DE3872082T2 - Verfahren zum beschichten von bahnen aus synthetischen fasern. - Google Patents
Verfahren zum beschichten von bahnen aus synthetischen fasern.Info
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen Materials aus synthetischen Fasern durch Auftragen auf der Oberfläche des flächigen Materials einer Beschichtungszusammensetzung, die mit Tinte und Druckmaschine beschriftet werden kann.
- Flächige Materialen, hergestellt aus synthetischen Polymerfasern, wie Polyethylen- und Polypropylenfasern, werden häufig verwendet, um Papier bei wiederverwendbaren Briefumschlägen und ähnlichen Schreibwarenartikeln zu ersetzen, die einen hohen Grad an Verschleißfestigkeit erfordern. Jedoch wurde ein solcher Ersatz verschleißfesten Papieres durch die Tatsache eingeschränkt, daß solche synthetischen Papiere nicht mit Bleistift oder Tinte beschrieben oder mit konventionellen Druckmitteln bedruckt werden können, offensichtlich deshalb, weil ihre Oberflächen dazu neigen, glatt und hydrophob zu sein und jegliche chemische Funktionalität mit der Tendenz, mit Tinten und Farben, die beim Schreiben und Drucken verwendet werden, eine Wechselwirkung einzugehen, fehlt.
- Ein Versuch, mit diesem Problem fertig zu werden, wird in der US-A-4,092,457 offenbart, die ein flächiges Material aus Fasern zum verbesserten Offsetdruck beschreibt, das zumindest teilweise aus Polyolefinfasern zusammengesetzt ist, worin ein hydrophiler Bestandteil wie Polyvinylalkohol durch Polymervermischung oder Pfropfpolymerisation vor dem Spinnen der Fasern, eingebaut wurde. Das flächenartige Material wird mit einem wasserlöslichen Polymer behandelt, wie Polyvinylalkohol und Polyacrylamid, sowie mit einer wässrigen Emulsion eines Polymers mit hohem Molekulargewicht wie Vinylacetat. Die Beschichtungszusammensetzung wird dann durch Erwärmen getrocknet. Die Behandlung des flächigen Materials entweder nur mit einem wasserlöslichen Polymer oder einer wässrigen Polymeremulsion allein erreicht nicht die Wirkung, die in der US-A-4 092 457 beabsichtigt wurde.
- Es wäre wünschenswert, ein Verfahren bereitzustellen zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen Materials aus synthetischen Fasern durch Auftragen auf das flächige Material einer auf Wasser basierenden Beschichtungszusammensetzung, umfassend ein wasserlösliches Polymer, das nur durch Bestrahlung gehärtet werden kann, um eine wasserunlösliche Oberflächenbeschichtung zu bilden, die fur Beschriftung mit Tinte und Druckmaschine aufnahmefähiger ist.
- Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen Materials aus synthetischen Fasern durch Auftragen auf seine Oberfläche einer auf Wasser basierender Beschichtungszusammensetzung, die ein wasserlösliches Polymer umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer durch Licht unlöslich gemacht werden kann, ein Molekulargewicht von etwa 10 000 bis etwa 5 000 000 hat und ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polysacchariden und aliphatischen Derivaten von Polysacchariden, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Pektin und Polyethylenoxid und, daß die Zusammensetzung aufgetragen, getrocknet und durch Bestrahlung für eine ausreichende Zeit gehärtet wird, um eine wasserunlösliche Beschichtung zu bilden, die mit Tinte und Druckmaschine beschriftet werden kann.
- Vorzugsweise hat das wasserlösliche Polymer ein Molekulargewicht von etwa 500 000 bis etwa 2 000 000 und ist eine Hydroxyalkylcellulose, wie eine Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylcellulose, ein Aminoethylderivat der Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylcellulose, eine hydrophob modifizierte Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylcellulose, oder Carboxymethylcellulose. Besonders bevorzugt sind Hydroxypropylcellulose, Hydroxypropylcellulose modifiziert mit etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% Aminoethylgruppen, und Hydroxylpropylcellulose, modifiziert mit etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% einer 16-Kohlenstoff-Alkylkette.
- Andere geeignete wasserlösliche Polysaccharide beeinhalten natürliche und synthetische Polymere, wie Guar Gummi und ihre aliphatischen Derivate wie Carboxymethyl- und Hydroxypropylmodifizierter Guar Gummi, Agar, Carrageenangummi, Gummi Arabicum, Ghattigummi, Karayagummi, Tragantgummi, Johannisbrotgummi, Xanthan-Gummi und Pektin, wobei alle ein Molekulargewicht von etwa 20 000 bis etwa 500 000 haben, vorzugsweise von etwa 80 000 bis etwa 400 000. Andere nützliche wasserlösliche Polymere sind Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure und Polyethylenoxid, alle mit einem Molekulargewicht von etwa 10 000 bis etwa 2 000 000 und vorzugsweise von etwa 100 000 bis etwa 1 000 000.
- Im allgemeinen ist die Dauer der Härtungsbehandlung, die nötig ist, um eine wasserunlösliche Beschichtung zu bewirken, umso kürzer, je höher das Molekulargewicht eines gegebenen wasserlöslichen Polymers ist. Zum Beispiel benötigt eine Beschichtungszusammensetzung, die Hydroxypropylcellulose mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1 000 000 umfaßt, nur ungefähr 15 Prozent der Bestrahlung, die für eine derartige Zusammensetzung, die Hydroxypropylcellulose mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 60 000 enthält, nötig ist. Genauso liefert eine Beschichtungszusammensetzung, die Polyacrylsäure mit einem durchschnittlichem Molekulargewicht von 4 000 000 enthält, annehmbare wasserunlösliche Beschichtungen; wenn eine solche Zusammensetzung, die Polyacrylsäure mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 300 000 enthält, genauso lange und auf die gleiche Weise bestrahlt wird, wird eine nicht akzeptable Beschichtung, die nicht wasserunlöslich ist, geliefert.
- Härten der durch Licht unlöslich gemachten, erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen kann gewöhnlich durch ultraviolettes Licht, Elektronenstrahl oder Koronaentladungsbehandlung durchgeführt werden. Die Bestrahlungszeit kann von etwa 0,5 Sekunden bis etwa 5 Minuten variieren. Die bevorzugte Bestrahlungsdauer kann beträchtlich variieren, abhängig von solchen Parametern wie dem besonderen wasserlöslichen Bestandteil, der in der durch Licht unlöslich machbaren Beschichtungszusammensetzung verwendet wird und dem Molekulargewicht des genannten wasserlöslichen Bestandteils. Andere Faktoren beinhalten Härteverfahren und die Menge und/oder Art des verwendeten Ultraviolett-transparenten Abreibungsmittel.
- Vorzugsweise umfaßt die Beschichtungszusammensetzung in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein Ultraviolett- transparentes Abreibungsmittel mit einer Teilchengröße von weniger als etwa 0,05 mm (50 Mikrometer), das die Aufnahmefähigkeit der Beschriftung mit Bleistift oder Tinte, im Gegensatz zum Farbdruck, verbessert. Jedes teilchenförmige Abreibungsmittel mit der erforderlichen Teilchengröße und wenigstens teilweiser ultravioletter Transparenz ist in den erfindungsgemäßen, durch Licht unlöslich machbaren Beschichtungszuammensetzungen verwendbar. Kieselerde ist das bevorzugte Abreibungsmittel aufgrund seiner Härte und ausgezeichneten Ultraviolett-Transparenzeigenschaften. Andere geeignete Abreibungsmittel sind Teilchen aus Glas, Calziumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Zinkoxid, Titandioxid, Calziumcarbonat und Magnesiumoxid.
- Die Menge an hierbei verwendetem wasserlöslichen Bestandteil und das Gewichtsprozentverhältnis des wasserlöslichen Bestandteils zu Abreibungsmittel können variieren, abhängig von solchen Parametern, wie den spezifischen wasserlöslichen Bestandteilen und verwendeten Abreibungssubstanzen, der jeweiligen synthetische Fasern enthaltenden, zu beschichtenden Gewebeoberfläche, im folgenden näher beschrieben, dem gewünschten Grad an Aufnahmefähigkeit des Bleistift-, Tinte-, Druck- oder Farbbildes auf der Gewebeoberfläche, und den bestimmten in Erwägung gezogenen, entgültigen Verwendungen des so beschichteten synthetische Fasern enthaltenden Textilstoffes.
- Vorzugsweise umfassen erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzungen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% des wasserlöslichen Polymers und bis zu etwa 1 Gew.-% des Abreibungsmittels. Besonders bevorzugt enthalten die Beschichtungszusammensetzungen etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% des wasserlöslichen Polymers und etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 0,5 Gew.-% des Abreibungsmittels.
- Wasser ist die bevorzugte Trägerflüssigkeit in den erfindungsgemäßen durch Licht unlöslich machbaren Beschichtungszusammensetzungen, aber Tenside oder organische Hilfslösungsmittel, zum Beispiel Aceton, können als Beschichtungshilfen eingesetzt werden, abhängig von den beabsichtigten Endergebnissen wie Abstufung und Dicke der Beschichtung.
- Nichtgewebte und gewebte synthetische Fasern enthaltende flächige Materialien sind geeignete Substrate für die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen. Bevorzugt sind Spinn-Faservliesstoffe, die Polyethylen oder Polypropylenfasern umfassen, wie sie von E. I. du Pont de Nemours unter den Marken Tyvek bzw. Typar erhältlich sind. Andere Beispiele synthetische Fasern enthaltender Materialien, die als Substrate für die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen geeignet sind, umfassen gewebte oder nichtgewebte Materialen, hergestellt aus Polyolefinen, und halogenierten Derivaten von Polyolefinen, Polyester, Polyacetyl, Polyamid, Polyacrylat oder Methacrylat und Siliconfasern.
- Die folgenden Beispiele veranschaulichen noch deutlicher die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung.
- Dieses Beispiel zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung und besonders seine einzigartigen photosensiblen Eigenschaften, verantwortlich für die Bereitstellung von synthetische Fasern enthaltenden textilen Materialien mit verbesserter Aufnahmefähigkeit des Erscheinungsbildes von Bleistift und Tinte.
- Eine durch Licht unlöslich machbare Beschichtungszusammensetzung wird hergestellt durch Dispersion von 0,25 Gramm (0,14 Gewichtsprozent) amorpher Kieselerde mit einer Teilchengröße von weniger als ungefähr 0,01 mm (10 Mikrometer), (Illinois Minerals IMSIL A-15), in einer Lösung von 1,0 Gramm (0,56 Gew.-%) von Hydroxypropylcellulose modifiziert mit 5 Gew.-% von Aminoethylgruppen (Hercules Klucel 6) in 139 Milliliter Wasser und 55 Milliliter Aceton.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnstoffvlies (Du Pont's Tyvek) wird dann in die oben beschriebene Beschichtungszusammensetzung getaucht, eine Stunde bei 60ºC in einem Umluftofen getrocknet und 2 Sekunden lang der Bestrahlung einer mit Mikrowellen betriebenen, Hochdruckquecksilberlampe ausgesetzt. Das Probestück wird dann eine Stunde lang in einem Wasser/Acetongemisch mit einem Gew.-% Verhältnis von 76/24 gewaschen, um die Resistenz der Beschichtung gegen Auflösung, und dann die Aufnahmefähigkeit von Bleistift- und Tintebildern zu bestimmten.
- Das Schreiben auf der, dem Licht ausgesetzten Seite des Probestücks mit einem Grafitbleistift Nr. 2 und einem normalen Füller, ergab eine Bildqualität vergleichbar mit der, die man beim Schreiben auf normalem Papier erhält. Ein auf gleiche Weise vorbereitetes Probestück, das nicht der Bestrahlung ausgesetzt wurde, zeigte nach dem Waschen ungefähr die gleiche Unfähigkeit Bleistift- und Tintebilder aufzunehmen, wie das bei einem unbehandelten Probestück festgestellt wurde.
- Beispiele 2 bis 4 veranschaulichen weiter bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung.
- In Beipiel 2 werden 0,5 Gramm (0,1 Gew.-%) von IMSIL A-15 amorpher Kieselerde in einer Lösung von 2,0 Gramm (0,4 Gew.- %) Hydroxypropylcellulose (Hercules Klucel H) in 500 Milliliter Wasser gelöst.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnstoffvlies wird dann in der oben genannten Zusammensetzung beschichtet, dem Licht wie in Beispiel 1 ausgesetzt, mit der Ausnahme, daß eine Bestrahlungszeit von 5 Sekunden angewendet wird, und anschließend wird, wie in Beipiel 1 beschrieben, gewaschen. Wie bei Beipiel 1, ist die Aufnahmefähigkeit von Bleistift- und Tintebildern des behandelten Probestücks vergleichbar mit der, die beim Schreiben auf normalem Schreibpapier erhalten wird.
- In Beispiel 3 werden 0,15 Gramm (0,09 Gew.-%) von IMSIL A-15 amorpher Kieselerde in einer Lösung aus 0,6 Gramm (0,36 Gew.- %) Hydroxyethylcellulose, die eine 0,55 Gew.-% Modifikation mit einer 16-Kohlenstoffkette hat (Hercules Incorporated WSP D-330), in 125 Milliliter Wasser und 51 Milliliter Aceton dispergiert.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnvlies wird wie in Beipiel 1 beschichtet und behandelt. Wie zuvor ist die Aufnahmefähigkeit von Bleistift- und Tintebildern vergleichbar mit der, die man beim Schreiben auf normalem Schreibpapier erhält.
- In Beispiel 4 werden 0,5 Gramm (0,3 Gew.-%) vom IMSIL A-15 amorpher Kieselerde in einer Lösung von 2,0 Gramm (1,2 Gew.- %) modifizierter Hydroxypropylcellulose (enthaltend 0,3 Gew.- % hinzugefügte 16-Kohlenstoffketten) in 125 Milliliter Wasser und 51 Milliliter Aceton dispergiert.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnvlies wird dann wie in Beipiel 1 behandelt, mit der Ausnahme, daß eine Bestrahlungszeit von 30 Sekunden verwendet wird. Die Aufnahmefähigkeit von Bleistift und Tintebildern des so behandelten Probestück ist vergleichbar mit der, die man beim Schreiben auf normalem Schreibpapier erhält.
- Dieses Beispiel veranschaulicht weiterhin eine Ausführungsform der Erfindung, worin eine Koronaentlandungsquelle, anstatt ultraviolettem Licht verwendet wird, um eine erfindungsgemäße durch Licht unlöslich gemachte Beschichtung herzustellen.
- 0,4 Pfund (0,1 Gew.-%) von IMSIL A-15 amorpher Kieselerde werden in einer Lösung von 1,6 Pfund (0,4 Gew.-%) Hydroxypropylcellulose in 400 Pfund Wasser dispergiert.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnvliesstoff wird dann mit der oben genannten Zusammensetzung beschichtet und eine Stunde lang in einem Umluftofen bei 70ºC getrocknet, und dann mit einer Geschwindigkeit von 70 Fuß/Minute und bei einer Entfernung von 1/16 Inch von der Quelle unter einem 200 Watt Koranabehandlungsgefäß hindurchgeführt. Weiterhin wird das Probestück für eine Stunde in einem Gemisch aus 176 Milliliter Wasser und 76 Milliliter Aceton gewaschen und dann für eine Stunde bei 70ºC, wie in den oben genannten Beispielen beschrieben, getrocknet. Die Aufnahmefähigkeit von Bleistift- und Tintebildern des so behandelten Probestücks, ist vergleichbar mit der, die man beim Schreiben auf normalem Schreibpapier erhält.
- Dieses Beispiel veranschaulicht weiterhin eine Ausführungsform dieser Erfindung, worin Elektronenstrahlbehandlung anstatt ultraviolettem Licht oder Koronaentladung angewendet wird, um eine durch Licht unlöslich gemachte erfindungsgemäße Beschichtung herzustellen.
- Ein Probestück Polyethylen-Spinnvlies wird mit der Zusammensetzung aus Beispiel 5 beschichtet und in einem Umluftofen für eine Stunde bei 75ºC getrocknet, und dann 0,5 Megarad von 0,2 MEV Elektronen einer im Handel erhältlichen Elektronenstrahleinheit ausgesetzt. Das Probestück wird dann in 200 Milliliter Wasser für eine Stunde gewaschen, anschließend für eine Stunde bei 75ºC in einem Umluftofen getrocknet. Die Aufnahmefähigkeit von Bleistift und Tintebildern des so behandelten Probestücks, ist vergleichbar mit der, die beim Schreiben auf normalem Schreibpapier erhältlich ist, wie in den oben genannten Beispielen beschrieben.
- Dieses Beispiel veranschaulicht weiter einen Aspekt dieser Erfindung, worin durch Licht unlöslich machbare Beschichtungszusammensetzungen hierbei die Farbaufnahmefähigkeit von synthetische Fasern enthaltenden textilen Materialien verbessern.
- Ein behandeltes Probestück Polyethylen-Spinnvlies wird vorbereitet und dem Licht ausgesetzt, wie oben in Beispiel 2 beschrieben, und es wird dann für 70 Minuten bei 67ºC in einem Farbbad gerührt, bestehend aus 12 Gramm Farbtönung und Farbstoff der Marke RIT, gelöst in 214 Milliliter Wasser. Nach dem Entfernen aus dem Bad und Spülen in Wasser für 30 Minuten, stellt sich heraus, daß das Probestück eine ausgezeichnete Farbretention hat. Ein Kontrollprobestück, das ohne jede vorherige Behandlung gefärbt wurde, zeigte im wesentlichen keine Farbretention nachdem es wie oben beschrieben gewaschen wurde.
Claims (10)
1. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern durch Auftragen auf seiner
Oberfläche einer auf Wasser basierenden
Beschichtungszusammensetzung, umfassend ein wasserlösliches Polymer,
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer durch
Licht unlöslich gemacht werden kann, ein Molekulargewicht von
etwa 10 000 bis etwa 5 000 000 hat und ausgewählt ist aus der
Gruppe, bestehend aus Polysacchariden und aliphatischen
Derivaten von Polysacchariden, Polyvinylalkohol,
Polyacrylsäure, Pektin und Polyethylenoxid und, daß die
Zusammensetzung aufgetragen, getrocknet und durch Bestrahlung
für eine ausreichende Zeit gehärtet wird, um eine
wasserunlösliche Beschichtung zu bilden, die mit Tinte und
Druckmaschine beschriftet werden kann.
2. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß die Polysaccharide und
aliphatischen Derivate der Polysaccharide ein
Molekulargewicht von etwa 500 000 bis etwa 2 000 000 haben.
3. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 1 oder 2,
weiter dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer
eine Hydroxyalkylcellulose oder eine modifizierte
Hydroxyalkylcellulose ist.
4. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 3, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer
Hydroxypropylcellulose ist, wobei die Hydroxypropylcellulose
modifiziert ist mit etwa 1 bis etwa 10 Gew.-% von
Aminoethylgruppen, oder Hydroxylpropylcellulose, modifiziert
mit etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% einer 16-Kohlenstoff-
Alkylkette.
5. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer in der
Beschichtungzusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 bis
etwa 5 Gew.-% enthalten ist.
6. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 5, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche Polymer in der
Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 0,3 bis
etwa 2 Gew.-% enthalten ist.
7. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 1, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungszusammensetzung
auch ein Ultraviolett-transparentes Abreibungsmittel mit
einer Teilchengröße von weniger als etwa 0,05 mm umfaßt.
8. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 7, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß die Abreibungsmittelverbindung in
der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge bis zu etwa 1
Gew.-% enthalten ist.
9. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines flächigen
Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 8, weiter
dadurch gekennzeichnet, daß die Abreibungsmittelverbindung in
der Beschichtungszusammensetzung in einer Menge von etwa 0,05
bis etwa 0,5 Gew.-% enthalten ist.
10. Verfahren zur Modifizierung der Oberfläche eines
flächigen Materials aus synthetischen Fasern nach Anspruch 7,
8 oder 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die
Abreibungsmittelverbindung Kieselerde ist.
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