DE1260964B

DE1260964B - Verfahren zur Herstellung von unter Feuchtigkeitseinwirkung massbestaendigem Papier

Info

Publication number: DE1260964B
Application number: DEE18522A
Authority: DE
Inventors: Gerald Clifford Gandy; Lloyd Emerson Herdle; Carl Johan Malm
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1959-01-12
Filing date: 1959-11-18
Publication date: 1968-02-08
Also published as: GB941483A; US3047391A; BE586432A; FR1244860A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

D 21h

Deutsche Kl.: 55f-16

1260 964
E 18522 VI b/55 f 18. November 1959 8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von unter Feuchtigkeitseinwirkung maßbeständigem und festem, wasserdampfdurchlässigem Papier, das insbesondere als Träger für lichtempfindliche Schichten geeignet ist.

Papier wird bekanntlich aus Cellulosefasern, insbesondere Holzfaserbreien, hergestellt, indem eine Aufschlämmung der Fasern auf das Sieb einer Papiermaschine aufgebracht wird, von wo die gebildete nasse Papierbahn mit Filz überzogenen Walzen zugeführt und anschließend auf dampfbeheizten Trommeln getrocknet wird. Soll das Papier eine besonders glatte Oberfläche erhalten, so wird es anschließend noch im Kalander glattgewalzt. Zur Verbesserung der Eigenschaften der Papiere können diese oder die Fasern vor ihrer Verarbeitung zum Papier mit Leimungsmitteln behandelt bzw. versetzt werden. Aus partiell acylierten, insbesondere acetylierten Cellulosefasern hergestelltes Papier hat den Nachteil, daß es sich den bekannten Leimungsverfahren oft widersetzt.

Für spezielle Zwecke bestimmte Papiere können anschließend noch mit den verschiedensten Imprägnierungsmitteln nachbehandelt werden.

Aus der USA.-Patentschrift 2 069 771 ist es bekannt, Papiere, die aus einer kontinuierlichen Cellulosederivatphase und hierin eingebetteten, miteinander verfilzten Fasern bestehen, mit einer alkoholischen Lösung einer Mischung aus einem Celluloseester von mindestens einer niedrigen Fettsäure und aus einem Weichmacher für diesen Celluloseester zu behandeln, den Alkohol anschließend abzudampfen und das Papier einer Hitzebehandlung zu unterziehen. Bei diesem Verfahren wird das Imprägnierungsmittel nur auf die Oberfläche des Papiers aufgebracht. Das auf diese Weise hergestellte Papier ist wasserdampfundurchlässig und wasserabstoßend. Das Papier stellt praktisch eine mit verfilzten Fasern gefüllte Kunststoffolie dar.

Aufgabe der Erfindung ist, ein für photographische Zwecke geeignetes, besonders maßhaltiges und feuchtigkeitsunempfindliches Papier auf Basis partiell acylierter Cellulosefasern anzugeben, dessen Naßfestigkeit und Faltwerte mit den entsprechenden Werten von üblicherweise als photographische Träger verwendeten Papieren vergleichbar oder noch günstiger sind.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein Papier der gewünschten Eigenschaften erhalten werden kann, wenn man aus partiell acylierten Cellulosefasern mit einem Acetylgehalt von 15 bis 30°/₀ hergestelltes Papier mit einer alkoholischen Lösung eines Celluloseesters und eines Weichmachers behandelt.

Verfahren zur Herstellung von unter Feuchtigkeitseinwirkung maßbeständigem Papier

Anmelder:

Eastman. Kodak Company,

Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Wolff und H. Bartels, Patentanwälte,

7000 Stuttgart N, Lange Str. 51

Als Erfinder benannt:
Carl Johan Malm,
Lloyd Emerson Herdle,
Gerald Clifford Gandy,
Rochester, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Januar 1959 (786 043)

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von unter Feuchtigkeitseinwirkung maßbeständigem und festem, wasserdampfdurchlässigem Papier, das insbesondere als Träger für lichtempfindliche Schichten geeignet ist, wobei ein Papier mit einer alkoholischen Lösung einer Mischung aus einem Celluloseester von mindestens einer niedrigen Fettsäure und aus einem Weichmacher für diesen Celluloseester behandelt und anschließend der Alkohol weggedampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der alkoholischen, etwa 10- bis 25%igen (bezogen auf den Ester- und Weichmachergehalt) Celluloseesterlösung ein im wesentlichen aus partiell acylierten, besonders acetylierten Cellulosefasern bestehendes Papier mit einem Acylgehalt von etwa 15 bis 3O°/o derart imprägniert wird, daß weniger als 1 Teil Lösung pro 1 Teil Papier aufgenommen wird.

809 507/584

3 4

Das nach dem Verfahren der Erfindung herstellbare erhitzen, um die Feuchtigkeit zu entfernen. Beispiels-Papier besitzt eine gute Naßfestigkeit, günstige FaIt- weise kann das Papier vor der Behandlung einer eigenschaften sowie eine gute Berstfestigkeit und ist Temperatur von mindestens etwa 49 ⁰C ausgesetzt für Wasserdampf leicht durchlässig. werden, wobei die obere Temperaturgrenze zu einem Nach dem Verfahren der Erfindung herstellbares 5 wesentlichen Teil von der Temperatur abhängt, bei der Papier eignet sich insbesondere als Träger für photo- die Eigenschaften des Papiers beeinträchtigt werden, graphische Halogensilberemulsionsschichten. Vorzugs- Als Weichmacher kann ein beliebiger Celluloseesterweise wird das Papier dabei zuvor in bekannter Weise weichmacher verwendet werden. Der Prozentsatz mit einer Barytschicht überzogen. Auch wird das Papier Weichmacher kann etwa 20 bis 75 %, bezogen auf die dann in diesem Fall zweckmäßig aus gebleichtem io Celluloseester-Weichmacher-Mischung, ausmachen. Faserbrei hergestellt. Das nach dem Verfahren der Besonders vorteilhafte Weichmacher sind beispiels-Erfindung herstellbare Papier eignet sich jedoch auch weise Dibutylphthalat, Dibutylsebacat, Dioctylphthalat für Verpackungszwecke, für elektrische Isolierungs- und Dibutyladipat.

zwecke und läßt sich auch in all den Fällen verwenden, Vorzugsweise wird nach dem Verfahren der Erin denen die Feuchtigkeitsabsorption und die Wider- 15 findung Papier aus partiell acetylierten Cellulosefasern Standsfähigkeit gegenüber Quellen sowie die Maß- mit einem Acetylgehalt von 15 bis 25% behandelt, haltigkeit unter der Einwirkung von Feuchtigkeit von Wenn die erfindungsgemäß verwendeten partiell verBedeutung sind. esterten Fasern andere Acylgruppen als Acetylgruppen, Das nach dem Verfahren der Erfindung herstellbare wie Propionyl- oder Butyrylgruppen, enthalten, dann Papier kann ausgehend von solchen Papieren erhalten 20 sollen sie einen scheinbaren Acetylgehalt von 15 bis werden, die in bekannter Weise aus partiell acylierten 25 % aufweisen.

Cellulosefasern hergestellt werden. Die partielle Geeignete Alkohole für die Bereitung der Imprä-Acylierung von Cellulosefasern wird beispielsweise gnierungslösung sind insbesondere solche mit bis zu beschrieben in der kanadischen Patentschrift 649 270, 4 Kohlenstoffatomen, wie n-Butylalkohol, Isobutylder britischen Patentschrift 367 312 sowie in der Zeit- 25 alkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, Äthylschrift »Industrial and Engineering Chemistry«, Bd. 35 alkohol und Methylalkohol. Diese Alkohole übern so (1943), S. 1206 bis 1210. Nach dem partiellen Acety- gut wie keine Quellwirkung auf die partiell acetylierten Keren werden die Cellulosefasern nach beliebigen Fasern aus, was den besonderen Vorteil hat, daß die üblichen Papierherstellungsverfahren zu Bögen ver- Fasern nur minimale Mengen der alkoholischen arbeitet. Erfindungsgemäß wird nun ein solches 30 Lösung aufnehmen. Während z. B. bei Verwendung Papier nach dem Trocknen mit einer alkoholischen gewisser anderer Lösungsmittel bis zu -4 Teile der Lösung aus einem Celluloseester und einem Weich- Lösung vom Papier zurückgehalten werden, hält die macher imprägniert. Nach Einwirken eines Druckes, Faser weniger als 1 Teil der genannten alkoholischen beispielsweise mittels Preßrollen, und Verdampfen des Lösung pro Teil des Papiers zurück. Vorzugsweise Alkohols erhitzt man das Papier unter Druck, um ihm 35 wird Butylalkohol verwendet.

eine glatte Ausrüstung zu verleihen. Um zu verhindern, Das Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise daß das Papier seine Opazität verliert, kann der Im- derart durchgeführt, daß das Papier in die alkoholische prägnierlösung ein Pigment, z. B. Titandioxyd, ein- Lösung des Celluloseesters und des Weichmachers verleibt werden, wie es beispielsweise in der, USA.- eingetaucht wird. Dies bedeutet, daß man das Papier Patentschrift 3 057 755 beschrieben wird. 40 durch ein entsprechendes Bad führen kann. Das Ver-Viele Verfahren, die zum partiellen Acylieren von fahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, Holzfaserbrei angewandt werden, führen bekanntlich indem eine Papierrolle kontinuierlich abgewickelt, zu einer Verminderung der Faserfestigkeit. Dies hat erhitzt und in ein Bad der alkoholischen Lösung gezur Folge, daß das aus den acylierten Fasern herge- führt und daraus kontinuierlich durch Preßrollen abstellte Papier weniger fest ist als das aus nicht- 45 gezogen, vom Alkohol durch Verdampfen befreit und acylierten Fasern hergestellte Papier. Gleichgültig über heiße Kalanderrollen geführt wird, wobei es zur nun, ob durch die partielle Acylierung die Festigkeit Erzielung einer glatten Oberfläche, die gegen Befeuchder Fasern vermindert wurde oder nicht, wird bei ten mit Wasser und neuerliches Trocknen stabil ist, Durchführung des Verfahrens der Erfindung eine vor- einer Wärmebehandlung unter Druck ausgesetzt wird, teilhafte Auswirkung auf die Eigenschaften des 50 Da das Papier nicht gequollen wird, beträgt die Menge Papiers erreicht. der in dem Papier verbleibenden Lösung weniger als Das Verfahren der Erfindung führt zu einer gleich- 1 Teil pro Teil des Papiers. Nach dem Verdampfen mäßigen Verteilung des Celluloseesters und des Weich- des Alkohols beträgt die Menge des im Papier üblicher machers im Papier. Die Celluloseester haften leicht an Dicke und Absorptionskraft verbliebenen Celluloseden Fasern, da sie zu den partiell acylierten Cellulose- 55 esters und Weichmachers im allgemeinen weniger als fasern affin sind. Vorzugsweise wird in der Alkohol- ¹U Teil pro Teil des Papiers und liegt vorzugsweise in lösung als Celluloseester eine mindestens teilweise der Größenordnung von ¹J₁₀ Teil pro Teil Papier, mit Propionyl- und/oder Butyrylresten substituierte Wird Äthylalkohol als Lösungsmittel verwendet, Cellulose verwendet. Ein gewisser Acetylgehalt ist so wird mehr alkoholische Lösung durch das Papier tragbar, der Celluloseester muß jedoch einen aus- 60 aufgenommen als bei Verwendung höherer Alkohole reichenden Propionyl- oder Butyrylgehalt aufweisen, mit beispielsweise 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, so daß er in heißem Alkohol leicht löslich ist. Wenn Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der die alkoholische Lösung nur bei erhöhter Temperatur Erfindung näher veranschaulichen, flüssig ist, empfiehlt es sich, das Papier zuerst zu erhitzen, bevor man es der Behandlung mit der Lösung 65 Beispiel 1 aussetzt. Im Fall von mit Wasser nicht gut verträglichen Alkoholen, wie den Butylalkoholen, ist es eben- . Zunächst wurde ein Papier mit einem Gewicht von falls zu empfehlen, das Papier wenigstens anfangs zu etwa 97,6 g pro Quadratmeter aus gebleichtem, bis zu

einem Acetylgehalt von etwa 20 % acetyliertem Kraftbrei hergestellt. Dieses Papier wurde durch eine Lösung aus 75% n-Butanol, 12,5% Celluloseacetobutyrat (Butyrylgehalt 35 bis 59%, Acetylgehalt 12 bis 15%. mit einer Viskosität von Va Sekunde, diese und die folgenden Viskositätsangaben sind nach der ASTM-Normvorschrift D-817-56 ermittelt) und 12,5 % Dibutylphthalat geführt. Das Papier wurde dann durch Abquetschwalzen zum Abquetschen der Flüssigkeit geschickt, wobei etwa V₂ Teil Lösung pro Gewichtsteil Papiermasse zurückblieb. Der Alkohol wurde dann aus dem Papier mittels eines Stromes warmer trockener Luft ausgetrieben. Schließlich wurde der Papierbogen bei 60°C in viermaligem Durchgang zwischen Walzenpaaren kalandriert. Die eine Walze bestand aus einer Stahlwalze und die andere aus einem weicheren Material.

Der gleiche Vorgang wurde mit einem wie angegeben hergestellten Papier wiederholt, in dessen Masse jedoch vor der Verarbeitung auf dem Sieb der Papiermaschine 1 % Melamin-Formaldehyd-Harz eingearbeitet wurde.

Aus der folgenden Tabelle ergeben sich die Unterschiede der physikalischen Eigenschaften zwischen

ίο dem Papier, das nach dem Verfahren der Erfindung mit einer alkoholischen Lösung von Celluloseester und Weichmacher behandelt wurde, und dem Papier, das nicht in dieser Weise behandelt wurde. Das das Melamin-Formaldehyd-Harz enthaltende Papier wurde als naßfestes Papier bezeichnet.

Tabelle I

Zu vergleichende Kennwerte Naßfestes Papier

vor der
Behandlung

nach der
Behandlung

Leimfreies Papier

vor der Behandlung

nach der Behandlung

Reißfestigkeit L (in g)

Reißfestigkeit Q (in g)

Berstfestigkeit*) (kg/cm²) ...

Naßfestigkeit (kg/cm²)

Lineare Naßdehnung (in %)

Faltfestigkeit**) L

Faltfestigkeit**) Q

56
60
3,29
2,31
0,80
163
232

68
1,05 0,158 2,05

11
9

56 56 2,73 1,12 0,75 264 203

*) Bestimmt nach ASTM-Methode D 774-63T. **) Bestimmt nach ASTM-Methode D 2176-63T.

In der vorstehenden Tabelle bedeutet L in Längs- Walzenpaare kalandriert wurde. Bei Verwendung richtung und Q in Querrichtung vorgenommene 45 eines Papiers aus lediglich jordanisierten Fasern Messungen am Papier. erhielt man folgende Ergebnisse:

Beispiel 2

Zunächst wurde ein Papier mit einem Gewicht von etwa 97,6 g pro Quadratmeter aus gebleichtem Kraftbrei hergestellt, der bis zu einem Acetylgehalt von etwa 20% acetyliert wurde. Das Papier wurde dann durch eine Lösung der folgenden Zusammensetzung geführt:

84% Isobutylalkohol,
10 % Celluloseacetobutyrat,
6% Dibutylphthalat.

Der Celluloseester besaß einen Butyrylgehalt von 38 %, einen Acetylgehalt von 12% und eine Viskosität von 20 Sekunden.

Die überschüssige Lösung wurde durch Abquetschwalzen entfernt, wobei etwa 60% Lösung, bezogen auf das Gewicht des Breis, zurückblieben. Der Alkohol wurde aus dem Papierbogen verdampft, worauf dieser bei etwa 6O⁰C und viermaligem Durchgang durch

Tabelle II

Eigenschaft

Reißfestigkeit L (in g)..
Reißfestigkeit Q (in g)..
Berstfestigkeit (kg/cm²)
Naßfestigkeit (kg/cm²)

Lineare Naßdehnung

(in%)

Faltfestigkeit L

Faltfestigkeit Q

Vor Behandlung

48
1,05 0,438

1,30 16 10

Nach Behandlung

52

48 2,45 1,24

1,00 56

45

Bei Verwendung eines Papiers aus Fasern, die sowohl jordanisiert als auch gemahlen wurden, wurden bei

7 8

Verwendung verschiedener Behandlungslösungen die folgenden Ergebnisse erhalten:

Tabelle III

	vor Behandlung	90 Isopropyl 5,0 Cellulose- acetobutyrat**) 5,0 Dibutyl- phthalat	Behandlu Alkob 90 Isobutyl Este 5,0 Cellulose- acetobutyrat**) Weichms 5,0 Dibutyl- phthalat	ngslösung öl, % 80 Isobutyl 10 Äthyl r, % 5,0 Cellulose- acetopropionat*) icher, % 5,0 Dibutyl- phthalat	80 Isobutyl 10 Äthyl 8,0 Cellulose- acetobutyrat**) 2,0 Dibutyl- phthalat
Eigenschaft	60	nach Behandlung	nach Behandlung	nach Behandlung	nach Behandlung
Reißfestigkeit L (in g)..	64	60	58	62	64
Reißfestigkeit Q (in g)..	1,33	65	63	63	70
Berstfestigkeit (kg/cm²)	0,77	2,31	2,17	2,03	2,45
Naßfestigkeit (kg/cm²)	1,20	1,30	1,28	1,24	2,38
Lineare Naßdehnung (in °/„)	16	1,05	1,15	1,05	1,00
Faltfestigkeit L (kg/cm²)	10	60	60	60	52
Faltfestigkeit Q (kg/cm²)	34	64	37	63

*) Propionylgehalt 45%, Acetylgehalt 3,0°/₀; Viskosität: 20 Sekunden. **) Butyrylgehalt 38%, Acetylgehalt 12%; Viskosität: 20 Sekunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von unter Feuchtigkeitseinwirkung maßbeständigem und festem, wasserdampfdurchlässigem Papier, das insbesondere als Träger für lichtempfindliche Schichten geeignet ist, wobei ein Papier mit einer alkoholischen Lösung einer Mischung aus einem Celluloseester von mindestens einer niedrigen Fettsäure und aus einem Weichmacher für diesen Celluloseester behandelt und anschließend der Alkohol weggedampft und das Papier einer Hitzebehandlung unter Druck unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der alkoholischen, etwa 10- bis 25⁰/₀igen (bezogen auf den Ester- und Weichmachergehalt) Celluloseesterlösung ein im wesentlichen aus partiell acylierten, besonders acetylierten Cellulosefasern bestehendes Papier mit einem Acylgehalt von etwa 15 bis 30% derart imprägniert wird, daß weniger als 1 Teil Lösung pro 1 Teil Papier aufgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Alkohollösung als Celluloseester eine mindestens teilweise mit Propionyl- und/oder Butyrylresten substituierte Cellulose verwendet wird. S.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel für den Celluloseester und den Weichmacher Butylalkohol verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher Dibutylphthalat verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Papier eingesetzt wird, das aus partiell acylierten Cellulosefasern und gebleichtem Kraftbrei hergestellt wurde.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vor Abdampfung des Alkohols mit der alkoholischen Lösung des Celluloseesters und des Weichmachers behandelte Papier anschließend durch Preßrollen geführt wird, derart, daß nur noch etwa ¹I₂ Teil Lösung pro Teil Papier in diesem zurückbleibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 909 653, 939 127;
USA.-Patentschrift Nr. 2 069 771;
OhI, Imprägnieren von Papier und Pappe (1954), 104, 105, 108.