EP0402513A1 - Verfahren zur Herstellung synthesefaserhaltiger hochverdichteter Papiere mit einem Raumgewicht gleich oder grösser 0,84 kg/dm3 - Google Patents
Verfahren zur Herstellung synthesefaserhaltiger hochverdichteter Papiere mit einem Raumgewicht gleich oder grösser 0,84 kg/dm3 Download PDFInfo
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- EP0402513A1 EP0402513A1 EP89110944A EP89110944A EP0402513A1 EP 0402513 A1 EP0402513 A1 EP 0402513A1 EP 89110944 A EP89110944 A EP 89110944A EP 89110944 A EP89110944 A EP 89110944A EP 0402513 A1 EP0402513 A1 EP 0402513A1
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- D21H13/12—Organic non-cellulose fibres from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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- D21H27/001—Release paper
Definitions
- the invention relates to a process for the production of high-density paper webs consisting of cellulose with the addition of thermoplastic synthetic fibers with a density ⁇ 0.9 kg / dm3 and the use thereof.
- synthetic fibers come e.g. Polyamide, polyethylene, polyester or polypropylene fibers in question, whose melting temperature is often more or less significantly above the surface temperatures of the heated drying cylinders (contact drying) or web temperatures (convection, IR-other non-contact drying processes) of around 85 ° C to 130 ° C. For this reason, they often "only” represent a type of reinforcement or carrier material with a strength-improving effect in the cellulose web formed, but then do not irreversibly bond with the cellulose fibers at the crossing points by means of thermofusion.
- this fabric is made from loose fibers by thermal consolidation (treatment) or exact thermofusion using so-called binding fibers.
- the fleece-forming fiber is referred to as the carrier fiber and the melting component as the binding fiber.
- These binding fibers are divided into the 3 main groups - adhesive fibers, - bicomponent fibers and Hot melt adhesive fibers.
- Adhesive fibers are, for example, undrawn, amorphous polyester fibers that soften the surface at almost 100 ° C and thus become sticky and bindable. Complete calendering is required for this.
- the required proportion of these very expensive adhesive fibers in the total fiber proportion is relatively high, so that their intended use is limited (e.g. nonwovens for electrical insulation).
- Hot melt adhesive fibers can cover many practical applications and areas of application.
- thermoplastic fiber with a melting range from approx. 100 ° C can be used as a hot melt adhesive fiber.
- the ideal hot melt adhesive fiber should only begin to soften and deform shortly before the melting temperature is reached.
- the melting temperature is usually between about depending on the type of thermoplastic fibers used 123 ° C for LLDPE (linear low density polyethylene) fibers, 132 ° C for HDPE (high density polyethylene) fibers, 120 .. 140 ° C for co-polyamide fibers, 145 .. 175 ° C for co-polyester fibers, 215 .. 218 ° C for polyamide fibers, 245 .. 260 ° C for polyester fibers and 160 ° C for acrylic fibers (copolymers of acrylonitrile and methyl methacrylate).
- LLDPE linear low density polyethylene
- HDPE high density polyethylene
- thermoplastic synthetic fibers to conventional cellulose fibers already during paper production or paper finishing (e.g. off-line satinizing) and the temperatures that occur via thermofusion to irreversible contacts at the crossing points between natural (cellulose) and synthetic fibers (hot-melt adhesive fibers) should lead, the variety of types of hot melt adhesive fibers is reduced to those that have a crystal melting point below 200 ° C, preferably below 150 ° C. It is assumed that the softening range of these thermoplastic synthetic fibers is usually lower, e.g. with PE homopolymer (HDPE) from 95 ° C, with PE copolymer (LLDPE) even from 72 ° C.
- HDPE PE homopolymer
- LLDPE PE copolymer
- the use of synthetic fibers in the production of special papers is known from the patent or specialist literature.
- the former are, for example, oriented polyethylene fibers which are used to replace asbestos in reinforced cement, resin or flooring articles (EP 0292 285 A1), multilayer structures with one or more layers of synthetic fibers (polyethylene terephthalate copolymer with a melting point of 110 ° C) combined with cellulose webs for agricultural products (EP 0255 690 A1) or combinations of vegetable fibers (including wood waste) and polyolefins (polypropylene), which are deformed by hot calendering at temperatures between 172 and 190 ° C into sheet-like materials. In doing so, it is always important to have the most voluminous fabric possible, which results in high opacity.
- the specialist literature also provides information on the proportionate addition of synthetic fibers to the pulp, e.g. the use of polymer powder with an undisclosed chemical structure for the manufacture of washable wallpaper papers with the highest possible porosity and opacity, the sheet-like structure also being subjected to hot calendering (cellulose chemistry and Technology (1981), No. 15, pp. 125-132).
- the aim of the work was the development of multi-layer sheets made of polyethylene and cellulose as an alternative to paper webs laminated with polyethylene film or extruded with polyethylene with good barrier properties.
- Such triplex papers with polyethylene cover layers are used as an alternative to the known polyethylene-coated (mostly polyethylene-extruded) papers, e.g. also recommended as release paper.
- the aim of the work was to find, in the case of papers with synthetic fiber additive, in a range of the area-related mass of 50 to 60 g / m satin conditions, which give the "paper" high volume (low density) and high opacity with improved smoothness. It was found that the smoothness improvement was proportional to the increase in density. Since papers with synthetic fiber added had a greater thickness than pure cellulose papers, the moist-hot satinizing (20..80 ° C, 3-9% moisture before satinizing, 35..350 kN / m pressure) was able to increase smoothness at the same time high paper volume and good opacity can be achieved.
- the object of the invention is to create a film-like material made of cellulose and synthetic fibers, which has a bulk density above the critical areas, ie 0.9 kg / cm 2 and thus a transparency of 35%.
- the transparency is necessary because it enables photocell control of technical processing processes, e.g. B. in labeling processes. This object is achieved by the process measures and the use specified in the claims.
- the paper according to the invention has better solvent tightness, higher dimensional stability, lower water absorption compared to moisture, lower porosity and higher smoothness / lower micro-roughness).
- the properties of the paper according to the invention with synthetic fiber additive thus stand between a classic silicone base paper made of 100% cellulose and the films made of polyethylene (LLPE or HDPE), polyester, oriented polypropylene or polystyrene, which are also used for silicone coating.
- PVE polyethylene
- oriented polypropylene or polystyrene which are also used for silicone coating.
- foils are more expensive than paper, they are preferred and used where high transparency, strength, barrier properties or heat sealability are required. Due to their closed surface, films now also require smaller amounts of silicone resin to be applied, around 50%, in order to achieve the same level of release force as siliconized paper.
- the drying temperature after the silicone coating is limited by the possible thermal deformation.
- the pulp composition of the comparison sample (blank sample), also ground to 50 SR, consisted of 50% bleached long and short fiber sulfate pulp from the same pulp type as before and was based on the classic raw material recipe for highly compressed release paper.
- part of the paper web was surface-glued in each test series using a laboratory size press (type Mathis).
- the 3.5% glue solution consisted of 80% polyvinyl alcohol and 20% carboxymethyl cellulose.
- the properties of the differently satin-coated papers are from Table 1 (properties of the base papers), Table 2 (papers without surface sizing, dry satin at two different roller temperatures), Table 3 (papers without surface sizing, moist satin at two different roller temperatures), Table 4 ( Papers with surface sizing, dry satin at two different roller temperatures) and Table 5 (papers with surface sizing, wet satin at two different roller temperatures) can be seen.
- the density of the paper was 0.50 for both wet and dry satin. .0.68 kg / dm3 (see Tab. 1) to 0.84. 1.12 kg / dm3 raised and thereby the "critical density" for the decrease in opacity in part. far exceeded.
- the film-like character of the paper is achieved primarily by using the Mutsui E 790 and UL 410 polyethylene fibers. These are HDPE or LLDPE Fibers that are hydrophilically treated with polyvinyl alcohol (see Das Textil (1982), No. 10 A, p. V 25 - V 31) and that are used in the manufacture of such special papers as teabag, wallpaper raw and sterilization papers as well as for PVC Find carrier materials application.
- Polyethylene fibers are very suitable for the high-density, transparent paper with synthetic fiber additive according to the invention.
- Example 1 papers with 20% synthetic fiber addition were produced analogously to Samples 4 and 5 on a laboratory paper machine and surface-sized.
- the paper web pre-moistened to approx. 15%, was satinized again at a constant pressure of 2500 daN.
- the satin finish according to Example 1 after a wet satin finish at a roll temperature of 140 ° C., the paper satinized in this way was again subjected to a dry satin finish at a roll temperature of 200 ° C. after a storage time of 24 hours.
- the solvent-tightness and porosity of the high-density, transparent release paper can, however, be further improved by a combined wet-dry satin finish.
- a wet-hot satin finish of the paper containing synthetic fibers can significantly increase the transparency and smoothness compared to a dry satin finish, while reducing the porosity.
- the addition of 10% of these carboxylated polyethylene fibers means that Improvements in transparency, solvent tightness, dimensional stability, wet strength, flexibility (elasticity and elongation) and smoothness possible. This is especially true when using synthetic fibers with a length of 4 mm.
- the high-density release base papers of film-like character produced according to Examples 1 to 3 according to the invention with a density excluding 0.9 kg / dm3 have the positive properties of pure cellulose papers and classic plastic films, as they have been used in silicone coating up to now.
- the addition of synthetic fibers on polyethylene chassis can be up to 50%. Higher amounts of pulp added to increased blocking on the heated steel rollers during dry or wet satination at temperatures> 100 ° C and high roller pressure.
- Example 1 Tab. 5 (wet satin; 140 ° C) b - combination of wet and dry satinage according to example 2
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Zellstoffen unter Zusatz von thermoplastischen Synthesefasern bestehende hochverdichtete Papierbahnen mit einem Raumgewicht ≧ 0,9 kg/dm³ sowie deren Verwendung.
- Es ist bekannt, flächige Gebilde unter teilweiser oder vollständiger Verwendung von thermoplastischen Synthesefasern herzustellen. Durch den Zusatz von Synthesefasern zum Zellstoff werden z.B. Modifizierungen in den Festigkeitseigenschaften oder im Oberflächencharakter der flächigen Materialien, nachfolgend als Papierbahn oder Papier im erweiterten Sinn bezeichnet, angestrebt.
- Als Synthesefasern kommen z.B. Polyamid-, Polyethylen-, Polyester- oder Polypropoylenfasern infrage, deren Schmelztemperatur oft mehr oder weniger deutlich über den bei der Papierherstellung üblichen Oberflächentemperaturen der beheizten Trockenzylinder (Kontakttrocknung) bzw. der Bahntemperaturen (Konvektions-, IR- sonstige berührungslose Trocknungsverfahren) von etwa 85 °C bis 130 °C liegen. Deshalb stellen sie oft "nur" eine Art Armierungs- bzw. Trägermaterial mit festigkeitsverbessernder Wirkung in der gebildeten Zellstoffbahn dar, verbinden sich dann aber nicht irreversibel mit den Zellstoffasern an den Kreuzungspunkten durch Thermofusion.
- Von der Vliesstoffherstellung ist z.B. bekannt, daß dieses Flächengebilde aus losen Fasern durch thermische Verfestigung (Behandlung) oder exakter Thermofusion mittels sogenannter Bindefasern erfolgt. Als Trägerfaser wird dabei die vliesbildende Faser, als Bindefaser die schmelzende Komponente bezeichnet. Diese Bindefasern werden unterteilt in die 3 Hauptgruppen
- Klebefasern,
- Bikomponentenfasern und
Schmelzklebefasern. - Klebefasern sind beispielsweise unverstreckte, amorphe Polyesterfasern, die bei knapp 100 °C oberflächlich erweichen und damit klebrig und bindungsfähig werden. Dazu ist eine vollständige Kalandrierung erforderlich. Der erforderliche Anteil dieser sehr teuren Klebefasern am Gesamtfaseranteil ist relativ hoch, so daß deren Einsatzzweck begrenzt ist (z .B. Vliesstoffe für Elektroisolation).
- Die eleganteste Lösung der thermischen Verfestigung wird mit der Bikomponentenfaser (meist Kern-Mantelfaser mit tieferschmelzendem Mantelpolymer als Klebekomponente) realisiert. Um eine ausreichende Thermofusion mit anderen Fasern zu erreichen, sind aber hohe Zusätze dieser Bikomponentenfaser erforderlich. Deren Einsatz ist deshalb nur bei der Herstellung hochwertigster Vliesstoffe gerechtfertigt.
- Mit Schmelzklebefasern können dagegen viele praktische Anwendungsfälle und Einsatzgebiete abgedeckt werden.
- Prinzipiell kann jede thermoplastische Faser mit einem Schmelzbereich ab ca. 100 °C als Schmelzklebefaser eingesetzt werden. Die ideale Schmelzklebefaser sollte erst kurz vor Erreichen der Schmelztemperatur mit dem Erweichen und Verformen beginnen.
- Die Schmelztemperatur liegt üblicherweise je nach Art der verwendeten thermoplastischen Fasern etwa zwischen
123 °C bei LLDPE (linear low density polyethylene)-Fasern, 132 °C bei HDPE (high density polyethylene)-Fasern, 120 .. 140 °C bei Co-Polyamid-Fasern, 145 .. 175 °C bei Co-Polyester-Fasern, 215 .. 218 °C bei Polyamid-Fasern, 245 .. 260 °C bei Polyester-Fasern und 160 °C bei Acryl-Fasern (Copolymere von Acrylonitril und Methylmethacrylat). - Unter der Voraussetzung, daß ein Zusatz thermoplastischer Synthesefasern zu üblichen Zellstoffasern bereits während der Papierherstellung oder der Papierveredlung (z.B. off line-Satinage) und den dabei auftretenden Temperaturen über Thermofusion zu irreversiblen Kontakten an den Kreuzungsstellen zwischen natürlichen (Zellstoff) und synthetischen Fasern (Schmelzklebefasern) führen soll, reduziert sich die Typenvielfalt verwendbarer Schmelzklebefasern auf solche, die einen Kristallschmelzpunkt unter 200 °C, vorzugsweise unter 150 °C, haben. Dabei wird davon ausgegangen, daß der Erweichungsbereich dieser thermoplastischen Synthesefasern meist niedriger liegt, z.B. beim PE-Homopolymer (HDPE) ab 95 °C, beim PE-Copolymer (LLDPE) sogar ab 72 °C.
- Die Verwendung synthetischer Fasern bei der Herstellung von Spezialpapieren ist aus der Patent- oder Fachliteratur bekannt. Bei den erstgenannten handelt es sich beispielsweise um orientierte Polyethylenfasern, die zur Substitution von Asbest bei verstärkten Zement-, Harz- oder Fußbodenartikeln verwendet werden (EP 0292 285 A1), um Mehrschichtengebilde mit einer oder mehreren Lagen synthetischer Fasern (Polyethylenterephtalat-Copolymer mit einem Schmelzpunkt von 110 °C) kombiniert mit Zellstoffbahnen für landwirtschaftliche Erzeugnisse (EP 0255 690 A1) oder um Kombinationen aus pflanzlichen Fasern (u.a. Holzabfälle) und Polyolefine (Polypropylen), die durch Heißkalandrierung bei Temperaturen zwischen 172 und 190 °C zu folienähnlichen Materialien verformt werden. Dabei wird stets Wert auf ein möglichst voluminöses Flächengebilde mit dadurch hoher Opazität gelegt.
- Der Fachliteratur sind ebenfalls Hinweise zum anteiligen Zusatz von synthetischen Fasern zum Zellstoff zu entnehmen, so z.B. die Verwendung von Polymerpulver ungenannten chemischen Aufbaus für die Herstellung von waschbaren Tapetenpapieren möglichst höher Porosität und Opazität, wobei das flächige Gebilde auch einer Heißkalandrierung unterworfen wurde (Cellulose Chemistry and Technology (1981), Nr. 15, S. 125-132).
- An anderer Stelle (Paper Technology and Industry (1979), Nr. 1/2, 5. 32-34) wird der Zusatz von bis zu 70 % synthetischen Fasern aus Polyethylen (Hostapulp der Firma Hoechst) in einer Schicht für die Herstellung von zweilagigen geprägten oder spaltbaren Tapetenpapieren von 150 g/² empfohlen. Die Verschmelzung der Synthesefasern mit dem Zellstoff erfolgt durch Heißluftzufuhr (135-170 °C) und/oder durch Heißkalandrierung (140 °C). Auch hierbei wird zusätzlich eine möglichst hohe Opazität angestrebt.
- Die Verwendung von Polyethylenfasern bis zu 100 % in den beiden Deckschichten von dreilagigen flächigen Gebilden (composite papers) sowie deren Verschmelzung durch Strahlungswärme (IR-Vorheizung biw 37..54 °C Bahntemperatur) und nachfolgender Satinage bei Umgebungstemperatur wird in Tappi (1985), Nr. 7, 5. 94-97, beschrieben.
- Ziel der Arbeiten war die Entwicklung mehrschichtiger flächiger aus Polyethylen und Zellstoff als Alternativ zu mit Polyethylenfolie laminierten oder mit Polyethylen extrudierten Papierbahnen mit guten Barriereeigenschaften. Schwierigkeiten bereitete aber die Einhaltung einer angestrebten hohen Opazität dieser Triplexpapiere, die durch die gewählten Bedingungen der Thermofusion mehr oder weniger abfiel. Solche Triplexpapiere mit Polyethylen-Deckschichten werden als Alternative für die bekannten Polyethylen-beschichteten (meist Polyethylen-extrudierten) Papiere, u.a. auch als Trennrohpapiere, empfohlen.
- In Tappi (1985), Nr. 10, S. 91-93, wird der Zusatz von bis zu 20 % synthetischen Faysern aus Polyolefinen (Polyethylen, Polypropylen) zum Zellstoff empfohlen, um nach dem Beschichten der Bahn mit Pigment-Bindemittel-Kombinationen hohe Opazitäten und gute Druckeigenschaften zu erreichen.
- Der Einfluß einer feucht-heißen Satinage auf Papierbahnen mit Synthesefaser-Zusatz wird in Paper Technology and Industry (1975), Nr. 10, S. 309-312, behandelt. Der Zusatz an HDPE-Fasern zum Zellstoff betrug dabei zwischen 0 und 90 %.
- Ziel der Arbeiten war es, bei Papieren mit Synthesefaserzusatz in einem Bereich der flächenbezogenen Masse von 50.. 60 g/m Satinagebedingungen zu finden, die dem "Papier" hohes Volumen (geringes Raumgewicht) und hohe Opazität bei gleichzeitig verbesserter Glätte verleihen. Es wurde gefunden, daß sich die Glätteverbesserung proportional zur Zunahme des Raumgewichts verhielt. Da Papiere mit Synthesefaser-Zusatz eine höhere Dicke als reine Zellstoffpapiere aufwiesen, konnten durch die feucht-heiße Satinage (20. .80°C, 3-9% Feuchte vor der Satinage, 35..350 kN/m Druck) Glättesteigerungen bei gleichzeitig hohem Papiervolumen und guter Opazität erreicht werden.
- Beim Erreichen der sogenannten kritischen Dichte (Raumgewicht) des Papiers von 60 g/m², die je nach Synthesefaser-Anteil zwischen 0,6 kg/dm³ (90% Synthesefasern) und <0,9 kg/dm³ (0% Synthesefasern) liegt, trat ein nicht erwünschter drastischer Abfall der Opazität und eine zunehmende Schwärzung der Papieroberfläche, verbunden mit der Bildung transparenter Flecken bei Verwendung von Stahl-zu-Gummi-Walzen auf. Die Autoren empfehlen deshalb Kalanderbedingungen, die lediglich eine Verdichtung unterhalb der kritischen Papierdichte be wirken. Bei 20% Synthesefaseranteil im Papier (60g/m²) wäre z.B. die kritische Papierdichte von <0,8 kg/dm³ durch Stahl-zu-Gummi-Walzen zu unterbieten. Dagegen ermöglicht eine Dampfbefeuchtung des Papiers (oberflächiger Wasserauftrag) hohe Oberflächenglätten mit minimalem Opazitätsverlust. In den technischen Informationsblättern der Hersteller von Polyethylen-Fasern wird sogar eine kritische Dichte der Papiere von 0,65 kg/dm³ (Stahl/Stahl) bzw. 0,70 kg/dm³ (Baumwolle/Stahl-Walzen) genannt.
- Unter derart optimierten Kalanderbedingungen wurden im großtechnischen Maßstab Opazitäten von ca. 88% bei 60 g/m² -Papier (oberflächenpigmentiert) erreicht.
- Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein folienähnliches Material aus Zellstoff und Synthesefasern zu schaffen, welcher eine Rohdichte oberhalb der kritischen Bereiche d.h. von 0,9 kg/cm² und damit eine Transparenz von 35% aufweist. Die Transparenz ist erforderlich, weil dadurch eine Fotozellensteuerung technischer Bearbeitungsvorgänge möglich wird, z. B. bei Etikettiervorgängen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebenen Verfahrensmaßnahmen und der angegebenen Verwendung.
- Im Gegensatz zu den bisher bekannten hochverdichteten Silikonrohpapieren weist das erfindungsgemäße Papier bessere Lösungsmitteldichtigkeit, höhere Dimensionsstabilität, geringere Wasserabsorption gegenüber Feuchteeinfluß, geringere Porosität und höhere Glätte /niedrigere Mikrorauheit) auf. Damit steht das erfindungsgemäße Papier mit Synthesefaserzusatz in seinen Eigenschaften zwischen einem klassischen Silikonrohpapier aus 100% Zellstoff und den ebenfalls zur Silikonbeschichtung verwendeten Folien aus Polyethylen (LLPE oder HDPE), Polyester, orientiertem Polypropylen oder Polystyrol. Obwohl Folien teurer als Papiere sind, werden sie bevorzugt und dort eingesetzt, wo hohe Transparenz, Festigkeit, Barriereeigenschaften oder Heißsiegelfähigkeit verlangt wird. Aufgrund ihrer geschlossenen Oberfläche benötigen Folien außerdem nun geringere Auftragsmengen an Silikonharzen, etwa 50%, um das gleiche Trennkraftniveau wie silikonisierte Papiere zu erreichen.
- Das erfindungsgemäße Papier mit Synthesefaserzusatz auf Polyethylenbasis verfügt bei ebenfalls geringem Silikonbedarf zusätzlich noch im Vergleich zu den Folien über bessere Steifigkeit und vor allem höhere Temperaturresistenz. Gerade bei Polyethylenfolien, aber auch Folien aus Polyester und Polypropylen, ist die Trocknungstemperatur nach der Silikonbeschichtung durch die mögliche thermische Verformung begrenzt.
- Während bei der Silikonbeschichtung von Papier Trocknungstemperaturen zwischen 150 und 220 °C üblich sind, muß bei Folienbeschichtungen mit um ca. 30..50 % geringerer Trocknungstemperatur und damit Aushärtungszeit gerechnet werden. Die Herstellung und die Eigenschaften des erfindungsgemäßen transparenten Papiers mit Synthesefaserzusatz auf Polyethylenbasis werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- In einem Laborrefiner (Bauart Escher Wyss) wurden Mischungen aus jeweils 40 % gebleichtem Lang- und Kurzfaser-Sulfatzellstoff (Kiefer- und Birkenzellstoff) sowie 20 % Synthesefasern unterschiedlicher Art gemeinsam bis zu einem Mahlgrad von 50 SR gemahlen. Anschließend erfolgte unter Zusatz von Harzleim (0,5 % fest gerechnet) und Al-Sulfat (pH der Stoffmischung 4,5) auf einer Laborpapiermaschine (Bauart Kämmerer) die Herstellung der Papierbahn mit einer massenbezogenen Fläche von 70 ± 4 g/m². Die Oberflächentemperaturen der Trockenzylinder betrugen 80 bis 105 °C.
- Die Zellstoffzusammensetzung der Vergleichsprobe (Nullprobe), ebenfalls bis 50 SR ausgemahlen, bestand aus jeweils 50 % gebleichten Lang- und Kurzfaser-Sulfatzellstoffes vom gleichen Zellstofftyp wie zuvor und basierte auf der klassischen Rohstoffrezeptur für hochverdichtete Trennrohpapiere.
- Um den folienähnlichen Charakter der synthesefaserhaltigen Papiere besser erfassen zu können, wurde bei jeder Versuchsserie ein Teil der Papierbahn mittels einer Laborleimpresse (Bauart Mathis) oberflächengeleimt. Die 3,5 %ige Leimlösung bestand aus 80 % Polyvinylalkohol und 20 % Carboxymethylcellulose.
- Die so gefertigten Papiere wurden anschließend unter verschiedenen Bedingungen praxisnah mit konstantem Liniendruck von 2500 daN (entspricht > 350 kN/m bei der Praxissatinage) in einem Zweiwalzen-Kalander (Stahl-zu-Baumwolle-Walze) satiniert:
- (1) Trockensatinage (ohne Vorfeuchtung, Bahnfeuchte ca. 4,5 %) bei
- a) 110 °C Oberflächentemperatur der Stahlwalze
- b) 140 °C Oberflächentemperatur der Stahlwalze
- (2) Feuchtsatinage (mit Vorfeuchtung mittels Düsenfeuchter, Bahnfeuchte ca. 15 %) bei
- a) 110 °C Oberflächentemperatur der Stahlwalze
- b) 140 °C Oberflächentemperatur der Stahlwalze.
- Die 6 unterschiedlichen Synthesefasern waren aus chemischer Sicht teilweise unterschiedlich (s. Tab. O).
- Da die Dow-Produkte zwar problemlos mit den Zellstoffen gemeinsam gemahlen werden konnten, bei der Papierherstellung aber zu starken Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche führten und dadurch nicht satiniert werden konnten, wurden sie aus den weiteren vergleichenden Betrachtungen ausgeklammert.
- Die Eigenschaften der unterschiedlich satinierten Papiere sind aus der Tabelle 1 (Eigenschaften der Rohpapiere), Tabelle 2 (Papiere ohne Oberflächenleimung, trockensatiniert bei zwei unterschiedlichen walzentemperaturen), Tabelle 3 (Papiere ohne Oberflächenleimung, feuchtsatiniert bei zwei unterschiedlichen Walzentemperaturen), Tabelle 4 (Papiere mit Oberflächenleimung, trockensatiniert bei zwei unterschiedlichen Walzentemperaturen) und Tabelle 5 (Papiere mit Oberflächenleimung, feuchtsatiniert bei zwei unterschiedlichen Walzentemperaturen) ersichtlich.
- Sowohl bei Feucht- als auch bei Trockensatinage wurde das Raumgewicht des Papiers von 0,50. .0,68 kg/dm³ (s. Tab. 1) auf 0,84. 1,12 kg/dm³ angehoben und dadurch die "kritische Dichte" für den Opazitätsabfall z.T. weit überschritten.
- Während die Transparenzwerte der Rohpapiere gemäß Tab. 1 unter 20-30 % lagen, wurden durch die Satinage die angestrebten Transparenzen von ≧ 35 % z.T. weit überboten.
- Vor allem eine Feuchtsatinage bei Walzentemperaturen von 140 °C ergab hohe Transparenzwerte (s. Tab. 3 und 5), die z.T. im Niveau der Nullproben lagen. Das gilt insbesondere für die Muster 2, 4 und 5. Im Vergleich zur Nullprobe wurden z.T. beträchtliche Qualitätsverbesserungen bezüglich Lösungsmitteldichtigkeit (ausgewiesen als Cobb-Rizinus-Wert und IGT-Flecklänge) auf der dichten Seite (DS), Naßfestigkeit, Porosität, Dimensionsstabilität und Oberflächenglätte erzielt. Gleichzeitig muß aber bei dieser starken Verdichtung und hohen Thermofusion mit einem Festigkeitsabfall der synthesefaserhaltigen Papiere gegenüber der Nullprobe in Kauf genommen werden. Vermutlich wurden die Bindungskräfte der Cellulose (Wasserstoffbrücken-Bindungen) z.T. durch die weniger wirksamen Bindungskräfte an den Kreuzungsstellen der verschiedenen Faserstoffe (Schmelzverklebung) ersetzt.
- Der folienähnliche Charakter des Papiers wird vor allem unter Verwendung der Polyethylenfasern E 790 und UL 410 der Firma Mutsui erreicht. Es handelt sich hierbei um HDPE- bzw. LLDPE- Fasern, die mit polyvinylalkohol hydrophil ausgerüstet sind (s. Das Papier (1982), Nr. 10 A, S. V 25 - V 31) und die u.a. bei der Herstellung solcher Spezialpapiere wie Teebeutel-, Tapetenroh- und Sterilisationspapiere sowie für PVC-Trägermaterialien Anwendung finden.
- Für das erfindungsgemäße hochverdichtete, transparente Papier mit synthesefaserzusatz sind Polyethylenfasern sehr gut geeignet.
- Gemäß Beispiel 1 wurden Papiere mit 20 % Synthesefaserzusatz analog der Muster 4 und 5 auf einer Laborpapiermaschine hergestellt und oberflächengeleimt.
- Die Satinage der auf ca. 15 % vorgefeuchteten Papierbahn erfolgte wiederum bei konstantem Druck von 2500 daN. Im Gegensatz zur Satinage gemäß Beispiel 1 wurde nach einer Feuchtsatinage bei 140 °C Walzentemperatur das so satinierte Papier nach einer Lagerzeit von 24 h nochmals einer Trockensatinage bei 200 °C Walzentemperatur unterworfen.
- Die erhaltenen Papiereigenschaften (Raumgewicht ≧ 0,9 kg/dm³) sind der Tab. 6 zu entnehmen.
- Durch die Trockensatinage im zweiten Verfahrensgang wird die Erweichungstemperatur der zugesetzten Polyethylenfasern weit überschritten. Im Vergleich zur alleinigen Feuchtsatinag@ (s. Beispiel 1) wird dadurch die Oberflächenglätte reduziert, vermutlich durch beginnendes Verblocken (partielles Rupfen) an den Kontaktstellen Stahlwalze/Papier.
- Die Lösungsmitteldichtigkeit und Porosität der hochverdichteten, transparenten Trennrohpapiere kann aber durch eine kombinierte Feucht-Trockensatinage noch weiter verbessert werden.
- Im Gegensatz zum Verfahren gemäß Beispiel 1 wurden einem Zellstoffgemisch von je 50 % gebleichten Lang- und Kurzfaserzellstoffen, das auf ca. 50. .55 SR gemahlen wurde, nachträglich 10 % (fest gerechnet) carboxylierte Polyethylenfasern unterschiedlicher Faserlänge (2,8 dtex - 4 bzw. 6 mm) ungemahlen zugegeben. Die weiteren Veredlungsschritte an der gebildeten Papierbahn von ca. 70 g/m² (Oberflächenleimen, Satinieren) erfolgten analog der Beispiele 1 und 2. Die erhaltenen Ergebnisse der Papiere mit einem Raumgewicht ≧ 0,9 kg/dm³ sind aus der Tab. 7 zu entnehmen.
- Durch eine feucht-heiße Satinage des synthesefaserhaltigen Papiers kann die Transparenz und Glätte gegenüber einer Trockensatinage noch beträchtlich gesteigert werden, während die Porosität reduziert wird. Im Vergleich zur Nullprobe (konventionell hergestelltes, hochverdichtetes Trennrohpapier) sind durch den Zusatz von 10 % dieser carboxylierten Polyethylenfasern z.T. Verbesserungen bezüglich Transparenz, Lösungsmitteldichtigkeit, Dimensionsstabilität, Naßfestigkeit, Flexibilität (Elastizität und Dehnung) und Glätte möglich. Das gilt besonders bei der Verwendung von Synthesefasern mit 4 mm Faserlänge.
- Die gemäß Beispielen 1 bis 3 erfindungsgemäß hergestellten hochverdicheten Trennrohpapiere folienähnlichen Charakters mit einem Raumgewicht ≧ 0,9 kg/dm³ verfügen über die positiven Eigenschaften von reinen Zellstoffpapieren und klassischen Kunststoffolien, wie sie bisher bei der Silikonbeschichtung Anwendung finden. Der Zusatz von Synthesefasern auf Polyethylenbassis kann dabei bis zu 50 % betragen. Höhere Zusatzmengen zum Zellstoff führten zu verstärktem Verblocken an den beheizten Stahlwalzen während der Trocken- oder Feuchtsatinage bei Temperaturen > 100 °C und hohem Walzendruck.
- Zur Verbesserung der Benetzung und Haftung von Silikonharzen auf der Oberfläche der erfindungsgemäß hergestellten synthesefaserhaltigen Papiere empfiehlt sich eine elektrische Ober flächenvorbehandlung, wie sie z.B. in der "Allgemeinen Papier-Rundschau" (1988), Nr. 29, S. 794-800, beschrieben und bei einer Vielzahl von Kunststoffolien bzw. kunststoffbeschichteten Papieren vor der Silikonbeschichtung üblich ist.
- Diese erfindungsgemäß hergestellten folienähnlichen Papiere sind kostengünstiger als klassische Kunststoffolien und besitzen eine etwas höhere Steifigkeit als diese.
- Gegenüber reinen Zellstoffpapieren zeichnen sie sich durch höhere Flexibilität, Dimensionsstabilität bei Feuchte- und Temperaturveränderung und bessere Sperreigenschaften gegenüber Wasser und Lösungsmitteln aus. Sie sind deshalb ebenfalls für andere Anwendungszwecke vorzüglich geeignet, wie z.B. als Druck- und Werbeträger, Klebebänder, Abdeckmaterial, flexible Möbelfolie und Trägerpapier für sonstige spezielle Gebiete.
- Die nachfolgenden Tabellen 0 bis 7 dienen der Erläuterung der Erfindung.
TABELLE 0 Überblick über die untersuchten Synthesefasern UL 410 E 790 Creslan 93 Creslan 98 kN 87/1A kN 87/1B Hersteller Mitsui Mitsui American Cyanamid Cyanamid DOW DOW Typ Polyethylen Polyethylen Copolymer v. Acrylnitrilen u. Methylmethacylaten Polyethylen Polyethylen (Carboxyliert) Faserlänge mm 0,9 1,6 5,5-6,0(1) 5,5-6,0(2) 6,0 10,0 Erweichungspunkt °C 123 132 260 260 k.A. k.A. k.A. = keine Angaben (1) = 1,1 Denier, Diameter = 12 µm (2) = 4,0 Denier, Diameter = 22 µm TABELLE 6 Papiereigenschaften nach aufeinanderfolgender Feucht- und Trockensatinage Muster Cobb-Riz. DS g/m² Luftdurchlässigkeit cm³/min Glätte DS Bekk sek 4 a 1,20 < 0,45 ca. 3100 b 0,22 « 0,45 960 5 a 1,30 < 0,45 ca. 2450 b 0,32 « 0,45 1080 a - s. Beispiel 1, Tab. 5 (Feuchtsatinage; 140 °C) b - Kombination Feucht- und Trockensatinage gemäß Beispiel 2
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