DE2358506B2

DE2358506B2 - Verfahren zum herstellen von gestrichenem papier mit grosser oberflaechenfestigkeit

Info

Publication number: DE2358506B2
Application number: DE19732358506
Authority: DE
Inventors: Masahiro; Nakayama Ryota; Tokio Amano
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1976-02-26
Also published as: DE2358506A1; DE2358506C3; JPS5215685B2; JPS4972406A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gestrichenem Papier mit großer Oberfiächenfestigkeit unter Verwendung eines Papiers, das überwiegend aus einer synthetischen polyolefinischen Pulpe hergestellt ist.

Bisher wurden zur Herstellung sogenannter »synthetischer Papiere« solche synthetischen Materialien verwendet, die eine feine faserförmige Struktur, ähnlich wie Holzpulpe, aufwiesen und die hauptsächlich aus kristallinen Polyolefinen, wie linearem Polyäthylen, isotaktischem Polypropylen u. dgl., bestanden und allgemein synthetische Pulpen genannt werden. Diese synthetischen Pulpen können nicht nur mit Holzpulpen in beliebigem Verhältnis gemischt werden und in Mischung zu Papier verarbeitet werden, sondern es lassen sich auch synthetische Pulpen, die sogar allein zu Papier verarbeitet werden, in einfacher Weise gewinnen.

Synthetische polyolefinische Pulpen weisen jedoch bei dem herkömmlichen Papierherstellungsverfahren, selbst wenn ihr äußeres Aussehen ähnlich wie dasjenige von Holzpulpen ist, nur ähnliche Eigenschaften wie Holzpulpen auf. Falls die den Olefinen zu eigenen chemischen inerten Eigenschaften nicht modifiziert werden, haften die synthetischen polyolefinischen Pulpen nicht selbst auf Grund einer polaren Gruppe aneinander, wie dies bei der natürlichen Cellulosepulpe, z. B. bei Holzpulpe, der Fall ist. Auch durch Anwendung der üblichen Bindemittel bei verschiedenen Verfahrensstufen des herkömmlichen Papierherstellungsverfahrens wird kaum die gewünschte Wirkung erzielt. Aus diesem Grund «-ird die Festigkeit eines eine synthetische polyolefinische Pulpe enthaltenden Papiers, insbesondere die Zugfestigkeit, Berstfestigkeit, Faltbeständigkeit und Oberflächenfestigkeit, die auf die Haftfähigkeit zwischen den Fasern zurückzuführen sind, je nach dem Gehalt an synthetischer polyolefinischer Pulpe stark verringert. Daher kann die synthetische Pulpe für die meisten herkömmlichen Papierherstellungsverfahren nicht verwendet werden.

Um die Festigkeit eines aus einer synthetischen polyolefinischen Pulpe hergestellten Papiers zu verbessern, wurde bereits versucht, die Haftfestigkeit zwischen den Fasern zu erhöhen, indem man die Fähigkeit zum trzeugen von Schmelzbindungen von Polyolefinen unter dem Einfluß von Wärme nutzte. Bei diesem Verfahren wurde das Papier in der letzten Stufe des Trockenverfahrens der Papierherstellung etwa auf den Schmelzpunkt des Polyolefins erhitzt, oder es wurde das nach herkömmlichem Papierherstellungsverfahren erhaltene Papier durch eine heiße Kalanderwalze etwa auf den Schmelzpunkt des Polyolefins erhitzt. Gemäß diesen Verfahren verliert jedoch die synthetische Pulpe die feine faserförmige Struktur und wandelt sich in eine grobe Messe oder einen kontinuierlichen Film um. Das so erhaltene Produkt wird daher durchsichtig und wasserabstoßend und nimmt die Eigenschaften eines harzimprägnierten Papiers an. Das auf diese Weise erhaltene Papier weist dann an der Oberfläche die chemisch inerten Eigenschaften des Polyolefins auf, so daß die nachfolgenden Bearbeitungsstufen, wie

Drucken, Binden, Überziehen u. dgl., sehr schwierig

sind.

Es wurde nun gefunden, daß man gestrichene Papicre herstellen kann, die die Vorteile des Polyolefins, aber nicht dessen Nachteile aufweisen, wenn man ein aus einer synthetischen polyolefinischen Pulpe hergestelltes Papier als Substrat für gestrichenes Papier, wie tonüberzogenes Papier, verwendet. Dies wird erreicht, indem die oben beschriebene Wärmebehandlung des Papiers nicht im Anschluß an die Papierherstellung, sondern nach dem Herstellen des Striches erfolgt. Dabei treten keine Schwierigkeiten beim Herstellen des Striches auf, und die Haftfähigkeit sowohl zwischen dem Substrat und der Überzugsschicht als auch zwischen den Fasern in dem Substrat werden verbessert. Insbesondere wenn der Gehalt an Polyolefin in Form einer synthetischen polyolefinischen. Pulpe 35 Gewichtsprozent übersteigt, erhält man ein gestrichenes Papier mit äußerst großer Oberflächenfestigkeit, die bei einem in herkömmlicher Weise gestrichenen Papier, das aus Holzpulpe allein hergestellt ist, nicht erzielt werden kann.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zum Her stellen eines gestrichenen Papiers, wobei das Rohpapier aus einer wenigstens 35 Gewichtsprozent Polyolefin enthaltenden synthetischen Pulpe hergestellt wird, das auf einer oder beiden Seiten mit einem über-

³ 4

zug aus einer Streichmasse von üblichen Pigmenten durch Ausübung einer Scherkraft auf die Polymeri-

und Bmdemitten versehen ist, und das dadurch ge- sationslösung des Olefinmonomeren. Die erfindungs-

kennzeichnet ist daß man bei der Papierherstellung gemäß verwendete synthetische polyolefinische Pulpe

und der Herstellung des Striches das Papier bei einer muß jedoch nicht unbedingt nach einem der oben-

Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Polyolefins 5 genannten Verfahren hergestellt werden, sondern es

trocKnet unu uann uas so gestrichene Papier bei einer können beliebige synthetische polyolefinische Pulpen

Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polyolefins allein oder im Gemisch mit Holzpulpe in beliebigem

schmelzbinder Verhältnis zu einem Papier in an sich bekannter Weise

Der Grund fur die Tatsache, daß das erfindungs- verarbeitet werden.

gemäß hergestellte Papier eine äußerst große Ober- io Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden

flächenfestigkeit hat, ist auf folgendes zurückzuführen: Beispiele weiter erläutert. Alle Teilangaben beziehen

Ein Papier mit einem großen Gehalt an synthetischer sich auf das Gewicht,
polyolefinischer Pulpe weist eine sehr große Bauschig
keit und Fähigkeit zur Flüssigkeitsabsorption auf.

Die auf dieses Substrat aufgebrachte Überzugsschicht 15

ist also sehr fest verankert. Die Wärmebehandlung Beispiele 1 bis 4
und die Verankerung wirken synergistisch und bewirken eine beträchtliche Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen dem Substrat und der Überzugs- 90 Gewichtsteile hochdichres Polyäthylen mit einem schicht. ₂₀ spezifischen Gewicht von 0,95 und einem Schmelz-Andere Eigenschaften des erfindungsgemäß her- punkt von etwa 13Γ C wurde bei erhöhter Temperagestellten überzogenen Papiers beruhen auf der Tat- tür unter hohem Druck in Methylenchlorid aufgelöst, sache, daß das Papier die vorteilhaften Eigenschaften In der so erhaltenen Lösung wurde eine wäßrige Lösung des Polyolefins, ζ. B. große Feuchtigkeitsfestigkeit mit einem Gehalt von 10 Teilen Polyvinylalkohol des Substrats, ausgezeichnete Dimensionsstabilität 25 emulsionsdispergiert. Die erhaltene Dispersion wurde gegenüber Wasser oder Feuchtigkeit, Wärmeverform- aus einer Öffnung mit 3 mm Durchmesser ausgespritzt, barkeit und Wärmeversiegelbarkeit in der Wärme der Das so erhaltene vernetzte faserförmige Produkt nicht überzogenen Oberfläche im Fall von einseitig wurde zu einer Länge von etwa 5 mm geschnitten, und überzogenem Papier aufweist. " die erhaltenen Stücke wurden in Wasser zu einem Das überzogene Papier gemäß der Erfindung läßt 30 pulpeartigen Material mit einer kanadischen Freiheit sich vielseitig verwenden, z. B. als Druckpapier mit von 400 ml geschlagen. 30 Teile gebleichte Nadeleiner Überzugsschicht von Ton usw., photographisches baumholz-Kraftpulpe und 40 Teile gebleichte Laub-Grundpapier mit einer Überzugsschicht von Barium- baumholz-Kraftpulpe wurden zu einer kanadischen sulfat, Dekorationspapier mit einer Überzugsschicht Freiheit von 300 ml vermischt und geschlagen. Die so ays gefärbten Pigmenten, elektrostatisches Kopier- 35 erhaltene Holzpulpe wurde in geeigneter Weise zu dem papier mit einer Überzugsschicht aus Zinnoxid, pulpenartigen Material zugegeben, wobei Grundmagnetisches Aufzeichnungspapier mit einer Über- stoffe mit einer Konsistenz von 0,5% erhalten wurden, zugsschicht aus Eisenoxid, Zeichenpapier mit einer Disse Grundstoffe wurden auf einer Fourdrinier-Überzugsschicht aus Siliciumdioxid. Papiermaschine zu Papier mit 70 g/m² Gewicht und Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ver- 40 den in Tabelle 1 aufgeführten Polyolefingehalten verwendete polyolefinische Pulpe besteht aus thermo- arbeitet. Die Oberfiächentemperatur der Mehrfachplastischen Harzen, die hauptsächlich aus kristallinen trockner betrug 110 C.

Polyolefinen, wie z. B. lineares Polyäthylen oder iso- Dann wurde ein wäßriges Überzugsmaterial aus taktisches Polyäthylen, bestehen, die in feiner faser- 90 Teilen Ton, 10 Teilen Satinweiß, 10 Teilen Casein förmiger Struktur in ähnlicher Weise, wie dies bei 45 und 10 Teilen Acrylester-Mischpolymerem mit einer Holzbrei der Fall ist, nach irgendeinem beliebigen Konzentration von 40% auf beide Seiten dieser Pa-Verfahren hergestellt werden, und die allein oder in piere in einer Menge von jeweils 21 g/m², bezogen auf Mischung mit Holzpulpe zu einem Papier in bekannter die Fest substanzen, aufgebracht.
Weise verarbeitet werden können. Beispiele für der- In diesen Fällen betrug die Heißlufttemperatur in artige Verfahren zum Herstellen von hauptsächlich 50 einem Bogentrockner ebenfalls 110⁰C. Diese überaus kristallinem Polyolefin bestehenden thermo- zogenen Papiere wurden zwischen den beiden Beplastischen Harzen in feiner faserförmiger Struktur rührungslinien einer Heißkalanderwalze, bestehend sind folgende: Nichtaxiales Strecken eines Polyolefin- aus einer Kombination einer innengeheizten Hartgußfilms und anschließendes Schneiden des Films in ge- stahlwalze und einer wärmebeständigen Kautschukeignete Länge und Schlagen des geschnittenen Films 55 walze, hindurchgeleitet und die überzogenen Papiere zu einer Pulpe; Schmelzmischen von Polyolefin mit so wärmebehandelt. In diesen Fällen betrug die Obereinem mit Polyolefin nicht verträglichen thermo- flächentemperatur der abgekühlten Walze 147°C und plastischen Harz, Strangpressen des Gemisches aus der Beriihrungsdruck 30 kp/cm. Zum Schluß werden Düsen, Strecken der stranggepreßten Produkte, Schnei- die so behandelten überzogenen Papiere durch eine den der Produkte in geeignete Länge und anschließen- «o Superkalanderwalze unter üblichen Bedingungen der des Schlagen zu einer Pulpe; Auflösen von Polyolefin endgültigen Oberflächenbehandlung hindurchgeleitet, in einem geeigneten Lösungsmittel bei hoher Tempe- Die obengenannten Stufen wurden der Reihenfolge ratur und hohem Druck, Ausspritzen der Lösung aus nach bei der Papierherstellung, dem Streichen, der einer öffnung unter normalem Druck unter Bildung Wärmebehandlung und der Oberflächenbehandlung eines faserförmigen Produktes mit netzförmiger Struk- 65 ausgeführt. Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, erhöhte tür, Schneiden des faserförmigen Produktes in ge- sich die Oberflächenfestigkeit (Rupffestigkeit) mit eignete Länge und Schlagen zu einer Pulpe; Über- zunehmendem Gehalt an synthetischer polyolefiführen des Polyolefins in feine faserförmige Struktur nischer Pulpe im Rohpapier.

Tabelle 1

Beispiel	Gehalt an	Undurch	Zugfestigkeit	(kp/15mrr.)	Oberflächen-
	Polyolefin im	sichtigkeil			festigkeit
	Rohpapier
	(Gewichts-
	prozeit)	(%)	trocken	naß	(cm/s)
1	36	93.9	4,7	1,0	48
2	54	93,2	4,3	2,0	66
3	72	89,5	3.5	2,2	126
4	90	88.9	3,2	2,8	über 210

Bemerkung:

In der obigen Tabelle beziehen sich die Festigkeiten alle auf die Werte in der Maschinenrichtung der Papierherstellung. Die Naßfestigkeit wurde bei einer in Wasser von 20° C 2 h lang eingetauchten Probe bestimmt.

Die Oberflächenfestigkeit entspricht der Druckgeschwindigkeit, bei welcher ein Brechen der Oberfläche in dem IGT Druckfähigkeitsapparat unter Verwendung von IPI Ink tack Nr. 7 auftrat. Die obigen Bemerkungen hinsichtlich der Festigkeit gelten auch für die folgenden Tabellen.

Als Bindemittel können die üblicherweise bei der Herstellung von überzogenem Papier verwendeten

es Tons in der Überzugsmasse gemäß Beispiel 4 durch Titandioxid ersetzt werden, beträgt die Undurchsichtigkeit mehr als 98 %.

Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Tabelle 2 ergibt, war die Oberflächenfestigkeit des eine synthetische polyclefinische Pulpe entha tenden

Die Beispiele 1 bis 4 wurden wiederholt, wobei je- gestrichenen Papiers gleich Null. In diesem hall traten doch die Reihenfolge der Verfahrensstufen in Papier- 30 praktisch keine Beschädigungen am Substrataut herstellung, Wärmebehandlung, Streichen und Ober- sondern es wurde nur d.e Überzugsschicht vollständig flächenbehandlung geändert wurden. Wie sich aus der abgeschält.

Tabelle 2

Vergleichsbeispiel

Gehalt an
Polyolefin im
Rohpapier

(Gewichtsprozent)

Undurchsichtigkeit

Zugfestigkeit (kp/15 mm)

trocken

naß

Oberflächenfestigkeit

(cm/s)

36
54
72
90

93,2 90,0 86,1 82,9

4,7 3,9 3,2 3,2

1.0
2,0
2,5
3,0

0 0 0 0

Beispiele 5 bis 8

Die Beispiele 1 bis 4 wurden wiederholt, wobei jedoch die Reihenfolge der Verfahrensstufen in Papierherstellung, Streichen, Oberflächenbehandlung und Wärmebehandlung geändert wurden.

Wie sich aus der folgenden Tabelle 3 ergibt, erhöhte sich die Oberflächenfestigkeit merklich mit zunehmendem Gehalt an synthetischer polyolefin'scher Pulpe. Der Grad der Erhöhung der Festigkeit war größer als bei den Beispielen 1 bis 4.

Tabelle 3	Gehalt an	Undurch	Zugfestigkeit	(kp/15 mm)	Oberflächen
Beispiel	Polyolefin im	sichtigkeit			festigkeit
	Rohpapier
	(Gewichts
	prozent)	<%)	trocken	naß	(cm/s)
	36	93,1	5,4	1,5	57
5	54	90,9	4,1	1,9	110
6	72	88,8	3,5	2,2	164
7	90	88,7	3,2	3,1	über 210
8

Vergleichsbeispiele 5 bis 9

Die Beispiele 5 bis 8 wurden wiederholt, wobei je-)ch die Wärmebehandlung entfiel. Die Ergebnisse tid in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt. Die Ober-

flächenfestigkeit des die synthetische polyc Pulpe enthaltenden gestrichenen Papiers bet In diesem Fall war die Oberflächenfestigkeit auf die Beschädigung des Substrats als solchi zuführen.

Tabelle 4

Vergleichs	Gehalt an	Undurch	Zugfestigkeit	(kp/15 mm)	Obeiflächen-
beispiele	Polyolefin im	sichtigkeit			festigkeit
	Rohpapier
	(Gewichts
	prozent)	(%)	trocken	naß	(cm/s)
5	36	97,1	4,1	0	0
6	54	97,6	2,5	0	0
7	72	97,6	2,1	0	0
8	90	97,9	2,0	0	0
9	0	95,1	7,2	0,3	45

Claims

Patentansprüche:

L Verfahren zum Herstellen eines gesirichenen Papiers mit großer Oberflächenfestigkeit, wobei das Rohpapier aus einer wenigstens 35 Gewichtsprozent Polyolefin enthaltenden synthetischen Pulpe durch übliches Entwässern hergestellt und eine aus üblichen Pigmenten und Bindemitteln bestehende wäßrige Streichmasse auf eine Seite oder beide Seiten des Papiers aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Trocknen bei der Rohpapierherstellung und das nachfolgende Streichen bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Polyolefins ausführt und dann ias so erhaltene gestrichene Papier durch Erhitzen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polyolefins schmelzbinder.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Rohpapiers eine aus einem thermoplastischen Harz bestehende synthetische polyolefinische Pulpe verwendet, die hauptsächlich aus kristallinem Polyolefin, wie linearem Polyäthylen und isotaktischem Polypropylen, besteht und die eine feine faserförmige Struktur, äh, lieh wie Holzpulpe, aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Rohpapiers ein Gemisch aus synthetischer polyolefinischer Pulpe und Holzpulpe verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung des Rohpapiers ausschließlich polyolefinische synthetische Pulpe verwendet.