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Gegen Feuchtigkeit widerstandsfähiges Verpackungsmaterial
Die Erfindung beruht auf der Verwendung eines Bindemittels derjenigen Art, das in Form einer
Schicht auf einer Unterlage eine gute Haftwirkung (Kohäsion) nur an Flächen aus im wesentlichen dem- selben Material, aber eine unbedeutende Haftwirkung (Adhäsion) an Flächen verschiedenen Materials er- gibt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verpackungsmaterial, das wenigstens auf einer Seite mit einei Schicht eines solchen Bindemittels versehen ist. Es ist bereits bekannt, eine solche Schicht, die infolge der ge- nannten Eigenschaft kohäsiv genannt wird, aus synthetischen oder Naturgummilatexen herzustellen, die mit einem wasserlöslichen Kolloid der Art Stärke oder Kassein modifiziert werden. Eine Schicht aus die- sem Material ist nicht besonders widerstandsfähig gegen Wasser oder Wasserdampf. Schichten aus synthe- tischen oder Naturgummilatices sind zwar in gewissem Grad widerstandsfähig gegen Wasser, abe : diese
Eigenschaft wird vermindert, wenn ein solcher Latex zwecks Änderung der kohäsiven Eigenschaften mit wasserlöslichen Kolloiden modifiziert wird.
Es wurde bereits vorgeschlagen, ein gegen Feuchtigkeit, also Wasser und Wasserdampf, widerstands- fähiges Verpackungsmaterial zu schaffen, das auf der einen Seite eine kohäsive Schicht hat, u. zw. durch
Anbringung einer gegen Feuchtigkeit widerstandsfähigen Schicht, beispielsweise aus Wachs, Kunststoff od. dgl., auf der andern Seite. Die Wachsschicht lässt sich nicht auf derselben Seite anbringen wie die kohäsive Schicht, u. zw. wegen der verschiedenen physikalisch-chemischen Eigenschaften von Wachs bzw.
Latex, und eine Kunststoffschicht hat nicht die erforderliche Haftfähigkeit für die kohäsive Schicht. Ver- packungsstoffe mit derartigen Schichten sind beispielsweise in den USA-Patentschriften Nr. 2, 529,060 und
Nr. 2, 704,732 beschrieben.
Ein Verpackungsmaterial dieser bekannten Art ist jedoch nicht besonders billig in der Herstellung und hat auch gewisse Nachteile. Dies gilt besonders für Verpackungsstoffe, auf denen man nach der Herstellung des Materials verschiedene Drucke anzubringen wünscht, also beispielsweise für Tüten, da sich ein Drucken auf einer gewachsten Fläche nicht ausführen lässt und bei Kunststoffflächen mit Schwierigkeiten verknüpft ist.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines mit einem besonderen Bindemittel versehenen Verpakkungsmaterials, das diesbezüglich den bekannten Stoffen überlegen ist und ausserdem mit einem Kunststoffilm unter der kohäsiven Schicht kombiniert werden kann. Ein weitere ; Zweck der Erfindung ist die Schaffung der Möglichkeit, das kohäsive Material in der Weise zu modifizieren, dass sich eine mit einer Schicht aus einem solchen Material versehene Verpackung auch derart verschliessen lässt, dass sie nicht ohne Zerstörung des Grundmaterials wieder geöffnet werden kann. Die Erfindung bezweckt schliesslich die Ermöglichung einer solchen Modifikation des kohäsiven Stoffes, dass dessen kohäsive Eigenschaften verstärkt werden, während seine adhäsive Eigenschaft, also die Fähigkeit, an Flächen aus einem andern Material zu haften, abgeschwächt wird.
Gemäss der Erfindung ist nun ein gegen Feuchtigkeit widerstandsfähiges Verpackungsmaterial vorgesehen, dessen Grundmaterial, das z. B. aus Papier, Papierlaminaten, Aluminiumfolien, Kunststofffolien oder Cellulose besteht, wenigstens auf einer Seite eine Überzugsschicht mit Haftvermögen trägt, die mindestens eine Komponente aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Kautschuke, sowie mindestens eine das Haftvermögen der Überzugsschicht modifizierende Komponente enthält, welches Verpackungsmaterial dadurch gekennzeichnet ist, dass die Überzugsschicht als modifizierend wirkende
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Komponente wasserunlösliche P & lyvinylverbindungen, wie z. B. Polyvinylchlorid und/oder Polyvinyliden- chlorid und/oder Polyvinylchloridacetat und/oder Polyvinylacetat und/oder deren Copolymere enthält.
Die Komponente oder die Komponenten aus wasserunlöslichen Polyvinylverbindungen können in Form einer Emulsion oder Dispersion zugefügt werden, wobei das Dispergierungsmittel aus Wasser bestehen kann.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass eine auf einem Grundmaterial angebrachte Schicht aus einem solchen Material nach der Erfindung unter Beibehaltung ihrer kohäsiven Eigenschaften eine vollständige
Widerstandsfähigkeit gegen Wasser erhalten kann, so dass das Grundmaterial, z. B. Papier, mit Vinylkunst- stoff, beispielsweise mit Saran überzogenes Papier oder Cellophan zum Verpacken von wasserhältigen
Waren verwendet werden kann. Es hat sich auch gezeigt, dass die kohäsiven Eigenschaften der Schicht im
Wasserbad nicht verloren gehen, so dass eine Verpackung aus einem Material nach der Erfindung unter
Wasser verschlossen werden kann, was ein grosser Vorteil ist, besonders in solchen Fällen, wo die Ver- packung eine wasserhaltige Substanz enthalten soll, z. B. flüssige Lebensmittel.
In diesem Fall ist es auch ein Vorteil, dass die Verpackung ohne Erwärmung verschlossen werden kann.
Verpackungen bisher bekannter Art mussten nämlich unter Verwendung von sowohl Druck wie auch
Erwärmung verschlossen werden, wobei die erforderliche Erwärmung oder Erhitzung so hoch sein musste, dass sie die Verpackung von wärmeempfindlichen Waren, wie Speiseeis oder Schokolade erschwerte.
Filme aus Gemischen, die beispielsweise auf Polyvinylidenchloriddispersionen und Naturgummilatex aufgebaut sind, ergeben verhältnismässig niedrige Wasserdampfdurchgangswerte von etwa 5-30 g/m je
24 Stunden bei einem Unterschied von 650/0 relativer Feuchtigkeit bei 200 C. Praktische Lagerungsversu- che haben es jedoch als wünschenswert erwiesen, auf einen noch niedrigeren Wasserdampfdurchgang zu kommen, wie höchstens 1-2 g/mt je 24 Stunden. Dies lässt sich durch die Erfindung dadurch erreichen, dass unter einen Film, der aus einem Gemisch einer Kunststoffdispersion und Naturgummilatex aufgebaut ist, zunächst ein dünner Film aus nur Polyvinylidenchlorid gelegt wird, das die Eigenschaft hat, nur sehr wenig Wasserdampf durchzulassen.
Da das Verpackungsmaterial bei der Herstellung in mehreren Stufen aufgebaut wird, liessen sich dadurch auch Wasserdampfdurchgangwerte unter 1 g/m je 24 Stunden erhal- ten. Bei geeigneter Mischung der Komponenten der verschiedenen Schichten lässt sich eine vollständige Verankerung zwischen den verschiedenen Filmen erzielen, so dass bei Verschluss unter Druck starke und dichte Verpackungen erhalten werden.
Durch Modifikation der Zusammensetzung des Bindemittels nach der Erfindung lässt sich eine Erhöhung der kohäsiven Eigenschaften und eine Verminderung der adhäsiven Eigenschaften des synthetischen oder Naturgummilatex erzielen, so dass man sowohl die erwünschte selektive Bindung wie auch eine Verankerung an einer darunterliegenden Kunststoffschicht erhält. Die Komponente oder die Komponenten, die aus Naturgummilatex oder synthetischen Latices bestehen, können zwar mit einem wasserlöslichen Kolloid beispielsweise der Gruppe Stärke oder Kasein modifiziert sein, doch ist dies nicht notwendig, da, wie erwähnt, die verwendete Komponente aus Naturharz oder Kunstharz der Gruppe Vinylpolymere auch die Wirkung hat, dem genannten synthetischen oder Naturgummilatex einsam oder in Mischung angepasste kohäsive Eigenschaften zu verleihen.
Es hat sich auch gezeigt, dass der Zusatz von Plastifikatoren, wie Estern von Adipate, Phthalaten usw. in emulgierter Form zum Naturgummilatex und der Kunststoffdispersion die kohäsiven Eigenschaften der kohäsiven Schicht stark erhöht, was sowohl auf die Festigkeit des Verschlusses einwirkt, wie auch auf die Geschwindigkeit, mit welcher die Verschliessung erfolgt. Dies ist besonders wichtig bei Verwendung des Verpackungsmaterials in direkter Berührung mit Lebensmitteln.
Derartige Latices oder kunstharzmodifizierte Kunststoffprodukte (Kunststoffdispersionen) in wässriger Form werden in der Regel mit Hilfe von Auftragemaschinen für Papier angebracht, wobei auf die Papierbahn eine Dispersion mit Hilfe einer glatten Walze aufgetragen wird, welche in der Dispersion eintaucht und einen Überschuss an Dispersion auf die Papierbahn überführt. Die überzogene Papierbahn wird in der Maschine weitergeleitet und getrocknet, entweder mit Infrawärme oder Warmluft. Es ist bekannt, einen Kunststoffilm in mehreren Stufen so aufzubauen, dass man die zuerst aufgetragene. Kunststoffdispersion trocknen und sich zu einem Film bilden lässt und darauf einen neuen Film auflegt. In dieser Weise lassen sich die Eigenschaften der Schichtmodifizieren.
Erfindungsgemäss können auf diese Weise auch die eben erwähnten kohäsiven Latexe auf die Kunststoffilme angebracht werden. Man kann somit erfindungsgemäss zunächst eine Polyvinylidenchloriddispersion auftragen, die trocknen, und dann in einer nächsten Stufe ein Gemisch aus einer Polyvinylidenchloriddispersion und Naturgummilatex mit Zusatz eines Antioxyda- tionsmittels, Dispergierungs-und Netzmittels auftragen. Schliesslich kann man, falls erwünscht, in einer dritten Stufe, beispielsweise reinen Naturgummilatex oder Gemische aus Naturgummilatex und Polyvi-
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nylidenchloriddispersion auftragen, um damit die erwünschten kohäsiven Eigenschaften zu erhalten.
Ein solches erfindungsgemäss hergestelltes Verpackungsmaterial hat sehr niedrige Wasserdampfdurchgangswer- te und erfordert zum Verschliessen nur Druck ohne Wärme. Man erhält dabei nicht nur einen guten Ver- schluss, sondern die Kunststoffschichten sind dank der stufenweisen Auftragung gut ineinander verankert.
Jede Schicht enthält auch eine der Komponenten in Mischung mit dem Naturgummilatex in einem ange- passten Mischungsverhältnis. Ausser Papier können auch Papierlaminate und Aluminiumfolien oder reine
Kunststoffolien Verwendung finden, die eine Adhäsion in bezug auf die aufgetragene modifizierte Kunst- stoffdispersion in Wasserphase haben. Die Erfindung umfasst auch den Fall, dass ein mit dem beschriebe- nen Überzug versehenes Papier nachher beispielsweise durch Laminierung mit andern Stoffen kombiniert wird. Die verschiedenen Stufen brauchen auch nicht in einer einzigen zusammenhängenden Folge durch- geführt zu werden, sondern das Papier kann vor jeder Auftragung zusammengerollt oder auch unmittelbar durch eine Auftragemaschine mit mehreren Stufen geführt werden.
Eine Maschine zur Herstellung eines Verpackungsmaterials nach der Erfindung sowie verschiedene
Ausführungsbeispiele sind nachstehend beschrieben. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 schematisch eine sol- che Maschine, Fig. 2 einen Schnitt durch ein Verpackungsmaterial und Fig. 3 ein anderes Ausführungsbei- spiel eines solchen Materials.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Auftragemaschine wird ein Grundmaterial, beispielsweise Papier, von einer Vorratsrolle 1 abgewickelt und über Leitrollen 2 waagrecht über einen Trog 3 geleitet, der das Be- lagmaterial sowie eine darin eingetauchte Auftragwalze 4 enthält, gegen welche die Papierbahn angedrückt wird, so dass sie auf der Unterseite einen Überschuss an Belagmaterial erhält. Die Papierbahn geht dann an einer quer über der Bahn liegenden schlitzförmigen Düse 5 vorbei, durch die Druckluft geblasen wird, wodurch der Überschuss an Belagmaterial entfernt und das Belagmaterial gleichzeitig gleichmässig verteilt wird. Darauf läuft die Papierbahn schräg nach oben an zwei Infratrocknern 6 vorbei und wird schliesslich in getrocknetem Zustand auf eine Rolle't gewickelt.
Die Maschine lässt sich auch zum Auftragen in mehreren Stufen ausbilden, wobei auf die ersten Trockner ein oder mehrere weitere Auftragvorrichtungen mit nachfolgenden Trockenvorrichtungen folgen.
Das in Fig. 2 im Querschnitt gezeigte Verpackungsmaterial Desteht aus einem Grundmatenal 8, beispielsweise Papier, auf das eine Filmschicht 9 aus Polyvinylidenchlorid aufgetragen ist, auf der eine weitere Filmschicht 10 liegt, die aus einem Gemisch aus Polyvinylidenchlorid und Naturgummilatex besteht.
Das in Fig. 3 gezeigte Verpackungsmaterial besteht aus einem Grundmaterial 11 aus beispielsweise Papier, eine darauf gelegte Filmschicht 12 aus einem Gemisch aus gleichen Teilen Polyvinylidenchlorid und Naturgummilatex, sowie schliesslich einer weiteren Filmschicht 14 aus einem Gemisch von 5% Polyvinylidenchlorid und 950/0 Naturgummilatex.
Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele des Verpackungsmaterials nach der Erfindung beschrieben.
Beispiel 1: Ein 60 g/m gebleichtes geglättetes Kraftpapier wird in einer Auftragsmaschine in folgender Weise mit einer Kunststoffdispersion belegt. Das Papier wird über die Auftrageeinheit geleitet, wobei 5-25 g/m einer 50% eigen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid, z. B. Diophan 230 von BASF, aufgetragen werden, worauf die wässerige Dispersion in Infrawärme getrocknet wird. Nach dem Trocknen der Dispersion erfolgt in einer zweiten Stufe die Auftragung von 5-8 g/m% eines Gemisches aus gleichen Teilen einer 50%igen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid und 60% igem Naturgummi- latex mit Zusatz geringerer Mengen (llo je Nassgewicht) Natriumalkylsulfonat als Dispergierungs- und Netzmittel.
Nach dem Auftragen wird die Schicht getrocknet und es erfolgt eine dritte Auftragung von 5-8 g/m eines Gemisches aus 80 Teilen 60% igenNaturgummilatex und 20 Teilen einer 50% igen wässeri- gen Dispersion von Polyvinylidenchlorid mit Zusatz der genannten Netzmittel. Eine weitere Schicht kann in einer vierten Stufe aufgetragen werden, beispielsweise zur Erhöhung der Bindestärke durch einen dünnen Belag aus mit Kasein stabilisiertem Naturgummilatex mit Zusatz eines Antioxydationsmittels, beispielsweise Buthylhydroxytoluol (BHT). Es werden dabei 2% BHT des Gewichtes des Naturgummilatex verwendet. Das Auftragen in der vierten Stufe kann in gleicher Weise erfolgen wie in den drei vorhergehenden Stufen. Das erhaltene Papier kann ohne aneinander zu kleben aufgewickelt werden.
Die aufgetragene Schicht ist sehr wasserdampfdicht und verschliesst sich nur gegenseitig (kohäsive Bindung).
Beispiel 2 : Ein Papier wird in einer ersten Stufe mit 5-25 g/m einer 50% igen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid belegt und dann getrocknet. In der nächsten Stufe erfolgt die Auftragung von 5-8 g/m2 eines Gemisches aus gleichen Teilen einer 50loigen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid und zeigern Naturgummilatex mit Zusatz von 2% Natriumalkylsulfonat als Netzmittel. In einer dritten Stufe erfolgt die Auftragung eines 60% gen Naturgummilatex gemischt mit 10% einer
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20% gen BHT-Emulsion und 5% einer 50% igen wasserigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid.
Auf diese Weise erhält man ein belegtes Papier mit einer geringeren totalen Kunststoffmenge.
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3 :I siger Form auf ein Grundmaterial aus Papier angebracht. Nach dem Trocknen hat die aufgetragene
Schicht kohäsive Eigenschaften (selektive Bindung) und ist gleichzeitig widerstandsfähig gegen Feuch- tigkeit. Ein Verpackungsmaterial dieser Art lässt sich mit Vorteil zum Verpacken von beispielsweise ge- wissen Lebensmitteln, Zigaretten, andern feuchtigkeitsempfindlichen Waren u. dgl. verwenden.
Das nach dem Beispiel hergestellte Bindemittel hat nach Auftragung auf einer Seite eines Sulfitpapieres mit einem Flächengewicht von 40 g/m einen Wasserdampfdurchgang von 5 g/m je 24 Stunden bei einem Unterschied der relativen Feuchtigkeit von 45% der Luft zu beiden Seiten des Papiers ergeben.
Dieser Wert entspricht den Anforderungen auf die Widerstandsfähigkeit gegen Wasserdampf eines Verpak- kungsmaterials für beispielsweise Zigaretten u. dgl.
Beispiel 4: Ein Gemisch aus 80 Vol.-% 60% igen Naturgummilatex und 20 Vol. -0/0 einer 50% igen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid wird bereitet und in einer Menge von 5-25 g/m auf dem Grundmaterial angebracht. Nach dem Trocknen hat die aufgetragene Schicht kohäsive Eigen- schaften.
Im Gegensatz zum Beispiel 3 ist jedoch hier die kohäsive Bindung nicht umkehrbar, d. h. eine Verpackung aus diesem Verpackungsmaterial wird beim Verschliessen so versiegelt, dass sie nicht ohne Zerstörung des Grundmaterials wieder geöffnet werden kann, was in gewissen Fällen erwünscht ist, beispielsweise für verschiedene Einheilsverpackungen (für Gewürze, Tee usw.)
Je nach der verwendeten Art des Latexkunststoffdispersionsgemisches lässt sich somit mit dem Binde- mittel nach der Erfindung eine umkehrbare oder nicht umkehrbare Bindung erhalten, indem im ersteren
Fall ein grösserer und im letzteren Fall ein geringerer Zusatz von Natur- oder Kunstharz verwendet wird.
Das Verpackungsmaterial nach der Erfindung kann auch ZlIll1 Schutz von beispielsweise Lebensmitteln gegen biologische Beschädigung durch Organismen der Gruppe Itiallophiten, z. B. Bakterien, Pilzen'od. dgl. verwendet werden. Dabei werden erfindungsgemäss dem Bindemittel, Grundmaterial oder beiden fungizi- de oder bakterizide Substanzen zugesetzt. Beispiele fungizider Stoffe sind Paraoxy-benzoesäure, Parani- trobenzoesäure und/oder Ester von diesen, Dehydroessigsäure, Diphenyl, Ortophenylphenol, Terpineol, die je für sich oder in Kombination miteinander verwendet werden können. Beispiele von bakteriziden
Stoffen sind Paranitrobenzoesäure und/oder deren Ester, Antibiotika der Gruppe Streptomycin, Terramy- cin, Aureomycin, Penicillin, die je für sich oder in Kombination miteinander verwendet werden kön- nen.
Ein Beispiel eines Verpackungsmaterials mit fungizider Wirkung ist das folgende.
Beispiel 5 : Als Grundmaterial wird ein Papier aus gebleichter Sulfatasse mit einem Gewicht von 40 g/m verwendet, auf das eine Menge von 5-25 g/m2 einer ersten Schicht aufgetragen wird, die aus einem Gemisch von gleichen Teilen einer 50%igen wässerigen Dispersion von Polyvinylidenchlorid und 600/0igem Naturgummilatex mit Zusatz von 2% Natriumalkylsulfonat als Netzmittel besteht.
Als zweite
Schicht wird ein Bindemittel aufgetragen, bestehend aus einem 25% igen ammoniakstabilisierten Natur- gummilatex mit Zusatz einer 5% Karboxymethylzelluloselösullg sowie Glyzerin und einer wässerigen
Emulsion von Diphenyl gemäss folgender Zusammensetzung : 65 Vol.-% Latex, 20 Vol.-% Karboxy- methylzelluloselösung, lo% Glyzerin und 5% Diphenylemulsion. Entgegen den Erwartungen schliesst das Bindemittel das fungizide Mittel nicht ein, das somit an den Inhalt der Verpackung abgegeben wird und ihn vom fungiziden Angriff schützt.
Es ist auch möglich, mit dem Verpackungsmaterial nach der Erfindung Metalle gegen Korrosion zu schützen, beispielsweise Eisen und Stahl gegen Rost, wenn ein korrosionshemmender oder korrosionshindernder Stoff im Grundmaterial und der im Bindemittel enthalten ist. Derartige chemische Inhibitoren wirken beispielsweise dadurch, dass sie das verpackte Material mit ihrer Dampfphase umgeben, die also korrosionshemmend wirkt. Zu diesen Stoffen, die unter der Bezeichnung VPI (Vapeur Phase Inhibitors) bekannt sind, gehören gewisse organische Nitrite, beispielsweise Dizyklohexylaminnitrit. Eine andere, noch wirksamere Verbindung ist Zyklohexylaminkarbonat. Nachstehend folgt ein Beispiel eines Verpakkungsmaterials nach der Erfindung, das sich zum Verpacken von beispielsweise Produkten aus Eisen, Stahl od. dgl. eignet.
Beispiel 6 : Ein Grundmaterial aus Papier aus gebleichter Kraftmasse mit einem Gewicht von
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Teilenlatex mit Zusatz von 2% Natriumalkylsulfonat als Netzmittel besteht. Als zweite Schicht wird ein selbstklebendes Bindemittel aufgetragen, das einen 60%igen ammoniakstabilisierten Naturgummilatex mit Zu-
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satz einer 20% igen Kaseinlösung sowie Glyzerin enthält. Die selbstklebende Schicht enthält auch den korrosionshemmenden Stoff, der in diesem Fall aus einer 50% eigen wässerigen Lösung von Zyklohexylamin-
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Dieses Verpackungsmaterial, das selbstverschliessend ist, kann beispielsweise als Packpapier verwendet werden oder zur Herstellung von Tüten oder Papiersäcken oder für jede andere Form von Verpackung zum Umschliessen oder Einschliessen der zu schützenden Ware. Dank der geringen Dampfdurchlässigkeit des Bindemittels für den Dampf des Inhibitors und der Möglichkeit des wirksamen Verschliessens der Verpackung mit Hilfe des verwendeten Bindemittels ergibt sich ein ausreichender Korrosionsschutz für das verpackte Material.
Es ist auch möglich, dem selbstklebenden Belag eine wässerige Lösung von Natriumbenzoat gegebe- nenfalls zusammen mit Natriumnitrit zuzusetzen. Diese Verbindungen verhindern auch Korrosion von Metallen durch Kontaktwirkung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gegen Feuchtigkeit widerstandsfähiges Verpackungsmaterial, dessen Grundmaterial wenigstens auf einer Seite eine Überzugsschicht mit Haftvermögen trägt, die mindestens eine Komponente aus der Gruppe der natürlichen und synthetischen Kautschuke, sowie mindestens eine das Haftvermögen der Überzugsschicht modifizierende Komponente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht als modifizierend wirkende Komponente wasserunlösliche Polyvinylverbindungen, wie z. B. Polyvinylchlorid und/oder Polyvinylidenchlorid und/oder Polyvinylchloridacetat und/oder Polyvinylacetat und/oder deren Copolymere enthält.