DE2235032C3

DE2235032C3 - Verfahren zur Herstellung eines Schichtpapieres mit einem auf beide Oberflächen des Papiersubstrates aufgezogenen synthetischen Harzfilm und Schichtpapier

Info

Publication number: DE2235032C3
Application number: DE19722235032
Authority: DE
Inventors: Tomoaki Fujimiya Shizuoka Ozaki
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1971-07-17
Filing date: 1972-07-17
Publication date: 1981-03-19
Also published as: JPS503114B1; DE2235032A1; DE2235032B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtpapieres mit einem auf beide Oberflächen des Papiersubstrates aufgezogenen synthetischen Harzfilm, wobei ein Papiersubstrat hergestellt wird und der Harzfilm auf beide Oberflächen des Substrates aufgebracht wird, unter Verhinderung des Auftretens von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen oder nahe den Kantenteilen des Schichtpapieres.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtpapieres, wie vorstehend angegeben, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist. daß während der Herstellung des Papicrsubstrates ein zerfließliches Salz in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Papiersubstrates so einverleibt wird, daß der Wassergehalt des Papiersubstrates leicht auf 6 bis 10 Gew.-% während der Herstellung einzustellen ist

Zur Verbesserung der Festigkeit von Papieren, um Papiere wasserfest zu machen und zur Verbesserung der Steifigkeit von synthetischen Harzfilmen sind sogenannte Schichtpapiere mit einer Stapelstruktur aus Papierbahn und einem synthetischen HarzRIm bekannt Insbesondere wird zur Verbesserung der Wasserbeständigkeitseigenschaften von Papieren ein Schi, htpapier mit auf beiden Oberflächen des Papieres aufgebrachten synthetischen Harzfilmen verwendet

Für diesen Zweck geeignete synthetische Harze sind Polyolefine, Polyester, Polyamide, Celluloseester und ähnliche Materialien. Beim Aufbringen von Polyolefinen auf die Oberfläche einer Papierbahn oder Oberzugsschicht wird das geschmolzene Polyolefin auf die bewegte Papierbahn so gegossen, daß sich eine aufgezogene Schicht darauf ausbildet Dieses Verfahren wird allgemein als Extrudierüberzugsverfahren bezeichnet Beim Aufbringen eines Polyesters oder eines Celluloseester wird üblicherweise ein sogenanntes Beschichtungsverfahren angewandt wobei Harzfilme auf beide Seiten der Papierbahn unter Anwendung eines Klebstoffes aufgebracht werden.

Sowohl beim Schichtprodukt als auch bei dem unfertigen Produkt tritt während der Verarbeitung an beiden Seiten de^r. überzogenen Scnichtbogens die Neigung zur Ausbildung von wellenförmigen Verformungen in Nähe des Randteils auf. Wenn eine auf beiden Seiten überzogene Bahn eines Schichtpapieres im gerollten Zustand gehalten wird, treten wellenförmige Verformungen an den Kantenteilen oder in Nähe der beiden Kantenteile des gerollten Schichtpapieres auf und auch wenn eine Anzahl von Bögen des auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapieres im gestapelten Zustand stehengelassen wird, tritt an den vier Kantenteilen oder in Nähe der vier Kantenteile der gestapelten Schichipapiere gleichfalls eine wellenförmige Verformung auf.

Wenn diese wellenförmige Verformung in Schichtpapieren auftritt, leidet das Aussehen des Produktes, wodurch der Handelswert des Produktes erniedrigt wird, und weiterhin macht diese Verformung die Ausführung einer weiteren Bearbeitung, beispielsweise ein Bedrucken "<-ler Überziehen, schwierig. Deshalb ist die Ausbildung von wellenförmigen Verformungen ein besonders ungünstiger Nachteil bei Schichtpapieren, die auf beiden Seiten überzogen sind.

Anhand von umfangreichen Untersuchungen zur Verhinderung der Ausbildung von wellenförmigen Verformungen in Schichtpapieren, die auf beiden Seiten überzogen sind, wurde festgestellt, daß das Auftreten der wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen von beschichteten Papieren in starkem Ausmaß durch den Wassergehalt des Papiersubstrates zum Zeitpunkt des Aiifbringens des synthetischen Har/es beeinflußt wird, d. h. durch das Gewicht des in einer Gewichtsein heit des Papiersubstrates enthaltenen Wassers oder der enthaltenen feuchtigkeit und ferner wurde festgestellt, daß. wenn der Wassergehalt größer als etwa 6 Gew-% ist, ein aus dem Papicrsubstrat hergestelltes Schichtpa pier, das auf beiden Seiten überzogen ist, nur eine geringe oder keine Ausbildung von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen zeigt. Es wurde jedoch auch festgestellt, daß der Wassergehalt des Papiersubstrates eine obere Grenze hat, d. h. falls der Wassergehalt oberhalb etwa 10 Gew.-% liegt, wird die Steifigkeit des auf beiden Seiten überzogenen Schicht-

papieres verringert oder die Haftungseigenschaften zwischen dem Harzüberzug und dem Papiersubstrat nehmen ab. Es wurde dabei festgestellt, daß, um wirksam die Ausbildung von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen eines an beiden Seiten überzogenen Schichtpapieres ohne Verschlechterung der anderen Eigenschaften zu verhindern, der Wassergehalt des Papiersubstrates zwischen 6 Gew.-% und 10 Gew.-% liegen muß. Wenn bei der Papierherstellung ein Papier mit einem Wassergehalt von 6 bis 10 Gew.-% gebildet wird und unter Verwendung dieses Papieres als Substrat ein auf beiden Seiten überzogenes Schichtpapier hergestellt wird, wird ein verbessertes Schichtprodukt erhalten, bei welchem keine Neigung zum Auftreten von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen besteht und die weiteren Schwierigkeiten mit Bezug auf die vorstehend angegebenen Eigenschaften nicht auftreten.

Jedoch ist der endgültige Wassergehalt der bei dem üblichen Papierherstellungsverfahren gebildeten Papiere im allgemeinen niedriger als etwa 6 Gew.-% und liegt im Bereich von 3 bis 6 Gew.-%. Bisweilen kann der Wassergehalt von Papieren zwischen 6 und 10 Gew.-°/o in einer Obergangsstufe unmittelbar nach Beginn der Herstellung der Papiere liegen. Es ist jedoch sehr schwierig. Papiere während einer langen Zeitdauer glatt und mühelos herzustellen, wenn dieser hohe Wassergehalt in den Papieren konstant beibehalten werden soll.

Zur Einstellung des Wassergehaltes der Papiere, insbesondere zur Erhöhung des Wassergehaltes der Papiere ist ein Verfahren zur Anfeuchtung der Papiere durch Steuerung des Ausmaßes der Trocknung in einem Trockner oder durch eine Durchführung der Papiere durch eine Benetzungszone nach der Trocknung bekannt. Um jedoch das Ausmaß der Trocknung im Trockner zu regeln, ist es notwendig, den Wassergehalt der Papiere in der ersten Hälfte des Papierherstellungsverfahrens übermäßig zu erhöhen, um den Wassergehalt des endgültigen Papierproduktes zu steigern und infolgedessen zeigen die Papiere eine Neigung zum Reißen und zeigen weiterhin örtlich ungetrocknete Teile, wenn die Papiere einem Glättwerk oder einem Maschinenkalander unterworfen werden Auch zur Durchführung der Papiere durch eine Benetzungszone ist eine große Befeuchtungsausrüstung erforderlich und die Kosten nehmen zu. Deshalb sird diese bekannten Verfahren technisch ungünstig.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich eine Erhöhung des Wassergehalts der schließlich erhaltenen Papierprodi'kte. ohne daß die vorstehend autgeführten Schwierigkeiten auftreten.

Durch die erfindungsgemäße Einverleibung des zerfließenden Salzes in der vorgeschriebenen Menge in das Papiersubstrat wird die Trocknung des Papieres in der /weiten Hä'fte des Papierherstellungsverfahrcn geregell und der Wassergehalt des schließlich erhaltenen Papierproduktes kann leicht auf einen Wert von 6 bis 10 Gew-% eingestellt werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in sehematischer Darstellung eine Arbeitsweise, die gemäß der Erfindung /ur Herstellung eines Schichtpapieres mit einem auf beide Oberflächen des Papiersubstrates aufgezogenen synthetischen Harzfilms angewendet wird,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Schichtpapiers, die die wellenförmige an den Kantenteiler, eines in üblicher Weise herges!ellten Schichlpapieres gebildeten Verformungen darstellt.

Geeignete zerfließlich e Salze, die verwendet werden können, sind Lithiumchlorid, Calciumchlorid. Magnesiumchlorid, Aluminiumchlond, Zinkchlorid, Eisen-(II)-chlorid, Lithiumbromid, Natriumnitrit, Natriumnitrat und Aluminiumnitrat.

Die Menge des einverleibten Salzes hängt von der Art der Papierherstellungsmaschine und den Betriebsbedingungen der Papierherstellungsmaschine, beispielsweise der Konzentration des in einer Leimlösung

ίο vorhandenen Salzes, der Temperatur der Leimlösung und der Dichte des gebildeten Papieres ab, jedoch liegt nach den erfindungsgemäßen Untersuchungen die Menge des Salzes im Bereich von 03 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Papieres.

is Auch unter Berücksichtigung der Wirksamkeit des einverleibten Salzes ist es günstig, das Salz in das Papier durch Leimung des Salzes in die Oberflächen des Papieres unter Anwendung eines Leimbades oder einer Leimpresse einzuverleiben, jedoch kann das Salz auch einverleibt werden, wenn die Rohmaterialien für das Papier hergestellt werden.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 1 v. ird das unter Anwendung eines Siebteiles t gebildete Rohpapier durch eine Naßpresse 2 geführt und unter Anwendung einer Reihe von Trocknern 3 getrocknet. Dann wird das getrocknete Papier durch das Glättwerk 4 geführt und zu einer Leimpresse 5 geleitet, wo die Leimung auf die Oberfläche des Papieres aufgetragen wird. Das auf diese Weise geleimte Papie· wird durch eine zweite Reihe von Trocknern 6 und einen Maschinenkalander 7 geführt und auf einer Rolle 8 aufgerollt. Das zerfließliche Salz kann in das Papier in der Leimungszone 5 einverleibt werden.
Sämtliche Arten von Papiersubstrat, beispielsweise mit einer Stärke im Bereich von 30 bis 400 g/m². vorzugsweise vor 50 bis 300 g/m² können eingesetzt werden. Sämtliche üblicherweise eingesetzten synthetischen Harze können beispielsweise in einer Stärke im Bereich von 5 ois 100 μπι, vorzugsweise 5 bis 60 μίη. zur

•to Herstellung der Schichtpapiere gemäß der Erfindung verwendet werden. Geeignete Beispiele derartiger synthetischer Harze sind Polyolefine. Polyester. Polyamide. Celluloseester. Polyvinylchlorid und ähnliche Materialien.

·»'» Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

In den Beispielen wurde der Wassergehalt der Papiere unter Anwendung der Vorschrift JIS Ο-8127 (1958) (lapanese Industrial Standard) bestimmt. Die

ίο Bewertung der wellenförmigen Verformung erfolgte in folgender Weise: Fin auf beiden Seiten überzogenes Schichtpapier wurde zu einem Bogen von 30 cm y 30cm in einer bei einer konstanten Temperatur von ??'( ± : C und einer konstanten relativen Feuchtigkeit

v> von 65 ± 5"/ii gehaltenen Kammer geschnitten und nach Stehenlassen der bogen während 24 Stunden wurde die maximale Amplitude der wellenförmigen Verformung, die an der Käme des Bogens gebildet war. wie aus F i g. 2 ersichtlich, iils Ausmaß der wellenförmigen

ho Verformung genommen. Je kleiner deshalb der Wert der Amplitude ist, desto geringer ist das Ausmaß der wellenförmigen Verformung.

Beispiel I

h> Eine Aufschlämmung eines Gemisches im Gewichtsverhältnis 1 : ! aus Kraftpapierbrei von breitblättrigen Bäumen und Kraftpapierbrei von Nadelbäumen wurden in einem Zerkleinerer ,iuf 40°SR (Schopper Riegler-

Grad) zerkleinert und unter Anwendung der schematisch in F i g. 1 gezeigten Papierherstellungsmaschine wurde ein Papier mit dem Gewicht von 120 g/m² mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min hergestellt. Bei der im Beispiel angewendeten Arbeitsweise betrugen die Temperaturen in der ersten Reihe der Trockner 3 110⁰C und in der zweiten Reihe der Trockner 6 70⁰C. In der Leimpressezone 5 wurden die Leimlösungen I. II, III. IV oder V mit den in der nachfolgenden Tabelle I angegebenen Zusammensetzungen auf die Oberflächen des Papieres aufgetragen und das Papier dadurch geleimt, das dann als Papier A, Γ5. C, D oder E bezeichnet wird.

Tabelle I
Leimzusammensetzung

Lösung I
Lösung Il
Lösung III
Lösung IV
Lösung V

Gelatine

4 kg
4 kg
4 kg
4 kg
4 kg

Calciumchlorid

(kg)

keine

0.07

0.12

OJO

0,80

Wasser ti)

100
100
100
100
100

Der Wassergehalt und der Calciumchloridgchalt jedes Papieres A. B. C. D und E auf der Rolle 8 sind aus Tabelle Il zu entnehmen.

Tabelle Il	und CaCI;	lösung	CaCI ,-Gehalt
Wassergehalt			(g/100g
	!-Gehalt	5.5%	Papier)
	Leimlösung Wasser-	7.0%	kein
		7.6%	0.5
Papier A		8.1%	0.9
Papier B	I	10.5%	2.0
Papier C	H		5.2
Papier D	II!
Panier E	IV
	V

Papier A
Papier B
Papier C
Papier D
Papier E

18
4
0
0
0

Aus den vorstehenden Werten ergibt es sich, daß durch Einverleibung einer geeigneten Menge an Calciumchlorid in das Substratpapier des auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapiers die Ausbildung der wellenförmigen Verformung an den Kantenteilen des Papiers verhindert werden konnte. Bei dem vorstehenden Versuch zeigte jedoch das Papier E eine schlechte Haftung zwischen dem Papiersubstrat und den Polyäthylenschichten.

Beispiel 2

Unter Anwendung einer wäßrigen Aufschlämmung, die den gebleichten Sulfitpapierbrei von Nadelbäumen, Aluminiumsulfat (0.2 bis 2,0 Gew.-%). und Naturharz (0.2 bis 2 Gew.-%) enthielt, wurde mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min unter Anwendung der in Fi g. 1 schema tisch gezeigten Papierherstellungsmaschine ein Papier mit einem Gewicht von 180 g/m² hergestellt. Die Oberflächentemperaturen der Trockner in dem System betrugen i i0~C in der ersieri Reine der Tiuckiicr ιιικί 70" C in der zweiten Reihe der Trockner.

In der Leimpressezone 5 wurde jede Leimlösung Vl. VII und VIII mit den in Tabelle IV gezeigten Zusammensetzungen auf das Papier aufgetragen und die auf diese Weise geleimten Papiere werden als Papiere F. G und H bezeichnet.

Tabelle IV
Leimzu-iimmensetzung

Anschließend wurde Polyäthylen (spezifisches Gewicht 0,926) auf beide Oberflächen oder Seiten jedes der Papiere A, B, C. D und E unter Anwendung eines Extrudierbeschichtungsverfahren in einer Stärke von 30 μπι für jede Polyäthylenschicht aufgetragen.

Die wellenförmige Verformung an den Kantenteilen der unter Anwendung des vorstehenden Verfahrens erhaltenen, auf bsiden Seiten überzogenen Schichtpapiere wurde in der vorstehend angegebenen Weise bewertet, wobei die Ergebnisse in der folgenden Tabelle enthalten sind.

Tabelle III

Wellenförmige Verformung der auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapiere

Wellenförmige

Verformung

(mm)

Lösung Vl
Lösung VII
Lösung VIII

Gelatine
(kg)

6
6
6

MgCI₂
[kg)

030

LiCI
(kg)

0
0
0.30

Wasser (I)

100
100
100

Tabelle V

Wassergehalt und Salzgehalt

Leimlösung

Wassergehall

Salzgehall + )
(g/100 g-Papier)

Papier F
Papier G
Papier H

VI

VII

VIII

4.5
73
7,5

2,3/100

2,4

+ ) Magnesiumchlorid oder Lithiumchlorid.

Polyesterfilme jeweils mit einer Stärke von 25 μίτι wurden auf beide Oberflächen jedes der Papiere F. G und H unter Anwendung einer wäßrigen Emulsio.. "lines Acrylatharzes als Klebstoff aufgetragen und das Ausmaß der wellenförmigen Verformung jedes der auf diese Weise hergestellten, auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapieres unter Anwendung des vorstehend angegebenen Verfahrens bewertet. Die gewonnenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle enthalten.

Tabelle VI

Wellenförmige Verformung des Schichtpapieres

Wellenförmige Verformung (mm)

Papier F
Papier G
Papier H

IO
0
0

Aus den vorstehenden Werten ergibt es sich, daß die Ausbildung von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen der auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapiere vollständig durch die Einverleibung von Magnesiumchlorid oder Lithiumchlorid gemäß der Erfindung verhindert wurde.

Beispiel 3

Ein« 5%ige Aufschlämmung eines Kraftpapierbreis von Laubbäumen wurde in einem Holländer auf 40°SR zerkleinert und die auf diese Weise zerkleinerte Aufschlämmung mit 2 Gew.-°/o (Prozent Trockengewicht je Gew.-Einheit trockenen Papierbreis) einer Fettsäureseife (Natriumstearat), 0,5 Gew.-% eines Melamin-Formaidehyd-Harzes, 2 Gew.-% Aluminiumsulfat und 5 Gew.-% Calciumchlorid vermischt.

Das Gemisch wurde mit Wasser verdünnt, bis die Konzentration des Papierbreis 0,8% betrug und aus dem auf diese Weise hergestellten wäßrigen Gemisch wurde ein Papier mit dem Gewicht von 120 g/m² unter Anwendung einer üblichen Zylinderpapiermaschine hergestellt. Der Calciumchloridgehalt und der Wassergehalt des auf diese Weise hergestellten Papieres betrugen 1,4 Gew.-% bzw. 6,5 Gew.-%. Zum Vergleich wurde auch ein Papier, das kein Calciumchlorid enthielt, unter den gle'chen Bedingungen wie vorstehend hergestellt und der Wassergehalt des Vergleichspapieres bei 4,8 Gew.-% festgestellt.

Filme aus Polyäthylen von niedriger Dichte (spezifisches Gewicht 9,16) wurden auf beide Oberflächen jedes erfindungsgemäßen Papieres und des Vergleichspapieres unter Anwendung eines Extrudierüberzugsverfahrens in einer Stärke von jeweils 30 μιτι aufgetragen, so daß die auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapiere I und J erhalten wurden. Das Ausmaß der wellenförmigen Verformung der auf diese Weise hergestellten, auf beiden Seiten überzogenen Schichtpapiere wurde

bewertet. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefaßt:

Tabelle VII

Wassergehalt und CaC^-Gehah und wellenförmige Verformung des Schichtpapieres

CaCI₂-Gehalt

(g/n")

Wassergehalt

Wellenförmige Verformung

(mm)

Papier I
Papier ]

1,4 0

6,5
4,8

2 15

Wie sich aus den vorstehenden Werten ergibt„wurde die Ausbildung der wellenförmigen Verformung des mit Polyäthylen überzogenen Schichtpapiers markant durch die Einverleibung von Calciumchlorid in den Papierbrei zur Herstellung des Papieres, welches als Substrat für das auf beiden Seiten überzogene Schichtpapier verwendet wurde, verringert.

Vergleichsbeispiel

Wenn das Papier F unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 2 hergestellt wurde, die Oberflächentemperntiiren auf ^O⁰C in der ersten Reihe der Trockner und auf 65°C in der zweiten Reihe der Trockner verringert wurden, wurde der Wassergehalt des Papieres auf der Rolle erhöht. Der Wassergehalt des Papieres auf der Rolle variierte von 6,2 bis 7,6 Gew.-% und weiterhin wurden örtliche ungetrocknete Stellen auf dem Papier beobachtet, die vom Glättwerk herstammten. Danach wurde bestätigt, daß es schwierig ist, stabil den Wassergehalt des Papieres auf der Rolle zu erhöhen, ohne daß die vorstehenden Schwierigkeiten auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtpapieres mit einem auf beide Oberflächen des Papiersubstrates aufgezogenen synthetischen Harzfilm, wobei ein Papiersubstrat hergestellt wird und der Harzfilm auf beide Oberflächen des Substrates aufgebracht wird, unter Verhinderung des Auftretens von wellenförmigen Verformungen an den Kantenteilen oder nahe den Kantenteilen des Schichtpapieres, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung des Papiersubstrates ein zerfließliches Salz in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Papiersubstrates so einverleibt wird, daß der Wassergehalt des Papiersubstrates leicht auf 6 bis 10 Gew.-% während der Herstellung einzustellen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ■iaß als zerfließliches Salz Calciumchlorid, Magnesiunichlorid oder Lithiumchlorid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zerfließliche Salz in das Papiersubstrat während der Leimungsstufe bei der Herstellung des Papieres einverleibt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zerfließliche Salz unter Anwendung einer wäßrigen Lösung des Salzes einverleibt wird. «>

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicnnet, daß das zerfließliche Salz in das Papiersubstrat bei tier He ..teilung der wäßrigen Papierbreimasse zur Herstellung des Papieres einverleibt wird. r>

6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zerfließliche Salz in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-% einverleibt wird.

7. Schichtpapier mit synthetischen Harzfilmen, die auf beiden Oberflächen eines Papiersubstrates 4η aufgezogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Papiersubstrat ein zerfließliches Salz in einer solchen Menge enthält, daß der Wassergehalt ats Papiersubstrates 6 bis IO Gew.-% beträgt.

8. Schichtpapier nach Anspruch 7, dadurch 4-> gekennzeichnet, daß das darin enthaltene zerfließliche Salz Calciumchlorid. Magnesiumchlorid oder Lithiumchlorid ist.