DE102007039777A1

DE102007039777A1 - Zubereitung zur permanenten hydrophilen Beschichtung von Polyesterfolien

Info

Publication number: DE102007039777A1
Application number: DE102007039777A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dr. Kiehne; Masato Fujita
Original assignee: Mitsubishi Polyester Film GmbH
Current assignee: Mitsubishi Polyester Film GmbH
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2009-02-26
Also published as: JP2009052047A; JP5187069B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zubereitung, enthaltend Wasser und a) einen hydrophilen Polyester, erhältlich aus mindestens einer Dicarbonsäure, mindestens einem Polyalkylenglykol und mindestens einem monofunktionellen Alkohol, b) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside und c) gegebenenfalls ein oder mehrere organische Lösungsmittel. Ein Beispiel für eine Dicarbonsäure ist Phthalsäure, für ein Polyalkylenglykol ist Polyethylenglykol und für einen monofunktionellen Alkohol ist Isononylalkohol. Die Zubereitung eignet sich zur hydrophilen Inline-Beschichtung von Polyesterfolien.

Description

Die Erfindung betrifft eine wässrige Beschichtungszusammensetzung, die mindestens einen hydrophilen Polyester enthält, welcher aus mindestens einer Dicarbonsäure, einem Polyalkylenglykol und einem monofunktionellen Alkohol hergestellt worden ist.
Diese Zusammensetzung eignet sich besonders zur Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien. Die so erhaltenen Folien zeichnen sich durch eine charakteristische hydrophile Oberfläche aus, die einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und Abrieb aufweist. Weiterhin zeichnen sich die beschichteten Folien durch niedrige Herstellkosten aus, da der Einsatz von Eigenregenerat im Herstellprozess ohne gravierende Qualitätseinbußen möglich ist.
Biaxial orientierte Polyesterfolien werden unter anderem zur Herstellung von Folien oder Geweben eingesetzt, die zur Abdeckung von Gewächshäusern oder zur Regulierung der Lichtverhältnisse innerhalb von Gewächshäusern als so genannte „Schattenmatten" dienen. Durch die hohe Luftfeuchtigkeit und das Auftreten von hohen Temperaturunterschieden in Gewächshäusern kann es leicht zur Kondensation von Feuchtigkeit und zur Bildung von Wassertropfen an den Folien oder Geweben kommen. Diese Wassertropfen können durch Heruntertropfen empfindlichen Pflanzen Schaden zufügen. Die Bildung größerer Wassertropfen auf Abdeckfolien oder Schattenmatten lässt sich mit Hilfe von hydrophilen Beschichtungen erfolgreich vermeiden. Bei dieser Anwendung ist eine gute Dauerbeständigkeit der hydrophilen Beschichtung gegen Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und Abrieb von Vorteil, da ein häufiger Austausch der Folien oder Matten infolge der damit verbundenen Kosten unwirtschaftlich ist.
Ein anderer Bereich, in dem eine Hydrophilierung der Oberfläche gefordert wird, sind medizinische Anwendungen. Bei Diagnosestäbchen aus Polyesterfolie muss die aufgebrachte Flüssigkeit, z. B. Blut, schnell und gleichmäßig auf der Oberfläche verteilt werden. Dies kann mit einer hydrophilen Beschichtung erreicht werden. Eine für diese Anwendung wichtige Randbedingung ist, dass die in der Beschichtung enthaltenen Komponenten keinen störenden Einfluss auf den Ablauf der diagnostischen Nachweisreaktion haben. Solche störenden Einflüsse können beispielsweise bei der Verwendung stickstoffhaltiger Substanzen (z. B. Amine, Amide oder Imide) infolge einer Veränderung des pH-Wertes der zu analysierenden Flüssigkeit oder in Form einer Komplexierung von für die Nachweisreaktion wichtigen Ionen auftreten. Um eine möglichst universelle Einsetzbarkeit der hydrophil beschichteten Folie für diagnostische Anwendungen zu ermöglichen, sollte die Beschichtung daher keine stickstoffhaltigen Komponenten enthalten. Da beim Umgang mit den Teststäbchen außerdem deren Oberfläche oftmals mechanischen Belastungen ausgesetzt ist (z. B. beim Einschub der Diagnosestäbchen in Auswertegeräte), ist eine Beständigkeit der Beschichtung gegen Abrieb von Vorteil, um eine Verfälschung von Messergebnissen auszuschließen.
Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet für biaxial orientierte Polyesterfolien stellen transparente Lebensmittelverpackungen dar. Werden Wasser enthaltende Lebensmittel mit Polyesterfolie verpackt, kann es, insbesondere bei gekühlten Waren, zum unerwünschten Beschlagen der Folie mit Wassertropfen kommen. Die Sichtbarkeit der verpackten Lebensmittel wird hierdurch mitunter stark beeinträchtigt. Die Verminderung der Transparenz der Folie kann durch eine hydrophile Beschichtung, auch Antibeschlag- oder Anti-Fog-Beschichtung genannt, verhindert werden. Da derartige Lebensmittelverpackungen oftmals durch kurzzeitige Einwirkung höherer Temperaturen sterilisiert werden, ist eine gute Temperaturresistenz der hydrophilen Eigenschaften der Beschichtung von Vorteil.
Hydrophile Eigenschaften von Kunststoffoberflächen können mittels zweier verschiedener Technologien realisiert werden. Zum einen ist die Zugabe eines Additivs in das Polymer denkbar, zum anderen kann eine Beschichtung auf die Oberfläche der Folie aufgetragen werden.
Die Zugabe eines Additivs in das Polymer ist bei Polyolefinartikeln, insbesondere Folien, möglich (z. B. WO 2002/074535 ). Das Wirkungsprinzip beruht hierbei auf der Migration des Additivs, meist ein amphiphiles Molekül, an die Oberfläche und der Ausrichtung der polaren Enden dieser Moleküle, so dass diese die eigentliche hydrophile Oberfläche bilden. Eine Übertragung diese Prinzips auf Polyesterfolie ist auf Grund der hohen Polarität des Polyesters nicht möglich.
Bekannt sind weiterhin Beschichtungen basierend auf hydrophilen wasserlöslichen Polymeren oder Tensiden. Da es sich hierbei meist um Substanzen handelt, die im Vergleich zu Polyester chemisch sehr unterschiedliche Eigenschaften haben, ist die Haftung der Beschichtungen auf der Polyesterfolie gering, was zu leichter Abwaschbarkeit oder Abreibbarkeit der Beschichtung führt. Zwar lässt sich die Haftung oftmals durch Additive, die zur Vernetzung von Beschichtungskomponenten und ggf. der Polyesteroberfläche führen, verbessern, allerdings sind derartig vernetzte Beschichtungen nicht mehr aufschmelzbar, so dass im Folienherstellungsprozess anfallender Folienverschnitt nicht regeneriert werden kann. Auch werden oftmals stickstoffhaltige Komponenten in hydrophilen Beschichtungen verwendet, die die Einsatzmöglichkeiten der beschichteten Folie (z. B. für medizinische Anwendungen) einschränken und die beim Regenerieren so beschichteter Polyesterfolie eine starke unerwünschte Gelbfärbung der neuen Folie verursachen. Ohne Einsatzmöglichkeit des anfallenden Folienverschnitts ist die Herstellung solcher beschichteter Folien im In-line-Verfahren jedoch unwirtschaftlich.
Es wäre daher wünschenswert, eine hydrophile Beschichtung zu haben, die sich insbesondere zur In-line-Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien eignet und die eine gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und Abrieb aufweist und die beim Regenerieren keine Verschlechterung der Folieneigenschaften bewirkt; solche Beschichtungen sind aber bisher nicht bekannt.
In US 4,467,073 wird eine transparente hydrophile Beschichtung beschrieben. Die Zusammensetzung enthält a) Polyvinylpyrrolidon, Polydimethylacrylamid oder ein Polyvinylpyrrolidon-Copolymer mit einem alpha-Olefin, b) ein Polyisocyanat-Präpolymer, c) ein Tensid und d) ein organisches Lösemittel. Nachteil dieser Erfindung ist die Verwendung von stickstoffhaltigen Polymeren, so dass eine Verwendung von Eigenregenerat im Folienherstellungsverfahren zu einer Gelbfärbung der neuen Folie führt und eine Verwendung der beschichteten Folie in medizinischen Anwendungen nur bedingt möglich ist.
Die US 5,262,475 beschreibt eine hydrophile Zusammensetzung, die Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol und als Vernetzer Melamin sowie eine Mineralsäure oder eine starke organische Säure enthält. Die Vernetzung zu harten klaren Schichten erfordert Temperaturen von mindestens 75°C, in den Beispielen werden Temperaturen zwischen 130 und 150°C verwendet. Damit sind diese Beschichtungen für die In-line-Aufbringung auf Polyesterfolien ungeeignet, da die Komponenten bereits beim Trocknen bzw. beim Orientieren der Folien vernetzen und die Beschichtung somit einreißt und damit zu Abrissen der Folie führen kann. Auch die Tatsache, dass die vernetzten Beschichtungen als hart beschrieben werden, lässt ihre Verwendung auf flexiblen Substraten ungeeignet erscheinen.
US 2004/0237833 beschreibt eine permanente hydrophile Beschichtung, die aus Siliciumdioxid- oder Zircondioxid-Nanopartikeln besteht, welche hydrophile Seitenketten tragen. Bei diesen hydrophilen Seitenketten kann es sich um Amino-, Sulfonat-, Sulfat-, Sulfit-, Sulfonamid-, Sulfoxid-, Carboxylat-, Polyol-, Polyether-, Phosphat- oder Phosphonatgruppen handeln. Außerdem tragen die Nanopartikel funktionelle Gruppen wie Epoxy-, Acryloxy-, Methacryloxy-, Glycidyloxy-, Allyl-, Vinyl-, Carboxyl-, Mercapto-, Hydroxyl-, Amid-, Amino-, Isocyano-, Hydroxy- oder Silanolgruppen, über die eine Vernetzung der Nanopartikel während der Trocknung erfolgt. In den Beispielen werden Trocknungszeiten von 10 min bis mehreren Stunden bei Temperaturen von 130 bis 200°C erwähnt. Damit ist die Beschichtung für die In-line- Beschichtung von Polyesterfolie auf schnell laufenden Produktionsanlagen ungeeignet. Da die Nanopartikel in der getrockneten Beschichtung untereinander vernetzt sind, kann die so beschichtete Folie nicht aufgeschmolzen und regeneriert werden.
Bekannt sind ferner Beschichtungen, die auf hydrophilen Polyestern beruhen.
In US 3,932,256 wird eine wasserfeste Beschichtung beschrieben, die aus Polyestern besteht, welche 40–90 Gew.-% hydrophile Polyether in der Hauptkette und mindestens 3 Äquivalente ungesättigter Struktureinheiten enthalten, über die eine radikalische Vernetzung der hydrophilen Moleküle untereinander ermöglicht wird. Auch diese Beschichtung ist wegen der Vernetzung nicht aufschmelzbar, so dass sich die beschichtete Folie nicht regenerieren lässt.
In US 5,976,995 werden dauerhafte hydrophile Beschichtungen für Fasern oder Gewebe beschrieben, die aus Mischungen eines hydrophilen Copolyesters mit Polypropylenglykolverbindungen bestehen. Der hydrophile Polyester enthält Polyalkylendiester- und 10–50% Polyoxyethylendiestersegmente. Die Polypropylenglykolverbindungen bestehen aus mindestens 4 Propylenoxideinheiten, haben ein Molekulargewicht von mindestens 300 g/mol und tragen entweder Alkyl- oder Esterendgruppen an einem oder beiden Molekülenden. Alternativ kann Polypropylenglykol mit einem Molekulargewicht M_n von größer 1100 g/mol verwendet werden. Die Beschichtungszubreitungen können sowohl wässrig sein als auch Lösungsmittel enthalten, die keine Wasserstoffbrücken ausbilden können. Die Beschichtungen sollen für die Oberflächenmodifizierung von Polyester-, Polyethylen- und Polypropylenfasern gleichermaßen geeignet sein, in den Beispielen wird allerdings nur Polypropylengewebe beschichtet. Es fehlt jeder Hinweis auf die Eignung der Beschichtungen für die In-line-Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien. Es werden keine Angaben zu erreichbaren Kontaktwinkeln oder der Abriebfestigkeit der Beschichtungen gemacht.
US 6,359,079 beansprucht beständige hydrophile Beschichtungen für Fasern, Gewebe oder Vliesstoffe, die Polyoxypropylamine oder Polypropylenoxidpolymere mit Carbamatendgruppen oder hydrophile Polyoxypropylenglykolpolyester enthalten. Die Beschichtungen können außerdem hydrophile Copolyester enthalten, die aus Polyalkylendiester- und 10–50% Polyoxyalkylendiestersegmenten aufgebaut sind. Die Beschichtungen eignen sich laut der Patentschrift zur Hydrophilisierung von Polyester-, Polypropylen-, Polyethylen-, Baumwoll-, Polyamid- oder Polyaralmidfasern, -geweben oder -vliesen. Auch hier gibt es keinen Hinweis auf die Eignung der Beschichtungen für die In-line-Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien, und es fehlen Angaben zu erreichbaren Kontaktwinkeln oder der Abriebfestigkeit der beanspruchten Beschichtungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine hydrophile, bevorzugt transparente, Beschichtungszusammensetzung oder eine Zubereitung bereitzustellen, die insbesondere zur Beschichtung von Polyesterfolien geeignet ist. Diese Zubereitung sollte sich bevorzugt zur In-line-Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien eignen, d. h. während der Folienherstellung, bevorzugt vor dem zweiten Streckschritt, aufgebracht werden können. Die so erhaltenen beschichteten Polyesterfolien bzw. die Beschichtung sollten einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser sowie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und Abrieb aufweisen, frei von stickstoffhaltigen Komponenten sein und trotz Einsatz von Eigenregenerat bei der Herstellung einen niedrigen Gelbwert haben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer wässrigen Beschichtungszusammensetzung (Zubereitung zur Verwendung als Beschichtungszusammensetzung) gelöst, die neben Wasser folgende Komponenten enthält:

a) einen hydrophilen Polyester, erhältlich aus mindestens einer Dicarbonsäure, mindestens einem Polyalkylenglykol und mindestens einem monofunktionellen Alkohol,
b) optional ein oder mehrere Tenside und
c) optional ein oder mehrere organische Lösungsmittel.

Die erfindungsgemäße Zubereitung wird in Form einer homogenen Mischung der Komponenten wie z. B. als wässrige Dispersion oder Lösung eingesetzt.
Transparent bedeutet, dass durch die Beschichtung die Trübung der Folie bevorzugt um weniger als 0,8%, insbesondere um weniger als 0,5% ansteigt.
Ein niedriger Kontaktwinkel gegen Wasser bedeutet, dass der Kontaktwinkel, der sich zwischen der beschichteten Polyesterfolienoberfläche und einem aufgebrachten Wassertropfen bildet, bevorzugt kleiner als 35°, insbesondere kleiner als 25° ist.
Zu einer guten Beständigkeit der Beschichtung gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb zählt, dass die guten hydrophilen Eigenschaften der beschichteten Polyesterfolie auch nach Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder erhöhter Temperatur und/oder mechanischer Belastung möglichst vollständig erhalten bleiben. Der Kontaktwinkel der Beschichtung gegenüber Wasser ändert sich durch Einwirkung dieser Belastungsfaktoren bevorzugt um weniger als 15°, insbesondere weniger als 8°.
Dass die Beschichtung frei von stickstoffhaltigen Komponenten sein soll, bedeutet, dass die Beschichtungszubereitung bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, insbesondere weniger als 2 Gew.-% an Substanzen mit Amino-, Amido- oder Imido-Funktionen enthält.
Ein niedriger Gelbwert trotz Einsatz von Eigenregenerat bei der Herstellung bedeutet, dass der Gelbwert der Polyesterfolie bei Einsatz von bis zu 50% Regenerat, welches aus der erfindungsgemäß beschichteten Folie hergestellt wurde, bevorzugt kleiner als 7, insbesondere kleiner als 5, ist.
Als hydrophiler Polyester wird in der erfindungsgemäßen Beschichtungszubereitung insbesondere ein Umsetzungsprodukt aus mindestens

I.) einer mehrfunktionellen Carbonsäure oder deren Anhydrid,
II.) einem Polyalkylenglykol und
III.) einem monofunktionellen Alkohol

Als Carbonsäuren kommen insbesondere aliphatische oder aromatische Dicarbonsäuren mit bevorzugt 2 bis 12 Kohlenstoffatomen zum Einsatz. Beispiele für aliphatische Carbonsäuren sind Bernsteinsäure, Glutarsäure, Korksäure, Azelainsäure, Adipinsäure und Sebacinsäure; Beispiele für aromatische Carbonsäuren sind Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure. Die Carbonsäuren können einzeln oder als Gemisch aus mindestens zwei Carbonsäuren eingesetzt werden. Anstelle der Carbonsäuren können auch ihre Anhydride oder Ester verwendet werden.
Als Polyalkylenglykol werden insbesondere Anlagerungsprodukte von Alkylenoxiden, vorzugsweise Propylenoxid und besonders bevorzugt Ethylenoxid oder von Mischungen dieser Alkylenoxide untereinander, an Diolen eingesetzt. Als Diole dienen vorzugsweise die zur Herstellung von Polyalkylenglykol üblichen Alkandiole mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol und/oder 1,6-Hexandiol. Die Polyalkylenglykole enthalten vorzugsweise 4 bis 40 und besonders bevorzugt 8 bis 30 Kohlenstoffatome.
Als monofunktionelle Alkohole werden geradkettige, cyclische oder verzweigte aliphatische oder aromatische Alkanole mit bevorzugt 1 bis 20 Kohlenstoffatomen verwendet. Geeignete monofunktionelle Alkohole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n- oder iso-Propanol, n- oder iso-Butanol, n- oder iso-Pentanol, Cyclo-, n- oder iso-Hexanol, n- oder iso-Heptanol, n- oder iso-Octanol, n- oder iso-Nonanol, n- oder iso-Decanol, n- oder iso-Undecanol und n- oder iso-Dodecanol. Weiterhin können Umsetzungsprodukte von Monoalkoholen mit Alkylenoxiden, insbesondere Ethylenoxid, mit Molekulargewichten M_n im Bereich von 150 bis 1500 g/mol verwendet werden. Möglich ist auch der Einsatz von zwei- oder mehrfunktionellen Alkoholen, bei denen die restlichen Alkoholgruppen umgesetzt wurden.
Die Herstellung der hydrophilen Polyester erfolgt nach bekanntem Verfahren durch Veresterung bei erhöhten Temperaturen unter Ausschleusung des entstehenden Wassers. Dieses Verfahren ist beispielsweise beschrieben im Kunstoffhandbuch, Band 7, Carl-Hanser-Verlag, München, 3. Auflage, Seiten 70–71.
Die difunktionelle Carbonsäure (HOOC-R₂-COOH), das Polyalkylenglykol (HO-R₃-OH, wobei R₃ für den Polyetherrest des Polyalkylenglykols steht) und der monofunktionelle Alkohol (R₁-OH) werden dabei in dem gewünschten Verhältnis zueinander eingesetzt, so dass Produkte mit der allgemeinen Struktur (I)
entstehen. Es ist ebenfalls möglich, zunächst ein Umsetzungsprodukt aus Dicarbonsäure (HOOC-R₂-COOH) und Polyalkylenglykol (HO-R₃-OH) herzustellen, das dann in einem separaten Schritt mit dem monofunktionellen Alkohol (R₁-OH) zu dem Endprodukt mit der Struktur (I) umgesetzt wird.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten hydrophilen Polyestern ist x vorzugsweise 1 bis 10 und besonders bevorzugt 2 bis 5, das zahlengemittelte Molekulargewicht M_n beträgt vorzugsweise 500 bis 5000 g/mol und besonders bevorzugt 1000 bis 3000 g/mol. Höhermolekulare Verbindungen sind aufgrund ihrer Viskosität schwierig zu verarbeiten. Die Hydroxylzahl der erfindungsgemäßen Polyester ist vorzugsweise kleiner als 10 und besonders bevorzugt kleiner als 5 mg KOH/g.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird als hydrophiler Polyester ein Produkt aus Phthalsäure, Polyethylenglykol und Isononylalkohol mit M_n von ca. 1500 g/mol und einer Hydroxylzahl von < 1 mg KOH/g verwendet. Ein solches Produkt ist unter der Bezeichnung „S100" von der Firma Kawasaki Kasei Chemical (JP) erhältlich.
Der hydrophile Polyester wird in der oben beschriebenen Beschichtungszusammensetzung in einer Konzentration von bevorzugt 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 50 Gew.-%, eingesetzt.
Alle Gew.-%-Angaben beziehen sich jeweils auf das fertige Produkt bzw. die fertige Beschichtungszusammensetzung bzw. -zubereitung.
Das in der oben beschriebenen Beschichtungszusammensetzung genannte Tensid oder die Tensidmischung wird in einer Konzentration von bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, insbesondere von weniger als 7 Gew.-%, verwendet und ist bevorzugt ein ionisches, besonders bevorzugt ein anionisches Tensid und wird besonders bevorzugt aus der Gruppe der Alkylsulfate, Alkylbenzolsulfate, Alkylethersulfate oder Sulfobernsteinsäureester gewählt.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann optional ein organisches Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch in einer Konzentration von bevorzugt weniger als 70 Gew.-%, insbesondere weniger als 60 Gew.-%, enthalten. Bevorzugt sind hierbei mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel und besonders bevorzugt Alkohole. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n- oder iso-Propanol oder n- oder iso-Butanol.
Die Beschichtungszusammensetzung kann zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften zusätzliche Polymere enthalten, die bevorzugt in Form einer wässrigen Lösung oder Dispersion zugesetzt werden. Die Konzentration dieser Polymere in der fertigen Beschichtungszusammensetzung beträgt bevorzugt weniger als 10 Gew.-% und insbesondere weniger als 5 Gew.-%. Geeignete Polymere sind beispielsweise Acrylate, Methacrylate, Polyester oder Polyurethane.
Optional kann die Beschichtung Antiblockmittel enthalten. Übliche Antiblockmittel sind anorganische und/oder organische Partikel, beispielsweise Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Aluminiumsilikate, Kaolin oder vernetzte Polystyrol- oder Acrylat-Partikel. Bevorzugt wird poröses Siliciumdioxid wie amorphe Kieselsäure, da damit die Verteilung von Wasser auf der Oberfläche der Folie gefördert wird.
Die Beschichtungszubereitung kann darüber hinaus weitere Additive enthalten wie beispielsweise Antistatika, Antioxidantien und/oder Schaumregulierer.
Damit besteht die Beschichtungszusammensetzung bevorzugt aus Wasser und den Komponenten a) oder a) und b) oder a) und c) oder a), b) und c). „Bestehen" bedeutet hier, dass die Zusammensetzung zu mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, insbesondere zu 100 Gew.-%, aus den vorgenannten Substanzen besteht. Der Rest zu 100 Gew.-% besteht dann aus den o. g. weiteren Substanzen.
Nach der (In-line-)Beschichtung besteht die Beschichtung aus dem getrockneten Rückstand (Trocknungsprodukt) der Beschichtungszusammensetzung.
Die Beschichtung kann ein- oder beidseitig auf die Polyesterfolie aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, nur eine Seite der Folie mit der erfindungsgemäßen Beschichtung zu versehen und auf der Gegenseite eine andere Beschichtung aufzubringen.
Die erfindungsgemäße Zubereitung (wird synonym zu Beschichtungszusammensetzung oder -mittel verwendet) kann bevorzugt verwendet werden, um orientierte Polyesterfolien in line zu beschichten. „In line" bedeutet, dass die Beschichtung während des Folienherstellprozesses vor der Längs- und/oder Querstreckung aufgebracht wird.
Optional kann die Folie vor dem Beschichten coronabehandeit werden, um die Benetzung der Folie mit der wässrigen Beschichtungsdispersion zu verbessern.
Die Beschichtung kann mit einem gängigen geeigneten Verfahren wie mit einem Schlitzgießer oder einem Sprühverfahren aufgetragen werden. Besonders bevorzugt ist die Aufbringung der Beschichtung mittels des „Reverse gravure roll coating"-Verfahrens, bei dem sich die Beschichtung äußerst homogen auftragen lässt. Ebenfalls bevorzugt ist die Auftragung durch das Meyer-Rod-Verfahren, mit dem sich einfacher größere Beschichtungsstärken erzielen lassen.
Die getrocknete Beschichtung auf der fertigen Folie weist bevorzugt eine Dicke von 5 bis 1000 nm, insbesondere 50 bis 750 nm, auf.
Die Beschichtungskomponenten können während der Trocknung und Verstreckung der Polyesterfolie und besonders bei der anschließenden Wärmebehandlung, die bis zu 250°C erreichen kann, miteinander und/oder mit dem Polyester der Folienoberfläche reagieren und/oder in die Struktur der Polyesterfolienoberfläche hineindiffundieren.
Die Beschichtung liefert speziell auf einer biaxial orientierten Polyesterfolie gute hydrophile Eigenschaften bei ausgezeichneter Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und Abrieb.
Mehr als überraschend war hierbei, dass diese gute Beständigkeit der Beschichtung ohne den Einsatz von zusätzlichen Vernetzern (z. B. Melamin, Radikalinitiatoren o. ä.) möglich ist.
Die Polyesterfolie, auf die die Beschichtung aufgebracht wird, kann z. B. sowohl einschichtig aufgebaut sein, zweischichtig aus einer Basisschicht (B) und einer Deckschicht (A) als auch drei- oder mehrschichtig aus einer Basisschicht (B) und zwei oder mehr Deckschichten (A' bzw. C) aufgebaut sein.
Im Falle eines mehrschichtigen Aufbaus der Polyesterfolie liegt die Dicke der Deckschichten (A, A' bzw. C) bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 μm, insbesondere 0,2 bis 5 μm. Die Dicke der Basisschicht ergibt sich entsprechend aus der Differenz von Gesamtdicke der Folie und der Dicke der aufgebrachten Deckschichten.
Die Gesamtdicke der Polyesterfolie liegt üblicherweise im Bereich von 5 bis 750 μm, vorzugsweise von 10 bis 500 μm.
Die erfindungsgemäße Folie enthält als Hauptbestandteil einen thermoplastischen Polyester. Solche Polyester sind im „Handbook of Thermoplastic Polyesters, Ed. S. Fakirov, Wiley-VCH, 2002" genannt. Beispiele sind Polyester aus Ethylenglykol und Terephthalsäure (Polyethylenterephthalat, PET), aus Ethylenglykol und Naphthalin-2,6-dicarbonsäure (Polyethylen-2,6-naphthalat, PEN) sowie aus 1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan und Terephthalsäure (Poly(1,4-cyclohexandimethylenterephthalat), PCDT). Erfindungsgemäß versteht man unter Polyester Homopolyester, Copolyester, Elends verschiedener Polyester, Regenerat und andere Variationen von Polyestern. Besonders bevorzugt sind Folien mit dem Hauptbestandteil PET.
Die erfindungsgemäße Folie kann in einer oder mehreren Schichten Additive wie z. B. Füllstoffe und Antiblockmittel enthalten. Typische Füllstoffe und Antiblockmittel sind anorganische und/oder organische Partikel, beispielsweise Siliciumdioxid (gefällt oder pyrogen), Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Bariumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Lithiumphosphat, Calciumphosphat, Magnesiumphosphat, Titandioxid (Rutil oder Anatas), Kaolin (hydratisiert oder calciniert), Aluminiumoxid, Aluminiumsilikate, Lithiumfluorid, Calcium-, Barium-, Zink- oder Mangansalze der eingesetzten Dicarbonsäuren oder vernetzte Polymerpartikel, z. B. Polystyrol oder Polymethylmethacrylatpartikel.
Daneben können auch Mischungen von zwei oder mehreren Partikelsystemen oder Mischungen von Partikelsystemen mit gleicher chemischer Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Partikelgröße gewählt werden. Die Partikel werden dem Polyester zweckmäßigerweise schon vor dem Aufschmelzen zugesetzt.
Sofern in einer Schicht der Folie Füllstoffe oder Antiblockmittel enthalten sind, beträgt die Gesamtkonzentration dieser Partikel weniger als 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der ausgerüsteten Schicht, bevorzugt weniger als 15 Gew.-% und besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%. Die Partikel haben eine mittlere Größe (d₅₀-Wert) von bevorzugt 0,01–15 μm, insbesondere 0,03–10 μm und besonders bevorzugt 0,05–5 μm.
Die erfindungsgemäße Folie kann weitere Additive wie z. B. UV-Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Hydrolysestabilisatoren und Antioxidantien enthalten.
UV-Stabilisatoren, d. h. UV-Absorber als Lichtschutzmittel, sind chemische Verbindungen, die in die physikalischen und chemischen Prozesse des lichtinduzierten Polymerabbaus eingreifen können. Geeignete UV-Stabilisatoren sind beispielsweise 2-Hydroxybenzophenone, 2-Hydroxybenzotriazole, nickelorganische Verbindungen, Salicylsäureester, Zimtsäureester-Derivate, Resorcinmonobenzoate, Oxalsäureanilide, Hydroxybenzösäureester, Benzoxazinone, sterisch gehinderte Amine und Triazine, wobei die 2-Hydroxybenzotriazole, die Benzoxazinone und die Triazine bevorzugt sind. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Folie als UV-Stabilsator 0,1 bis 5,0 Gew.-% 2-(4,6-Diphenyl[1,3,5]triazin-2-yl)-5-hexyloxyphenol der Formel
oder 0,1 bis 5,0 Gew.-% 2,2'-Methylen-bis-[6-benzotriazol-2-yl]-4-(1,1,2,2-tetramethyl-propyl)-Phenol der Formel
oder 0,1 bis 5,0 Gew.-% 2,2'-(1,4-Phenylen)-bis-([3,1]benzoxazin-4-on) der Formel
In einer weiteren Ausführungsform können auch Mischungen dieser UV-Stabilisatoren oder Mischungen von mindestens einem dieser UV-Stabilisatoren mit anderen UV-Stabilisatoren eingesetzt werden, wobei die Gesamtkonzentration an Lichtschutzmittel vorzugsweise zwischen 0,1 und 5,0 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 und 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Folie liegt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Folie flammhemmend ausgerüstet. Flammhemmend bedeutet, dass die Folie in einer so genannten Brandschutzprüfung gemäß UL94 VTM mindestens die Klasse VTM-2 erreicht.
Die Folie enthält demgemäß in einer oder mehreren Schichten ein Flammschutzmittel in einer Konzentration im Bereich von 0,2 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 1,0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der ausgerüsteten Schicht. Geeignete Flammschutzmittel sind beispielsweise organische Phosphorverbindungen wie Carboxyphosphinsäuren, deren Anhydride und Methanphosphonsäuredimethylester. Sehr geeignet sind hierbei Flammschutzmittel, bei denen die Phosphorverbindung chemisch an den Polyester gebunden ist, beispielsweise [(6-oxido-6H-dibenz[c,e][1,2]oxaphosphorin-6-yl)methyl]butandicarbonsäure-bis-(2-hydroxyethyl)ester mit der Formel
Da die Flammschutzmittel im allgemeinen eine gewisse Hydrolyseempfindlichkeit aufweisen, kann der zusätzliche Einsatz eines Hydrolysestabilisators sinnvoll sein. Geeignete Hydrolysestabilisatoren sind hierbei beispielsweise polymere Carbodi imide wie z. B. ^®Stabaxol P von Fa. Rheinchemie (DE).
Weiterhin kann die Polyesterfolie im Falle eines mehrschichtigen Aufbaus siegelfähig oder peelfähig sein. Dies wird gewöhnlich durch Verwendung von Polyestern mit niedriger Glasübergangstemperatur oder von anderen siegelfähigen Polymeren in mindestens einer der Deckschichten erreicht.
Das Herstellungsverfahren für Polyesterfolien wird z. B. beschrieben im „Handbook of Thermoplastic Polyesters, Ed. S. Fakirov, Wiley-VCH, 2002" oder im Kapitel „Polyesters, Films" in der „Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 12, John Wiley & Sons, 1988". Bei dem bevorzugten Extrusionsverfahren zur Herstellung der Folie wird das aufgeschmolzene Polymermaterial ggf. mit den Additiven durch eine Schlitzdüse extrudiert und als weitgehend amorphe Vorfolie auf einer Kühlwalze abgeschreckt. Diese Folie wird anschließend erneut erhitzt und in mindestens einer Richtung – entweder in Maschinenrichtung (MD) oder in Querrichtung (TD) –, bevorzugt aber in Längs- und Querrichtung verstreckt („orientiert"). Die Folientemperaturen im Streckprozess liegen im allgemeinen 10 bis 60°C über der Glasübergangstemperatur Tg des verwendeten Polyesters, das Streckverhältnis der Längsstreckung liegt üblicherweise bei 2 bis 6, insbesondere bei 3 bis 4,5, das der Querstreckung bei 2 bis 5, insbesondere 3 bis 4,5 und das der ggf. durchgeführten zweiten Längsstreckung bei 1,1 bis 5.
Die Längsstreckung kann auch gleichzeitig mit der Querstreckung (Simultanstreckung) oder in jeder denkbaren Sequenzfolge durchgeführt werden. Es folgt die Thermofixierung der Folie bei Ofentemperaturen von bevorzugt 180 bis 260°C, insbesondere von 220 bis 250°C. Anschließend wird die Folie abgekühlt und gewickelt.
Die Erfindung umfasst somit auch die beschriebenen Polyesterfolien, die mit der erfindungsgemäßen Zubereitung beschichtet worden sind, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung solcher beschichteter Polyesterfolien z. B. als Abdeckfolien für Gewächshäuser, für medizinische Anwendungen (z. B. Diagnosemittel) und als Verpackungsmaterial für Nahrungs- und Genussmittel.
Die Tabelle 1 fasst die wichtigsten bevorzugten Eigenschaften der Beschichtung noch einmal zusammen.
Messmethoden
Um die Wirksamkeit der Beschichtungen zu testen, werden Polyesterfolien beschichtet und diese mit den folgenden Messmethoden charakterisiert:
Messung des Kontaktwinkels
Zur Messung des Kontaktwinkels wird ein Messgerät Typ „OCA20" der Fa. Data Physics GmbH (DE) mit entionisiertem Wasser (Leitwert < 0,1 μS/cm) verwendet. Ein 2 Microliter großer Wassertropfen wird auf die zu vermessende Oberfläche gegeben. Nach 10 s wird eine Aufnahme des Tropfens mit der Videokamera des Gerätes gemacht. Der Kontaktwinkel wird anschließend mit Hilfe der Software „SCA20" von Data Physics ermittelt. Die Tropfenform wird hierbei bei Kontaktwinkeln kleiner 30° mittels der Einstellung „Circle fit" und bei Kontaktwinkeln grösser 30° mittels der Einstellung „Elipse fit" angenähert.
Messung der Trübung
Die Messung der Trübung der beschichteten Polyesterfolien wird mit einem „Hazegard Hazemeter XL-211" der Fa. BYK Gardner GmbH (DE) in Anlehnung an ASTM-D 1003-61 durchgeführt. Der Trübungsanteil der Beschichtung (genannt Hz) an der Gesamttrübung ergibt sich als Differenz der Trübung der beschichteten Folie und einer unbeschichteten Referenzfolie (Trübung 0.6%, siehe Tabelle 2): Hz = Gesamttrübung der beschichteten Folie – Trübung der Referenzfolie
Messung der Gelbzahl
Die Gelbzahl der beschichteten Folie wird nach ASTM-D 1925-70 mittels eines Spektralphotometers Typ „Lamda 12" der Fa. Perkin Elmer (USA), Normlichtart D65, 10°-Normalbeobachter bestimmt. Aus den gemessenen Normfarbwerten X, Y, Z erfolgt die Berechnung der Gelbzahl gemäß der Gleichung YID = [100·(1.28·X – 1.06·Z)]/Y
Beurteilung der Beschichtungsqualität
Die Beurteilung der Beschichtungsqualität erfolgt visuell.
Bestimmung des Molekulargewichts M_n
Die Bestimmung des zahlengemittelten Molekulargewichts M_n erfolgt mittels Gelpermeationschromatographie. Die Untersuchung erfolgt an 0,1%igen Lösungen in Tetrahydrofuran auf Säulen (PL-Gel, 5 und 10 Micrometer) der Firma Latek (DE). Als Detektoren dienen ein Differentialrefraktometer R401 der Firma Waters GmbH (DE) sowie ein UV-Detektor Typ 2500 der Firma Knauer GmbH (DE). Die Kalibrierung erfolgt mit Polystyrolstandards der Firma PSS GmbH (DE).
Bestimmung der Hydroxylzahl
Unter der Hydroxylzahl wird diejenige Menge KOH in mg verstanden, die der bei der Acetylierung von 1 g Substanz gebundenen Menge Essigsäure äquivalent ist. Die Bestimmung erfolgt gemäß DIN 53240-2. Eine genau bekannte Menge Essigsäureanhydrid wird der in Tetrahydrofuran gelösten Probe zugefügt. Nach einer Stunde ist die Acetylierungsreaktion vollständig abgelaufen, und es wird Wasser zugegeben, um das nichtumgesetzte Essigsäureanhydrid zu hydrolysieren. Dann wird die Summe der bei den beiden Reaktionen gebildeten Essigsäure mit 0,5 mol/l ethanolischer KOH-Lösung titriert. Als Blindprobe wird die gleiche Menge Essigsäureanhydrid mit Wasser hydrolysiert und die gebildete Essigsäure mit KOH titriert. Aus der Differenz der Titrationenergebnisse von Blindprobe und Analysenprobe wird die Hydroxylzahl ermittelt.
Bestimmung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit
Zur Bestimmung der Beständigkeit der Beschichtungen gegen Feuchtigkeit wird ein 5 cm × 10 cm großes Muster der beschichteten Polyesterfolie in ein mit 1000 ml entionisiertem Wasser (Temperatur: 25°C) gefülltes Becherglas gegeben. Das Muster wird nach 10 min aus dem Becherglas entfernt und 12 h bei 25°C/50% rel. Luftfeuchtigkeit getrocknet. Anschließend wird der Kontaktwinkel entsprechend der weiter oben erwähnten Methode bestimmt. Es wird an 5 verschiedenen Stellen auf dem Muster gemessen. Der Abstand zwischen zwei Messpunkten beträgt jeweils 2 cm, und die Messpunkte sind mindestens 1 cm von der äußeren Kante des Musters entfernt. Gewertet wird der größte hierbei gemessene Kontaktwinkel (CA_max). Die Beständigkeit der Beschichtung gegen Feuchtigkeit ergibt sich aus der Differenz des Kontaktwinkels vor und nach Lagerung in Wasser; sie ist um so besser je kleiner die Kontaktwinkeldifferenz dCA_Wasser ist. dCAWasser = CAmax(nach Lagerung) – CA(vor Lagerung)
Bestimmung der Beständigkeit gegen erhöhte Temperatur
Die Bestimmung der Beständigkeit der Beschichtungen gegen erhöhte Temperatur wird analog der „Bestimmung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit" durchgeführt, nur dass das entionisierte Wasser 95°C warm ist. Die Beständigkeit der Muster gegen erhöhte Temperatur ist um so besser, je kleiner die Kontaktwinkeldifferenz dCA_Temp unter diesen Bedingungen ist. dCATemp = CAmax(nach Lagerung) – CA(vor Lagerung)
Bestimmung der Beständigkeit gegen Abrieb
Zur Prüfung der Beständigkeit der Beschichtungen gegen Abrieb wird ein 5 × 10 cm großes Muster der beschichteten Folie mittels doppelseitigem Klebeband auf einem Prüftisch fixiert. Auf die beschichtete Folienoberfläche wird ein mit 5 ml entioni siertem Wasser befeuchtetes Schwammtuch (Fa. Kalle, DE) der Größe 5 × 5 cm gelegt und mit einem Gewicht von 200 g belastet. Anschließend wird das Schwammtuch 50 mal um jeweils 5 cm vor und 5 cm zurück bewegt. Die Geschwindigkeit beträgt hierbei 1 cm/s. Anschließend wird das Muster 12 h bei 25°C/50% rel. Luftfeuchtigkeit getrocknet. Dann erfolgt die Messung des Kontaktwinkels der Beschichtung an 5 verschiedenen Stellen auf dem Muster wie unter „Bestimmung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit" beschrieben. Die Beständigkeit der Muster gegen Abrieb ist hierbei um so besser, je kleiner die Kontaktwinkeldifferenz dCA_Abrieb ist. dCAAbrieb = CAmax(nach Abrieb) – CA(vor Abrieb)
Beispiele
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, ohne sie dadurch zu beschränken. Die Ergebnisse der Charakterisierung der beschichteten Folienmuster sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Als hydrophiler Polyester wurde in den Beispielen u. a. der aus Phthalsäure, Polyethylenglykol und Isononylalkohol hergestellte Typ „S100" der Firma Kawasaki Kasei Chemical (JP) verwendet. Das Molekulargwicht M_n beträgt ca. 1500 g/mol und der Hydroxylzahl ist < 1 mg KOH/g.

Weitere hydrophile Polyester wurden nach der folgenden Vorschrift hergestellt: Dimethylphthalat („DMP", Sigma-Aldrich, DE), Polyethylenglykol („PEG", Sigma-Aldrich, DE) und 7 mmol Titantetraisopropylat (Sigma-Aldrich, DE) wurden in einen 1 l-Dreihalskolben gegeben, der mit Rührer, Thermometer, Destillationsaufsatz und Rückschlagventil nach Stutz versehen wurde. Die Apparatur wurde gründlich mit Stickstoff gespült. Anschließend wurde die Temperatur unter Rühren auf 180°C erhöht und 4 h gehalten. In der gekühlten Vorlage kondensierte hierbei Methanol. Anschließend wurde die Temperatur auf 140°C gesenkt. Es wurden tropfenweise 0,3 mol des monofunktionellen Alkohols („MA", Sigma-Aldrich, DE) und weitere 1,5 mmol Titantetraisopropylat unter Rühren zugegeben. Nach 2 h wurde der Ansatz abgekühlt. Das Reaktionsprodukt wurde in 500 ml Chloroform aufgenommen und 3 mal im Schütteltrichter mit je 50 ml entionisiertem Wasser gewaschen. Die organische Phase wurde abgetrennt, über Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Schließlich wurde das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Die erhaltenen hydrophilen Polyester wurden wie weiter unten beschrieben zur Beschichtung von PET-Folien eingesetzt.

	Wdh.-Einheiten x	DMP [mol]	PEG	MA	Ausb. [%]	M_n [g/mol]	OH-Zahl [mg KOH/g]
HP1	2	0,3	0,2 mol PEG 400	Cyclohexanol	85	1420	0,02
HP2	2	0,3	0,2 mol PEG 600	3-Nonanol	75	1940	0,08
HP3	4	0,6	0,5 mol PEG 400	3-Nonanol	83	2595	0,04
VP1 1)	2	0,3	0,4 mol PEG 400	-	67	2046	55

1) Nicht erfindungsgemäßer Polyester zum Vergleich. Hier wurde auf die Zugabe des monofunktionellen Alkohols, weiteren Titantetraisopropylats und 2 h Erwärmen bei 140°C verzichtet. Die Aufarbeitung erfolgte ansonsten wie oben beschrieben.

Als Tensid wurde Natriumalkylsulfonat vom Typ „Latemul PS" der Firma Kao Corp. (JP) eingesetzt.
Beispiel 1
Es wurde eine Beschichtungsdispersion aus folgenden Komponenten hergestellt:
10 Gew.-% Hydrophiler Polyester S100
5 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
85 Gew.-% entionisiertes Wasser
Diese Beschichtungszusammensetzung wurde nach dem folgenden Verfahren auf die Polyesterfolie aufgebracht:
Aus Polyethylenterephthalat, welches 0,5 Gew.-% Siliciumdioxidpartikel (Typ SL320, Fa. Fuji, JP) als Antiblockmittel enthält, wurde eine Schmelze hergestellt und diese durch eine Breitschlitzdüse auf eine auf etwa 20°C gehaltene Gießwalze extrudiert, wo sie zu einer amorphen Vorfolie erstarrte. Die Vorfolie wurde im Streckverhältnis 3,6:1 längsgestreckt, wobei sie auf einer Temperatur von 95°C gehalten wurde. Die längsgestreckte Folie wurde anschließend mittels eines Meyerbars 4,7 μm dick mit der oben beschriebenen Beschichtungsdispersion beschichtet. Die längsgestreckte und beschichtete Folie wurde bei einer Temperatur von 100°C getrocknet und dann im Streckverhältnis 4.2:1 quergestreckt, so dass man eine biaxial orientierte Folie erhielt. Die biaxial gestreckte Folie wurde bei 230°C thermofixiert. Die Endfoliendicke betrug 38 μm. Die Dicke der getrockneten Beschichtung ergibt sich rechnerisch aus dem Feststoffanteil der Beschichtungszubereitung, der Beschichtungsdicke (nass) und dem Querstreckfaktor zu 168 nm.
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Sie zeichnete sich durch niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb aus.
Beispiel 2
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester S100
50 Gew.-% Isopropanol
30 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte eine niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb.
Beispiel 3
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester S100
3 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
30 Gew.-% Isopropanol
47 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte eine niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb.
Beispiel 4
Die in Beispiel 3 hergestellte Folie wurde bei 280°C aufgeschmolzen. Die Schmelze wurde zu einem Strang geformt, in Wasser abgeschreckt und zu Granulat verarbeitet. Dieses Granulat wurde dem zur Herstellung der Basisfolie verwendeten Polyester zu 50 Gew.-% beigemischt. Die Folie wurde analog Beispiel 3 beschichtet und anschließend charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte ähnliche Eigenschaften wie in Beispiel 3. Die Gelbzahl der Folie war trotz Regenerateinsatz im Vergleich zu Beispiel 3 nicht signifikant erhöht.
Beispiel 5
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester HP1
3 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
30 Gew.-% Isopropanol
47 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte eine niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb.
Beispiel 6
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester HP2
3 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
30 Gew.-% Isopropanol
47 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte eine niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb.
Beispiel 7
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester HP3
3 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
30 Gew.-% Isopropanol
47 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die beschichtete Folie hatte eine niedrige Trübung, einen niedrigen Kontaktwinkel gegen Wasser und eine hervorragende Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb.
Vergleichsbeispiel 1
Analog Beispiel 1 wurde jetzt folgende Zusammensetzung der Beschichtungszusammensetzung verwendet:
15 Gew.-% Polyvinylpyrrolidon (Luvitec K30, BASF AG, DE)
1 Gew.-% Natriumalkylsulfonat
84 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die Einwirkung von Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb führte zu deutlichen Änderungen der Beschichtungseigenschaften.
Vergleichsbeispiel 2
Die in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Folie wurde bei 280°C aufgeschmolzen. Die Schmelze wurde zu einem Strang geformt, in Wasser abgeschreckt und zu Granulat verarbeitet. Dieses Granulat wurde dem zur Herstellung der Basisfolie verwendeten Polyester zu 50 Gew.-% beigemischt. Die Folie wurde analog Vergleichsbeispiel 1 beschichtet und anschließend charakterisiert. Die Gelbzahl der Folie war durch den Einsatz von polyvinylpyrrolidonhaltigem Regenerat deutlich erhöht.
Vergleichsbeispiel 3
Analog Beispiel 1 wurde jetzt folgende Zusammensetzung der Beschichtungsdispersion verwendet:
9 Gew.-% Polyvinylalkohol (Gohsenol GL-05, Nippon Gohsei, JP)
1 Gew.-% Alkylolmelamin (Cymel 327, Cytec, USA)
90 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die Einwirkung von Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb führte zu deutlichen Änderungen der Beschichtungseigenschaften.
Vergleichsbeispiel 4
Die in Vergleichsbeispiel 3 hergestellte Folie wurde bei 280°C aufgeschmolzen. Die Schmelze wurde zu einem Strang geformt, in Wasser abgeschreckt und zu Granulat verarbeitet. Dieses Granulat wurde dem zur Herstellung der Basisfolie verwendeten Polyester zu 50 Gew.-% beigemischt. Die Folie wurde analog Vergleichsbeispiel 3 beschichtet und anschließend charakterisiert. Die Gelbzahl der Folie war durch den Einsatz von alkylolmelaminhaltigem Regenerat deutlich erhöht.
Vergleichsbeispiel 5
Analog Beispiel 1 wurde folgende Zusammensetzung der Beschichtungszubereitung verwendet:
20 Gew.-% Hydrophiler Polyester VP1
3 Gew.-% Natriumalkylsulfonat Latemul PS
30 Gew.-% Isopropanol
47 Gew.-% entionisiertes Wasser
Die beschichtete Folie wurde mittels der weiter oben beschriebenen Methoden charakterisiert. Die Einwirkung von Feuchtigkeit, Temperatur und Abrieb führte zu deutlichen Änderungen der Beschichtungseigenschaften.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2002/074535 [0007]
- US 4467073 [0010]
- US 5262475 [0011]
- US 2004/0237833 [0012]
- US 3932256 [0014]
- US 5976995 [0015]
- US 6359079 [0016]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Kunstoffhandbuch, Band 7, Carl-Hanser-Verlag, München, 3. Auflage, Seiten 70–71 [0029]
- „Handbook of Thermoplastic Polyesters, Ed. S. Fakirov, Wiley-VCH, 2002" [0053]
- „Handbook of Thermoplastic Polyesters, Ed. S. Fakirov, Wiley-VCH, 2002" [0064]
- Kapitel „Polyesters, Films" in der „Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 12, John Wiley & Sons, 1988" [0064]
- DIN 53240-2 [0074]

Claims

Zubereitung, enthaltend Wasser und a) einen hydrophilen Polyester erhältlich aus mindestens einer Dicarbonsäure, mindestens einem Polyalkylenglykol und mindestens einem monofunktionellen Alkohol, b) gegebenenfalls ein oder mehrere Tenside und c) gegebenenfalls ein oder mehrere organische Lösungsmittel.
Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung Wasser und die Komponenten a) und b) enthält.
Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung Wasser und die Komponenten a) und c) enthält.
Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung Wasser und die Komponenten a), b) und c) enthält.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester die Struktur der Formel (I) aufweist
worin R₁ einen Rest eines monofunktionellen Alkohols R₁-OH, R₂ einen Rest einer Dicarbonsäure HOOC-R₂-COOH, R₃ einen Rest eines Polyalkylenglykols HO-R₃-OH und x 1 bis 10 bedeutet.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht M_w zwischen 500 und 5000 g/mol aufweist.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester eine Hydroxylzahl von kleiner 10 mg KOH/g aufweist.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester unter Verwendung von Phthalsäure erhalten wird.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester unter Verwendung von Polyethylenglykol erhalten wird.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrophile Polyester unter Verwendung von Isononylalkohol erhalten wird.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung 1 bis 75 Gew.-% hydrophilen Polyester enthält.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung weniger als 10 Gew.-% Tensid enthält.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung weniger als 70 Gew.-% organisches Lösungsmittel enthält.
Verwendung einer Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 zur Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien.
Verfahren zur hydrophilen Beschichtung von biaxial orientierten Polyesterfolien, umfassend die Beschichtung mindestens einer Folienoberfläche mit einer Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Polyesterfolie in line erfolgt.
Beschichtete Polyesterfolie, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung das Trocknungsprodukt einer Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 ist.
Polyesterfolie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Hauptbestandteil Polyethylenterephthalat enthält.
Verwendung einer Polyesterfolie nach Anspruch 17 oder 18 als Abdeckfolie, als Verpackungsmaterial für Nahrungs- und Genussmittel oder für medizinische Zwecke.