DE2132706B2 - Verfahren zur Herstellung von synthetischem Papier - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von synthetischem PapierInfo
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Description
30
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von synthetischem Papier, bei dem eine PoIy-
|)ropylen-Trägerfolie in Längsrichtung einachsig gereckt wird, worauf auf mindestens eine Oberfläche
dieser Trägerfolie eine Polypropylen-Schicht mit einem Füllstoffgehalt von 0,2 bis 30 Volumprozent
aufgebracht wird und worauf schließlich die Verbundfolie quer gereckt wird.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Hersteilung synthetischer Papiere mit hohen Werten für
Weißgrad, Opazität und möglichst kleiner Wärmeschrumpfung.
Die deutsche Offenlegungsschrift 1914 972. offengelegt
am 16. Oktober 1969, betrifft ein synthetisches Papier mit Schichtaufbau aus einer Thermoplastträgerfolic
mit einer Beimischung von 0 bis 20 Gewichtsprozent eines feinen anorganischen Füllstoffes
und aus einer papierartigen Schicht mit einer Beimischung von 0,5 bis 65 Gewichtsprozent eines feinen
unorganischen Füllstoffes, die auf mindestens einer Oberfläche der Trägerfolie festhaftend aufliegt, wobei
die Trägerfolie biaxial gereckt und die papierartige Schicht einachsig gereckt ist.
Ein solches synthetisches Papier wird dadurch hergestellt, daß eine papierartige Schicht aus einem
Thermoplast mit einer Beimischung von 0.5 bis 65 Gewichtsprozent eines feinen anorganischen Füllstoffes
auf mindestens eine Oberfläche einer Trägerfolic aus einem Thermoplast mit einer Beimischung
zwischen 0 und 20 Gewichtsprozent eines feinen anorganischen Füllstoffes, die unter einem Reckfaktor
von mindestens 1.3 einachsig längs gereckt ist. aufgetragen
wird: dieser Vcrbiindaufbau 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 fixiert wird.
Hei einem synthetischen Papier dieser Art enthält die einachsig gereckte papierartige Schicht mit der
Beimischung des feinen Füllstoffes eine große Anzahl
von Mikrohoblräuraen infolge der Reckung des Verbundaufbaus. Diese Mikrobo'alräume bewirken sehr
gute Werte der Opazität und des Weißg/ades des synthetischen Papiers. Außerdem hält die biawalgereckte Trägerfolie 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 Grid der Weißmachung der papierartigen Schicht hauptsächlich von den Mikrohohlräumen in der papierartigen Schicht abhängt, müssen
die ReckbedinguBgen in besonderem Hinblick auf die Ausbildung dieser Mikrobohlräume 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 Tür den Thermoplast erfolgt.
Innerhalb eines synthetischen Papiers mit Folienaufbau
führt das Anwachsen von Reckspannungen normalerweise zu Schwierigkeiten. Wenn nämlich
das synthetische Papier im wesentlichen unter Fixierung des Reckzustandes abgekühlt wird, wachsen
die bei der Reckung bewirkten Reckspannungen in manchen Fällen an, ohne daß dieselben in ausreichendem
Maße entlastet werden. Wenn diese Span nungszunahme einen bestimmten Wert überschreitet.
ergibt sich Tür das synthetische Papier eine schlechte-Maßhaltigkeit;
es treten ungewöhnliche Verformun gen auf. nämlich Falten, Wellungen und Kräuselungen,
was Schwierigkeiten bei der Bedruckung ergibi.
Außerdem stellt in einem synthetischen Papier au-. gereckten Folien normalerweise die Richtungsah
hängigkeit bestimmter Eigenschaften ein Problem dar. Im herkömmlichen Papier aus Cellulosefaser!]
in vernetziem Zustand haben bestimmte Eigenschaf ten 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 Richtungsabhängigketten unerwünscht sind. Insbesondere
bei synthetischen Papieren ist eine Isotropie der Eigenschaften außerordentlich erwünscht, da dieselbe
ohne weiteres erzielbar sein sollte, weil Rich'ungsabhängigkeiten
nicht unvermeidlich «.md. wie bei her
könrrilichem Papier.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Her stellung von synthetischem Papier in möglichst span
nungsfreicm und isotropem Zustand.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurcl
gelöst, daß dem Polypropylen der Trägerfolie al· Zusatzstoff ein Weichmacherpolymeres oder ein lull
stoff mit einer Teilchengröße von 0.5 bis 5 um bei
gemischt wird, wobei die Untcrgren/e des Tem
pcraturbcreichs in dem eine Reckung von Poly propylen möglich ist, herabgesetzt wird.
Das nach dem crfindungsgemäßcn Verfahren crhal
tcne synthetische Papier ist im wesentlichen frei vm
Spannungen. Die Eigenschaften dieses Papiers sim isotrop.
Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden aus gehend von allgemeinen tibcrlcgungen und Gesichts
P'inklen und hinführend zu Einzelbeispielen erläutert
Für die papierartige Schiebt wird Polypropylen im Hinblick auf eine große Ctoerfläcbenhärte der papierwagen
Schicht und die Möglichkeit der Weißmachung bzw. Bleichung oder der Ausbildung von
Mikrohohlräuraen 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 RIr die Trägerfolie benutzt.
Ein synthetisches Papier dieser Art erfüllt die obengenannten
Forderungen.
Wenn im einzelnen die papierartige Schicht aus Polypropylen unter Beimischung eines feinen anorganischen Füllstoffes besteht, liegt die Temperatur für
die Bleichung oder Weißraachung infolge der Ausbildung von Mikrohohlräuraen 'ij Bereich von 140
bis 160 C. Wenn andererseits die Trägerfolie aus Polypropylen ohr; Zusatzstoff besteht, liegt der
Bereich der möglichen Recktemperaturen zwischen 150 und 170 'C. Infolgedessen ist der Temperatur
bereich vergleichsweise schmal, in dem Mikrohohlräume
in merklichem Umfang gebilde! v/erden und gleichzeitig unter stabilen Bedingungen eine Reckung
des Schichtaufbaus möglich ist.
Wenn jedoch die Trägerfolie eine Mischung von Polypropylen und einem Weichmacherpolymeren darstellt,
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 erforderlichen 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 C ist deshalb .ehr wichtig, weil
dies für die gleichmäßige Weißmachung 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
Thermoplast bestandteil der Folie flüssig wird und oberhalb derjenigen Temperatur, bei der sich der
Kunststoff unter äußeren Spannungen plastisch verformt. Innerhalb dieses Temperaturbereichs kann
die Folie gleichmäßig gereckt werden, ohne daß sie beim Recken unter hoher Reckgeschwindigkeit reißt.
Dieser Recktemperaturbereich hängt von /.ahlreichen
Einflüssen, wie der Rcckgeschwindigkcit. den Zusatzstoffen, wie Weichmachern, und der Beimischung
anderer Thermoplaste ab. Bei gleichbleibenden sonstigen Bedingungen steigt im allgemeinen die
Reckspannung an. und der Rcektetnpcralurbereicli
wird kleiner, wenn die Reckgcsehwindigkeit vergrößert
wird.
Die Maßhaltigkeit oder die Wiirmeschrumpfung
des Erzeugnisses spielt bei einem synthetischen Papier in Form einer gereckten Folie eine besondere Rolle.
Die in der Trägerfolie zunehmende Rcckspaniiung.
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 auf
Grund der niederen Recktemperatur. Dies betrifft die Erzeugung und Anhäufung der Reckspannungen.
Außerdem ist die Wärmeschrumpfung klein. Die Wärmescbrurapfung bezieht sich auf einen Temperaturbereich
zwischen Zimmertemperatur und 10OC, was weit niedriger als der Schmelzpunkt des
benutzten Kunststoffes liegt. Da außerdem die Spannungsverteilung
gleichförmig ist, ist das Auftreten von Spannungsabwtichungen und Unregelmäßigkeiten
ausgeschaltet.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgeraäßen Verfahrens
liegt darin, daß man die Recklaktoren 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 biaxialgereckle 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 wälilen, damit man
eine Richtungsabhängigkeit vermeidet.
Wenn jedoch die Längsreckung übermäßig groß wird, wird die Verformbarkeit für die Querreckung
merklich herabgesetzt. Infolgedessen gibt es eine Grenze Tür den Längsreckfaktor. Entsprechend ist
auch der Querreckfaktor eingeschränkt. Wenn beispielsweise der Längsreckfaktor 7 beträgt, hält man
normalerweise den Querreckfaktor auf einen Wert von etwa 5.
Im Rahmen der Erfindung kann man vor allem bei Verwendung von Polyäthylen als Weichmacherpolymer
ein im wesentlichen isuropes synthetisches Papier mit gleichen Reckfaktoren, nämlich 7x7.
in Längs- und Querrichtung erzeugen, indem die Quemxkung zunimmt. Eine große Querreckung.
also die Reckung der papieiartigcn 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 Trägerfolie in entsprechendem
Maße Mikrohohlräume ausgebildet werden. Infolgedessen wird die Fallbarkcit und die
Steifigkeit nach Clark verbessert. Unter Faltbar-
keit wird die Beibehaltung des gefalteten Zustandcs nach Faltung eines Blattes verstanden. Der Grund
hierfür kann darin liegen, daß sich die durch die Faltung erzeugte Spannung infolge der Mikrohohlräume
nicht nur in der papierartigen Schicht, sondern auch
fto in der Trägerfolie ausgleichen kann. Die Fdltbarkcit
bekannter synthetischer Papiere ist dagegen normalerweise unbefriedigend: es ist schwierig, den gefalteten
Zustand in diesen synthetischen Papieren zu erhallen.
(>5 Thermoplast der Trägerfolie
Der Thermoplast für die Trägerfolie ist eine Mischung
von Polypropylen und einem Zusatzstoff.
Polypropylen
Als Polypropylen können Homopolymere von
Propylen und Mischpolymere von Propylen mit einem jeweiligen Gebalt eines Mischmonomeren in
einem kleinen Anteil, so daß diese Mischpolymere noch afs Polypropylene bezeichnet werden können,
benutzt werden. Beispiele solcher Propylenmischpolymere
sind Mischpolymere von Propylen mit «-Olefinen wie Äthylen und Buten-1 sowie mit Vinylmonomeren
wie Vinylchlorid, Styrol und mit Estern der Acrylsäure. Der Mischmonomeranteil in einem
jeden dieser Mischpolymere beträgt 10 Gewichtsprozent oder weniger.
Zusatzstoff
Als Zusatzstoff läßt sich einerseits ein Weichmacherpolymer oder ein feiner Füllstoff verwenden.
1. Weichmacherpolymer
Ein Beispiel eines Weichmacherpolymers ist PoIyäthylen
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/cm3. 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 Schmelzindex M. I. und auch einen beliebigen isotaktischen
Index 1.1. haben.
Das Mischungsverhältnis 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 Gewichtsprozent
ist. ist eine ausreichende Mischwirkung nicht erkennbar. Wenn andererseits der Polyäthylenanteil 60 Gewichtsprozent
überschreitet, wird die Formgebungstemperatur zu niedrig, so daß der praktisch nut/bare
Bereich der Weißmachungstemperatur verengt wird.
Als Weichmacherpolymere 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 cnr\ Äthylenmischpolymere
wie Äthylenpropylen-Mischpolymcrc. jeweils mit einem Äthylengehalt von weniger als
5 Gewichtsprozent, Äthylen-Vinylester-Mischpolvmcre.
wie Mischpolymere mit einem Vinylacciatgchiill
von weniger als 40 Gewichtsprozent. Äthylen= Vinylchlorid-Mischpolymere. Styrole allein und als
Mischpolymere, sowohl seitenkette!!- und oder ringsubstituiertc Styrole wie «-Mcthylstyrol und Vinyltoluolc.
Mischpolymere dieser Styrole mit Acrylnitril und Estern der Methacrylsäure. Vinylhalogenide ;ils
Homo- und Mischpolymere wie Polyvinylchlorid und Poly-1 Vinylchlorid-Vinylidenchlorid), ataklische Polypropylene
wie Nebenprodukte bei der Herstellung yon Polypropylen, vorzugsweise mit einer Löslichkeit
in siedendem n-Heptan mit einem Anteil von mehl als 50 Gewichtsprozent.
Die optimalen Mischverhältnisse dieser Weich·
Die optimalen Mischverhältnisse dieser Weich·
s roacherpolymere unterscheiden sich nach der Art des
Polymeren. Im Falle ataktiscber Polypropylene zeigt eine Zusatzmenge von weniger als 5 Gewichtsprozent
keine Wirkung nach der Mischung. Wenn andererseits die Zusatzmenge 20 Gewichtsprozent überscbrei-
ίο tet, wird die Ausformbarkeit des Kunststoffes sv.nlec.ht,
und gleichzeitig wird die Festigkeit des Produkts, nämlich die Steifigkeit und die Zugfestigkeit, verschlechtert.
is nieren liegt der Bereich der Zusatzmenge zwischen
10 und 50 Gewichtsprozent. Bei Verwendung von Polyäthylen geringer Dichte liegt dieser Zusatzbereich zwischen 10 und 3U Gewichtsprozent. Üei
Verwendung von Äthylen-Vinylacetat-Mischpoly- meren liegt dieser Bereich zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent.
2. Feine Füllstoffe
Wenn ein feiner Füllstoff ils 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 in Form von Thermoplastpulvern, die nicht wechselweise in den
genannten Polypropylenen löslich sind, als feine Füllstoffe
benutzt werden, doch normalerweise benutzt man anorganische Füllstoffe. Beispiele hierfür sind
Tone. Talk. Asbest. Gips, Bariumsulfat. Calciumcarbonat. Magnesiumcarbonat, Titanoxid. Zinkoxid.
Magnesiumoxid. Diatomeenerde, Siliciumoxid und Mischungen der genannten Stoffe.
Wichtig ist für diese Füllstoffe. daß die mittlere
Teilchengröße zwischen 0,5 und 5 μ liegt. Weiterhin ist wichtig, daß der Anteil dieser feinen Füllstoffe in
der Grundschicht zwischen 0,2 und 8 Volumprozent, vorzugsweise zwischen 0.8 und 6 Volumprozent liegt.
Volumprozent stellt einen Wert dar. der durch Berechnung der Volumina des Füllstoffes und des
Thermoplasts jeweils auf Grund der eiiwsetztcn Gewichte und der wahren spezifischen Gewichic
gemäß Füllstoffvolumen + Thermoplastvolumen bcrechnet ist.
Unabhängig davon, ob der Zusatzstoff ein Weichmacherpolymercs
oder ein feiner Füllstoff ist. kann er erforderlichenfalls einen kleinen Anteil anderer
Hilfsstoffe enthalten, beispielsweise einen Stabilisator.
einen Weichmacher, einen Farbstoff, einen Füllstoff
und Kunstharze. Wenn der Zusatzstoff ein Weich
macherp:ilymcrc ist. kann man einen Füllstoff dci
genannten Art in einem Anteil bis zu 20 Gewichtsprozent zugeben. Danach läßt sich ein Beitrag der
Gnindschichl hinsichtlich des Grades der Aiifhcliuni:
bzw. Wcißmachung oder auch eine Verbesserung der Haftung zwischen Grundschicht und papicrartigcr
Schicht erwarten.
Papierartige Schicht
Einerseits ist der Kunststoff für die papicrartigi'
Schicht ein Polypropylen, das von den' Pohpropylen
der Grundschichl deich oder verschieden sein kann
Dieser Thermoplast fur die papicrartige Schicht enthält
auch andererseits einen feinen Füllstoff. Dieses kann ein organischer Füllstoff in F'orm eines Thcrmoplastpulvers
sein, das nicht wechselweise in dem genannten Polypropylen löslich ist: doch zieht man s
normalerweise einen anorganischen Füllstoff vor.
Beispiele solcher anorganischen Füllstoffe sind Tone. Talk. Asbest. Gips. Bariumsulfat. Calciumcarbonat,
Magnesiumcarbonat. Titanoxid. Zinkoxid. Magnesiumoxid, Diatomeenerde. Siliciumoxid und
Mischungen derselben. Diese Füllstoffe müssen in einem möglichst feinvcrteilten Zustand benutzt werden,
nämlich mit einer Teilchengröße zwischen 5 und 30 μ. Ein zweckmäßiger Gehalt dieses feinen
Füllstoffes innerhalb der papierartigen Schicht liegt zwischen 0,2 und 30 Volumprozent, vorzugsweise
zwischen 2 und 25 Volumprozent.
Erforderlichenfalls kann dieser feine anorganische Füllstoff zusammen mit anderen Zusatzstoffen wie
Farbstoffen und tierischen, pflanzlichen oder minerauschen 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. muß der Füllstoffgehalt in der Grundschicht
kleiner als der Füllstoffgchalt 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 Reckfaktor liegt
zwischen 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 Schmelzcxtrusionsbcschichtung
oder in anderer geeigneter Weise 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 ungerecklen papicrartigen
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 Recktemperalur 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 derart ausführen, d&ü.
das Produkt der Reckfaktoren, nämlich des Längsreckfaktors der Grundschichl und der Querreckfaktor
der Verbundschicht mindestens 3,5 beträgt.
Nach der Qucrreckung der Verbundschicht wird dieselbe unter Fixierung des Reckzuslandes abgekühlt.
Dann werden die Scitenkantcn beschnitten, so daß man ein synthetisches Papier erhält.
Wenn die Konzentration des Füllstoffes im Bereich der Seitenkanten, also im Bereich der Seitenkanten
der Grumdschicht 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 Weise hergestelltes synthetisches Papier kann erforderlichenfalls einer
Oberflächenbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einer Koronaentladungsbehandlung oder einer
Oxydationsbehandlung, um dadurch die Oberflächencigcnschafien
abzuwandeln oder zu verbessern.
Die Erfindung wird nunmehr in weiteren Einzelheiten an Hand von Einzelbeispielen erläutert.
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 M'ichung wird granuliert. Das Granulat
wird erhitzt und in einem Extruder bei einer Temperatur von 27OrC plastifiziert und schließlich durch
die Extiruderdüse extrudiert. Die erhaltene Folie wird mittels einer Kühleinrichtung auf eine Temperatur
unterhalb 4(PC abgekühlt und liegt dann als ungereckte
Folie vor. Diese Folie wird mittels einer Längsreckmaschine unter Anwendung eines Reckfaktors
6 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
Schichitaufbau wird unter einem Reckfaktor 7 in Querrichtung bei einer Temperatur von 145r C gereckt
und dann zur Fixierung des Reckzustandes abgekühlt. Die Seitenkanten werden beschnitten. Das
erhaltene synthetische Papier wird aufgewickelt.
Dieses synthetische Papier hat einen Schichtaufbau aus einer 50 μ dicken Grundschicht und einer
40 μ dicken papierartigen Schicht. Die Bindungsfestigkeit zwischen den beiden Schichten ist stark.
Die beiden Schichten können nicht voneinande» abgelöst werden, wenn man Teile eines druckempfindlichen
Cellophanklebebandes abzieht, die zuvor angeheftet worden sind. Dieser Schichtaufbau kann füi
genau gleiche Zwecke wie herkömmliches Papiei verwendet werden, weil er sehr gute Eigenschaftei
hinsichtlich Festigkeit, Handhabung, Bedruckbar keit und Beschreibbarkeit hat. Die hauptsächlichei
Kenngrößen des synthetischen Papiers sind folgende
Dicke 90 μ
Steifigkeit nach Clark-S-Wert .. läne;s/quer
= 25/30
Verhältnis der Elastizitätsmodulen in Längsrichtung
und Querrichtung 1/1,3
Verhältnis der Steifigkeiten 1/1,2
WciSheit 89°/«
(H u η t e r)
!Spezifisches Gewicht 0.75
!Spezifisches Gewicht 0.75
409 532/4
10
Die gleiche Arbeitsweise wird mit unterschiedlichen Anteilen des Polyäthylens hoher Dichte durchgerührt.
)ie erhaltenen Werte sind in der Tabelle I angegeben.
Versuch
Nr.
f iiundsihichl
PP Pl-: (Gcw ichispro/cnt)
100
90/10 80/20 70/30 50/50 40/60 30/70
papier» rtigc Schicht
(Gewichtsprozent)
PP 60%
Füllstoff
40%
Qiicrrcckimg | Kcckfaklor |
Temperatur Γ Π |
|
155 | |
150 | |
150 | |
145 | |
145 | |
140 | 7 |
7 | |
7 | |
7 | |
7 | |
7 |
Temperaturbereich für
die Wcißmachiini*
eng
breit
breit
breit
breit
breit
eng
breit
breit
breit
breit
eng
Verhältnis | |
tier Stcifig- | |
(leweißlcr | kcilcn nach |
Zustand | Clark |
(TD MDI | |
Unregelmäßig | 2,5 |
keit der | |
lokalen | |
Wcißmachung | |
gut | 2,0 |
gut | 1,7 |
gut | 1,5 |
gut | 1,3 |
gut | 1,1 |
Wcißgrad
nach Munter
87
88 89 90 90 90
Sieben Thermoplast proben werden durch Mischung eines Ä'.hylen-Propylen-Mischpolymeren (Äthylengehalt
3 Gewichtsprozent) in Anteilen von 0, 10, 30, 40, 50, 60 und 80 Gewichtsprozent mit einem Polypropylen
mit M.I. = 0,8 zubereitet. Jede Thcrmoplastprobe wird dann erhitzt und in einem Extruder
bei einer Temperatur von 2700C geknetet. Sosann wird die Probe durch die Extruderdüse extrudicrt.
Die erhaltene Folie wird auf eine Temperatur unterhalb 400C abgekühlt und liegt als ungereckte Folie
dann vor. Diese Folie wird unter einem Reckfaktor mit Hilfe einer Längsreckmaschine gereckt.
Sodann wird eine Zusammensetzung durch Mischung von 60 Teilen Polypropylen mit M. I. =
und 40 Teilen Ton durch Extrusionsbeschichtung auf eine Oberfläche der einachsiggereckten FoSic
aufgetragen. Der erhaltene Schichtaufbau wird unter einem Reckfaktor 7 in Querrichtung gereckt.
Jede der erhaltenen Folien besitzt einen Schichtaufbau
aus einer 50 u dicken Trägerfolie und einer 40 μ 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 Ta belle 2 angegebenen Eigenschaften und sind für glei
ehe Zwecke wie herkömmliche Papiere brauchbar weil sie entsprechende Eigenschaften hinsieht lic!
Festigkeit, Handhabung. Bedruckbarkeit und Be schreibbarkeit haben.
Versuch
Nr.
10
11
12
13
11
12
13
14
Mischung
A/B")
100/0
90/10
70/30 60/40 50/50 40/60
20/80
Qucrreckung |
Rcck-
faktor |
Tcmp.
CC) |
7 |
155 | 7 |
153 | 7 7 7 7 |
150 150 150 150 |
7 |
145 |
Weißmachungsbereich
eng
etwas breiter breit breit breit breit
breit
Steifigkeit | Weißgrad | Opa/ilät | |
Weißgemachter | nach | nach | nach |
Zustand | Clark | Hunter | Hunter |
TD, MD*2) | (%l | (%! | |
lokale | 2,5 | 87 | 90 |
Unregel | |||
mäßigkeit | |||
der Weißheil | |||
gut | 2,5 | 89 | 92 |
gut | 2,4 | 88 | 92 |
gut | 2,5 | 89 | 92 |
gut | 2,3 | 88 | 93 |
lokale | 2,6 | 88 | 94 |
Unregel | |||
mäßigkeit | |||
der Weißheit | |||
desgl. | 2,4 | 89 | 94 |
Wärmeschrumpfung längs/qiKT
) Λ Pol)prop)lcn: B ^ Athjlcn-I'ropylcn-Mischpolymeres.
•2) TD = Querrichtung: MD = Längsrichtung.
4,2/2,5
4,2/2,3 4,0/2,1 4,0/2,1 3,6/2,1
3,4/2,1
Fünf KunststofTproben werden durch Mischen eines
■taktischen Polypropylens, das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Polypropylen erhalten ist.
jeweils in Anteilen von 0. 5. 10. 20. 30 Gewichtsprozent mit einem Polypropylen mit M. I. = 0.8
Zubereitet. Jede Kunststoffprobe wird dann erhitzt Und in einem Extruder bei einer Temperatur von
270"C geknetet, über die Extruderdüse erfolgt eine
Ausformung zu einer Folie, die dann mit Kühlwasser auf eine Temperatur unterhalb 40"C gekühlt wird.
Man erhält so eine ungercckte 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.l. = 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 μ dicken Grundschicht und einer 40 μ dicken,
papierartigen Oberflächenschicht. Die Haftung zwischen beiden Schichten ist stark. Die beiden Schichten
lassen sich nicht voneinander ablösen, wenn angeheftete Cellophanbandstücke abgezogen werden.
Die synthetischen Papiere haben die in Tabelle 3 angegebenen Kenndaten und lassen sich in genau
gleicher Weise wie herkömmliche Papiere verwenden: sie haben eine entsprechende Festip.keit. sind entsprechend
zu handhaben, zu bedrucken und zu beschreiben.
Versuch
Nr.
15
16
17
18
19
17
18
19
Grnmlschichl- | Ouerrcckimg | Rcek- |
Mischung | faklor | |
MC*') | Tcmp. | 7 |
( O | 7 | |
too/o | 155 | 7 |
95/5 | 150 | 7 |
90/10 | 150 | |
80/20 | 145 | |
70/30 | — | |
VVeißmachungsbereich
eng
breit
breit
breit
schlecht
reckbar WeißgeniachiT
Zustand
lokale
Unregelmäßigkeit
der Weißheit
gut
gut
gut
Unregelmäßigkeit
der Weißheit
gut
gut
gut
nach
Clark
TD MD*')
2,5
2,3
2,3
2,2
2,3
2,2
WciBgriiil | Opazität |
nach | nach |
Hunter | Munter |
(%) | 1%) |
87 | 90 |
89 | 93 |
89 | 93 |
89 | 95 |
Wärme-
schriinipfung
längs/quer
4,4/2,6
4,0/2,5
3,8/2,2
3,1/2,2
3,1/2,2
*') A = Polypropylen: C = ataktisches Polypropylen.
*21 TD = Querrichtung; MD = Längsrichtung.
Ein Polypropylen, dem ein Füllstoff, bestehend aus
Calciumcarbonat und Ton zugesetzt ist, wird für die papierartige Schicht benutzt. Der Füllstoffanteil beträgt
18 Volumprozent. Des weiteren werden fünf Proben Polypropylen mit unterschiedlichen Anteilen des
gleichen Füllstoffes Tür die Grundschichl zur Herstellung von fünf synthetischen Papierproben benutzt.
Die Faltbarkeit dieser Proben wird ausgedrückt durch den Rückstellwinkel und die Steifigkeit nach
Clark. Die entsprechenden Meßwerte sind in Tabelle 4 angegeben. Die Werte der Steifigkeit nach
Clark sind Werte auf Grund eines Vergleichs mit einer gleichen Menge von Papier mit 75 g/m2.
Füllstoflgehall
der Grundschicht
(Volumpro/cnl)
0,8
2,0
4,0
6,0
Fallbarkeit | Steifigkeit |
RückMcllwinkel | nach Clark |
126 | 23 |
95 | 25 |
52" | 28 |
51 44' |
32 37 |
Zu sechs Proben Polypropylen (PP) mit M. I. = 0,8 werden jeweils unterschiedliche Mengen Ton mit
einem mittleren Teilchendurchmesser von I μ und einer wahren Dichte von 2,7 g/cm3 zugefügt. Jede
Mischung wird weiter in pulverförmig~m Zustand gemischt und dann granuliert. Das Granulat wird
nach Erwärmung in einen Extruder bei einer Temperatur von 2700C 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 Volumprozent Polypropylen mit M.l. = 4.0 und 16 Volumprozent Ton mit einer
mittleren Teilchengröße von 1 μ 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 bis 1400C. 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.
Jede Folie war in genau gleicher Weise wie herkömmliches Papier brauchbar. Sie war gleichwertig hinsichtlich Festigkeit, Handhabbarkeit, Bedruckbarkeit, Beschreibbarkeit und hinsichtlich anderer Kenngrößen.
13 14
Die verschiedenen Kenngrößen der sechs synthetischen Papicrprobcn sind in der folgenden Tabelle 5
angegeben.
Querrcckiini! | lern ρ | |
(lrniHlM.'hii.'hl | I Cl | |
Vol.-Verliiilliiis | Rci-:<- | |
fiiklor | 155 | |
pp Füllstorr | 150 | |
1000 | 7 | 150 |
99.2.0.8 | 7 | 150 |
99/1 | 7 | 150 |
94/6 | 7 | 150 |
92/8 | 7 | |
90/10 | 7 | |
t.'iicr' cck-
leinper.it in-
hcreidi
165-145 165 135
165-130 165-130 165 130 165-135
Slcitk-keil j UvM|(!,r
n.idi I
(" l.i ι k j
(" l.i ι k j
I I
j : I W.irme- j
!RikMI J · I
! winkel
I 87 |
90 | I 126 |
88 | 92 | 95 |
89 | 93 | 52 |
89 | 93 | 51 |
91 | 95 | 44 |
91 | 96 | 42 |
.;„„. J1111.,
4.4/2.6 3,5/3,0 2,5/3,0 2,4/2,8
2,5/2,8 2,5/2,5
schlechte Ausformbarkeit. geringe Haftfestigkeit
der papierartigen Schicht
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von synthetischem
Papier, bei dem eine Polypropylen-Trägerfolie in Längsrichtung einachsig gereckt wird, worauf
auf mindestens eine Oberfläche dieser Trägerfolie eine Polypropylen-Schicht mit einem Fülistoffgebalt von 0,2 bis 30 Volumprozent aufgebracht wird und worauf schließlich die Verbund-
folie quer gereckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polypropylen der Trägerfolie als Zusatzstoff ein Weichmacherpolymeres
oder ein Füllstoff mit einer Teilchengröße von 0,5 bis 5 μπι beigemischt wird, wobei die Unter- »5
grenze des Temperaturbereichs, in dem eine Reckung von Polypropylen möglich ist, herabgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trägerfolie als Weichmacherpolymeres
ein Polyäthylen einer Dichte von mehr als 0,95 g/cm3 in einem Gewichtsverhältnis Polypropylen/Polyäthylen
zwischen 40/60 und 90/10 verwendet wird.
25
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---|---|
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