kunststoffpapiers herab.
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Der Ultraschall hat auch den Vorzug, daß die Lösung und die Folie
keine Erwärmung erfahren, wie es sich verhalten würde, wenn man die #iffusion mittels
Wärmeenergie aktivieren würde.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer
schematischen
Zeichnung näher erläutert, die die in der Erfindung benutzte Apparatur darstellt.
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Von einer Roh-Kunststoffolienrolle 1 wird die Roh-Kunststoffolie
6a in ein Badbecken 2 geleitet, welches Badlösung enthalt. Das Badbecken ist mit
Umlenkwalzen 3 versehen, die in zwei übereinander angeordneten Reihen gegeneinander
versetzt liegen. Die Kunststoffolie muß zickzackförmig das Badbecken 2 durchlaufen
und verläßt es als behandelte Kunststoffolie. An die Vertikalwand des Badbeckens
ist ein Ultraschallerzeuger 5 angeschlossen, der an einen Ultraschallgenerator 4
angeschlossen ist. Die Frequenz des Ultraschallgenerators liegt zwischen 22 und
80 kHz. Die Leistung des Ultraschallgenerators ist von der Größe des Badbeckens
abhängig. Sie kanal etwa 1,5 kW betragen. In Badbecken entsteht somit ein Ultraschallfeld.
Dies hat zur Folge, daß man eine wesentlich kürzere Behandlungszeit der Kunststoffolie
erzielt als ohne Ultraschallfeld.
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Die Erfindung beschränkt sich keineswegs nur auf das oben dargestellte
Beispiel. So kann die Zahl der Ultraschallerzeuger größer als eins sein und sie
können entweder im Badbecken eingetaucht oder an der Außen- oder Innenfläche des
Badbeckens angebracht sein.