DE2846766C2

DE2846766C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schichtträgers für ein fotografisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE2846766C2
Application number: DE2846766A
Authority: DE
Inventors: Michael Robert Hazlelere High Wycombe Chamberlain; Roger Edward Hyde Heath Amersham Wallis
Original assignee: Wiggins Teape Group Ltd
Current assignee: Curtis Fine Paper Holdings Ltd
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1984-06-07
Also published as: ES474993A1; FR2408854A1; IT7829684A0; US4238280A; BE871878A; CH635691A5; NL185370C; IT1100099B; DK497778A; DE2846766A1; JPS5484721A; NL185370B; GB1603830A; JPS5654625B2; IE47462B1; FR2408854B1; LU80491A1; IE782101L; NL7811058A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fotopapieres. welches durch eine Wärmebehandlung von thei .noplastischen, synthetischen, ein Papier bildenden Fasern erzeugt wird.

Die Verwendung synthetisier Fasern zur Papierherstellung ist seit langem bekannt, bis jetzt jedoch nicht weit verbreitet. Ein Grimd hierfür ist darin zu sehen, daß die Fasern, weiche ursprünglich für diesen Zweck vorgesehen wurden, bezüglich ;' rer Morphologie und ihrer Eigenschaften stark unterschiedlich zu den konventionellen Zellulosefasern waren. Es war deshalb nicht möglich, aus ihnen ein Papier guier Qualität zu fertigen. In den letzten Jahren jedoch wurden synthetische Fasern erhältlich, welche eine größere Ähnlichkeil zu Zellulosefasern aufweisen und damit die Möglichkeit eröffnen, mit solchen synthetischen Fasern Papiere guter Qualität herzustellen. Bei diesen neuartigen Synthesefasern für die Verwendung zur Papierhersteliung handelt es sich im allgemeinen um Polyolefine, wie beispielsweise um Polyäthylen und Polypropylen, hin aus solchen Fibrillen hergestellter Papierfaserbrei wird meist als synthetischer Brei bezeichnet.

Fasern aus Polyolefin sind thermoplastische Kunststoffe. Ein Papier, welches ganz oder zum Teil aus Polyolefinfibrillen mittels einer Hitzebchandlung hergestellt wird, weist Eigenschaften auf. welche sich beträchtlich von konventionellem Papier unterscheiden. Die Eigenschaften sind oftmals mit denjenigen eines Kunststoffilms vergleichbar. Im allgemeinen findet bei synthetischem Papier eine stärkere Wärmebehandlung statt als bei einem Zellulosepapier mit dem gleichen Flächengewicht. Ein wesentlicher Unterschied eines aus Polyolefinfasern hergestellten Papiers im Vergleich zu einem Zcllulosepapicr besteht in der weitaus größeren wasserabstoßenden Eigenschaft.

Die hydrophoben Eigenschaften und die Eigenschaften der Bindung bei Wärmeeinwirkung machen Papiere, welche aus thermoplastischen synthetischen Fibrillen hergestellt werden, für bestimmte Produkte besonders geeignet, wie beispielsweise für Unterlagen zur Herstellung eines Fotopapiers. Fotopapicrunterlagen sollen beispielsweise eine bestimmte Oberfläche aufweisen, d. h. die Oberfläche sollte glänzend, matt oder gemustert sein, wobei auf diese Oberfläche sodann eine ebene fotografische Beschichtung aufgebracht wird. Das Unterlagenpapier sollte einen hohen Reinheitsgrad aufweisen, damit es mit der fotografischen Emulsion nicht reagiert.

■>5 Es sollte eine ausreichende Festigkeit und Flexibilität haben, damit es einwandfrei beschichtet werden kann. Es muß eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, damit der spätere Abzug vom Endverbraucher ohne Beschädigung des Bildes verwendet werden kann. Das Papier soll feuchtigkcitsunempfindlich sein, damit es der Behandlung mit Wasser und den Lösungen für das Entwickeln und Fixieren des Bilds widersteht. Entwicklerlösungen sind beispielsweise stark alkalisch, während Fixierlösungen stark sauer sind. Von dem Papier wird weiterhin gefor-

bO dert. daß es eine gute Maßstabilität aufweist und bei der Behandlung mit Wasser und den zuvor erwähnten Lösungen wenig davon absorbieri. Eine gute Oberflächciiopa/itiii ist notwendig, damit das er/engte Bild eine gute Auflösung aufweist. Dies wird üblicherweise erreicht durch Zugabe von Titandioxid.

Als fotografische Untcrlagenpapiere finden seither pigmentierte Papiere, insbesondere Baryl-Papiere Verwendung. Diese Papiere weisen jedoch nicht all die vorerwähnten Eigenschaften auf, was beispielsweise bezüg-

M lieh des Feuchligkeitswidcrsuindcs, der Maßstabilitäi und tier gewünschten geringen Absorption gegenüber Lösungen beim Entwickeln jjilt. Vor einigen |ahren kamen polymcibcschichtcie Papiere als fotografische Unterlagspapierc zur Anwendung. Die polynierbcschichictcn Seiten des Papiers schützen dieses vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und weisen weiterhin eine gute Oberfläche für das Beschichten mit fotografischen

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Emulsionen auf. Polymerbesehichtetes Papier weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. beispielsweise ist es möglich, daß Entwickler- und Fixierlösung längs der Kanten des Papiers adsorbiert wird, was zu einem Fleekigwerden führt, da die Faserstruktur durch die Polymerbeschichtung sichtbar ist. Es ergibt sich eine fehlerhafte Oberfläche. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß eine Neigung der Polymerbeschichtung zum Ablösen vom Papier besteht. Um diese Nachteile zu überwinden, wurde bereits vorgeschlagen, dem Papier einen bestimmten Anteil synthetischer Fasern beizugeben, bevor das Papier mit dem Polymer beschichtet wird. Hierbei ist jedoch nicht das Problem der Durchsichtigkeit der Zclluloscfascrn gelöst. Außerdem ist die Herstellung eines solchen Papiers teurer im Vergleich zu einem solchen, welches keine Synthesefasern aufweist.

Aus dem vorstehenden ergibt sich, da die Probleme stets in Verbindung mit dem verwendeten Papier aus Zellulosefasern entstehen. Es wäre deshalb naheliegend, anstelle des Papiers einen Polymerfilm als Unterlage für ein Fotopapfsr zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Polymere, die ausreichend billig sind, um ökonomisch für diesen Zweck eingesetzt werden zu können, zu flexibel sind, um vom Endverbraucher akzeptiert zu werden. Einem solchen Papier fehlt also die notwendige Steifigkeit. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bestimmte Polymere Stoffe enthalten, welche sich nicht inert gegenüber fotografischen Schichten verhalten. Polymere jedoch, weiche eine ausreichende Steifigkeit aufweisen und sich inert verhalten, sind jedoch zu teuer, um in größerem Ausmaß als Unterlagen für Fotopapierc verwendet werden zu können. Ihre Anwendung ist deshalb bestimmten Innenbereichen vorbehalten.

Aufgabe ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Fotopapierunterlage anzugeben, welche ganz oder teilweise aus thermoplastischen synthetischen Fasern hergestellt wird ur;d nicht nur für polymerbeschichteie Produkte verwendet werden kann sondern auch für solche, die keine Polymerbeschichtung aufweisen. Es sind Synthesefasern erhältlich, welche einen ausreichend hohen Reinheitsgrad aufweisen, so daß sie nicht reagieren mit fotografischen Emulsionen.

Die hydrophoben Eigenschaften der Fasern bewirken, daß das Papier Wasser und fotografische Lösungen weniger absorbiert als ein Papier aus Zelluosefasern. Die Wärmebehandlung, die bewirkt, daß die Fasern sich miteinander verbinden, führt zu einer Verbesserung der Festigkeit sowohl im nassen als auch im trockenen Zustand. Es ist jedoch nicht einfach, Synthesefasern zu verwenden, um eine Kombination all der Eigenschaften zu erhalten, die bei einem fotografischen Untcrlagepapicr wünschenswert sind. Wird beispielsweise die Wärmebehandlung ausgeführt in Verbindung mit einem konventionellen Walz- oder Prägevorgang, dann führt dies dazu, daß alle oder die meisten Fasern des Papiers zusammenbacken, so daß der fasrige C¹ arakter des Papiers beeinträchtigt oder gar zerstört wird. Das Papier fühlt sich dann nicht mehr wie Papier an. Das so erhaltene Produkt weist auch nicht mehr die Flexibilität auf, um dem Beschichtungsvorgang auszuhalten, Uiid die Steifigkeit ist beeinträchtigt, so daß der Endverbraucher das Fotopapier als zu lappig zurückweist. Ein weiterer Effekt des Zusammenbackens der Fasern besieht darin, daß die Opazität des Papiers vermindert oder gar beseitigt ist. Die Opazität hängt nämlich in starkem Maß vom Vorhandensein von Faserteilchen zwischen den einzelnen Fasern des Papiers ab. Sind solche Zwischenverbindungsteilchen zwischen den einzelnen Fasern nicht mehr vorhanden, wird die Opazität stark beeinträchtigt.

Alternativ zur Anwendung von Druck beim Erwärmen ist es bekannt, das Erwärmen vorzunehmen, ohne daß dabei ein Druck oder daß nur ein geringer Druck ausgeübt wird. Die Wirkung wird hierbei in weitem Maße bestimmt durch die Temperatur und die Dauer der Wärmeeinwirkung. Bei Anwendung einer geringen Temperatur, d. h. einer Temperatur, weiche den Schmelzpunkt des Fascrmaierials für eine ziemlich kurze Erwärmuagszeit nicht wesentlich übersteigt, vereinigen sich die Fasern an ihren Berührungspunkten, so daß im Mikrobereich gesehen ein ziemlich großes Gitter entsteht, bei welchen zwischen den miteinander verbundenen Fasern Zwischenräume vorhanden sind. Diese Zwischenräume führen an der Oberfläche zu Verliefungen. Wird eine stärkere Hitzebchandlung vorgenommen, d. h. bei einer höheren Temperatur und/oder bei einer längeren Erwärmungszeil, werden die Oberflächenfasern des Papiers völlig geschmolzen und verlaufen miteinander, so daß die Vcrtiefungsbildung an der Oberfläche vermindert wird. Hierbei besieht jedoch die Neigung, daß die Wärme während dieser Zeitdauer in das Papier eindringt und ein Verschmelzen und mindestens ein teilweises Verdichten der Fasern in anderen Teilen des Papiers bewirkt. Wie schon vorerwähnt, wird hierdurch der Papiercharakter verloren und wegen des Fehlens der Zwischenräume zwischen den Fasern die Opazität verringert. Ein weiteres Problem, das bei einer zu starken Hitzeeinwirkung entsteht, ist darin zu sehen, daß die Steifigkeit des Materials leidet und die Weiterverarbeitung des Papiers problematisch wird.

Einige der vorerwähnten Probleme werden vermieden mit einem Hersteliverfahren, wie es in der DE-OS 26 OO 596 beschrieben ist. Eine Papierbahn, welche zumindest teilweise aus synthetischen Fasern besteht, wird erhitzt auf eine Temperatur oberhalb der Füeßschmclztemperutur. Danach wird die Papierbahn abgekühlt auf eine Temperatur unterhalb der Fließschmelztemperatur .les i<unststoffmaterials. wobei die Papierbahn in Kontakt steht mit einer Formoberfläche, welche beim Abkühlen ihre Oberflächenstruktur auf die Oberfläche der Papierbahn überträgt. Befindet sich die Papierbahn bei einer Temperatur oberhalb der Fließschmeiitemperatur, wird diese Papierbahn lediglich unterstützt, jedoch wird im wesentlichen kein Druck auf sie ausgeübt.

Obwohl das Verfahren in der DE-OS 26 00 596 wesentliche Vorteile mit sich bringt, wurde gefunden, daß die Oberfläche der Papierbahn manchmal rauh ist, d. h. die vorerwähnten Vertiefungen aufweist, da die Zwischenräume zwischen den einzelnen Fasern an der Oberfläche des Papiers nicht vollständig mit geschmolzenem Fasermaterial ausgefüllt sind,

Diese Oberflächenrauhigkeit verhindert, daß die Oberflächenbesehichuing mit den fotografischen Emulsionen nicht über die gesamte Oberfläche eben ausgeführt werden kann.

Es wurde gefunden, daß das Problem der Obcrflächcnrauhigkeil vermieden oder zumindest stark vermindert tn werden kann, wenn der Oberfläche des Papiers ausreichend Hitze zugeführt, wird, damit die im Oberflächenbereich vorhandeneii Fasern vollständig schmelzen, so daß deren Fascrstruktur zerstört wird und sich ein im wesentlichen homogener Obcrflächenfilm ergibt. Gleichzeitig soll von der acgeiüberlicEcnden Oberfläche des

Papiers Wärme abgeführt werden, damit sich im Inneren des Papiers keine Verdichtung einstellt.

Die Nachteile der bekannten Papiere werden vermieden bei einem Papier, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Es sei erwähnt, daß bei dem erfindungsgemaßen Papier ein allmählicher Übergang vom Oberflächenfilm zur ersten Faserschicht vorhanden ist, daß also keine klare Trennfläche vorhanden ist. Ein ebensolcher allmählicher Übergang ist zwischen der ersten Faserschicht und der zweiten Faserschicht vorhanden. Die gewünschte Oberfläche kann beispielsweise hochglänzend, matt oder gemustert sein. Die Erfindung erfaßt auch solche Unterlagen, welche mit einer fotografischen Beschichtung versehen sind. Unter fotografischer Beschichtung sind nicht nur lichtempfindliche Emulsionen zu verstehen, sondern auch Emulsionen, welche empfindlich gegenüber

ίο anderen elektromagnetischen Strahlungen sind.

Die bei dem Verfahren erwähnte Bestimmung des prozentualen Porengchalts ist die Übernahme eines bei Druckern weit verbreiteten Verfahrens zur Bestimmung der Glätte einer Papieroberfläche. Bei diesem Verfahren wird eine sogenannte Mikrokonturtinte verwendet. Eine kleine Menge einer solchen Mikrokonturlinte wird auf die zu prüfende Oberfläche aufgebracht und mittels eines Tuchs von dieser Oberfläche abgewischt. Sind Vertiefungen vorhanden, bleibt Tinte in diesen Vertiefungen, wodurch die Tönung der Oberfläche verändert wird. Das Maß der Verfärbung ist ein Maß für die Vertiefungen. Obwohl die Verfärbung mit dem Auge festgestellt werden kann, ist es. doch vorzuziehen, sie mittels eines Fotometers zu bestimmen, beispielsweise mittels eines elektrischen Remissionsfotometers. Mittels des Fotometers wird die Oberflächentönung vor und nach dem Aufbringen der Mikrokoniurtinte gempwn. wobei '•ich die Worte R\ i.inrj /?_: ergeben, mit denen gemäß der Gleichung der prozentuale Porengchalt errechnet wird. Wird das Maß des Porengehalts in dieser Form ausgedrückt, v/erden Differenzen im Reflektionsvcrhaltcn kompensiert, welche infolge Differenzen im Weißgrad der ursprünglichen Probe begründet sind.

Um Differenzen im Farbton der Mikrokonturlinte kompensieren zu können, sollten die fotometrischen Messungen unter Verwendung eines Complementärfilters ausgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Rotfilters, wenn eine blaue Mikrokoniurtinte Anwendung findet.

Es wurde gefunden, daß das Reflexionsvermögen einer völlig porenfreien hochglänzenden Oberfläche nach dem Auftrag und dem Entfernen der Mikrokonturtinte geringer ist als zuvor, vermutlich dadurch, daß eine dünne Schicht der Tinte auf der Oberfläche zurückbleibt. Dies Wc ^n zu einem erhöhten Prozentwert P., führen, selbst wenn keine Poren vorhanden sind. Dieser Effekt ist besonders spürbar bei matten oder gemusterten

M Oberflächen, da diese relativ vertiefte Oberflächenbereiche aufweisen, die dazu neigen. Tinte beim Abwischen zurückzuhalten. Um dies zu kompensieren, ist es notwendig, den Prozentwert P, zu messen unter Verwendung eines Papiers, bei welchem Porenfreiheit vorausgesetzt werden kann. Ein solches Papier wird erhalten, indem eine Papierbahn aus synthetischen Fasern unter Einwirkung von Hitze so verdichtet wird, daß keine Faserstruktur mehr vorhanden ist. Der Test mit der Mikrokonturtinte wird dann ausgeführt in entsprechender Weise wie zuvor in Zusammenhang mit dem Wert P₁, beschrieben, wobei sich die Reflexionswerte Ri und Rt ergeben, wobei Rt die Reflexion einer porenfreien Oberfläche nach dem Aufbringen und Abwaschen der Mikrokonturtinte ist, während der Wert R₁ die Reflexion vor dem Tintenauftrag bedeutet. Der Wert von P_ü wird dann erhalten durch die Gleichung

xioo.

Der Wert P₁ des tatsächlichen Porcngehalts wird dann erhalten durch die Gleichung P₁ = (P_n,- PJ. Dieser Ausdruck ist gültig für hochglänzendc. matie oder gemusterte Oberflächen, jedoch wird vorausgesetzt, daß P, bestimmt werden muß für eine Unterlage, welche die gleiche Oberfläche aufweist wie diejenige, für welche P, bestimmt wird. Da der Wert P₁₁ größer ist bei gemusterten Oberflächen als bei matten oder hochglänzenden Oberflächen, ist der auf diese Weise gemessene Wert von P, dementsprechend weniger genau, was jedoch nicht von Bedeutung ist.

In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich die Prozentangaben des Porenanteils auf den Wert P₁, außer es ware was anderes angegeben. Obwohl beim Wert P₁ eine Abweichung bis zu 10% toleriert werden kann, beträgt diese vorzugsweise 0.

Das vorliegende Verfahren kann ausgeführt werden unter Verwendung verschiedener Arten von Geräten. Es kann beispielsweise chargenweise verfahren werden, wobei zwischen zwei Platten das Papier angeordnet wird. Eine der Platten erwärmt eine Seite des Papiers, während die andere Platte die andere Seite des Papiers abkühlt.

Die Erwärmung der Platte bildet hierbei die Formoberfläche, welche für das gewünschte Oberflächenaussehen des Papiers an dieser Seite bestimmend ist. F.s kann auch kontinuierlich verfahren werden, indem das Papier über eine erwärmte Walze geführt wird, wobei die der Walze gegenüberliegende Papieroberfläche abgekühlt wird, beispielsweise mittels aus Luft ausströmenden Düsen oder einem anderen Kühlmedium. Wird das Papier mit ausreichend hoher Geschwindigkeit über die Walze geführt, kann ggf. auf eine Luftdüsenströmung verzichtet werden. Die normale nicht erzwungene Abkühlung kann in diesem Fall ausreichen, die gewünschte Wärmeabfuhr zu bewirken.

Für die Wärmeabfuhr von der nicht erwärmten Oberfläche des Papiers ist es nicht unbedingt notwendig, daß diese Oberfläche in Kontakt steht mit einem abkühlenden Teil oder Medium, beispielsweise mit Luft bei oder unterhalb der Umgebungstemperatur. Das abkühlende Teil oder Medium kann auch eine Temperatur oberhalb

t>5 der Umgebungstemperatur aufweisen, wobei es lediglich erforderlich ist daß diese Temperatur ausreichend unterhalb derjenigen Temperatur der erwärmten Oberfläche des Papiers ist, damit die notwendige Wärmemenge von der nichterhitzten Oberfläche des Papiers abgeführt wird.

Ein mit Walzen arbeitendes Gerät ist beispielsweise beschrieben in der britischen Patentanmeldung I 422/75.

Dieses Gerät kann so modifiziert werden, duß ausreichend Wärme von der nicht erwärmten Oberfläche des Papiers durch die Verwendung einer Lufidüsenströmung oder auf andere Weise abgeführt wird. Bei einem solchen Gerät wird die Formoberfläche gebildet durch die Oberfläche einer folgenden Formwalze, wobei das Papier noch eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, wenn es die Hcizwalze verläßt und auf die Oberfläche der Formwalze auftriffl, d. h. die Papierbahn ist noch ausreichend weich, wenn sie in Kontakt tritt mit der Formwalzenoberfläche.

Vor dem Wärmebehandlungsschritt kann eine Vorerwärmung ausgeführt werden, um die Papieroberfläche, welche anschließend erwärmt wird, teilweise zu verdichten. Solch eine Vorcrwiirnuing kann ausgeführt werden beispielsweise mittels Wärme oder mittels einer Lösungsmittelbehandlung des Papiers.

Falls gewünscht, kann die Oberfläche der eine zweite Phasenschicht aufweisenden Unterlage in einem nach- iu folgenden Schritt behandelt werden, beispielsweise um eine undurchlässige Oberflächenhaut zu erhalten. Dieser weitere Verfahrensschritt muß jedoch so.'gfältig ausgeführt werden, damit sichergestellt ist, daß insgesamt die zweite Faserschicht durch die weitere Wärmebehandlung zerstört wird, da es nämlich wesentlich ist, daß die leicht gebundene Faserschicht erhalten bleibt, selbst wenn diese Schicht sehr dünn ist. Ein Vorteil einer solchen Haut besteht darin, daß die Haut die papierartige Schicht von einer möglichen Schädigung beim Kontakt mit fotografischen oder Waschlösungen schützt.

Falls gewünscht, kann das Papier gemäß dem vorliegenden Verfahren auf seinen beiden Oberflächen behandelt werden, so daß sich eine Unterlage ergibt, welche beidseits im wesentlichen porenfrei und homogen ist. Hierbei schließt sich an jeden Oberflächenfilm eine durchgehend verbundene Faserschicht an, und in der Mitte ist eine leicht gebundene zweite Faserschicht vorhanden, wobei diese zweite !eicht gebundene raseisehicni behr dünn sein kann. Hierbei muß natürlich derart vorgegangen werden, daß der bei der ersten Wärmebehandlung erzeugte Oberflächenfilm durch die zweite Wärmebehandlung nicht zerstört wird, wenn über den ersten Oberflächenfilm die Unterlage abgekühlt wird.

Bei einer Unterlage, welche auf beiden Oberflächen wärmebehandelt wurde, muß sichergestellt sein, daß die leicht verbundene zentrale Faserschicht eine ausreichende Bindung aufweist, um eine Delamination der Llnterlage in zwei Hälften zu vermeiden. Andererseits darf jedoch die Bindung in der zentralen Faserschicht nicht so stark sein, daß keine leicht verbundene Schicht mehr vorhanden ist.

Die Fotopapierunterlage weist somit eine Oberfläche auf, welche porenfrei ist und eine ebene Beschichtung mit fotografischen Emulsionen ermöglicht. Das Vorhandensein einer durchgehend gebundenen ersten Faserschicht und einer leicht gebundenen zweiten Faserschicht gibt der Unterlage die notwendige Festigkeit und Flexibilität, damit diese Unterlage ohne weiteres den Beschichtungsvorgängen unterworfen werden kann. Das Endprodukt kann vom Endverbraucher gut benutzt werden. Die hydrophobe Natur der Fasern führt dazu, daß die Unterlage resistent ist gegenüber der Absorption von Wasser und fotografischen Lösungen. Das Vorhandensein des Oberflächenfilms oder einer Haut oder eines Filmes auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Unterlage führt dazu, daß die Unterlage der Behandlung mit Wasser und fotografischen Lösungen widersteht.

Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit selbst geringer Mengen von Zellulosefasern im Papier dazu führt, daß eine Oberfläche erhalten wird, die für das ebene Beschichten mit einer fotografischen Emulsion schlecht geeignet ist und zu einer Qualität führt, welche mit der konventionellen Qualität nicht vergleichbar ist. Es ist deshalb erforderlich, daß bei der Herstellung eines solchen Papiers die Papiermaschine vollständig von Zellulosefasern gereinigt werden muß.

Die vorliegende Fotopapierunterlage kann konventionelle Additive enthalten oder tragen, wie sie bei Fotopapierunterlagen üblich sind. In vielen Fällen können die Additive in das zu behandelnde Papier eingebracht werden, indem sie dem Papierbrei beigegeben werden. Es ist auch möglich, diese Additive in die Fasern selbst einzubringen, indem die Additive der Schmelze beigegeben werden, aus denen die Fasern hergestellt werden. Solche Additive können bestehen aus den Weißgrad beeinflussenden Mitteln, wie beispielsweise Titandioxid. optischen Aufhellern, antistatischen Zusätzen und Tönungsmitteln. Bei einer Fotopapierunterlage können bis zu 20% Titandioxid beigegeben werden, vorzugsweise im Bereich zwischen 7 und 12%. Geeignete optische Aufheller werden in einer Menge von 0 bis 0,6% zugegeben. Vorstehend handelt es sich um Gewichtsprozente.

Die Oberfläche der Fotopapierunterlage kann in üblicher Weise, beispielsweise durch eine Koronaentladungsbehandlung behandelt werden, um die Adhäsion der fotografischen Emulsion auf dem Träger zu verbessern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematische Darstellungen mehrerer Fotopapierunterlagen und

F i g. 2 eine Vorrichtung zur Herstellung der Blätter gemäß F i g. 1.

Fig. la zeigt ein Blatt mit einem im wesentlichen homogenen Oberflächenfilm 1, einer im wesentlichen voll gebundenen erster Faserschicht 2, welche dem Film 1 benachbart ist und eine leicht gebundene zweite Faserschicht 3, welche sich an die Faserschicht 2 anschließt. Die F i g. 1 b, 1 c und 1 d zeigen Blätter, bei denen die Dicke des Films und der Schichten 2 und 3 unterschiedlich ist als Ergebnis einer stärkeren Wärmeabfuhr von der nicht erhitzten Oberfläche der Papierbahn. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein wesentlicher Teil des Blatts leicht gebunden ist und der homogene Film relativ dünn ist. Die F i g. 1 e zeigt ein Blatt, welches, nach der Hauptwärmebehandlung einer weiteren Behandlung an seiner papierartigen Oberfläche unterworfen wurde, um dort eine dünne rückseitige Haut 4 zu erzeugen. Die Oberfläche der Haut 4 ist nicht besonders glatt, obwohl die Unregelmäßigkeiten dieser Oberfläche in F i g. Ie eher übertrieben dargestellt sind. Wie schon darauf hingewiesen, ist keine klare Trennschicht zwischen dem Film 1 und der Schicht 2 und zwischen der Schicht 2 und der Schicht 3 vorhanden. Vielmehr sind die Übergänge allmählich.

Die F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines Papiers 16. Diese Vorrichtung besteht aus den oberen und unteren Platten 11,12. Die Platten 11 und 12 sind mit Auflageflächen 13 und 14 versehen, welche über die Platten 11,12 überstehen. Die untere Platte 12 trägt auf ihrer Auflagefläche 14 ein für die Oberflächen-

..;.·' art bestimmendes Teil 15, welches entsprechend an seiner Oberfläche ausgebildet ist, je nachdem, ob eine hochglänzende, matte oder gemusterte Oberfläche erhalten werden soll. r*ic Teile 14 und 15 können Tempera-

;-'; tursensoren enthalten, die zur Messung der Temperatur der unteren Platte 12 und der erwärmten Oberfläche

l·''. des Papiers dienen.

.i 5 Beim Gebrauch wird die untere Platte 12 auf die gewünschte Temperatur erhitzt, welche oberhalb der 5; Fließschmelztemperatur der synthetischen thermoplastischen Fasern liegt, aus denen das Papier 16 gefertigt ist. il,i Das Papier 16 wird auf die oberflächenbestimmende Oberfläche 15 gelegt, und mehrere Blätter 17 aus einem ;*' Isoliermaterial werden zwischen dem Papier 16 und der Platte 11 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlich- :·;;.: keit sind in Γ i g. 2 das Papier 16 und die Blätter 17 im Abstand voneinander zwischen den Platten dargestellt. Die !,] ίο Platten werden sodann gegeneinander geführt, wobei die Fotopapierunterlage 16 in Kontakt tritt mit der $ Oberfläche 15 der Platte 12 und somit erhitzt wird. Die obere Platte 11 wird gekühlt, so daß Wärme von der nicht j"; erwärmten Oberfläche des Blatts 16 abgeführt wird. Die Blätter 17 aus Isoliermaterial bewirken, daß nicht zu viel tj Hitze auf diese Weise abgeführt wird. Die Temperatur der Platte 11 beeinflußt somit die Größe der abgeführten ■>'! Wärmemenge, und es; kann notwendig sein, mehr oder weniger Isoliermaterial 17 vorzusehen. Bei entsprechen- i,i 15 der Temperatureinstellung ist es jedoch auch möglich, auf das Isoliermaterial zu verzichten. Ein geeignetes ';'; Isoliermaterial ist silikonimprägniertes Pergamentpapier, wie es beispielsweise unter der Handelsmarke »Bake-Λ well« vertrieben wird. Es ist zu erwähnen, daß die Wirkung der Wärmeabfuhr nicht direkt abhängig ist von der |ii Zahl der verwendeten Blätter aus Isoliermaterial. Die optimale Anzahl von Blättern kann leicht durch Routineis, versuche bestimmt werden.

γ\ 20 Die in den Fig. la bis Ib gezeigten Blätter weisen eine zunehmend dicker werdende schwach gebundene

ι· Schicht auf. Dies wird durch Vermindern der Anzahl der verwendeten Blätter aus Isoliermaterial.

yp Es hat sich gezeigt, daß die Hauptfaktoren, welche die Struktur der wärmebehandelten Blätter beeinflussen,

¹Ij die Temperatur der Heizplatte 12, die Temperatur der Formoberfläche 15, die Temperatur, welche die erwärmte

% Oberfläche des Papiers, die Temperatur, welche auf der Rückseite des Papiers herrscht und die Zeit, wahrend der

üä 25 das Papier erhitzt wird, sind.

/'P Diese Variablen hängen zu einem großen Maß voneinander ab und von der Wärmemenge, welche dem Papier

ii;i zugeführt wird, was im starken Maße den Aufbau des Papiers bestimmt. Es ist daher möglich, die Wärmebehand-

«ί lung des Papiers in weitem Ausmaß zu steuern durch Einstellen lediglich einer dieser Variablen. Es hat sich

»•| gezeigt, daß dies in besonders günstiger Weise erreicht werden kann durch Verändern der Anzahl der Blätter

|| 30 aus Isoliermaterial. Es sind jedoch auch andere Steuermitel möglich, wie beispielsweise das Einstellen der

|i Temperatur der erwärmten Platte und/oder das Einstellen der Kühltemperatur und/oder die Dauer der Wärme-

'||| behandlung. Der Druck, mit dem die Platten das Papier pressen, ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, und es hat sich

,§! als günstig erwiesen, wenn dieser Druck nicht die Drücke erreicht, welche normalerweise beim Warmprägen

ifi auftreten. Ein geeigneter Druck ist 1000 Nm-² (120 p.s.i.), jedoch kann der angewendete Druck auch höher oder

H 35 niedriger sein, falls andere Variable entsprechend eingestellt sind.

Ιΰ? Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

£3 uCiSpiCl !

φ Eine Anzahl von Papieren mit unterschiedlichem Flächengewicht werden aus einer wäßrigen Dispersion

$1 40 thermoplastischer synthetischer für die Papierherstellung geeigneter Fibrillen mittels eines konventionellen

ψ> Papierherstellverfahirens hergestellt. Diese Papiere werden wie zuvor beschrieben wärmebehandelt, jedoch

|| wird eine unterschiedliche Anzahl von Papiertafcln aus Isoliermaterial zwischen der Fotopapierunterlage und

H der oberen Platte verwendet. Bei dem Isoliermaterial handelt es sich um »Bakewell« silikonimprägniertes

Pergamentpapier mit einem Flächengewicht von 42 g/m², einer Dicke von etwa 51 μΐη und einer Dichte von 45 etwa 1,2. In jedem Fall wurde ein Blatt mit einem im wesentlichen homogenen Oberflächenfilm einer im wesentlichen fest verbundenen ersten Faserschicht und einer leicht gebundenen zweiten Faserschicht hergestellt. Die Resultate der physikalischen Tests zur Bestimmung der Eigenschaften der so hergestellten Blätter sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Es ist zu vermerken, daß die Zug- oder Reißfestigkeit des Papiers nach der Hitzebehandlung größer ist bei einem dünnen Blatt als bei einem dickeren Blatt. Dies ist auf die Tatsache 50 zurückzuführen, daß bei dem dünneren Blatt über die Dicke hinweg eine größere Verdichtung erfolgt ist, d. h. das dünnere Blatt weist relativ mehr konsolidiertes Material auf. Es ist weiter festzustellen, daß die dünneren Blätter eine größere Steifigkeit aufweisen, was im Gegensatz zu der normalen Erwartung steht, daß die dickeren Blätter steifer sein sollten. Dieser Widerspruch ist ebenfalls darauf zurückzuführen, daß die dünneren Blätter in stärkerem Maße verdichtet sind als die dickeren Blätter.

Tabelle 1

Anzahl der Ursprüngliches Dickenach »Bakewell«- Flächengewicht Behandlung Blätter des behandelten (μιτι)

Papiers

(g/m²)

Durchschnitt- Zugfestigkeit Dehnung nach Steifigkeit Poren-

liche Dichte nach Behandlung nach Kenley anteil

nach Behandlung (%) nach (%)

Behandlung*) (N/15 mm) Behandlung (P₁)

(g/cc) (mN)

18

14

12

223,5 223.0 226,0 223,0

290 301 318 328

0.77
0,74
0,70
0,68

69 61 60 46

11

14

12

37 36 37 34

*) Die mittlere Dichte wird ermittelt an drei unterschiedlichen .Stellen des Blatts.

Jeweils bef"g die Temperatur der erwärmten Platte 147,5" C, die Oberflächentemperatur der Formoberfläche war ursprünglich 131,5⁰C und am Ende des Erwärmungsschrittes 133,O⁰C. All diese Temperaturen wurden mit einer Genauigkeit von ±2,5°C gemessen. Der Druck betrug 1000 kNm Λ und die Zeit, während der sich das Papier zwischen den Platten befand, war 20 Sekunden.

Das Vorhandensein eines Oberflächenfilms, einer ersten vollverschwcißten Faserschicht und einer leichtverschweißten zweiten Faserschicht wurde mittels eines Scherapparats nach Taber ermittelt. Dieses Scheuergerät wird normalerweise zum Messen der Härte bzw. der Abriebfestigkeit eines Materials verwendet, rür den vorliegenden Fall wurde der Apparat geringfügig modifiziert. Der Apparat weist einen Drehtisch auf, auf welchem zwei koaxial angeordnete Räder, nicht diametral angeordnet an gegenüberliegenden Seiten deii· Drehtellerachse laufen. Die Räder sind mit einem harten scheuernden Material an ihren Oberflächen versehen. Eine Scheibe des warmbehandclten Materials wird auf dem Drehtisch angeordnet, der sodann eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen ausführt, wobei die beiden Räder ebenfalls eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen ausführen. Die Drehrichtungen der beiden Räder ist gegenläufig, da sie jedoch an gegenüberliegenden Seiten der Drehachse des Drehtellers angeordnet sind, drehen sie sich in der gleichen Richtung relativ zu dem zu testenden Papier. Die Wirkung des Kontakts zwischen den zwei Rädern und dem Papier auf dem Drehteller besteht di;rin daß das Papier aufgescheuert wird, wobei die Geschwindigkeit, mit der dies erfolgt, bestimmend ist für die Härte der abgescheuerten Schicht. Die Abscheuergeschwindigkeit kann in periodischen Abständen gemessen werden durch Entfernen des Blatts vom Drehtisch und durch Messen seines Gewichts im Vergleich zu seinem Ursprungsgewicht.

Cs hat sich gezeigt, daß wenn ein Papier mit seinem Oberflächenfilm nach unten auf dem Drehteller angeordnet wird, so daß also ursprünglich die leicht gebundene zweite Faserschicht die Oberseite bildet und in Kontakt steht mit den beiden Rädern, anfänglich ein starker Abrieb festzustellen ist, sich jedoch nach einer bestimmten Zeit die Abriebgeschwindigkeit vermindert, wobei sich jedoch die Räder noch nicht durch das Papier ganz hindurchgearbeitet haben. Nach einer weiteren Zeitdauer vermindert sich die Abriebgeschwindigkeit weiter und hört schließlich ganz auf. Dies bedeutet, daß die leicht gebundene zweite Faserschicht rasch abgerieben wird, die erste, miteinander verschmolzenen Fasern aufweisende Faserschicht weniger gut abgerieben wird, wobei das Scheuern über eine relativ lange Zeitdauer durchgeführt wird, und daß letztlich der im wesentlichen homogene Film nicht oder nur schwer zu durchscheuern ist. Es ist klar, daß das Ausmaß des Abscheuerns auch bestimmt wird durch die Abriebeigenschaft der Oberfläche der Räder und daß eine geeignete Oberfläche ausgewählt werden muß. Handelt es sich um eine zu sehr scheuernde Oberfläche, dann würde jede Schicht sehr rasch abgerieben werden, uno es wäre nicht möglich, zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Räder mit einem geeigneten Oberflächenmaterial sind unter dem Namen »Teledyne Taber Calibrase CS-10«-Räder bekannt. Sollen die Scheueroberflächen bei einem Taber-Scheuergerät ausgetauscht werden, ist es üblich, anstelle des Wechsels der Scheueroberflächen die ganzen Räder auszutauschen.

Das Vorhandensein einer leicht gebundenen zweiten Faserschicht kann auch in einigen Fällen demonstriert werden durch Ankratzen der Oberfläche des Papiers mit einem Fingernagel. Die Fasern sind leicht ablösbar. Ein derartiger Test ist natürlich nicht möglich, wenn beide Oberflächen des Blatts wärmebehandelt wurden.

Beim Ausführen des Fingernageltests ist jedoch zu beachten, daß die Loslösbarkeit von Fasern kein definitiver Test für die Anwesenheit einer leicht gebundenen zweiten Faserschicht darstellt. Falls die zweite Faserschicht sehr dünn ist, beispielsweise als Ergebnis harter Hitzebedingungen, ist es nicht einfach, die Fasern abzulösen, selbst wenn das Maß der Bindung wesentlich geringer ist als dasjenige der im wesentlichen ganz miteinander verbundenen.Fasern der ersten Faserschicht.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung einer Fotopapierunterlage mit Hochglanzobcrfläche. Das Verfahren wird ausgeführt bei verschiedenen Temperaturen und Drücken. Das Verfahren wird ausgeführt im wesentlichen wie anhand des Beispiels 1 beschrieben, mit Ausnahme, daß die unterschiedlichen Bedingungen in Tabelle 2 aufgeführt sind, welche auch die Eigenschaften der erhaltenen Produkte wiedergibt.

Tabelle 2

Preßtemp.	Druck	Anzahl der	Flächen	Dichte	Durchschnitt	Zugfestigkeit Dehnung	Steifigkeit	Poren-
(°C)	(kNm-²)	verwendeten	gewicht	nach dem	liche Dichte	(N ■ 15mm-')(%)	nach	*antei!)**
		»Bakewell«-	(g/m²)	Pressen	(g ■ cm-³)		Kenley	*(V₀)P₁)*
		Biätter		(μπι)			(nN)

10,0 38.5 0

53 41,2 0

5,2 41,0 0

130 4040 10 230 259 0,89 86,7

132,5 1600 10 232 310 0.75 63,5

135,0 675 10 226 333 0,68 68.5

*) Porentests wurden ausgeführt mit einer Genauigkeit von ±2%.

Beispiel 3

Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Fotopapierunterlage mit matter Oberfläche bei Anwendung verschiedener Temperaturen und Drücke. Das Verfahren wurde im wesentlichen ausgeführt wie anhand des Beispiels i beschrieben, wobei jedoch die unterschiedlichen Bedingungen in Tabelle 3 angegeben sind, in der auch die Eigenschaften der erhaltenen Produkte aufgeführt sind.

Tabelle 3

Verdich	Verdich	Anzahl der	Flächen	Dicke	Durchschnitt	Zugfestigkeit	Dehnung	Kenley	Poren
tungs-	tungs	Bakewell	gewicht	nach der	liche Dichte	(N-15mm-')	(%)	Steifig	anteil*)
temperatur	druck	blätter	(g/m-2)	Verdichtung	(g/cin-^J)			keit	CVo)(P₁)
("C)	(kN · m-²)			(μπι)				(nN)

140° 4050 10 240 300 0,800 81.0 7,50 30 0

142.5° 1620 10 240 315 0,762 78.5 6,60 29 0

145° 675 10 240 320 0,750 78,0 530 32.5 0

*) Die Porentests wurden ausgeführt mit einer Genauigkeit von ±3%.

Beispiel 4

is Dieses Beispiel verdeutlicht die Herstellung einer Fotopapierunterlage mit gemusterter Oberfläche bei verschiedenen Temperaturen und Drücken. Das Verfahren wurde ausgeführt im wesentlichen entsprechend dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, wobei die unterschiedlichen Bedingungen in Tabelle 4 wiedergegeben sind, in der auch die Eigenschaften der erhaltenen Erzeugnisse angegeben wurden.

20 Tabelle 4 25

135° 4050 10 244 280 0,871

139,5° 1620 10 244 285 0,856

140° 675 10 244 310 0,787

30 *) Die Porentests wurden mit einer Genauigkeit von ±4% ausgeführt.

Beispiel 5

Verdirh-	Verdich	Anzahl der	riäcnen-	Dicke	Durch	Zugfestigkeit Dehnung	Keniey	f'oren-
tungs-	tungs	Bakewell-	gcwicht	nach der	schnittliche	(N-15mm-')(%)	Stei	anteil")
temperatur	druck	blättcr	(g/m-2)	Verdichtung	Dichte		figkeit	*(Vo)(P₁)*
ro	(kN · m-²)			(μπι)	(g/cm-^J)		(nN)

89,0 16,4 284 0

88.0 162 294 0

86.3 16,4 334 0

35

50 55

Dieses Beispiel verdeutlicht die Wirkung des Drucks und der Temperatur auf das Ausmaß des Oberflächenporenanteils und die Notwendigkeit, geeignete Temperaturen und Drücke auszuwählen. Das Verfahren wurde ausgeführt im wesentlichen wie anhand des Betspiels 1 beschrieben, wobei die unterschiedlichen Bedingungen in Tabelle 5 wiedergegeben sind, in der auch die verschiedenen Porenprozentanteile der erhaltenen Erzeugnisse aufgeführt sind.

Tabelle 5

Druck	Temperatur ("C)	130	1323"	135"
(kNm—')	127.5"	73	62	15
270	84	44	17	0
675	74	25	0	0
1600	42	7	0	0
4050	21
% Porenteil			Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtträgers für ein fotografisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem der aus plastischen synthetischen Fasern bestehende und auf einer Papiermaschine erzeugte Schichtträger erwärmt und eine seiner Oberflächen in Kontakt mit einer Formfläche gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger gegen die heiße Formfläche gepreßt und seine eine Oberfläche von der Formfläche auf eine Temperatur oberhalb der Fließschmelziempcratur der Fasern erwärmt und gleichzeitig seine andere Oberfläche zur Erhaltung der dortigen Fascrstruktur gekühlt wird und hierbei der Mindestanpreßdruck bei einer Erwärmung der einen Oberfläche auf eine Temperatur zwischen i30°C und 135^cCunddermsiximale Anpreßdruck bei einer Erwärmungauf eine Temperatur zwischen 140"Cund I45°C von 4050 kNm-² bei 130⁰C und 140°Cauf675 kNm-²bei 135°Cund 145°C erniedrigt wird und der Anpreßdruck im Temperaturbereich zwischen 135°Cund 140^uC zwischen diesen Druckwerten liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Erwärmung der einen Oberfläche auf eine Temperatur von 132,5°C der Mindestanpreßdruck und bei einer Erv-ärmung auf eine Temperatur von 142,5^oCderniaximale Anpreßdruck jeweils 162G kNm-²beträgl.

3. Verfahren naich Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (16) zwischen einer kalten Platte (13) und einer warmen, die Formfläche (15) aufweisenden Platte (!4) gepreßt wird und zwischen der kalten Platte (13) und dem Schichtträger (16) Blälter(17)aus Isoliermaterial angeordnet werden.

4. Verfahren mich Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bahnförmige Schichtträger über die als Formfläche dienenden heißen Oberfläche einer Walze geführt und gegen die dieser Formfläche abgewandten Seile des Schichtträgers eine Luftströmung gerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dali der Schichtträger vorerwärmt wird, bevor er mit der Formfläche in Kontakt gebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es aufeinanderfolgend an beiden Oberflächen des Schichtträger ausgeführt wird und bei dessen Wiederholung die eine Oberfläche zur Erhaltung der Faserstruktur im Inneren des Schichtträgers gekühlt wird.