DE2201067B2 - Verfahren zur Herstellung eines Spezialpapiers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines in wäßrigen alkalischen Lösungen löslichen Spezialpapiers mit einer ausgezeichneten Bedruckbarkeit aus alkaliiöslichen Cellulosefasern.

Papier ist im wesentlichen aus einem verwickelten Geflecht von Cellulosefasern aufgebaut und kann nicht dispergiert oder gelöst werden, wenn es nicht speziellen Behandlungen, wie z. B. in einer konzentrierten wäßrigen Lösung von Zinkchlorid mit mehr als 40% bei etwa 100°C oder mit Cuprammonium in einigen Fällen in Abhängigkeit vom Gebrauchszweck unterworfen wird, während es hingegen günstig wäre, wenn die Bestandteile des Papiers so einfach als möglich dispergiert oder gelöst werden könnten.

In der US-Patentschrift 30 34 922 ist ein Schreibpapier beschrieben, das im Wasser in seine einzelnen Bestandteile zerfällt und das durch Imprägnieren eines Textilfaservlieses mit einer wäßrigen Dispersion, das ein wasserunlösliches Füllmaterial und einen wasserlöslichen Filmbildner als Bindemittel enthält, Trocknen der so erhaltenen Struktur, erneutes Anfeuchten des trockenen Gebildes bi:> auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 bis 10% und Glätten auf einem erhitzten Kalandererhalten wird.

Ferner beschreibt auch die US-Patentschrift 34 31 166 ein wasserlösliches Papier, das durch Erhitien einer Papierbahn aus Cellulose-Glykolsäure-Fasern mit einem Substitutionsgrad von 0,1 bis 0,8 während einer solchen Zeit und bei einer solchen Temperatur, daß die Papierbahn bei einer nachfolgenden Alkaliimprägnierung nicht gelöst wird oder zerfällt, Imprägnieren der hitzebehandelten Bahn mit einer wäßrigen Alkalilösung in einer das Neutralisierungsäquivalent, bezogen auf die Cellulose-Glykolsäure, übersteigenden Gewichtsmenge und Erhitzen der imprägnierten Papierbahn erhalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Spezialpapiers, das zur Anwendung als Etiketten von wiederverwendbaren Flaschen, brauchbar ist, das nicht reißt oder durch Benetzung mit Wasser während des Gebrauchs beschädigt wird, das jedoch sehr leicht entfernt werden kann, wenn es in eine wäßrige alkalische Lösung eingebracht wird, so daß sich eine erhebliche Verbesserung der Arbeitswirksamkeit ergibt. Ferner soll das erfindungsgemäß hergestellte Papier auch zur Anwendung für Geheimdokumente geeignet sein, die unter beliebigen Witterungsbedingungen ihre Brauchbarkeit beibehalten, jedoch erforderlichenfalls innerhalb weniger Sekunden durch Einbringung in eine verdünnte wäßrige alkalische Lösung dispergiert werden.

Nachdem festgestellt worden war, daß ein aus einer Papiermasse, die Fasern von CelluSoseäthern enthält. die in einer wäßrigen alkalischen Lösung löslich, jedoch nicht in Wasser löslich sind, gefertigtes Papier die Eigenschaft besitzt, leicht in einer wäßrigen alkalischen Lösung gelöst oder dispergiert zu werden, wurden diese Untersuchungen weiter ausgedehnt. Dabei wurde das Verfahren gemäß der Erfindung aufgefunden.

Das Verfahren zur Herstellung eines in wäßrigen alkalischen Lösungen löslichen Spezialpapiers mit einer ausgezeichneten Bedruckbarkeit aus alkaliiöslichen Cellulosefasern ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Bahn aus alkalilöslichen, wasserunlöslichen Celluloseätherfasern oder einem Gemisch von wenigstens 0,2 Gewichtsteilen dieser Celluloseätherfasern mil I Gewichtsteil üblicher Papierherstellungsfasern, mn einem alkalischen, wäßrigen Oberflächenbehandlungsmittel, das eine trockenfilmbildende Substanz, bestehend aus dem teilweisen Verseifungsprodukt von Polyvinylacetat, einem Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisai, Kasein oder Gemischen hiervon, enthält, beschichtet und danach die Bahn sofort trocknet.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst eine Faserbahn in üblicher Weise gebildet, wobei als Fasermaterial entweder Celluloseätherfasern. die in wäßrigen alkalischen Lösungen löslich, jedoch in Wasser nicht löslich sind, oder ein Gemisch von mindestens 0.2 Gewichtsteiien der vorstehenden Celluloseätherfasern und 1 Gewichtsteils eines üblichen Papierfasermaterials, wie natürlichen Fasern, organischen Fasern, anorganischen Fasern, regenerierten Fasern, L.inters, Bastfasern, Strohfasern od. dgl. verwendet werden, und dabei die Fasern erforderlichenfalls zusammen mit Hilfsmittel, wie Leimungs- oder Schlichtemittel oder Farbstoffe zur Anwendung gelangen.

Die hierbei verwendeten Celluloseätherfasern bestehen aus Cellulosederivaten, die in solchem Ausmaß veräthert wurden, daß sie in einer wäßrigen alkalischen Lösung löslich sind, jedoch nicht in Wasser. Zu derartigen Cellulosederivaten gehören Carboxyaikylcellulosen, wie saure Carboxymethylcellulose, mehrwertige Metallsalze hiervon, beispielsweise die Al-, Sn-, Zn- und Fe-Salze, Hydroxyalkylcellulosen wie Hydroxyäthylcellulose. Alkylcellulosen wie Äthylcellulose, Cyanoalkylcellulosen wie Cyanoäthylcellulose, Carbamylalkylccllulosen wie Carbamyläthylcellulosen und Sulfoalkylcellulosen wie Sulfoäthylcellulose.

Die wie vorstehend beschrieben hergestellte Bahn unterscheidet sich kaum von der üblichen Bahn in Aussehen und Form und kann in diesem Zustand zur Beschriftung und zum Druck verwendet werden. Gewöhnlich ist jedoch bei den Papieren, die die Celluloseätherfasern enthalten, die Dichte dieses Papieres relativ gering, d. h. es ist relativ porös. Da dieses Papier somit beim Druck eine unnötig große Menge an Druckfarbe und weiterhin in ungleichmäßiger Weise absorbiert,

kann seine Druckfähigkeit nicht als zufriedenstellend betrachtet werden.

Zur Erzielung von Bahnen mit einer guten Druckfahigkeit, wobei die Druckfähigkeit ohne Verschlechterung der Fähigkeit der Auflösung oder Dispergierung in einer wäßrigen alkalischen Lösung verbessert werden kann, wird die Bahn mit einem alkalilöslichen wäßrigen Oberflächenbehandlungsmittel beschichtet und anschließend getrocknet, wobei das Aufbringen des Oberflächenbehandlungsmittels unter Anwendung der pigmentbeschichtungstechnik oder einer Arbeitsweise, wie sie bei Oberflächenbehandlungen von gewöhnlichen Papieren ausgeführt wird, aufgebracht wird. Es ist dabei notwendig, die Bahn vor dem Auftreten einer Reaktion zwischen dem Celluloseether und dem in dem Überzug vorhandenen Alkali zu trocknen.

Gemäß der Erfindung ist es erforderlich, daß sich die Bahn mit eiern aufgetragenen Oberflächenbehandlungsmittel in einer wäßrigen alkalischen Lösung löst oder dispergiert. Dadurch ergibt sich eine Beschränkung hinsichtlich der alkalilöslichen wäßrigen Oberfiächenbehandlungsmittel, die verwendet werden können. Das Oberflächenbehandlungsmittel muß eine Substanz enthalten, die einen trockenen Filmüberzug bildet, welcher in einer wäßrigen alkalischen Lösung löslich ist, jedoch in Wasser nicht löslich ist. Beispiele für derartige Substanzen sind partiell verseifte Polyvinylacetate, Äthylen-Acrylsäure-Copolymere, Äthylacrylat-Methylacrylsäure-Copolymere, 2-Äthylhexylacrylat-Methacrylsäure-Copolymere, Casein, Celluloseäther und Gemische von derartigen Substanzen. Verseiftes Polyvinylacetat, Natriumalginat, Gummi arabicum, modifizierte Stärken und Copolymere vom Acrylestertyp können ebenfalls zusammen mit den vorstehend aufgeführten Substanzen verwendet werden. Es können auch Pigmente, wie Tone, Calciumcarbonat, Kaolin, Titandioxyd, Talk und Zinkoxyd, wie sie in den üblichen Pigmentüberzügen verwendet werden, und die in den klaren Überzügen verwendeten Färbungsmittel als Bestandteile in dem vorstehend beschriebenen wäßrigen Oberflächenbehandlungsmittel vorhanden sein.

Die Celluloseäther, die gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen, werden durch Veretherung von Cellulosederivaten in solchem Ausmaß, daß sie in einer wäßrigen alkalischen Lösung löslich werden, jedoch nicht in Wasser, erhalten. Das geeignete Ausmaß der Verätherung kann nicht allgemein angegeben werden, da dessen Bereich in Abhängigkeit von den einzelnen Cellulosederivaten variiert, jedoch sind, um Beispiele anzugeben, die folgenden Bereiche günstig: ein Verätherungsgrad im Bereich von 0,1 bis 1,0 im Fall von Carboxymethylcellulose und deren mehrwertiger Metallsalze, von 0,17 bis 0,5 im Fall von Hydroxyäthylcellulose von 0,2 bis 0,5 im Fall von Äthylcellulose, von 0,1 bis 0,4 im Fall von Methylcellulose und von 0,08 bis 0,18 im Fall von Sulfoäthylcellulose.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Die Prozentsätze sind in den Beispielen in jedem Fall auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Druck verwendet werden konnte, waren die aulgedruckten Buchstaben undeutlich. Es war deshalb nicht für Druckzwecke geeignet.

Eine wäßrige alkalische Lösung, die als Substanzen zur Bildung des trockenen Fiimes 5% eines teilweise verseiften Produktes von Polyvinylacetat und 10% Casein enthielt, wurde zu einem Gemisch aus 90 Teiien Kaolin und 10 Teilen Titandioxid in solcher Me.ige zugesetzt, daß der Feststoffgehalt 30% betrug. Das Oberflächenbehandlungsmittel wurde auf das vorstehend genannte Papier nach dem Walzenauftragsverfahren in einer Menge von 15 g/m² aufgetragen und getrocknet. Das beschichtete Papier wurde durch einen 5stufigen Superkalander, der bis zu 20 kg/cm² Druck hatte, geführt.

Wenn das erhaltene Papier nach dem Off set-Druckverfahren bedruckt wurde, war es kaum von einem üblichen Druckpapier hinsichtlich der Druckfähigkeit zu unterscheiden und es wurde ein klarer Druck erhalten. Wenn dieses Papier als Etikett für eine Flasche verwendet wurde und im Zustand der Fixierung an der Flasche in eine wäßrige NaOH-Lösung mit 2% Konzentration von Raumtemperatur eingebracht wurde, quoll das Etikett in 20 bis 30 Sekunden und begann sich nach 60 Sekunden aufzulösen, und war nach 120 Sekunden vollständig gelöst, so daß keinerlei Anzeichen fur seine ursp-üngliche Form mefer festgestellt werden konnten.

Beispiel 2

Ein gemischtes Bahnmaterial aus 20% Rayonfasern. 40% Cyanoäthylcellulosefasern mit einem Verätherungsgrad von 0.25 und Methylcellulosefasern mit einem Verätherungsgrad von 0,3 wurden auf 20° SR gemahlen und anschließend zu einem Hochqualitätspapier von 60 g/m² unter Anwendung einer Zylinderpapiermaschine verarbeitet.

Eine wäßrige alkalische Lösung, die als Substanzen zur Bildung des trockenen Filmes 10% eines teilweise verseiften Produktes von Polyvinylacetat und 10% oxidierte Stärke enthielt, d. h. Substanzen, die in einer wäßrigen alkalischen Lösung löslich sind, jedoch nicht in Wasser, wurde zu einem Pigmentgemisch aus 50 Teilen Ton und 50 Teilen Titandioxid in solcher Menge zugegeben, daß der Feststoffgehalt 35% betrug. Dadurch wurde das Oberflächenbehandlungsmittel hergestellt, welches auf das vorstehende Papier mit dem Luftmesserauftragsverfahren in einer Menge von 20 g/m² aufgetragen wurde, worauf getrocknet und anschließend, wie in Beispiel 1, mit einem Superkalander behandelt wurde.

Das erhaltene Papier hatte das Aussehen von Kunstpapier und wenn es nach dem Photogravurverfahren bedruckt wurde, wurde ein klarer Druck erhalten.

Wenn dieses Papier als Etikett von Glaswaren für den klinischen Gebrauch in einem Krankenhaus verwendet wurde und nach dem Gebrauch in eine 3%ige wäßrige NaOH-Lösung vom Raumtemperatur mit fixiertem Etikett eingebracht wurde, quoll das Etikett, wie in Beispiel 1, und löste sich unter Dispergierung der Bestandteile und der Einzelfasern leicht auf.

Zu einem Verätherungsgrad von 0,45 verätherte Fasern von Carboxymethylcellulose wurden bis zu 35° SR geschlagen oder gemahlen und anschließend zu einem Hochqualitätspapier von 55 g/m² auf einer Fourdrinier-Papiermaschine verarbeitet. Obwohl dieses Papier für Zwecke wie Beschriftung, Maschinenbeschriftung und

Beispiel 3

Ein gemischtes Bahnmaterial aus 70% Kraftzellstoff und 30% Äthylcellulosefasern mit einem Verätherungsgrad von 0,3 wurde auf 35° SR gemahlen und dann mit

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10% Ton, bezogen auf das Gesamtgewicht, versetzt, worauf das Gemisch zu einem feinen Papier mit 55 g/τη² auf einer Yankee-Papiermaschine verarbeitet wurde.

Dann wurde die Oberfläche des erhaltenen Papieres mit einer 5%igen wäßrigen Amm^niumcarboxymethylcelluloselösung nach dem Messerstreichverfahren in solcher Menge überzogen, daß ein Auftrag von 7 g/m² erhalten wurde. Anschließend wurde getrocknet, das Papier krlandriert und aufgewickelt.

Das erhaltene Papier hatte das Aussehen eines feinen Papieres und seine Druckfähigkeit war ausgezeichnet. Falls dieses Papier in eine wäßrige Natriumsilicatlösung mit einer Konzentration von 6% von 40°C eingebracht wurde, quoll es in 60 Sekunden und 2 Minuten später war es vollständig in die Einzelfasern aufgelöst, die die Bestandteile des Papieres bildeten.

Beispiel 4

Ein gemischtes Bahnmaterial aus 50% Aluminium-Carboxymethylcellulosefasern und 50% Unters wurde verwendet und Papier mit 52 g/m² hieraus mittels einer Papiermaschine hergestellt.

Dann wurden beide Seiten dieses Papieres mit einem wäßrigen Oberflächenbehandlungsmittel beschichtet, das als Substanzen zur Bildung des trockenen Filmes 2,5% eines Äthylen-Acrylsäure-Copolymeren und 2,5% oxidierte Stärke enthielt, wobei die Auftragung nach der Doppelbeschichtungstechnik erfolgte. Das Papier wurde dann getrocknet und superkalandriert.

Das erhaltene Papier hat eine hervorragende Druckfähigkeit. Dieses Papier löste sich innerhalb 120 Sekunden in einer wäßrigen 1,5%igen NaOH-Lösung bei 40⁰C und trennte sich in die Einzelfasern des Unters auf.

Claims (2)

22 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Spezialpapier:; aus einer Bahn von alV.alilösIichen, wasserunlöslichen Celluloseätherfasern oder einem Gemisch von wenigstens 0,2 Gewichtsteilen dieser Celluloseätherfasern mit 1 Gewichtsteil üblicher Papierherstellungsfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn mit einem alkalilöslichen, wäßrigen Oberflächenbehandlungsmittel, das eine filmbildende Substanz bestehend aus einem partiell verseiften Polyvinylacetat, Ammoniumcarboxymethyleellulose, einem Äthylen/Acrylsäure-Copolymerisat, Kasein oder Gemische hiervon enthält, ein- oder zweiseitig beschichtet und danach die Bahn getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern aus Carboxyalkylcellulosen, mehrwertige Metallsalze hiervon, Hydroxyalkylcellulosen, Cyanoalkylcellulosen, Carbamylalkylcellulosen oder Sulfoalkylcellulosen verwendet werden.