DE2132706A1 - Verfahren zur Herstellung von synthetischen Papieren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von synthetischen Papieren

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Description

Anmelderin: Firma Kabushiki Kaisha Oji Yuka Goseishi Kenkyujo, 5-2, Marunouchi 2-Chome, Chiyoda-Ku, Tokyo, Japan.
Verfahren
zur Herstellung; von synthetischen Papieren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischen Papieren inform eines Schichtaufbaus aus einer Grundschicht und einer papierartigen Schicht.
j Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung synthetischer J Papiere mit hohen Werten für Weißheit, Opazität und möglichst kleiner Wärmeschrumpfung.
Die deutsche Of fenlegungsschrift 1 914· 972, off engelegt am 16. Oktober 1969» beschreibt ein synthetisches Papier mit Schichtaufbau aus einer ersten Thermoplastfolie mit einer Beimischung von 0 bis 20 Gewichts-% eines feinen anorganischen Füllstoffes und aus einer zweiten Thermoplastfolie mit einer Beimischung von 0,5 bis 65 Gewichts-^ eines feinen anorganischen Füllstoffes, die auf mindestens einer Oberfläche der ersten Folie festhaftend aufliegt, wobei die erste Folie biaxial gereckt und die zweite Folie einachsig gereckt ist.
ι Ein solches synthetisches Papier wird dadurch hergestellt, daß
eine papierartige Schicht aus einem Thermoplast mit einer Beimischung von 0,5 bis 65 Gewichts-% eines feinen anorganischen Füllstoffs auf mindestens eine Oberfläche einer Grundfolie aus einem Thermoplast mit einer Beimischung zwischen 0 und 20 Gewichts-% eines feinen anorganischen Füllstoffes, die unter einem Reckfaktor von mindestens 1,3 einachsig gereckt ist, wobei die Reckrichtung als Längsrichtung bezeichnet ist, aufgetragen wird; dieser Verbundaufbau wird erwärmt und unter einem Reckfaktor von mindestens 2·,5 in Querrichtung, senkrecht zu der genannten Längsrichtung gereckt; der Aufbau wird abgekühlt, damit der Reckzustand im wesentlichen erhalten bleibt.
Bei einem synthetischen Papier dieser Art enthält die einachsig gereckte papierartige Schicht mit der Beimischung des feinen Füllstoffs eine große Anzahl von Mikrohohlräumen infolge der Reckung des Verbundaufbaus. Diese Mikrohohlräume bewirken sehr gute Werte der Opazität und Weißheit des synthetischen Papiers. Außerdem hält die biaxial gereckte Grundschicht die vergleichsweise dünne papierartige Schicht und bringt die mechanische Festigkeit auf, die für die Verwendung dieses synthetischen Papiers erforderlich ist.
Bei der Herstellung eines synthetischen Papiers dieser Art, wo der Grad der Weißmachung der papierartigen Schicht hauptsächlich von den Mikrohohlräumen in der papierartigen Schicht abhängt, müssen die Reckbedingungen in besonderem Hinblick auf die Ausbildung dieser Mikrohohlräume ausgewählt werden. Dementsprechend muß der Reckfaktor der papierartigen Schicht groß sein und gleichzeitig ist es wünschenswert, daß die Reckung bei einer möglichst niederen Temperatur innerhalb des optimalen Reckbereiches für den Thermoplast erfolgt.
Innerhalb eines synthetischen Papiers, das gereckte Folien umfaßt, führt das Anwachsen von Reckspannungen normalerweise zu .Schwierigkeiten. Wenn nämlich das synthetische Papier
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im wesentlichen unter Fixierung des fieckzustand.es abgekühlt wird, wachsen die bei der Reckung bewirkten Reckspannungen in manchen Fällen an, ohne daß dieselben in ausreichendem Maße entlastet werden. Wenn diese Spannungszunähme einen bestimmten V.'ert überschreitet, ergibt sich für das synthetische Papier eine schlechte Formhaltigkeit; es treten ungewöhnliche Verformungen auf, nämlich Falten, Wellungen und Kräuselungen, was Schwierigkeiten bei der Bedruckung ergibt.
Außerdem stellt in einem synthetischen Papier aus gereckten Folien normalerweise die Richtungsabhängigkeit bestimmter Eigenschaften ein Froblem dar. Im herkömmlichen Papier aus Cellulosefasern in vernetzten! Zustand haben bestimmte Eigenschaften wie die Zugfestigkeit, Scherfestigkeit und Steifigkeit normalerweise eine Richtungsabhängigkeit hinsichtlich der Längsrichtung und der Querrichtung der Papierbahn. Solche Richtungsabhängigkeiten sind für manche Anwendungsfälle erwünscht. Andererseits gibt es auch Anwendungsfälle, wo solche Richtungsabhängigkeiten unerwünscht sind. Insbesondere bei synthetischen Papieren ist eine Isotropie der Eigenschaften außerordentlich erwünscht, da dieselbe ohne weiteres erzielbar sein sollte, weil Richtungsabhängigkeiten nicht unvermeidlich
j sind, wie bei herkömmlichem Papier.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von synthetischem Fapier in möglichst spannungsfreiem und isotropem 'us t and.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst eine einachsig in Längsrichtung gereckte Folie zur Bildung der Grundschicht aus einem Thermoplast, der im wesentlichen eine Mischung von Polypropylen und einem Zusatzstoff solcher Art und Menge, daß die Untergrenze des Temperaturbereichs, in dem eine Reckung des Polypropylen in praktischem Ausmaß möglich ist, herabgesetzt wird, zubereitet wird, daß auf mindestens eine Oberfläche dieser Folie ein zweites Polypropy-
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_ Z)- —
len mit einem eingemischten Anteil von 0,2 bis 30 Volumen-% eines feinen Füllstoffes zur Bildung des Schichtaufbaus aufgetragen wird, wobei das zweite Polypropylen die papierartige Schicht bildet, daß der Schichtaufbau unter Anwendung von Wärme in Querrichtung senkrecht zu der genannten Längsrichtung gereckt wird und daß der Aufbau im wesentlichen unter Festhaltung des gereckten Zustandes abgekühlt wird.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene synthetische Papier ist im wesentlichen frei von Spannungen. Die Eigenschaften dieses Papiers sind isotrop.
Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden ausgehend von allgemeinen Überlegungen und Gesichtspunkten und hinführend zu Einzelbeispielen erläutert.
Für die papierartige Schicht wird Polypropylen im Hinblick auf eine große Oberflächenhärte der papierartigen Schicht und die Möglichkeit der Weißmachung bzw. Bleichung oder der Ausbildung von Mikrohohlräumen benutzt. Eine Mischung von Polypropylen und einem Zusatzstoff, die eine niedrigere optimale Recktemperatur als die papierartige Schicht hat und außerdem eine ausreichende Festigkeit aufweist, wird für die Grundschicht benutzt. Dieser Zusatzstoff umfaßt einerseits Weichmacherpolymere, die Polypropylene weich machen, sowie andererseits feine Füllstoffe.
Ein synthetisches Papier dieser Art erfüllt die oben genannten Forderungen.
Wenn im einzelnen die papierartige Schicht aus Polypropylen unter Beimischung eines feinen anorganischen Füllstoffes besteht, liegt die Temperatur für die Bleichung oder V*eißmachung infolge der Ausbildung von Mikrohohlräumen im Bereich von 140° bis 160° C. Wenn andererseits die Grundschicht aus Polypropylen ohne Zusatzstoff besteht, liegt der Bereich der mög-
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lichen Recktemperaturen zwischen 150° und 170° C. Infolgedessen ist der Temperaturbereich vergleichsweise schmal, in dem Mikrohohlräume in merklichem Umfang gebildet werden und gleichzeitig unter stabilen Bedingungen eine Reckung des Schichtaufbaus möglich ist.
Wenn jedoch die Grundschicht eine Mischung von Polypropylen und einem Weichmacherpolymerenüarstellt, wird der Temperaturbereich, in dem eine Reckung der Grundschicht unter betriebsmäßigen Bedingungen möglich ist, verbreitert und nach niederen Temperaturen verschoben. Der Temperaturbereich, in dem die Herstellung eines synthetischen Papiers mit einem erforderlicher Anteil von Mikrohohlräumen möglich ist, wird um einen Betrag von 10° bis 15° C, in manchen Fällen um 10° bis 30° C vergrößert. Eine Herabsetzung der Untergrenze um 10 bis 15° oder 30° G ist deshalb sehr wichtig, weil dies für die gleichmäßige Weiß-machung der papierartigen Schicht in hohem Maße beiträgt. Dann wird eine gleichmäßige Arbeitsweise unter stabilen Bedingungen sichergestellt, ohne daß Schwierigkeiten wie ein Reißen der Folie infolge überschreiten der Temperaturgrenzen auftreten.
Der Temperaturbereich, in dem eine Reckung in betriebsmäßigem Umfang möglich ist., bezeichnet denjenigen Temperaturbereich, der unterhalb der Temperaturgrenze liegt, bei der der hauptsächliche Thermoplastbestandteil der Folie flüssig wird und oberhalb derjenigen Temperatur, bei der sich der Kunststoff unter äußeren Spannungen verformt. Innerhalb dieses Temperaturbereichs kann die Folie gleichmäßig gereckt werden, ohne daß sie beim Recken unter hoher Reckgeschwindigkeit reißt, die in betriebsmäßigem Maßstab zur Anwendung kommt.
Dieser Recktemperaturbereich hängt von zahlreichen Einflüssen, wie der Reckgeschwindigkeit, den Zusatzstoffen wie Weichmachern und der Beimischung anderer Thermoplaste ab. Bei gleichbleibenden sonstigen Bedingungen steigt im allgemeinen die Reckspannung
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an und der Recktemperaturbereich wird kleiner, wenn die Reckgeschwindigkeit vergrößert wird.
Die Maßhaltigkeit bzw. Formhaltigkeit oder die Wärmeschrumpfung des Erzeugnisses spielt bei einem synthetischen Papier inform einer gereckten Folie eine besondere Rolle. Die in der Grundschicht zunehmende Reckspannung, die in großem Ausmaß die Maßhaltigkeit des synthetischen Papiers beeinflußt, läßt sich offenbar weitgehend herabsetzen, wenn als Zusatzstoff ein weiteres Polymeres eingesetzt wird.
Dementsprechend besitzt ein synthetisches Papier nach der Erfindung eine hohe Maßhaltigkeit aufgrund der niederen Recktemperatur. Dies betrifft die Erzeugung und Anhäufung der Reckspannungen. Außerdem ist die Wärmeschrumpfung klein. Die Wärmeschrumpfung bezieht sich auf einen Temperaturbereich zwischen Zimmertemperatur und 100 C, was weit niedriger als der Schmelz· punkt des benutzten Kunststoffes liegt. Da außerdem die Spannungsverteilung gleichförmig ist, ist das Auftreten von Spannungsabweichungen und Unregelmäßigkeiten ausgeschaltet.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß man die Reckfaktoren in Längsrichtung und Querrichtung unabhängig voneinander und außerdem in erheblicher Größe einstellen kann.
Wenn normalerweise die Querreckung im Anschluß an die Längsreckung einer biaxialgereckten Folie erfolgt, wird die Längsausrichtung bis zu einem gewissen Grade aufgehoben. Deshalb muß man normalerweise den Reckfaktor in Längsrichtung etwas größer machen, damit man eine biaxialgereckte Folie mit gleichartigen Spannungen in Längs- und Querrichtung unter Anwendung des schrittweisen biaxialen Reckverfahrens erhält. In Abhängigkeit von der Art des benutzten Kunststoffes muß man demgemäß in manchen Fällen das Verhältnis von Längsreckfaktor zu Querreckfaktor größer als 1 wählen, damit man eine
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Richtungsabhängigkeit vermeidet.
"wenn jedoch die Längsreckung übermäßig groß wird, wird die Verformbarkeit für die Querreckimg merklich, herabgesetzt. Infolgedessen gibt es eine Grenze für den Längsreckfaktor. Entsprechend ist auch der Querreckfaktor eingeschränkt. Vi/'enn bspw. der Längsreckfaktor 7 beträgt, hält man normalerweise den Querreckfaktor auf einem »Vert von etwa 5·
Im Rahmen der Erfindung kann man vor allem bei Verwendung von Polyäthylen als '.Yeichmacherpolymer ein im wesentlichen isotropes synthetisches Papier mit gleichen Reckfaktoren, nämlich 7x7, in Längs- und Querrichtung erzeugen, indem die Querreckung zunimmt. Eine große Querreckung, also die Reckung der papierartigen Schicht, bedeutet eine Zunahme der Bleichung oder Weißmachung und eine Verbesserung der Zugfestigkeit der papierartigen Schicht.
Insbesondere bei Anwendung eines feinen Füllstoffes als Zusatzstoff liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß auch in der Grundschicht in entsprechendem Maße Mikrohohlräume ausgebildet werden. Infolgedessen wird die Faltbarkeit und die Steifigkeit nach Clark verbessert. Unter Faltbarkeit wird die Beibehaltung des gefalteten Zustandes nach Faltung eines Blattes verstanden. Der Grund hierfür kann darin liegen, daß sich die durch die Faltung erzeugte Spannung infolge der Mikroholräume nicht nur in der papierartigen Schicht, sondern auch in der Grundschicht ausgleichen kann. Die Faltbarkeit bekannter synthetischer Papiere ist dagegen normalerweise unbefriedigend; es ist schwierig, den gefalteten Zustand in diesen synthetischen Papieren zu erhalten.
Thermoplast der Grundschicht
Der Thermoplast für die Grundschicht ist eine Mischung von j Polypropylen und einem Zusatzstoff.
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Polypropylen
Als Polypropylen können Homopolymere von Propylen und Mischpolymere von Propylen mit einem jeweiligen Gehalt eines Mischmonomeren in einem kleinen Anteil, so daß diese Mischpolymere* noch als Polypropylene bezeichnet werden können, benutzt werden, Beispiele solcher Propylenmischpolymere sind Mischpolymere von Prpylen mit fl(-Olefinen wie Äthylen und Buten-1 sowie mit Viny!monomeren wie Vinylchlorid, Styrol und mit Estern der Acrylsäure. Der Mischmonomeranteil in einem jeden dieser Mischpolymere beträgt 10 Gewichts-% oder weniger.
Zusatzstoff
Als Zusatzstoff läßt sich einerseits ein Weichmacherpolymer oder ein feiner Füllstoff verwenden.
1. Vv'eichmacherpolymer
Ein Beispiel eines Weichmacherpolymers ist Polyäthylen hoher Dichte. Polyäthylene hoher Dichte sind nach dem Mitteldruckverfahren, dem Niederdruckverfahren oder anderen entsprechenden Verfahren erzeugt und haben eine Dichte von mindestens 0,95 g/cm. Dieses Polyäthylen kann ein Mischpolymeres mit einem Mischmonomeren in einem kleinen Anteil sein, so daß das Mischpolymere als Polyäthylen bezeichnet werden kann. Solange die Zielsetzung nach der Erfindung nicht beeinträchtigt wird, können beide Thermoplaste ein beliebiges Molekulargewicht sowie einen beliebigen SchmelzLndex M.I. und auch einen beliebigen isotaktischen Index I.I. haben.
Das MischverSaltnis der beiden Thermoplaste, Polypropylen/Polyäthylen liegt zwischen 90/10 und 40/60 vorzugsweise zwischen 90/10 und 70/30. Wenn der Polyäthylenanteil kleiner als 10 Gewichts-% ist, ist eine ausreichende Mischwirkung nicht erkennbar. Wenn andererseits der Polyäthylenanteil "60 Gewichts-% übersc-ireitet, wird die Formgebungstemperatur zu niedrig, -so daß
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der praktisch nutzbare Bereich der Weißmachungstemperatur verengt wird.
Als Wejchmacherpοlymere können neben Polyäthylen hoher Dichte auch verschiedene Thermoplaste und Elastomere benutzt werden, die in Polypropylen wechselweise löslich sind und einen Weichmachereinfluß auf Polypropylen haben. Da diese Stoffe zwecks Erweiterung des nutzbaren Recktemperaturbereichs nach niederen Temperaturen benutzt werden, müssen ihre Schmelzpunkte oder Erweichungspunkte normalerweise unterhalb der betreffenden Werte von Polypropylen liegen. Beispiele für solche Weichmacherpolymere sind Polyäthylen niedriger Dichte zwischen 0,90 und 0,94- g/cm-5, Äthylenmischpolymere wie Äthylenpropylen-Mischpolymere, jeweils mit einem Äthylengehalt von weniger als 5 Gewichts-%, Äthylen-Vinylester-Mischpolymere, wie Mischpolymere mit einem Vinylacetatgehalt von weniger als 40 Gewichts-%, Äthylen-Vinylchlorid-Mischpolymere, Styrole allein und als Mischpolymere, sowohl seitenketten- und/oder ringsubstituierte Styrole wie /K-Methylstyrol und Vinyltoluole, Mischpolymere dieser Styrole mit Acrylnitril und Estern der Methacrylsäure, Vinylhalogenide als Homo- und Mischpolymere wie Polyvinylchlorid und Poly-CVinylchlorid-Vinylidenchlorid), ataktische Polypropylene wie Nebenprodukte bei der,Herstellung von Polypropylen, vorzugsweise mit einer Löslichkeit in siedendem n-Heptan mit einem Anteil von mehr als 50 Gewichts-%.
Die optimalen Mischverhältnisse dieser WeJchmacherpolymere unterscheiden sich nach der Art des Polymeren.Im Falle ataktischer Polypropylene zeigt eine Zusatzmenge von weniger als 5 Gewichts-% keine Wirkung nach der Mischung. Wenn andererseits die Zusatzmenge 20 Gewichts-% überschreitet, wird die Ausformbarkeit des Kunststoffes schlecht und gleichzeitig wird die Festigkeit des Produkts, nämlich die Steifigkeit und die Zugfestigkeit verschlechtert.
Bei Verwendung von Äthylen-Propylen-Mischpolymeren liegt der
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- 10
Bereich der Zusatzmenge zwischen 10 und 50 Gewichts-%: Bei Verwendung von Polyäthylen geringer Dichte liegt dieser Zusatzbereich zwischen 10 und JO Gewichts-%. Bei Verwendung von Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymeren liegt dieser Bereich zwischen 10 und 30 Gewichts-%.
2. Feine Füllstoffe.
7/enn ein feiner Füllstoff als Zusatzstoff benutzt wird, muß derselbe bestimmte Bedingungen hinsichtlich der Teilchengröße des Füllstoffes, der Zusatzmenge und der Reckbehandlung bei der Herstellung des synthetischen Papiers erfüllen. Solange diese Bedingungen erfüllt sind, läßt sich die Erfindung verwirklichen.
Zwar können organische Füllstoffe inform von Thermoplastpulvern, die nicht wechselweise in den genannten Polypropylenen löslich sind, als feine Füllstoffe benutzt werden, doch normalerweise benutzt man anorganische Füllstoffee Beispiele hierfür sind Tone, Talk j Asbest, Gips, Bariumsulfat, Calciumcarbonate Liagnesiumcarbonat, Titanoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Diatomeenerde, Siliciumoxid und Mischungen der genannten Stoffe.
Wichtig ist für diese Füllstoffe, daß die mittlere Teilchengröße zwischen 0,5· und 5 /& liegt. Weiterhin ist wichtig, daß der Anteil dieser feinen Füllstoffe in der Grundschicht zwischen 0,2 und 8 Volumen-%, vorzugsweise zwischen 0,8 und 6 Volumen-% liegt. Volumen-% stellt einen Wert dar, der durch Berechnung der Volumina des Füllstoffs und des Thermoplaste jeweils aufgrund der eingesetzten Gewichte und der wahren spezifischen Gewichte gemäß Füllstoffvolumen + Thermoplastvolumen berechnet ist.
Unabhängig davon, ob der Zusatzstoff ein Weichmacherpolymeres oder ein feiner Füllstoff ist, kann er erforderlichenfalls einen kleinen Anteil anderer Hilfsstoffe enthalten, bspw. einen Stabilisator, einen Weichmacher, einen Farbstoff, einen Füll-
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stoff und Kunstharze. Wenn der Zusatzstoff ein Weichmacherpolymeiesist, kann man einen Füllstoff der genannten Art in einem Anteil bis zu 20 Gewichts-% zugeben. Danach läßt sich ein Beitrag der Grundschicht hinsichtlich des Grades der Aufhellung bzw. Weißmachung oder auch eine Verbesserung der Haftung zwischen Grundschicht und papierartiger Schicht erwarten.
Papierartige Schicht
Einerseits ist der Kunststoff für die papierartige Schicht ein Polypropylen, das von dem Polypropylen der Grundschicht gleich oder verschieden sein kann. Dieser Thermoplast für die papierartige Schicht enthält auch andererseits einen feinen Füllstoff. Dieses kann ein organischer Füllstoff inform eines Thermoplastpulvers sein, das nicht wechselweise in dem genannten Polypropylen löslich ist; doch zieht man normalerweise einen anorganischen Füllstoff vor.
Beispiele solcher anorganischen Füllstoffe sind Tone, Talk, Asbest, Gips, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonate Titanoxid, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Diatomeenerde, Siliciumoxid und Mischungen derselben. Diese Füllstoffe müssen in einem möglichst fein verteilten Zustand benutzt werden, nämlich mit einer Teilchengröße zwischen 5 und 5)/ι·Εΐη zweckmäßiger Gehalt dieses feinen Füllstoffes innerhalb der papierartigen Schicht liegt zwischen 0,2 und 30 Volumen-%, vorzugsweise zwischen 2 und 25 Volumen-%.
Erforderlichenfalls kann dieser feine anorganische Füllstoff zusammen mit anderen Zusatzstoffen wie Farbstoffen und tierischen, pfanzlichen oder mineralischen Fasern benutzt werden. Der Thermoplast der papierartigen Schicht kann auch eine kleine Menge von anderen Kunststoffzusätzen enthalten.
Wenn der Zusatzstoff der Grundschicht ein feiner Füllstoff ist,
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muß der Füllstoffgehalt in der Grundschicht kleiner als der Füllstoffgehalt in der papierartigen Schicht sein.
Beschichtung
Nach der Erfindung wird zunächst eine längsgereckte Folie aus der obigen Mischung von Polypropylen und einem Weichmacherpolymer nach einem geeigneten Verfahren hergestellt. Der Reck-
/zwischen faktor liegt/1,3 und 10, vorzugsweise zwischen 2,5 "und 7·
.Auf mindestens eine Oberfläche dieser längsgereckten Folie wird der Kunststoff der papierartigen Schicht durch Kalandrieren unter Aufschmelzung des Kunststoffes oder durch Schmelzextrusionsbeschichtung oder in anderer geeigneter V/eise aufgetragen. Man kann auch auf die Grundschicht einen Haftbelag auftragen , der im Rahmen der Schmelzextrusionsbeschichtung benutzt wird. Die papierartige Schicht enthält einen feinen Füllstoff. Man kann den Füllstoffgehalt in denjenigen Bereichen der papierartigen Schicht, die auf die Zonen längs der beiden Seitenkanten der längsgereckten Folie aufgetragen werden, herabsetzen oder auf den Füllstoff dort ganz verzichten.
Der Schichtaufbau aus der längsgereckten Folie und der im wesentlichen ungereckten papierartigen Folie wird sodann unter Erwärmung in Querrichtung gereckt. Durch diesen Reckvorgang erfolgt eine Weißmachung der papierartigen Schicht. Außerdem kann man eine starke Bindung zwischen der Grundschicht und der papierartigen Schicht sicherstellen. Gleichzeitig werden beide Schichten außerordentlich dünn. Diese Reckung erfolgt mit einem Reckfaktor zwischen 2,5 und 12, vorzugsweise zwischen 3,5 und 10. Die Recktemperatur ist oberhalb des Erweichungspunktes und unterhalb des Schmelzpunktes der benutzten Thermoplaste, sie liegt vorzugsweise zwischen 110 und 165° C.
Wenn der Zusatzstoff für die Grundschicht ein feiner Füllstoff ist, muß man die Reckung in den beiden genannten Richtungen
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derart ausführen, daß das Produkt der Reckfaktoren,nämlich des Längsreckfaktois der Grundschicht und der Querreckfaktor der
Verbundschicht mindestens 3,5 beträgt.
Nach der Querreckung der Verbundschicht wird dieselbe unter Fixierung des Reckzustandes abgekühlt. Dann werden die Seitenkanten beschnitten, so daß man ein synthetisches Papier erhält.
Wenn die Konzentration des Füllstoffes im Bereich der Seitenkanten, also im Bereich der Seitenkanten der Grundschicht klein oder verschwindend ist, werden die Kantenbeschnitte wieder aufgearbeitet und als Ausgangsstoffe von neuem benutzt. Die Einstellung des Füllstoffanteils in diesem Ausgangsstoff ist dann gewährleistet.
Ein auf die oben beschriebene »"eise hergestelltes synthetisches Papier kann erforderlichenfalls einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, bspw. einer Koronaentladungsbehandlung oder einer Oxidationsbehandlung, um dadurch die Oberflächeneigenschaften abzuwandeln oder zu verbessern.
Die Erfindung wird nunmehr in weiteren Einzelheiten anhand von Einzelbeispielen erläutert, die lediglich zur Erläuterung und nicht zur Einschränkung der Erfindung dienen.
Beispiel 1
20 Teile Polyäthylen hoher Dichte mit M.I.=1,00 in Pulverform werden in einem Mischer mit 80 Teilen Polypropylen mit M.I.= 0,8 gemischt. Die erhaltene Mischung wird granuliert. Das Granulat wird erhitzt und in einem Extruder bei einer Temperaj tür von 27Ο0 C plastifiziert und schließlich durch die Extruderdüse extrudiert. Die erhaltene Folie wird mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur unterhalb 40° C abgekühlt und liegt dann als ungereckte Folie vor. Diese Folie wird mit-
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tels einer Längsreckmaschine unter Anwendung eines Reckfaktors gereckt.
40 Teile Ton werden mit 60 Teilen Polypropylen mit M.I.=4,0 gemischt. Dieses Gemisch wird durch Extrusionsbeschichtung auf eine Oberfläche der einachsiggereckten Folie aufgetragen. Der erhaltene Schichtaufbau wird unter einem Reckfaktor 7 in Querrichtung bei einer Temperatur von 145° C gereckt und dann zur Fixierung des Reckzustandes abgekühlt. Die Seitenkanten v/erden beschnitten. Das erhaltene synthetische Papier wird aufgewickelt.
Dieses synthetische Papier hat einen Schichtaufbau aus einer 50 λχ dicken Grundschicht und einer 40 /a dicken papierartigen Schicht. Die Bindungsfestigkeit zwischen den beiden Schichten ist stark. Die beiden Schichten können nicht voneinander abgelöst werden, wenn man Teile eines druckempfindlichen Cellophanklebebandes abzieht, die zuvor angeheftet worden sind. Dieser Schichtaufbau kann für genau gleiche Zwecke wie herkömmliches Papier verwendet werden, weil er sehr gute Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Handhabung, Bedruckbarkeit und Beschreibbarkeit hat. Die hauptsächlichen Kenngrößen des synthetischen Papiers sind folgende:
Dicke:
Steifigkeit nach Clark S-Wert:
Verhältnis der Elastizitätsmodulen in Längsrichtung und Querrichtung: 1/1,3
Verhältnis der Steifigkeiten:
Weißheit:
spezifisches Gewicht:
Beispiel 2
90 ya
längs/quer = 25/30
1/1,2 89 % (Hunter) 0,75.
Die gleiche Arbeitsweise wird mit unterschiedlichen Anteilen des Polyäthylens hoher Dichte durchgeführt. Die erhaltenen Werte sind in der Tabelle 1 angegeben.
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Tabelle 1
Versuch
Nr.
Mischungen
Grundschicht
ΡΡ/ΡΞ
Gew.-%
papier
artige
Schich
Querreckung
Gew.-%
Temp. Reck
(0C) fakH tor
Tempe ratur
bereicl·
für
die
7/eiß-
machum
geweißter
Zustand
Verhält nis
der
Steifig keiten nach
G lark (TD/MD)
We ißheit nach Hunter
100
2 90/10
3 80/20
4 70/30
5 50/50
6 40/60
7 30/70
PP60%
Füllstoff
40%
155
150 150
145
145
140
eng
breit breit breit breit breit eng
Unregelmäßigk.
der loka·
len Vn'eiß·
machung
gutgut
gut
gut
gut
2,5
2,0 1,7 1,5
1,3 1,1
87
88
89 90 90 90
Abkürzungen: PP 1olypropylen; PE Polyäthylen hoher Dichte; TD Querrichtung; MD Längsrichtung.
Beispiel 3
oieben Thermoplastproben werden durch Mischung eines Äthylen-Iropylen-Mischpolymeren (Äthylengehalt 3 Gewichts-%) in Anteilen von 0, 10, 3C, 40, 50, 60 und 80 Gewichts-% mit einem Polypropylen mit M.I.=0,8 zubereitet. Jede Thermoplastprobe wird dann erhitzt und in einem Extruder bei einer Temperatur von 270 C geknetet, oodann wird die Probe durch die Extruderdüse extrudiert. Die erhaltene Folie wird auf eine Temperatur unterhalb 40° C abgekühlt und liegt als ungereckte Folie dann vor. Diese Folie wird unter einem ßeckfaktor 6 mithilfe einer Langsreckmaschine gereckt.
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Sodann wird eine Zusammensetzung durch Mischung von 60 Teilen Polypropylen mit M.I.=4,0 und 40 Teilen Ton durch Extrusionsbeschichtung auf eine Oberfläche der einachsig-gereckten Folie aufgetragen. Der erhaltene Schichtaufbau wird unter einem Reckfaktor 7 in Querrichtung gereckt.
Jede der erhaltenen Folien besitzt einen Schichtaufbau aus einer 50 /u dicken Grundschicht und einer 40 /a dicken, papierartigen Oberflächenschicht. Die Bindungsfestigkeit zwischen den beiden Folien ist sehr stark. Die beiden Folien können nicht voneinander abgelöst werden, wenn Stücke eines aufgeklebten Cellophanbandes abgezogen werden.
Diese synthetischen Papiere besitzen die in Tabelle 2 angegebenen Eigenschaften und sind für gleiche Zwecke wie herkömmliche Papiere brauchbar, weil sie entsprechende Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Handhabung, Bedruckbarkeit und Beschreibbarkeit haben.
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Tabelle 2
Grund
schicht—		 Querreckung .Reck
faktor		 T<eiß- Polypropylen weißge Steifig
keit		 Weiß
heit		 Opazi Warme-
schrumpfung
ν1 er
such		 0- 0- machungs-
■ bereich		 querrichtung machter
Zustand		 nacn
Clark
TD/MD *2		 nach
Hunt er		 tät nach
Hunter		 längs/quer
8 A/E *1 Temp.
(0C)		 7 eng
etwas
breiter		 lokale
Unregel-
mäßigk.der
Weißheit
gut		 2,5
2,5		 87
89		 90
92		 4,4/2,6
4,2/2,5
10 100/0
90/10		 155
153		 7 breit Il 2,4 88 92 4,2/2,3
•11 70/30 150 7
7		 Il Il 2,5 89 92 4,0/2,1
12
13		 60/40 150 7 11
11		 I!
lokale
Unregel
mäßig, der
Weißheit		 2,3
2,6		 88
88		 93
94		 4,0/2,1
3,6/2,1
14 50/50
40/60		 150
150		 Il Il 2,4 89 94 3,4/2,1
Eemerl 20/80 145 B =.Äthylen-Propylen-Mischpolymeres
-ungen: *1 A = . MD = Längsrichtung
*2 TD =
- 18 - . Beispiel 4
Fünf Kunststoffproben werden durch Mischen eines ataktischen Folypropylens, das als Nebensprodukt bei der Herstellung von Polypropylen erhalten ist, jeweils in Anteilen von O, 5» 10, 20, 30 Gewichts-% mit einem Polypropylen mit M.I.=0,8 zubereitet Jede Kunststoffprobe wird dann erhitzt und in einem Extruder bei einer Temperatur von 2700C geknetet, über die Extruderdüse erfolgt eine Äusformung zu einer Folie, die dann mit Kühlwasser auf eine Temperatur unterhalb 400C gekühlt wird. Man erhält so eine ungereckte Folie. Diese Folie wird mittels einer Längsreckmaschine unter einem Reckfaktor 6 gereckt.
Sodann wird eine Zusammensetzung durch Mischen von 40 Teilen Ton mit 60 Teilen Polypropylen mit M.I.=4,0 zubereitet und durch Extrusionsbeschichtung auf eine Oberfläche der einachsiggereckten Folie aufgebracht. Der erhaltene Schichtaufbau wird dann in Querrichtung unter einem Reckfaktor 7 gereckt.
Jedes Endprodukt ist ein Schichtaufbau aus einer 50 Ax dicken Grundschicht und einer 40 /u. dicken, papierartigen Oberflächenschicht. Die Haftung zwischen beiden Schichten ist stark. Die beiden Schichten lassen sich nicht voneinander ablösen, v;enn angeheftete Cellophanbandstücke abgezogen werden.
Die synthetischen Papiere haben die in Tabelle 3 angegebenen Kenndaten und lassen sich in genau gleicher «Veise wie herkömmliche Papiere verwenden; sie haben eine entsprechende Festig keit, sind entsprechend zu handhaben, zu bedrucken und zu beschreiben.
109883/1620 BAD ORIGINAL
Tabelle
OO i
CO i
Versuch.
Nr.
Grund-
schicht-
!»lischung
A/C *1
100/0
95/5 90/10
80/20 70/30
guerr
Temp. Reck
(0C)
155
15c 150 145
faktor
7 7 7
7,'eiß—
macliungs-
bereich
eng
"breit
schlecht
reckbar
weißgemachter
Zustand
lokale
Unregelmäßigk.de
V.'eißheit
gut
.Steifigkeit nach
Clark
2,5
2,3 2,3 2,2
.".eißheit nach
Hunter
87
89 89 89
* 1 *.p A = lolypropylen
TD = Querrichtung
C = ataktisches Polypropylen MD = Längsrichtung
Opazität nach Hunter
90
93 93
95
arir.eschrunpfunj:
längs/quer
4,4/2,6
4,0/2,5 3,8/2,2 3,1/2,2
CO
CD
Beispiel 5
Ein Polypropylen, dem ein Füllstoff enthaltend Calciumcarbonat und Ton zugesetzt ist, wird für die papierartige Schicht benutzt. Der Füllstoff-anteil beträgt 18 Volumen-%. Desweiteren werden fünf Proben Polypropylen mit unterschiedlichen Anteilen des gleichen Füllstoffes für die Grundschicht zur Herstellung von fünf synthetischen.Papierproben benutzt.
Die Faltbarkeit dieser Proben wird ausgedrückt durch den Rückstellwinkel und die Steifigkeit nach Clark. Die entsprechen den Meßwerte sind in Tabelle 4 angegeben. Die Werte der Steifig· keit nach Clark sind Vierte aufgrund eines Vergleichs mit einer gleichen Menge von Papier mit 75 g/m ·
Tabelle 4
Füllstoffgehalt Faltbarkeit Steifigkeit
der Grundschicht Rückstellwinkel nach Clark
(Volumen-%)
0 126° 23
0,8 95° 25
2,0 52° 28
4,0 51° 32
6,0 44° 37
Beispiel 6
Zu sechs Proben Polypropylen (PP) mit M.I.=0,8 werden jeweils unterschiedliche Mengen Ton mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1 yu und einer wahrönDichte von 2,7 g/cnr5 zugefügt. Jede Mischung wird weiter in pulverformigem Zustand gemischt
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■und dann granuliert. Das Granulat wird nach Erwärmung in einen Extruder bed einer Temperatur von 270° C geknetet und durch die Extruderdüse zu einer Folie ausgeformt. Dieselbe wird ■mittels einer Kühleinrichtung gekühlt, worauf man eine ungereckte Folie erhält.
Diese Folie wird in einer Längsreckmaschine unter einem Reckfaktor 6 gereckt. Eine Zusammensetzung wird aus 84- Volumen-% Polypropylen mit M.I. =4,0 und 16 "Volumen-% Ton mit einer mittleren Teilchengröße von 1 /u zusammengemischt und dann auf eine Oberfläche der einachsiggereckten Folie aufgetragen. Der erhaltene Schichtaufbau wird in Querrichtung gereckt, und zwar mit einem Reckfaktor 7·'
Für die sechs Proben erwies sich eine Längsreckung möglich innerhalb eines Temperaturbereichs von 85° C-bis 140° C. Eine Querreckung war möglich innerhalb eines Temperaturbereichs von 130° bis 165° C. Jede Folie wird im Reckzustand in der Wärme fixiert und dann abgekühlt. Schließlich werden die Seitenkanten jeder Folie beschnitten. Die" erhaltene Folie wird aufgewickelt.
Jede Folie war in genau gleicher Weise wie herkömmliches Papier brauchbar. Sie war gleichwertig hinsichtlich Festigkeit, Handhabbarkeit, Bedruckbarkeit, Beschreibbarkeit und hinsichtlich anderer Kenngrößen. Die verschiedenen Kenngrößen der sechs synthetischen Papierproben sind in der folgenden Tabelle angegeben.
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Tabelle 5
Querreckung Temp. Querreck- Steifig Weiß- ■ Opazi Faltbar Warme- NJ
Grund (0C) tempera- keit he it tät keit schrumpf.
schicht Reck tur- nach Rückstell "längs/quei Ni J^
Vol.Ver fakt oi bereich Clark (%) (%) winkel (#) -»J
O
hältnis 155 cn
PP/JTüll-
stoff 7 150 schlechte Aus-
100/0 150 165-145 23 87 90 126° 4,4/2,6 formbarkeit
7 150 geringe Haft
99,2/0,8 7 150 165-135 25 88 92 95° 3,5/3,0 festigkeit der
99/1 7 165-130 28 89 93 52° 2,5/3,0 papiera.Sehi-ch t
94/6 7 150 165-130 32 89 93 51° 2,4/2,8
92/8 165-130 37 91 95 44° 2,5/2,8
7
90/10 165-135 37 91 96 42° 2,5/2,5

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Papier inform eines Schichtaufbaus auf einer Grundschicht und einer papierartigen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine einachsig in Längsrichtung gereckte Folie zur Bildung der Grundschicht aus einem Thermoplast, der im wesentlichen eine Mischung von Polypropylen und einem Zusatzstoff solcher Art und Menge, daß die Untergrenze des Temperaturbereichs, in dem eine Reckung des Polypropylen in praktischem Ausmaß möglich ist herabgesetzt wird, zubereitet wird, daß auf mindestens eine Oberfläche dieser Folie ein zweites Polypropylen mit einem eingemischten Anteil von 0,2 bis 30 Volumen-% eines feinen Füllstoffes zur Bildung des Schichtaufbaus aufgetragen wird, wobei das zweite Polypropylen die papierartige Schicht bildet, daß der Schichtaufbau unter Anwendung von Wärme in Querrichtung senkrecht zu der genannten Längsrichtung gereckt wird und daß der Aufbau im wesentlichen unter Festhaltung des gereckten Zustandes abgekühlt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von synthetischem Papier, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Folie zur Bildung einer Grundschicht durch Formung einer in Längsrichtung ausgerichteten Tafel aus einem Thermoplast hergestellt wird, der eine Mischung eines ersten Polypropylens und eines Weichmacherpolymers solcher Art und Menge darstellt, die zur Herabsetzung der Untergrenze des Temperaturbereichs, in dem eine Reckung des Polypropylens in praktischem Umfang möglich ist/unaraaß die Tafel einachsig in der genannten Längsrichtung gereckt wird, daß auf mindestens eine Oberfläche dieser Folie ein zweites Polypropylen mit einem eingemischten Anteil von 0,2 bis 30 Volumen-% eines feinen Füllstoffes zur Bildung des Schichtaufbaus aufgetragen wird, wobei das zweite Polypropylen die papierartige Schicht bildet, daß der Schichtaufbau"unt'er Anwendung von Wärme in Querrichtung senkrecht zu der genannten Längsrichtung gereckt wird und daß der Aufbau im wesentlichen
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■unter Pesthaltung des gereckten Zustandes abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacherpolymer ein Polyäthylen einer Dichte von mehr als 0,95 g/cnr in einem Gewichtsverhältnis zwischen dem ersten Polypropylen und dem genannten Polyäthylen zwischen 40/60 und 90/10 beigemischt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast Polyäthylen einer Dichte von weniger als 0,95 g/cm , Äthylen-Propylen-Mischpolymere mit einem Äthylengehalt von weniger als 5 Gewichts-%, Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymere mit einem Vinylacetatgehalt von weniger als 40 Gewichts-%, Äthylen-Vinylchlorid-Mischpolymere, Polystyrole, Polyvinylhalogenide und/oder ataktische Polypropylene mit einem jeweiligen Anteil der in siedendem n-Heptan unlöslichen Komponente von mehr als 50 Gewichts-% benutzt werden
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Polypropylen mit einem feinen Füllstoff vermischt wird und daß während der gesamten Herstellung die folgenden Verfahrensbedingungen eingehalten werden:
1) Der Anteil des Füllstoffs in dem ersten Polypropylen liegt zwischen 0,2 und 8 Volumen-%;
2) der Anteil des Füllstoffs in dem zweiten Polypropylen liegt zwischen 0,2 und 30 Volumen-%;
3) der Anteil des Füllstoffs in dem ersten Polypropylen ist kleiner als der Anteil des Füllstoffs in dem zweiten Polypropylen;
4) das Produkt der Reckfaktoren ist in Längs- und Querrichtung jeweils gemessen als Endlänge in gerecktem Zustand geteilt durch die Ausgangslänge, . gleich oder größer als 3,5;
5) die mittlere Teilchengröße des Füllstoffes liegt ^zwise*hen 0,5 und 5 Ai.
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