DE2111887B2

DE2111887B2 - Verfahren zum grundieren einer papierbahnoberflaeche fuer nachfolgendes beschichten mit gespritztem, geschmolzenem polyolefin

Info

Publication number: DE2111887B2
Application number: DE19712111887
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Flynn, John Harold, New Rochelle, NY (V St A )
Priority date: 1963-11-20
Filing date: 1971-03-12
Publication date: 1973-08-16
Also published as: GB1030809A; DE2111887C3; DE2111887A1; FR1389238A; US3640788A

Description

rials eine Behandlung des Materials vorgesehen werden nach der ein kurzes AuftreSen einer Flamme bestimmter, hoher Wärmeintensität auf das Material diesem die Eigenschaft einer direkten Verbindung Sdner nachfolgend aufgebrachten Polyolefin-Schicht mit hoher Festigkeit, Gleichmäßigkeit und Ebenheit verleiht. Das Verfahren zur Herstellung von polyolefinbeschichtetem Papiermaterial, welches für diese Materialbehandlung kennzeichnend ,st, die sich auf ein »Flammengrundieren« des Materials bezieht, ermöglicht somit ein außerordentlich wirk-,ames, billiges und kontinuierliches Verfahren, bei welche efne Polyolefinschicht auf das Material durch Strangpressen aufgebracht werden kann und bei dem das Grundmaterial an einer Flamme hoher Zuführung des .^!^
Pfeile26 zur und über die
der Beschichtung angegeben X
Nach einem wesentlichen *

Erfindung wirdld«»£
feste und ^^eic^f S Jj
beschichtenden ^Oberfl^
tion A aufgetragenen ge
durch grundiert, daß die
» Bahn be.m Posieren der
vom Brenner« ausgesetz
ehe als besondere Flamme
schreibende EigenschaftenJ^t
Ausfuhiungsbeispiel aus ™

.5 band welches mit

vorliegender

Sta-

rPolyolefin da_berfli_he _f _der

^Ia _{h zu be}. η

^D „_anze Breite

nTi zeigt in schematisier Darstellung eine nla«. in welcher ein Papierbahnmaterial mit einem

^d ^di durch Hilfsflammen ^
regelbarer Warme.ntensitat.

F _ie. 2 ist ein Schnitt durch ein polyolefinbeschichtetes Papierbahnmaterial, welches nach der Erfinehendes Gas S

Gas-Luft-Gemisch

_{das Pap}ierbahn-16 und 20 dem

_F^?S?sm^zS;op_gP von identisch vergrößerten geschnittenen Rändern _von polyolcfinbeschichtetcn Papierbahnen, ve η denen die beschichtete Bahn nach F i g. 3 die vorliegende Frfindunn νβΓΜφβη, während die beschichtete Bahn nach F i 1. 4 das^rgebnis von einer direkten Polyolcfinaufbringung auf die Bahn ohne em vorhenges

22 zugeführt unc von deτ AufJrag£^J ,

so dicht an ^em F«ammenöana _ete

d.esem gleichmäßig ausgesetzt st υ _f

MaterW^hes sonnt ^^^^^ ^_n wal e24aWaufj ^ ^8 ^„^^ _{c it}

WJrÄV in we,cher Papiermaterial mit Polyolefin gemäß einem abgeän_dcr ^P,en Verfahren nach der Erfindung aufgebracht

\N utain den Figuren, insbesondere in F i g. 1, ist mit 10 eine Anlage zum Herstellen von polyolefinbeschichtctem Papiermaterial .s nach dem erfindungsgemäßen -" ' "" enthält bei die-

Extruder 12, sich drehende

1 uuiu.._6J._u- , , , das als Beispiel angenommene, zu beschichtende Papierbahnmaterial w an einer Flamme F vorbei von dem Brenner 14 zu einer Auftragswalze 24 geführt wird, von welcher das beschichtete Material abgezogen wird. Die Walze 22 dient auch als Klemm- oder Druckwalze, welche das Bahnmaterial unmittelbar gegen die Auftragswalze 24 preßt, wobei der Extruder geschmolzenes Polyolefin ρ in Film- oder Folienform in den Einzugsspalt der Walzen 22 und 24 und von dort gegen die zu beschichtende Oberfläche / des Bahnmaterials w liefert.

Mit Ausnahme des Brenners 14 ist die Anlage bekannt und wird für eine fortlaufende Beschichtung von Bahnmaterial benutzt, welches vorher durch Aufbringen eines Bindemittels auf seine zu beschichtende Oberfläche, wie oben beschrieben, grundiert worden ist. wobei das ununterbrochen zugeführte Bahnmaterial seine Polyolefinschicht in dem Einzugsspalt der Walzen 22 und 24 aufnimmt, wo seine grundierte Fläche das stranggepreßte Polyolefin berührt. Die Auftragswalze 24 und auch die Klemm- oder Druckwalze 22 können in diesem Ausführungsbeispiel zur eShe / des Ba—s ^

emer solchen Behandlu^ de j p ^

^^^S ßSaÄund insbesondere seine zu^sc,^ende Obdache/^an^nm-Eine a«f diese _{mh dcr nach}_

mindestens

er

Polyolefinbeschichtctes Papierbahnmaterial in beispielsweise in F i g. 1 dargestellten Anlage ν

nach einem Verfahren hergestellt, welches ein ncr kontinuierlich zuBahn durch Berührung mit geschmolzenem Beschichten der Oberfläche '■"■•en Bahn durch Aussetzen

einer ucsununni * >~ - ein Grundieren für eine

feste und gleichmäßige Bindung einschließt.

Zum besseren Verständnis des Verfahrens des Beschichtens eines Bahnmaterials mit einem Polyolefin nach vorliegender Erfindung werden beispielsweise die folgenden Daten eines praktisch durchgeführten Materialbeschichtungsvorgangs in einer Anlage nach F i g. 1 angegeben. Dabei wurde eine Papierbahn von etwa 1 mm Dicke bei einer Geschwindigkeit von etwa 300 m/min, an dem Flammenband F dem Einzugsspalt der Walzen 24, 22 zugeführt, wo geschmolzenes Polyäthylen bei einer normalen Strangpreßtemperatur auf die zu beschichtende Oberfläche der Papierbahn aufgebracht wurde, wobei die Polyäthylenschicht

5 6

eine Dicke von etwa 0,23 mm hatte. Das Flammen- die Spitzentemperatur einer mehr oder weniger

band traf auf das vorbeilaufende Bahnmaterial auf »scharfen« Flamme hat.

seiner ganzen Breite auf. Die sich daraus ergebende Es sind Versuche durchgeführt worden, um die polyäthylenbeschichtete Papierbahn hatte eine so genaue Änderung in einer Papierbahnoberfläche bei feste Bindung zwischen Papier und Schicht, daß sie 5 Behandlung mit einer scharfen Flamme herauszupraktisch allen Anstrengungen beim Abziehen der finden, und dazu wurden unter Verwendung der Schicht von der Papierbahn widerstand, wozu bei Oberflächenmikroskopie, IR-Reflexionsspektrometrie der gegebenen Zuführungsgeschwindigkeit der Pa- und Oberflächenabsorption Untersuchungen durchpierbahn das sehr kurze Auftreffen des Flammen- geführt. Diese Versuche haben gezeigt, daß sich bei bands von bestimmter Temperatur auf die Bahn diese χα einer mit einer scharfen Flamme behandelten Papierausreichend grundiert hat. bahn die Polarität der Cellulosestruktur an der Bahn-Um weiterhin die gleichmäßige Bindung zwischen oberfläche merklich verringert hat. Dadurch wird dem Papier und dem Polyäthylen zu demonstrieren. das Anhaften des nicht polaren Polyolefins an dieser wurden saubere Schnittkanten unter dem Mikroskop Bahnoberfläche gefördert.

bei lOOfacher Vergrößerung beobachtet und eine 15 Bei dem zur Vorbehandlung benutzten Brenner Mikrophotographie von einer von ihnen angefertigt; hat eine scharfe Flamme ein charakteristisches Aus-F i g. 3 ist eine entsprechende zeichnerische Darstel- sehen, das durch das Verhältnis von Gas und Luft lung der Bindung zwischen dem Papier und dem eingestellt wird und je nach dem verwendeten Gas Polyäthylen. F i g. 3 zeigt die Papierbahn w und die unterschiedlich ist. Es gibt natürlich nicht ein einziges. Polyäthylenschicht c, wobei die Grenze zwischen 20 genaues Verhältnis von Gas zu Luft, welches für eine ihnen ungefähr entlang der gezackten Linie L ver- scharfe Flamme eingehalten werden muß, denn dieläuft. Alle mikroskopischen Untersuchungen von ses Verhältnis kann sich sogar für das gleiche Gas Schneidkanten der beschichteten Papierbahn ein- ändern und wird sich für verschiedene Gase, wie schließlich der fotografierten und in F i g. 3 darge- z.B. Erdgas und aus Kohle gewonnenes Gas ändern, stellten zeigen klar, daß nur sehr kleine und völlig 25 solange die sich daraus ergebende Flamme das Ausunwichtige Feinlunker oder Poren zwischen dem sehen einer mehr oder weniger scharfen Flamme hat. Papiermaterial und dem Polyäthylen vorhanden Beispielsweise kann ein solches Luft-Gas-Verhältnis waren. 9,1 : 1 für Erdgas, das heißt 9.6 Volumenanteile Luft

Um weiter die besondere Wirksamkeit eines flam- betragen.

mengrundierten Materials für eine später aufgebrachte 3° Die gleichen Versuche haben die überraschende Polyäthylenschicht zu zeigen, wurde das gleiche Tatsache gezeigt, daß eine für ein Flammengrundieren Papiermaterial von einem Millimeter Dicke ohne einer Papierbahnoberfläche geeignete scharfe Flam-Grundieren mittels Flamme oder auf anderem Wege me, das heißt eine Flamme, die ein Herabsetzen in mit Polyäthylen in der gleichen Weise beschichtet, der Polarität ihrer Zellulosestruktur hervorruft, die wie es mit der flammengrundierten Papierbahn be- 35 von der Bahnoberfläche vorspringenden Cclluloseschrieben ist. Sauber "geschnittene Ränder von fasern unversehrt läßt, während sie von einer anderen Mustern von dem auf diese Weise beschichteten, aber Flamme weggebrannt würden. Ferner hat sich herausnicht vorgrundierlen Material wurden unter dem gestellt, daß eine solche andere (weiche) Flamme Mikroskop bei lOOfacher Vergrößerung untersucht eine Erhöhung in der Polarität der Cellulosestruktur und eine Mikrophotographie angefertigt, von der 40 der Oberfläche hervorgerufen hat und ein schlech-F i g. 4 eine genaue Skizze ist. Diese Fi g. 4 zeigte teres Anhaften der stranggepreßten Polyolefinschicht das Papiermaterial w und die aufgebrachte Polyäthy- an der Bahnoberfläche zur Folge hatte. Beispielslenschicht 0. wovon letztere mit der ersteren an ein- weise wurde eine Flamme mit einem Gemisch von zelnen Stellen ρ verbunden oder verklebt ist und die Gas und Luft bei einem Verhältnis von 3 VolumenabgclüVie Polyäthvlcnschicht typische Blasen h da- 45 anteilen Luft zu einem Volumenanteil Gas zugeführt, zwischen bildet. Das beschichtete Material nach wobei das Gas aus dem gleichen, fur eine scharfe F i g. 4 ist für die meisten praktischen Zwecke nutz- Flamme verwendeten Erdgas bestand,
los und nicht verwendbar, da seine Schicht keinen Ein Verfahren mit einer derartigen weichen Widerstand gegen Ablösen oder Abblättern hat und Flamme zum Wegbrennen von losen Fasern durch <üe Blasenbildungen der Schicht beim leichtesten 50 Flammenwirkung ist der oben bereits erörterten Reiben aufbrechen. Das Verhalten des Papiermate- USA.-Patentschrift 3 119 708 zu entnehmen, rials nach F i g. 4 zeigt eindeutig die außerordentliche Für ein ausreichendes Grundieren einer Papier-Wirksamkeh einer Flammengrundierung des Grund- bahn ist es unbedingt erforderlich, daß die scharfe materials vor dem Beschichten, welche allein für ein Flamme auf die Bahnoberfläche auftrifft. Bei den hervorragendes Anhaften der später aufgebrachten 55 hohen, für ein Flammengrundieren einer Bahn geSchicht an dem Grundmaterial verantwortlich ist. maß der Erfindung notwendigen Babngesctrwmdig-

Es ist ehre verhältnismäßig hohe Wärmeintensität keiten. das sind Bahngeschwindigkeiten zwischen

der Flamme zum Flammengrundieren des Papier- 120 mund 800 m pro Minute, haftet eine Schicht von

materials für eine feste und gleichmäßige Bindung mit Luft an der Bahn an und bewegt sich mit ihr zusam-

der später aufgebrachten Polyolefinschicht entschei- *° men nach Art eines Luftkissens. Die Dicke dieser

dend. Dabei hat sich herausgestelh. daß zum Gnm- Luftschicht steigt mit zunehmender Bahngeschwmdig-

dieren des Papiermaterials mit Hilfe einer Flamme keh an und wirkt als Wärmeisolator auf der Bahn,

die Flamme nrit einem Gas-Luft-Gemisch in Anteilen Diese Luftschicht muß von der Flammenspitze durch-

zugeführt werden muß. bei denen vorzugsweise min- drangen werden, bevor letztere die Bahnoberfläche zu

destens der größte Teil des Gemischs in der Flam- 65 deren Gnmdierung erreicht. Infolgedessen muß bei

mcnspitze einer Verbrennung unterliegt, wobei eine verschiedenen Bahngeschwindigkeiten dSe Geschwin-

derartige Flamme das charakteristische Aussehen. digkeh der Flamme geändert werden. Dies wird in

eine verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit und Ljch einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Druck

des brennbaren Luft-Gas-Gemischs für den Brenner in bekannter Weise geändert wird, ohne das Luft-Gas-Verhältnis des Gemischs zu ändern, um die Eigenschaften der scharfen Flamme beizubehalten.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Bahngeschwindigkeiten von etwa 120 m pro Minute bis 360 m pro Minute eine Flamme von einem einzelnen Brenner ausreichend die Bahn flammengrundiert, wenn man die Flammengeschwindigkeit entsprechend der Bahngeschwindigkeit verändert. Bei Bahngeschwindig-Reiten über 360 m pro Minute wird die Spitze einer einzelnen Flamme offensichlich ganz erheblich durch die anhaftende Luftschicht an der Bahn gekühlt. Es hat sich für ein gutes Flammengrundieren von Bahnen als geeignet erwiesen, dann die Flammen von zwei Brennern zu verwenden.

Das Bahnmaterial wird nach der Erfindung vorzugsweise in einem kontinuierlichen Arbeitsgang flammengrundiert, bei weichem die Polyolefinschicht aufgebracht wird, wie in F i g. 1 gezeigt und in der Beschreibung erläutert. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Papierbahn im gleichen Arbeitsgang flammengrundiert und polyolefinbeschichtet wird, denn die flammengrundierte Bahn kann für mehrere Tage aufbewahrt und dann mit Polyolefin beschichtet werden, wobei die Bindung zwischen beiden genau so fest und gleichmäßig ist wie bei einem Flammengrundieren der Bahn und Beschichten in demselben Arbeitsgang.

F i g. 5 zeigt eine Anlage 10' für das Flammengrundieren einer Papierbahn w' mit den Flammen l· von zwei Brennern 14 bei den erwähnten Bahngeschwindigkeiten über 360 m pro Minute.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 bekannt (USA.-Patentschrift 2 683 894), um diese Patentansprüche: unter anderem einwandfrei zu beschichten, zu ver kleben oder mit anderen Materialien zu verbinden.

1. Verfahren zum Grundieren einer Papier- Hierbei werden flammenbehandelte Polyäthylenbahnoberfläche für ein nachfolgendes Beschich- 5 folien mit »Cellophan« durch Walzen verbunden, ten mit gespritztem, geschmolzenem Polyolefin, »Cellophan<r ist jedoch in seinem Aufbau und in seiwobei die Bahn ständig an der Spitze einer Harn- ner Struktur so weitgehend verschieden von Papier, me von einem Hochleistungsbrenner, die gegen daß eine feste Haftung zwischen Polyäthylenfolien die Bahnoberfläche quer zur Zuführungsrichtung und »Cellophan« keinen Hinweis dafür ergibt, wie der Bahn gerichtet ist, vorbeigeführt wird, d a - ίο gut beispielsweise Polyäthylen mit Papier ohne Verdurch gekennzeichnet, daß ein Hoch- wendung von Klebstoff haftet.

leistungsbrenner, dem eine Mischung aus Gas und Weiterhin sind Verfahren und Vorrichtungen zur

Luft mit einem Verhältnis zugeführt wird, bei Walzbeschichtung von Faserbahnen aus Cellulosewelchem in der Flamme eine im wesentlichen material mit Polyäthylenfolie bekannt (USA.-Patentvollständige Verbrennung des Gemisches an der 15 schrift 3 131 113). Bei diesen bekannten Verfahren Flammenspitze auftritt und eine Verminderung bzw. bei Vorrichtungen dieser Art fehlt jedoch jede der Polarität in der Cellulosestruktur der Bahn- Flammenvorbehandlung der zu verbindenden Matefläche hervorgerufen wird, verwendet wird. rialien. Ein besseres Haften soll lediglich durch Ein-

2. Verfahren nach Aispruch 1, dadurch ge- bringen von Polyäthylenfasern in das Cellulosekennzeichnet, daß die Bahn mit einer Geschwin- 30 material vor dem Verbinden erzielt werden, was für digkeit von ungefähr 120 bis 360 m pro Minute, vorliegende Erfindung völlig uninteressant ist.

bei welcher an der Bahnoberfläche eine Luft- Schließlich ist auch ein Verfahren bekannt (USA.-

büiieht anhaftet und die Brenngeschwindigkeit Patentschrift 3 119 708), bei welchem Papier einer

der Flamme so geregelt wird, daß sie die Luft- offenen Flamme ausgesetzt wird, um lose Fasern wegschicht bei jeder Bahngeschwindigkeit innerhalb 25 zubrennen; die für diesen Zweck erforderliche

dieses Bereichs durchdringt, an dem Brenner vor- Flamme ist eine weiche Flamme,

beigeführt wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Hauptauf-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gäbe zugainde, ein polyolefinbeschichtetes Papiergekennzeichnet, daß bei Bahngeschwindigkeiten material herzustellen, in welchem eine mindestens oberhalb 360 m pro Minute ein zweiter Hoch- 30 so feste und gleichmäßige Bindung zwischen Material leistungsbrenner, durch den die andere Flamme und Schicht vorliegen muß wie zwischen einem grunmit ihrer Spitze gegen die Bahnoberfläche quer dierten Material und seiner Schicht, und dessen zur Zuführungsrichtung gerichtet ist, verwendet Kosten so gering sein müssen, daß es in preislicher wird. Hinsicht für viele Zwecke in Frage kommt, für die

35 es bisher zu teuer war.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu-

gründe, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein

mit Polyolefin beschichtetes Papiermaterial mit der erwähnten festen und gleichmäßigen Bindung zwi-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 40 sehen Material und Schicht bei den erwähnten niedri-Behandlung eines cellulosehaltigen Papiermaterials gen Kosten hergestellt wird.

für eine nachfolgende Beschichtung mit einem Polyol- Schließlich soll mit vorliegender Erfindung bei

cfin. dem Verfahren zur Herstellung von polyolefinbe-

Beim Beschichten von Papier oder Pappe mit schichteten! Papiermaterial das erwähnte Grundieren einem Polyolefin in herkömmlicher Weise durch direk- 45 des Materials ausgeschaltet und stattdessen cine Betes Strangpressen von Polyolefin auf das Material handlung des Materials vorgesehen werden, welche ist es üblich, das Material beispielsweise durch Auf- nicht nur eine in jeder Beziehung vollkommen ausbringen einer Haftschicht auf die zu beschichtende reichende Bindung zwischen Material und Schicht Oberfläche zu »Grundieren«, welche in der Lage sein hervorruft, sondern deren Kosten um soviel geringer muß, vor dem Aufbringen der Polyolefinschicht zu 50 sind als die für das Materialgrundieren, daß die ertrocknen. Lediglich auf Grund dieses Grundierens wähnten niedrigen Kosten des beschichteten Materials des Materials ist es möglich, daß die nachfolgend auf- erreicht werden.

gebrachte Polyolefinschicht fest, gleichmäßig und Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren

eben auf dem Material anhaftet, denn es ist bekannt, zum Grundieren einer Papierbahnoberfläche für ein daß das Anhaften von Polyolefin auf nichtgrundier- 55 nachfolgendes Beschichten mit gespritztem, geschmoltem Material so gering ist, daß es vollkommen unzu- zenem Polyolefin, bei dem die Bahn ständig an der reichend für die meisten Zwecke ist. Während jedoch Spitze einer Flamme von einem Hochleistungsbreneine auf grundiertes Material aufgebrachte Polyol- ner, die gegen die Bahnoberfläche quer zur Zufühefinschicht in vieler Hinsicht einschließlich ihres rungsrichtung der Bahn gerichtet ist, vorbeigeführt festen Anhaftens an dem Material und einer zuver- 60 wird, vorgeschlagen, daß ein Hochleistungsbrenner, lässigen Abdichtung ausreichend ist, tragen die dem eine Mischung aus Gas und Luft mit einem Kosten eines Grundierens des Materials vor dem Verhältnis zugeführt wird, bei welchem in der Flamme Beschichten so viel zu den Gesamtkosten des mit eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Polyolefin beschichteten Materials bei, daß sich seine Gemisches an der Flammenspitze auftritt und eine Verwendung für viele Zwecke verbietet, für die es 65 Verminderung der Polarität in der Cellulosestruktur sonst im besonderen Maße geeignet gewesen wäre. der Bahnfläche hervorgerufen wird, verwendet wird.

Es ist bereits ein Verfahren zur Oberfläch°nbe- Tn weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll beim

handlung von Plasten, insbesondere von Polyäthylen, Herstellen eines polyolefinbeschichteten Papiermate-