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Verfahren zur Herstellung von Papier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserdampfdichtem, gasdichtem, fettdich- tem, chemikalienbeständigem, elastischem, reissfestem und heisssiegelfähigem Papier durch Beschich- tung des Papiers mit Polyäthylen :
An preiswerte Verpackungsmaterialien, wie beschichtete Papiere, werden in der Technik ständig erhöhte Anforderungen gestellt, da derartige Materialien in der Technik und im Alltagzulmmer grosserem
Einsatz gelangen und hiebei auch für Zwecke verwendet werden, für die das Material hohen Beanspruchungen standhalten muss. Um den gestellten Anforderungen entsprechen zu können, wurden bereits verschiedene Verfahren entwickelt, einem Papier als Trägermaterial durch Beschichtung und Kaschierung die erforderlichen Eigenschaften zu verleihen.
So ist es bereits bekannt, Papier mit Metallfolien, vorzugsweise Alumihiumfolien, zu kaschieren, wobei das Papier zur Erhöhung der Qualität gegebenenfalls auch noch mit Beschichtungen aus Kunststoff, Wachs od. dgl. versehen wird. Metallfolien haben aber in jedem Fall den Nachteil, dass sie verhältnismässig brüchig sind und daher die für Verpackungsmaterialien, wie Tüten, Beutel u. dgl., dringend erwünschte Elastizität beeinträchtigen. Ausserdem sind Metallfolien verhältnismässig teuer und bedingen daher einen gerade für Verpackungsmaterialien unerwünscht hohen Preis. Man hat daher auch schon versucht, das gewünschte Ziel durch Beschichtung von Papier mit Kunststoffen oder mit Kombinationen von Kunststoffen und Wachs oder andern in Frage kommenden Materialien zu erreichen. Alle bekannten Verfahren lieferten jedoch nur unvollkommene Ergebnisse.
Während beispielsweise Polyvinylidenchlorid als Beschichtungsmaterial den Nachteil hoher Siegeltemperaturen hat, was die Verarbeitung damit beschichteter Papiere erschwert, gibt zwar eine Beschichtung von Papier mit Hochdruckpolyäthylen, das bisher als geeignetster Werkstoff galt, sehr gute Resultate, erfüllt jedoch in der Fettdichtigkeit und Gasdichtigkeit nicht restlos die heute gestellten sehr hohen Anforderungen. Ausserdem wird durch die vorstehend genannten bekannten Beschichtungsstoffe die Festigkeit des Materials nicht erhöht, entspricht also der nicht immer voll befriedigenden des als Trägermaterial dienenden Papiers.
Auch Kombinationen verschiedener Beschichtungsstoffe konnten diese Mängel nicht beheben. Auch Niederdruckpolyäthylen ergibt, mittels des Extruders auf Papier aufgebracht, kein Material, das die gestellten Anforderungen erfüllen würde.
Dasselbe trifft für Folien aus Polystyrol zu, die auf eine mit einer Dispersion eines Mischpolymerisates aus Styrol und Butadien imprägnierte bzw. beschichtete Papierbahn aufkaschiert wurden. Die Gasdurchlässigkeit, die Wasserdampfdichte und die Chemikalienbeständigkeit ist weitaus schlechter als bei den bekannten mit Polyäthylen beschichteten Verpackungsmaterialien.
Es wurde nun gefunden, dass es gelingt, die geschilderten Schwierigkeiten einwandfrei zu überwinden und die gestellte Aufgabe optimal zu lösen, also ein Material zu schaffen, das den verschiedenen von der Praxis gestellten Anforderungen gleichzeitig gerecht wird, wenn man Niederdruckpolyäthylen in Form biaxial gereckter Folien mit Hilfe einer mittels eines Extruders auf Papier aufgebrachten Schicht von Hochdruckpolyäthylen auf dem Papier befestigt. Während es bisher nur schwer möglich oder gar unmöglich erschien, biaxial gereckte Folien von Niederdruckpolyäthylen auf Papier zu befestigen, gelingt dies auf die geschilderte Weise einwandfrei, wodurch ein Erzeugnis erzielt wird, das in überraschender Weise sowohl wasserdampfdicht, gasdicht, fettdicht, chemikalienbeständig, elastisch und besonders reissfest als auch einwandfrei heisssiegelfähig ist.
Das neue, erfindungsgemäss hergestellte Material erfüllt
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daher erstmalig gleichzeitig alle die Eigenschaften, die die Praxis verlangt, und vor denen man bisher bei der Benutzung bekannter Verfahren bei dem Erzeugnis stets auf die eine oder andere oder gar mehrere verzichten musste.
Materialien der Art, wie sie erfindungsgemäss hergestellt werden, werden unter anderem vorzugsweise auch zur Erzeugung von Säcken, Beuteln, Tüten u. dgl. verwendet. In den meisten Fällen erfolgt hiebei die Herstellung der Schlauchnaht durch Verklebung, während der, fertige und gefüllte Behälter durch Heisssiegelung verschlossen wird. Die Schlauchbildung wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch erleichtert, dass die Niederdruckpolyäthylen-Folie etwas kleiner gehalten wird als die Papierbahn, so dass bei dem fertigen Material auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Niederdruckpolyäthylen-Folie ein mit Hochdruckpolyäthylen beschichteter Papierrand frei bleibt, der bei der Schlauchbildung zur Verklebung der Naht dienen kann.
Man kann auf ähnliche Weise auch mehrere Bahnen geringerer Breite gleichzeitig erzeugen, indem man auf eine breitere Papierbahn mehrere schmalere NiederdruckpolyäthylenFolien auflaufen und zwischen ihnen wie auch an ihren Seiten Streifen frei lässt, bei denen das Papier nur mit Hochdruckpolyäthylen beschichtet wird. Um eine besonders gute Heisssiegelfähigkeit des fertigen Materials zu gewährleisten, ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung besonders zweckmässig, wenn man auf die Niederdruckpolyäthylen-Folie noch eine Aussenschicht von Hochdruckpolyäthylen aufbringt.
Das Verfahren ist einer sehr weiten Anwendung fähig. Papiere und ähnliche Materialien verschiedenster Art können hiemit veredelt werden und erhalten dabei einerseits eine hervorragende Dichtigkeit gegen Gase, Wasserdampf und Fette sowie eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit und zugleich hiemit sehr gute mechanische Eigenschaften, nämlich sowohl grosse Elastizität als auch hohe mechanische Festigkeit. Überdies ist eine gute Heisssiegelfähigkeit gewährleistet.
Zur Aufbringung der Schichten sind beliebige Extruder mit Kaschierpresse und ähnliche Vorrichtungen geeignet. Um zu vermeiden, dass die Folie aus Niederdruckpolyäthylen ihre durch die biaxial Reckung erworbenen guten Eigenschaften ganz oder teilweise wieder einbüsst, wird zweckmässig dafür gesorgt, dass die Folie von ihrer Aufbringung auf das Papier vor dem Einfluss der Strahlungswärme des Extruders durch geeignete Abschirmung geschützt wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn man die Folie so um den Kühlzylinder des Extruders führt, dass sie diesen zu mindestens 900 umschlingt.
Die einzelnen Arbeitsbedingungen richten sich natürlich vor allem nach den Eigenschaften der verwendeten Materialien, Papier und Polyäthylen. Als besonders vorteilhaft zeigte es sich, wenn man für die Aufbringung der Zwischenschicht von Hochdruckpolyäthylen die Heizung der Extruderdüse auf etwa 270 bis 320 C, vorzugsweise auf 270-300OC, einstellt. Desgleichen erwies es sich für die Aufbringung einer Aussenschicht von Hochdruckpolyäthylen als besonders vorteilhaft, die Düsenheizung auf etwa 240 - 2800C einzustellen. Die sonst übliche Vorheizung vor der eigentlichen Kaschierzone kann hiebei entfallen.
Als besonders günstig haben sich Arbeitsgeschwindigkeiten von mindestens 40 m/min erwiesen, da hiebei die Niederdruckpolyäthylenbahn, wenn sie kalt mit der heissen Hochdruckpolyäthylenschicht zusammenge-
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ein. Von einer zweiten Abrollung kommend läuft die biaxial gereckte NdPE-Folie gleichfalls in die Kaschierpresse, u. zw. so, dass sie am Kühlzylinder anliegt und diesen zu 1/3 - 1/2 des Gesamtumfanges umschlingt, ehe sie in den Walzenspalt der Kaschierzone einläuft. Aus der Extruderdüse wird auf übliche Weise Polyäthylen zwischen Papier und NdPE-Folie ausgepresst. Mit zirka 20 g/m2 HdPE erhält man eine sehr gute Kaschierung. Die Düsentemperatur beträgt 270 - 3000C bei einer Laufgeschwindigkeit der Papierbahn von 60 bis 80 m pro Minute.
Die Bahn wird nach der Kaschierung wenn nötig beidseitig beschnitten und aufgerollt. b) Meist entspricht die Breite der NdPE-Folie etwa der Breite des fertigkaschierten Materials. In besonderen Fällen kann es, z. B. der Klebung wegen, erwünscht sein, dass das Papier an beiden oder an einer Seite einen nur mit HdPE beschichteten Randstreifen besitzt ; dann ist die Folie gegenüber dem Papier und der aus dem Extruder austretenden HdPE-Schicht entsprechend schmäler zu wählen.
Beispiel 2 : Ein kaschiertes Material nach Beispiel la wird mit Hilfe eines Extruders auf der Seite der NdPE-Folie mit einer weiteren Schicht HdPE versehen. Die Materialbahn läuft ohne Vorheizung mit einer Laufgeschwindigkeit von etwa 80 m pro Minute in die Kaschierpartie ein. Die Extruderdüse wird auf eine Temperatur von zirka 250 bis 2700C erhitzt. Man trägt in diesem Arbeitsgang zirka 15-20 glad HdPE auf. Die Bahn wird nach dem üblichen Beschnitt aufgerollt. (Bei höheren Laufgeschwindigkeiten erfolgt zweckmässig eine Vorheizung.)