AT220374B

AT220374B - Verfahren zur Schützen der aktivierten Oberfläche von Polyolefinen

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Publication number: AT220374B
Application number: AT177759A
Authority: AT
Original assignee: Lowe Paper Co
Priority date: 1959-03-06
Filing date: 1959-03-06
Publication date: 1962-03-26

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zum Schützen der aktivierten Oberfläche von Polyolefinen 
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Polyolefinen zur Erhöhung ihrer bindenden Eigenschaften. Eines der schwierigen Probleme bei der Verwendung von Polyäthylenfolien   und -Überzügen   ist ihre geringe Affinität gegenüber andern Verbindungen, z. B. Druckfarben, Klebemit- teln usw. Bisher wurden Polyäthylenoberflächen Hitzeeinwirkung ausgesetzt, um sie gegenüber Druck- farben oder Klebemitteln aufnahmefähiger zu machen. Dieses Verfahren hat jedoch bestimmte Nachteile, indem die hitzebehandelte Oberfläche beim Altern und bei der reibenden Berührung mit andern Oberflä- chen ihre Wirksamkeit verliert. 



   Es ist bekannt, die bindenden Eigenschaften von Polyäthylen durch Aktivierung seiner Oberfläche zu verbessern. Bei diesen Verfahren werden die Kunststoffe aus Polyäthylen oxydierend behandelt und dann gelagert. 



   Es wurde nun festgestellt, dass die aktivierten   Polyolefinflächen,   wenn sie nicht innerhalb einer kurzen Zeit nach der Behandlung überzogen werden, ihre gewünschten Eigenschaften verlieren. Durch die Einwirkung von Luft oder nach der Berührung mit andern Gegenständen, wie Friktionswalzen und Maschinenteilen. gehen die bindenden Eigenschaften des derartig behandelten Polyolefins schnell zurück. 



   Weiterhin wurde gefunden, dass man von der aktivierenden Behandlung des Polyolefins den grössten Nutzen hat, wenn man den Deckanstrich praktisch unmittelbar nach der Aktivierung aufbringt. Das unmittelbare Auftragen des Deckanstriches ist auch zur Erzielung einer wirklich gleichmässigen und dauerhaften Oberfläche notwendig. Die unmittelbare Aufbringung des   Deckanstriches "friert" die   chemischen Veränderungen ein, die durch die Aktivierung der Polyolefinoberfläche verursacht werden. 



   Es wurde weiterhin gefunden, dass die Eigenschaften von polyolefinischen Folienmasse als Verpackungsmaterial erheblich verbessert werden, wenn man einen Grundkörper mit einem Polyolefin in einem Strangpressverfahren   überzieht.   die polyolefinische Schicht zur Erhöhung ihrer bindenden Eigenschaften einer oberflächlichen Aktivierung unterwirft und praktisch unmittelbar darauf einen Deckanstrich aus einem hydrophilen, polaren, nicht-polymerisierenden Material auf die aktivierte Polyolefinoberfläche aufbringt. 



   Die Vorteile der Verwendungeineshydrophilen, polaren, nicht-polymerisierenden Deckanstriches auf der Polyolefinoberfläche liegen in einer erheblich geringeren Neigung, statische Elektrizität auf dem Überzug zu speichern, in einer verbesserten Gleitsicherheit des Materials und einer verbesserten Gleichmässigkeit der Oberfläche. Verbesserte Gleichmässigkeit bedeutet, dass der Deckanstrich nicht die kleinen Unregelmässigkeiten zeigt, die auf der Wärmebehandlung beruhen, die charakteristisch für die bisher behandelten   Polyäthylenüberzüge   und-Folien ist. Eines der Probleme bei den bisherigen Verfahren war die Schwierigkeit einer gleichmässigen Aktivierung der Polyäthylenoberfläche. Aus diesem Grunde fanden derartige Verfahren keine grössere Anwendung.

   Im Gegensatz hiezu ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung eines Endproduktes mit einer Oberfläche sehr hoher Gleichmässigkeit. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die erhöhte Bindungskraft von oberflächlich aktivierten Polyäthylenfolien erhalten bleibt. 



   Bei der vorliegenden Erfindung ist als Träger jeder Grundkörper verwendbar, der   z. B. mittels einer   Strangpresse mit einem Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen, überzogen werden kann. Der Grundkörper soll sich für Verpackungszwecke eignen. Hiefür kommen z. B. Kraftzellstoff, Kartonpapiermassen, Textilgewebe, Folien, Cellophan usw. in Betracht. Besonders gut verwendbar sind Cellulosegrundmassen, wie   Kraftpapier- und Kartonpapiermassen.   



   Als Polyolefine werden Kunststoffe verstanden, die durch Homopolymerisation eines aliphatischen 

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Monoolefins oder durch Mischpolymerisation von zwei oder mehreren derartigen Monoolefinenhergestellt werden. Die Monomeren, aus denen das Polyolefin hergestellt wird, sind vorzugsweise die niederen ge- radkettigen oder verzweigten Olefine. Als Polyolefine seien Polyäthylen, Polypropylen, Poly-oc-butylen,
Polyisopropylpropylen, Polyisopropylbuten usw. angeführt. 



  Wie bereits oben erwähnt, eignen sich als Deckanstrich für die vorliegende Erfindung hydrophile. po- lare, nicht-polymerisierende Massen, z. B. Stärke, Carboxymethylcellulose, Proteine, wie Gelatine und
Casein. Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat,   Methylcellulose usw. Eine typische Deckanstrichmasse enthält   eine   10'ige Lösung   von Penford Gum 260, einem   Hydroxyäthylätherderivat   der Maisstärke. Eine weitere
Deckanstrichmasse enthält Soyabohnenprotein oder Casein, das in Überschuss Ammoniumhydroxyd in Ge- genwart von Zinksulfat gelöst wird.

   Die Zusammensetzung der Masse ist folgende : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 100 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Protein <SEP> 
<tb> 683 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Wasse <SEP> : <SEP> 
<tb> 5, <SEP> 12 <SEP> Gew.-Teile <SEP> Zinksulfat
<tb> 26, <SEP> 50 <SEP> Gew. <SEP> - <SEP> Teile <SEP> wässeriger <SEP> Ammoniak
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 22 <SEP> (260Be) <SEP> 
<tb> 
 
Vom besonderem Interesse sind die Deckanstrichmassen mit Pigmenten des Lehmtyps. Da die Affinität eines Polyolefins gegenüber hydrophilen Verbindungen durch Aktivierung seiner Oberfläche erhöht wird, besteht hier eine ausgezeichnete Möglichkeit, verzierende Überzüge aufzubringen. Beispiele für Deck- überzüge mit Pigmenten, die auf aktivierte   Polyäthylenoberf1 chen   aufgetragen werden können, sind in der folgenden Tabelle angeführt.

   Die Zahlen bedeuten   Gew.-Teile.   
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> 



  A <SEP> B <SEP> C <SEP> D
<tb> Lehm <SEP> 100 <SEP> 90 <SEP> 80 <SEP> 70
<tb> Titandioxyd <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 
<tb> Calciumcarbonat <SEP> - <SEP> - <SEP> 20 <SEP> 15
<tb> Casein <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 
<tb> Stärke <SEP> - <SEP> 20 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> 
<tb> Styrol-Butadien-Mischpolymerisat--5 <SEP> 10
<tb> Wasser <SEP> 170 <SEP> 80 <SEP> 130 <SEP> 90
<tb> 
 
Die Komponenten werden in üblicher Weise vermischt. Der Gehalt an festen Bestandteilen wird je nach der gewünschten Viskosität auf etwa   45 - 55%   eingestellt. Das Überzugsgewicht kann von etwa   2&num;   bis zu   lOje 92, 9 m schwanken.

   Manerhälteinensehr gut   verankerten und fest haftenden, Lehm enthaltenden   Decküberzug,   der auf Grund des glatten Polyäthylensubstrats eine äusserst hohe Glätte aufweist, die darüber hinaus Tinte bzw. Druckfarben gut aufnimmt. 



   Hoch   glänzende Überzüge mit ausgezeichneter Bedruckbarkeit erhält   man durch Bürsten oder Schwabbeln nach dem Aufbringen der Pigment enthaltenden   Decküberzüge. Ein typisches Burstverfahren wird   weiter unten genauer beschrieben. Nach dem Bürsten ist keine weitere Bearbeitung mehr notwendig. 



   Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung zum Überziehen zeigt, näher erläutert. 



     Beispiel l : Eine.   Kraftpapierbahn 36 wird von einer nicht gezeigten Trommel abgezogen und über eine mit Gummi überzogene Rolle 37 in einen durch die Rolle und eine Kühltrommel 38 gebildeten Spalt eingeführt. Das Kraftpapier wird an der Spalte nach irgendeinem bekannten Verfahren unter Verwendung einer Strangpresse mit Polyäthylen überzogen. Das mit dem Polyäthylenüberzug bedeckte Papier wird anschliessend über eine Rolle 39 und unter einem Gasbrenner 40 vorbeigeführt, der die Oberfläche des Poly- äthylenüberzuges aktiviert. 



    Die Papierbahn wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 m/min bewegt. Der Gasbrenner, der eine maximale Flammentemperaturvonetwal650 Centwickelt, istineinemAbstand von etwa 12, 7 bis 19 mm   von der Oberfläche des Polyäthylenfilms angebracht. 



   Der   Polyäthylenuberzug wird dann über   eine Reihe von Rollen 41 in einen durch Rollen 42 und 43 ge- 

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 bildeten Spalt geführt. Eine Pigment enthaltende Überzugslösung "A", die 100   Gew.-Teile   Lehm, 15   Gew.-Teile Cisein   und 170   Gew.-Teile   Wasser enthält, wird aus dem Bad   44 mit   Hilfe der Rolle 45 auf   die Oberfläche der Rolle 42 übertragen. Der Überzug   wird dann durch die Rolle 42 unmittelbar auf die Poly- äthylen-Papierbahn aufgetragen, die durch den von den Rollen 42 und 43 gebildeten Spalt hindurchtritt. 



  Die überzogene PolyäthylenPapierbahn wird hierauf auf durch einen Heissluft-Trockenofen 46 geführt, in dem bei einer Temperatur zwischen 50 und   65PC   Wasser aus dem Überzug verdampft. Die Bahn wird so- dann über eine Reihe von Rollen 47 geführt und auf einer Aufwickelrolle aufgewickelt. 



   Bei einem andern Verfahren zur Aufbringung des Decküberzuges wird das   sogenannte"Luftmesser"-  
Verfahren angewendet. Ein Luftmesser-Überzieher besteht aus einer Laufwalze von etwa 25 cm Durchmesser, derin einem mit Überzugsmasse gefüllten Trog rotiert und die Überzugsmasse in überschüssiger Men- ge auf eine Bahn aufbringt. Nach dem Passieren dieser Walze wird die Bahn an einer Brustwalze umge- wendet. An dieser Stelle wird überschüssige Überzugsmasse durch einen Luftstrom weggeblasen, wobei die gewünschte Menge an Überzugsmasse auf der Bahn   zurückbleibt. Dieses Luftmesser   ist in der USA-Patent- schrift   Nr. l, 590, 417 beschrieben. Der   Spalt in dem Luftmesser ist veränderlich, doch wird gewöhnlich mit einer Spaltbreite von 0, 4 bis 0, 63 mm gearbeitet.

   Der Luftdruck wird im allgemeinen zwischen 0, 105 bis   0, 245 kg/c gehalten. Die   Viskosität der Überzugsmasse soll unterhalb etwa 2000 cp bleiben. 



   Nachdem das Material auf diese Weise überzogen ist, kann es in einem Heisslufttunnel oder auf einem
Gestell getrocknet werden. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird ein Gestell mit einer Lufttempera- tur von etwa   57 C   bevorzugt. Im allgemeinen wird der Überzug in dieser Atmosphäre   4 - 5   Minuten getrocknet. 



   Beispiel 2 : Vorgang nach Beispiel   l,   doch wird als Überzugsmasse eine   10o/cige wässerige Lösung   von Penford Gum   260, einem Hydroxyäthylätherderivat   von Maisstärke verwendet. 



     Beispiel 3 :   Vorgang nach Beispiel   1,   doch wird als Überzugslösung eine pigmenthaltige Masse   "B"verwendet,   die folgende Bestandteile enthält : 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Gew.-Teile
<tb> Lehm <SEP> 90
<tb> Titandioxyd <SEP> 10
<tb> Stärke <SEP> 20
<tb> Wasser <SEP> 80
<tb> 
 Beispiel 4 : Vorgang nach Beispiel   1,   doch wird als Überzugslösung folgende Lösung verwendet : 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Gew.-Teile
<tb> Lehm <SEP> 80
<tb> Calciumcarbonat <SEP> 20
<tb> Casein <SEP> 10
<tb> Styrol-Butadien-Mischpolymerisat <SEP> 5
<tb> Wasser <SEP> 130
<tb> 
 Beispiel 5 :

   Vorgang nach Beispiel   1,   doch wird folgende Überzugslösung verwendet : 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> Gew.-Teile
<tb> Lehm <SEP> 75
<tb> Titandioxyd <SEP> 10
<tb> Calciumcarbonat <SEP> 15
<tb> Stärke <SEP> 15
<tb> Styrol-Butadien-Mischpolymerisat <SEP> 10
<tb> Wasser <SEP> 90
<tb> 
 

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 Beispiel 6 :

   Vorgang nach Beispiel   l,   doch wird folgende Überzugslösung verwendet : 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Gew.-Teile
<tb> Soyabohnenprotein <SEP> 100
<tb> Wasser <SEP> 638
<tb> ) <SEP> Zinksulfat <SEP> 5, <SEP> 12 <SEP> 
<tb> Wässeriger <SEP> Ammoniak <SEP> 26, <SEP> 50 <SEP> 
<tb> Dichte <SEP> 1, <SEP> 22 <SEP> (26 Be) <SEP> 
<tb> 
 
Wie oben erwähnt, erhält man einen hochglänzenden Überzug mit ausgezeichneter Bedruckbarkeit, wenn man nach dem Aufbringen des Überzuges, insbesondere eines pigmentierten Überzuges, die Bahn bzw. Folie bürstet oder schwabbelt. Das Bürsten mit hoher Geschwindigkeit wird wie folgt durchgeführt. 



   Die überzogene und getrocknete Papierbahn des Beispiels 1 wird unter einer Reihe von zylindrischen Bür- sten bewegt, die gegen die Oberfläche rotieren ; wobei eine Stütze hinter der Papierbahn angeordnet ist. 



   Die Bürsten besitzen einen Durchmesser von etwa 30 cm und rotieren mit einer Geschwindigkeit von 750 bis 1500 U/minbeieiner Bewegung der Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 45 bis 165 U/min, im allgemeinen von 90 m/min. 



   Die Bürstenborsten sind etwa 4 cm lang und aus Tampicofaser hergestellt. Die Bürsten können sowohl gegen als auch in der Laufrichtung der Papierbahn wirken. 



   Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden sieben Bürsten verwendet, jedoch kann je nach der Ge- schwindigkeit der Papierbahn auch eine andere Anzahl von Bürsten verwendet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, als Borstenmaterial bei den Bürsten andere Fasern, z.   B. China-Borstenoder   Nylon, zu verwenden. 



   Zur Erleichterung der Bearbeitung kann man die Bahn kurz vor dem Bürsten mit Wasser besprühen oder auf andere Weise anfeuchten. Mit Vorzug verwendet man eine Reihe von Düsen, die etwa 15 cm vonein- ander entfernt angeordnet sind, und von denen jede einen Strom vernebelten Wassers etwa 45 cm vor die   Bürste ausbläst. Das Wasser   dient hiebei zum   Weich-und Gleitendmachen   des Überzuges, der dadurch ein besseres Aussehen erhält. 



   Statt der oben beschriebenen Wärmebehandlung können zur Verbesserung der Haftfähigkeit der Ober- fläche des Polyäthylen auch andere Bearbeitungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann man die
Oberfläche des Polyäthylen durch Einwirkung von Ozon, Chlor, Säure und bzw. oder Strahlung, insbeson- 
 EMI4.2 
 vorgenommen werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zum Schützen der aktivierten Oberfläche von Polyolefinen. z. B. aus Polyäthylen und zur Verbesserung der Aufnahmefähigkeit für Druckfarben einschliesslich solcher auf Ölbasis sowie von Klebstoffen u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach der Aktivierung des Polyolefins auf dieses die Lösung eines polaren, hydrophilen Überzugsmittels aufgebracht wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässerige Lösung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überzugsmittel nicht polymerisationsfähig ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche nach Aufbringung des Überzuges getrocknet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Verpackungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material wie z. B. Papier, Karton od. dgl. zuerst mit einem Polyolefin durch Strangpressen überzogen und sodann dessen Oberfläche aktiviert wird, worauf unmittelbar darnach die Lösung des Überzugsmittels aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung mit Hilfe einer offenen Flamme oder durch Elektronenbombardement erfolgt. <Desc/Clms Page number 5>

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugslösung aus einer wässerigen, proteinhältigen Lösung besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugslösung aus einer wässerigen, lehmhältigen Lösung besteht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugslösung aus einer wässerigen, gepulvertes Metall enthaltenden Lösung besteht.

10. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugslösung stark pigmentiert ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pigmentgehalt der Lösung zwischen 30 und 55 Gew.-% beträgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Deckanstrich mit hoher Geschwindigkeit gebürstet wird.