DE3705889C2

DE3705889C2 - Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blattmaterials mit poröser Oberfläche

Info

Publication number: DE3705889C2
Application number: DE3705889A
Authority: DE
Inventors: Masaru Ichii; Shigeo Tani; Kozo Fukuda
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1993-10-07
Anticipated expiration: 2007-02-25
Also published as: GB2187976A; FR2594835A1; GB2187976B; US4849457A; JPS62197183A; FR2594835B1; DE3705889A1; GB8703715D0; JPH0587311B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blattmaterials mit einer porösen Oberflächenschicht bestehend aus folgenden Schritten:

1. Auflösen von Kunststoff;
2. Auftragen des aufgelösten Kunststoffs auf ein Substrat;
3. Hindurchführen des Substrats zusammen mit dem aufgelösten Kunststoff durch eine Flüssigkeit, in der sich das Lösungsmittel auflöst, während sich der Kunststoff nicht auflöst, sondern einen Feststoff bildet.

Synthetische Papiere aus Kunststoff werden immer mehr verwendet, weil sie wasserfest sind und weitere gute Eigenschaften haben. Derartige synthetische Papiere können beispielsweise nach dem in der japanischen Auslegeschrift 25430/1984 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.

Seit einigen Jahren werden neuartige Drucker, beispielsweise Tintenstrahldrucker und Thermodrucker, in der Praxis verwendet. Es ist bekannt, daß zum Drucken klar erkennbarer Zeichen und Bilder in diesen neuartigen Druckern vorzugsweise glattflächige, beispielsweise synthetische Blätter verwendet werden.

Wenn das nach dem Verfahren gemäß der japanischen Auslegeschrift Nr. 25430/1984 hergestellte synthetische Blattmaterial für den Thermodruck verwendet wird, werden die auf das Blattmaterial gedruckten Zeichen jedoch verzerrt, als sei die Tinte auf dem Blatt geflossen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Oberflächenschicht nur so wenig porös ist, daß das synthetische Blattmaterial nur sehr wenig saugfähig ist.

Bereits aus der DE-A-22 26 879 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt. Das mit diesem vorbekannten Verfahren hergestellte Kunststoffmaterial dient zur Herstellung von Schuhoberleder-Material. Mit diesem und den anderen vorbekannten Verfahren konnten keine papierähnlich Materialien zum Einsatz bei Thermo- oder Tintenstrahldruckern geschaffen werden, da die Porosität der bisher bekannten Materialien nicht den Anforderungen entsprach, die an ein entsprechendes papierähnliches Material zu stellen sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Blattmaterials derart weiterzubilden, daß ein Kunststoff-Blattmaterial hergestellt werden kann, welches als synthetisches Papier zum Einsatz in Tintenstrahl- und Thermodruckern dienen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Weiterbildung des gattungsgemäßen Verfahrens entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Demnach wird im ersten Schritt aus zwei oder mehreren Arten von Kunststoffen, die nur wenig miteinander mischbar sind, durch Lösen eine Lösung hergestellt. Nach dem dritten Schritt wird das mit der verfestigten Kunststoffschicht versehene Substrat dann getrocknet.

Beispiele von Kombinationen von Kunststoffen, die nur eine geringe Mischbarkeit miteinander haben, sind Polyester und Polyurethane sowie Acrylnitril/Styrol-Copolymerharze und Celluloseacetat. Die besten Ergebnisse erzielt man mit einer Kombination von (A) Vinylchlorid oder dessen Copolymeren und (B) Acrylnitril oder dessen Copolymeren.

Das Copolymer (A) des Vinylchlorids ist vorzugsweise ein Copolymer mit Vinylacetat oder Maleinsäure. Das Copolymer (B) des Acrylnitrils ist vorzugsweise ein Copolymer mit einem Acrylester oder Vinylacetat. Das Copolymer (B) kann eine kleine Menge Natriumallylsulfonat enthalten. Mit diesen Kombinationen kann man poröse Strukturen erzeugen, wahrscheinlich deswegen, weil sich der Löslichkeitsparameter (nach Hildebrand) des Polyvinylchlorids mit 9,5 bis 9,7 von der des Polyacrylnitrils (15,4) beträchtlich unterscheidet. In der Praxis werden die Komponenten (A) und (B) in Form von Copolymeren verwendet, die leichter löslich sind und eine höhere Stabilität besitzen, wenn das flüssige Gemisch auf ein Substrat aufgetragen wird.

Die Stabilität einer vorwiegend aus den Komponenten (A) und (B) bestehenden Lösung kann durch Zusatz eines Polymers, Oligomers, Monomers oder Pigments zu der Lösung erhöht werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht aus folgenden Schritten:

(1) Durch Auflösen von Kunststoffen zweier oder mehrerer Arten in einer der vorgenannten Kombinationen in einem Lösungsmittel wird eine Lösung hergestellt.
(2) In einem üblichen Auftrage- oder Beschichtungsverfahren wird die Lösung auf ein Substrat aufgetragen.
(3) Das Substrat wird zusammen mit dem aufgelösten Kunststoff durch eine Flüssigkeit hindurchgeführt, in der sich das Lösungsmittel auflöst, während sich der Kunststoff nicht auflöst, sondern einen Feststoff bildet.
(4) Das mit der Überzugsschicht versehene Substrat wird eventuell durch ein Bad einer Flüssigkeit geführt, die von derselben Art ist wie die Verfestigungsflüssigkeit, und die auf einer Temperatur von mindestens 60°C, vorzugsweise von mindestens 80°C, gehalten wird, so daß die Abtrennung des Lösungsmittels und die Bildung von Poren zusätzlich gefördert werden.
(5) Die Flüssigkeit wird von dem mit der Überzugsschicht versehenen Substrat ablaufenlassen, und dieses wird erforderlichenfalls getrocknet. Danach wird ein Antistatikum aufgetragen. Auf diese Weise erhält man ein mit einer porösen Oberflächenschicht versehenes Kunststoff-Blattmaterial, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.

Vor dem Schritt (3) kann man die Phasentrennung durch eine der nachstehend angegebenen Behandlungen (a) bis (c) unterstützen.

(a) Das im Schritt (2) erhaltene, kunststoffüberzogene Substrat wird in eine Lösung eingebracht, die eine große Menge eines schlechten Lösungsmittels enthält, in dem sich die Kunststoffe auflösen, so daß die Phasentrennung gefördert wird.
(b) Zum Fördern der Phasentrennung wird ein Dampf eines schlechten Lösungsmittels eingeblasen.
(c) Das Substrat wird bis zu einer Phasentrennung in der Atmosphäre belassen.

Auf diese Weise kann man ein Kunststoff-Blattmaterial herstellen, das aus einem Substrat und einer auf diesem befindlichen Oberflächenschicht hoher Porosität besteht. Wie diese feinen Poren gebildet werden, ist theoretisch noch nicht vollkommen geklärt. Die Erfinder nehmen folgende Gründe an:

(1) In der Überzugslösung liegen die beiden nur wenig miteinander mischbaren Kunststoffe derart vor, daß der in einer kleineren Menge vorhandene Kunststoff in Form von Teilchen in dem Kunststoff dispergiert ist, der in der größeren Menge vorhanden ist.
2) Bei der Bildung eines Feststoffes nimmt die Konzentration der beiden Arten von Kunststoffen bezogen auf die Überzugslösung zu. Zwischen den Kunststoffen bilden sich infolge Schrumpfung Hohlräume oder Poren.
3) Während der darauffolgenden Erwärmung werden die Hohlräume oder Poren größer, insbesondere wenn der in kleinerer Menge vorhandene Kunststoff bei der Verfestigung und Erwärmung stark schrumpft.

Bedauerlicherweise haben die Erfinder noch keine eindeutige Antwort auf die Frage gefunden, warum die Poren in der Oberfläche gebildet werden.

Dank seiner hohen Oberflächenporosität hat das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Kunststoff- Blattmaterial mit poröser Oberflächenschicht eine große Saugfähigkeit, so daß bei Verwendung des Blattes als Umdruckblatt einer mit Schmelzwärme arbeitenden Thermo-Umdruckvorrichtung Zeichen und Bilder mit hoher Druckqualität erhalten werden.

Infolge der hohen Porosität des Kunststoff-Blattmaterials wird ein hoher Weißgrad erzielt, der die Ansehnlichkeit des gedruckten Bildes erhöht.

Fig. 1 zeigt in einer elektronenmikroskopischen Aufnahme die Oberfläche, die Oberflächenschicht und ein Substrat eines nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Kunststoff-Blattmaterials.

Fig. 2 zeigt in der der Fig. 1 ähnlichen elektronenmikroskopischen Aufnahme ein Kunststoff-Blattmaterial, das nach dem Verfahren der japanischen Auslegeschrift Nr. 25 430/1974 hergestellt wurde.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Zum Herstellen der Komponente A wurden 100 Teile (Teile werden hier stets als Gewichtsteile angegeben) Polyvinylchlorid in 400 Teilen Dimethylformid (DMF) aufgelöst. Zum Herstellen der Komponente B wurden 100 Teile Polyacrylnitril in 400 Teilen DMF aufgelöst. Die Komponenten A und B wurden im Verhältnis von A : B = 5 : 3 vermischt. Das so erhaltene Gemisch wurde auf einen Polyesterfilm aufgetragen, der vorher mit einer dünnen Schicht aus einem ungesättigten Polyesterharz überzogen war. Der Film mit dem darauf aufgetragenen Gemisch wurde eine Minute lang in Wasser von 20°C und danach 5 Sekunden in heißes Wasser von 90°C getaucht. Dann wurde das mit der Schicht aus dem Gemisch versehene Substrat mit Luft getrocknet. Schließlich wurde ein Antistatikum (Chemistat 6300H, hergestellt von der Firma Sanyo Chemical Industries Co., Ltd.) aufgetragen. Mit dem Elektronenmikroskop konnte man in dem so erhaltenen Kunststoff-Blattmaterial zahllose feine Poren erkennen. Das erhaltene Blattmaterial wurde in einem Thermodrucker einer Druckprüfung unterworfen. Aus feinen Punkten bestehende Zeichen und Bilder konnten mit hoher Reproduzierbarkeit gedruckt werden, ohne daß ein Fließen von Druckfarbe auftrat.

Beispiel 2

Aus Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis von 9 : 1 wurde ein Copolymer erzeugt, von dem zum Herstellen der Komponente A 100 Teile in 400 Teilen DMF gelöst wurden. Zum Herstellen der Komponente B wurden 100 g Acrylnitril/Methylacetat- Copolymer (94 : 6) in 400 Teilen DMF gelöst. Aus 100 Teilen der Komponente A, 40 Teilen der Komponente B und 10 Teilen Titandioxid wurde dann ein Gemisch hergestellt, das wie im Beispiel 1 aufgetragen, verfestigt und getrocknet wurde. Das auf diese Weise hergestellte Kunststoff- Blattmaterial hatte ausgezeichnete Eigenschaften, die mit denen des nach Beispiel 1 hergestellten Blattmaterials gut vergleichbar waren.

Beispiel 3

Zum Herstellen der Komponente A wurden 100 Teile eines Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymerharzes (S-Lec C, hergestellt von der Firma Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 400 Teilen DMF aufgelöst. Zum Herstellen der Komponente B wurden 100 Teile Acrylharz (Beslon W-241, hergestellt von der Firma Toho Rayon Co., Ltd.) in 400 Teilen DMF aufgelöst. Zum Herstellen einer Komponente C wurden 100 Teile Polyvinylpyrrolidon (Lubiscol K-90, hergestellt von Union Carbide) in 600 Teilen DMF aufgelöst. Die Komponenten A, B und C wurden im Verhältnis von A : B : C = 5 : 2 : 1 vermischt. Das Gemisch wurde auf einen Polypropylenfilm aufgetragen, der mit chloriertem Polypropylen vermischt überzogen war. Der Polypropylenfilm mit der aufgetragenen Schicht aus dem Gemisch wurde 1 Stunde in Wasser und danach 5 Sekunden in heißes Wasser von 80°C getaucht und dann mit Luft getrocknet. Das so erhaltene Kunststoff-Blattmaterial wurde einer im Thermodruck durchgeführten Druckprüfung unterworfen, in der ein Druckfarbentragblatt mit einer porösen Druckfarbenaufnahmeschicht oder mit einer Füllstoffschicht verwendet wurde, deren Struktur als Steinwandstruktur bezeichnet werden kann. Zum Übertragen der Druckfarbe kann das Druckfarbenaufnahmeblatt, durch Wärmeeinwirkung aufgeschmolzen werden, wobei Bilder mit hoher Reproduzierbarkeit der Dichten gedruckt werden können. Die Druckprüfung zeigte, daß das Kunststoff- Blattmaterial nach Beispiel 3 zum Drucken von Bildern mit hoher Reproduzierbarkeit verwendet werden kann.

Beispiel 4

Zum Herstellen der Komponente A wurden 100 Teile Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer (S-Lec C, hergestellt von der Firma Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 400 Teilen DMF aufgelöst. Zum Herstellen der Komponente B wurden 100 Teile Acrylharz (Beslon W-241, hergestellt von der Firma Toho Rayon Co., Ltd.) in 400 Teilen DMF aufgelöst. Ferner wurden zum Herstellen der Komponente C 100 Teile Polyvinylbutryral (S-Lec BM2, hergestellt von der Firma Sekisui Chemical Co., Ltd.) in 400 Teilen DMF aufgelöst. Die Komponenten A, B und C wurden im Verhältnis von A : B : C = 5 : 2 : 2 vermischt. Durch eine ähnliche Behandlung wie im Beispiel 1 wurde ein weißes Kunststoff-Blattmaterial als Produkt hergestellt, das in einer mit Schmelzwärme arbeitenden Thermodruckvorrichtung, einer Druckprüfung unterworfen wurde. Die Drucke zeigten eine hohe Reproduzierbarkeit mit feinen Punkten ohne ein Fließen von Druckfarbe.

Beispiel 5

Durch Vermischen von 50 Teilen der im Beispiel 3 verwendeten Komponente A, von 30 Teilen der im Beispiel 3 verwendeten Komponente B und von 30 Teilen eines Acrylesteroligomers (Aronic 6200, hergestellt von der Firma Toa Synthetic Chemical Co., Ltd.) wurde ein Gemisch hergestellt, das auf einen Polyesterfilm aufgetragen wurde. Der mit der Schicht aus dem Gemisch versehene Film wurde 1 Minute in Wasser und danach 5 Sekunden in heißes Wasser von 90°C getaucht und dann mit Luft getrocknet. Das so erhaltene Kunststoff-Blattmaterial wurde mit einem Elektronenstrahl von 5 Megarad bestrahlt. Schließlich wurde die Oberflächenschicht von dem Polyesterfilm abgezogen. Das so erhaltene Kunststoff-Blattmaterial hatte trotz seiner porösen Struktur eine hohe Zugfestigkeit und war in verschiedenartigen Lösungsmitteln unlöslich.

Beispiel 6

Lösungen (A), (B) und (C) wurden wie folgt hergestellt:

(A) 100 Teile Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer (S-Lec C, hergestellt von der Firma Sekisui Chemical Co., Ltd.) wurden in 400 Teilen DMF aufgelöst.
(B) 100 Teile Acrylharz (Beslon W-241, hergestellt von der Firma Toho Rayon Co., Ltd.) wurden in 400 Teilen DMF aufgelöst.
(C) 100 Teile Polyvinylbutyral (S-Lec BMS) hergestellt von der Firma Sekisui Chemical Co., Ltd.) wurden in 326 Teilen DMF aufgelöst.

Diese Lösungen wurden im Verhältnis von A : B : C = 9 : 5 : 2 vermischt. Das Gemisch wurde auf einen Polypropylenfilm aufgetragen, der vorher mit einer dünnen Schicht aus chloriertem Polypropylen überzogen worden war. Der mit dem Gemisch überzogene Film wurde 20 Sekunden bei Zimmertemperatur belassen und dann 1 Minute in Wasser von 20°C und danach 5 Sekunden in heißes Wasser von 90°C getaucht. Danach wurde der Film mit Luft getrocknet und der getrocknete Film mit einem Antistatikum versehen. Die Betrachtung mit einem Elektronenmikroskop ergab, daß über die ganze Oberfläche eine Vielzahl von relativ großen Poren verteilt waren. Dieser Film wurde in einer mit Schmelzwärme arbeitenden Thermodruckvorrichtung einer Druckprüfung unterworfen, bei der feine Punkte mit hoher Reproduzierbarkeit erhalten wurden, ohne daß Nachteile auftraten, beispielsweise ein Fließen von Druckfarbe oder ein Abstoßen von Druckfarbe beim Übereinanderdrucken von Farbpunkten.

Beispiel 7

Das Beschichten wurde wie im Beispiel 6 mit demselben Überzugsgemisch wie im Beispiel 6 durchgeführt. Dann wurde der Film 3 Sekunden mit einem von einem Ventilator erzeugten Luftstrom von 6 m/s getrocknet. Danach wurde der Film 1 Minute in Wasser von 20°C und danach 5 Sekunden in Wasser von 90°C getaucht. Der Film wurde dann mit Luft getrocknet und mit dem auch im Beispiel 6 verwendeten Antistatikum versehen. Der so erhaltene Film hatte ausgezeichnete Eigenschaften, die mit denen des im Beispiel 6 erhaltenen Films gut vergleichbar waren.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blattmaterials mit einer porösen Oberflächenschicht, bestehend aus folgenden Schritten:

1. Auflösen von Kunststoff;
2. Auftragen des aufgelösten Kunststoffs auf ein Substrat;
3. Hindurchführen des Substrats zusammen mit dem aufgelösten Kunststoff durch eine Flüssigkeit, in der sich das Lösungsmittel auflöst, während sich der Kunststoff nicht auflöst, sondern einen Feststoff bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Schritt aus zwei oder mehreren Arten von Kunststoffen, die nur wenig miteinander mischbar sind, durch Lösen eine Lösung hergestellt wird und
daß nach dem dritten Schritt das mit der verfestigten Kunststoffschicht versehene Substrat getrocknet wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Blattmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder mehreren Arten von Kunststoffen, die nur wenig miteinander mischbar sind, vorwiegend aus einer Komponente A, die aus Vinylchlorid oder einem Copolymer desselben besteht, und aus einer Komponente B bestehen, die aus Acrylnitril oder einem Copolymer desselben besteht.