DE1031452B

DE1031452B - Process for bonding foils made of alkali-soluble, water-insoluble materials, preferably cellulose derivatives

Info

Publication number: DE1031452B
Application number: DEA28222A
Authority: DE
Inventors: David T Milne
Original assignee: American Viscose Corp
Current assignee: Akzo Nobel UK PLC
Priority date: 1956-11-01
Filing date: 1957-11-02
Publication date: 1958-06-04

Description

Verfahren zum Verkleben von Folien aus alkalilöslichen, wasserunlöslichen Werkstoffen, vorzugsweise Cellulosederivaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verkleben von Folien, Filmen od. dgl. aus alkalilöslichen, wasserunlöslichen Werkstoffen, z. B. bestimmten Celluloseäthern, die bei Behandlung mit einer alkalischen Lösung klebrig werden.Process for gluing foils made of alkali-soluble, water-insoluble Materials, preferably cellulose derivatives The invention relates to a Process for gluing sheets, films or the like made of alkali-soluble, water-insoluble Materials, e.g. B. certain cellulose ethers, which when treated with an alkaline Solution become sticky.

Werden Folien, Filme, Überzüge, Bänder od. dgl. dünnschichtige Materialien, die einen alkalilöslichen Bestandteil enthalten durch Zusammenbringen der mit Alkali behandelten Oberflächen miteinander verbunden bzw. verklebt, so ist es im Hinblick auf die Konzentrationsstärke der anzuwendenden Alkalilösung im allgemeinen erforderlich, das Alkali zu neutralisieren, nachdem die Verbindung hergestellt ist. Durch die Neutralisation soll die Verbindung verstärkt, die Klebrigkeit beseitigt und eine Beschädigung bzw. ein Verderben der gegebenenfalls mit den Verbindungsstellen in Berührung kommenden Waren verrnieden werden. Die Anwesenheit von starkem Alkali muß vor allem dann vermieden werden, wenn die Folien oder Überzüge als Behälter zur Aufbewahrung von Fleischwaren dsenen. Ein weiterer Nachteil, der durch die Gegenwart von Alkali bedingt ist, besteht darin, daß bei der Aufbewahrung der Überzüge in Stapeln das Alkali in die benachbart liegenden Überzüge eindringt, was zur Verklebung der einzelnen Überzüge führt. Are foils, films, coatings, tapes or similar thin-layer materials, containing an alkali-soluble component by bringing them into contact with alkali treated surfaces are connected or glued together, so it is with regard to generally required on the strength of the concentration of the alkali solution to be used, neutralize the alkali after the connection is made. Through the Neutralization is said to strengthen the bond, eliminate the stickiness and create a Damage or spoilage of the possibly with the connection points in Contact with incoming goods can be avoided. The presence of strong alkali must be avoided especially if the foils or coatings are used as containers for storing meat products. Another disadvantage caused by the present is caused by alkali, is that when storing the coatings in Stack the alkali into the adjacent coatings, causing sticking of the individual coatings.

Die Neutralisation des Alkali kann durch Säuren erfolgen, beispielsweise verdünnte Essigsäure oder Weinessig. Werden die Überzüge nicht unmittelbar nach der Neutralisation verwendet, so muß die Säure ausgespült werden, da sie sonst eine Versprödung und Schwächung des alkalilöslichen Werkstoffes bewirkt. The alkali can be neutralized by acids, for example diluted acetic acid or wine vinegar. The coatings are not immediately after used for neutralization, the acid must be rinsed out, otherwise it will cause a Causes embrittlement and weakening of the alkali-soluble material.

Die vorgenannten Mängel werden bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeschaltet. Dieses besteht darin, daß die Folien mit Harnstoff imprägniert und die in Aussicht genommenen Verbindungsstellen der Folien mit einer mindestens 1 °/ igen Alkalilösung benetzt werden, woran sich ein Zusammenpressen der vorgenannten Verbindungsstellen anschließt. Der Alkaligehalt der Lösung liegt vorzugsweise zwischen 1 und 6 °/o. The aforementioned shortcomings are when using the invention Procedure switched off. This consists in that the films are impregnated with urea and the envisaged connection points of the foils with at least one 1% alkali solution are wetted, resulting in a compression of the aforementioned Connecting points. The alkali content of the solution is preferably between 1 and 6 ° / o.

Die Erfindung ermöglicht somit die Verwendung von verhältnismäßig schwachen Alkalilösungen, was im Hinblick auf die vorgenannten Nachteile bei Anwendung von Lösungen mit höherem Alkaligehalt von besonderem Vorteil ist.The invention thus enables the use of relatively weak alkali solutions, what in view of the aforementioned disadvantages when using of solutions with a higher alkali content is of particular advantage.

Nach einer sehr votteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden zur Benetzung der Verbindungsstellen Lösungen mit einem sehr niedrigen Alkaligehalt verwendet, wobei das miteinander zu verklebende Material abgekühlt wird. According to a very advantageous embodiment of the invention solutions with a very low alkali content to wet the joints used, wherein the material to be glued together is cooled.

Der Harnstoff kann gleichzeitig als Weichmacher für den Film oder die Folie dienen und so ganz oder teilweise die üblichen Weichmacher ersetzen. The urea can act as a plasticizer for the film or at the same time serve the film and thus completely or partially replace the usual plasticizers.

In vielen Fällen kann die Alkalilösung in einer derart geringen Menge verwendet werden, daß sich eine Trocknung nach Verklebung der Materialien erübrigt. In many cases, the alkali solution can be in such a small amount used that yourself there is no need to dry after the materials have been bonded.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen, wie bereits erwähnt, vorzugsweise alkalilösliche, wasserunlösliche Cellulosederivate, beispielsweise niedere Alkylhydroxyalkyl-oder Carboxyalkyläther der Cellulose in Betracht ; vorzugsweise werden Methyl-, Äthyl-, Hydroxyäthyl-und Carboxymethyläther der Cellulose und Mischäther dieser Gruppe verwendet. Gleichfalls können Folien aus Celluloseätherxanthogenaten, Cellulose-Xantho-Ather, Cellulosethiourethanen und Cellulose-Xantho-Fettsäuren Veiwendung finden. For the implementation of the method according to the invention come how already mentioned, preferably alkali-soluble, water-insoluble cellulose derivatives, for example, lower alkyl hydroxyalkyl or carboxyalkyl ethers of cellulose in Consideration; methyl, ethyl, hydroxyethyl and carboxymethyl ethers are preferred the cellulose and mixed ethers of this group are used. Likewise, foils can from cellulose ether xanthates, cellulose xantho ethers, cellulose thiourethanes and cellulose-xantho fatty acids are used.

Solche Cellulosederivate können in Verbindung mit einer biegsamen Unterlage, beispielsweise aus einem porösen Papier, verwendet werden. Ein Material für die Durchführung des erfindungsgemäß en Verfahrens ist beispielsweise dünnes poröses Papier, das durch und durch mit einem alkalilöslichen Cellulosedenvat, beispielsweise Hydroxyäthylcellulose getränkt ist. Ein derartigesMaterial wird bei der Behandlung mit einer Alkalilösung, insbesondere einer solchen mit einem Alkaligehalt von mehr als 6 °/0, sofort klebrig. Such cellulose derivatives can be used in conjunction with a flexible Underlay, for example made of a porous paper, can be used. One material for carrying out the method according to the invention, for example, is thin porous paper, which is through and through with an alkali-soluble cellulose denvate, for example Hydroxyethyl cellulose is soaked. Such a material is used in the treatment with an alkali solution, especially one with an alkali content of more than 6 ° / 0, immediately tacky.

Bei der Dmchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Menge der die Klebrigkeit der miteinander zu verbindenden Materialien bewirkenden Lösung sorgfältig überwacht werden, so daß kein Überschuß an dieser Lösung von den Verbindungsstellen abgepreßt zu werden braucht, so daß sich die Verwendung neutralisierender Substanzen und/oder die Anwendung einer besonderen Trocknung erübrigt. Um die Menge der angewandten Alkalilösung in zufriedenstellender Weise überwachen zu können, erfolgt die Zufuhr der Lösung beispielsweise über einen Docht oder andere Verteilungsmitte], die in Berührung mit den miteinander zu verklebenden Oberflächen gebracht werden ; es kommt dann nur so viel Alkalilösung zur Verwendung, als gerade zur Befeuchtung der Oberflächen notwendig ist. When carrying out the process according to the invention, the amount the tackiness of the materials to be bonded together carefully monitored so that there is no excess of this solution from the joints needs to be squeezed, so that the use of neutralizing Substances and / or the use of special drying is unnecessary. To the amount of applied To be able to monitor the alkali solution in a satisfactory manner, the supply takes place the solution, for example, via a wick or other distribution center], which in Brought into contact with the surfaces to be glued together; it comes then only as much alkali solution to use as just to moisten the surfaces necessary is.

Nachdem Teile der Folie oder des Films infolge der Klebewirkung, die durch die Alkalilösung hervorgerufen wird, miteinander verbunden sind, werden die Verbindungsstellen vorzugsweise einem Druck unterworfen, um eine gute Verklebung zu gewährleisten. Neigen die Verbindungsstellen nach der Trocknung zur Sprödigkeit, beispielsweise bereits bei der Herstellung oder Lagerung, so kann eine geringe Menge eines Weichmachers, beispielsweise ein mehrwertiger Alkohol, der Alkalilösung zugegeben werden, um eine genügende Plastifizierung an der Verbindungsstelle zu gewährleisten. After parts of the foil or film as a result of the adhesive effect, caused by the alkali solution are connected to each other the connection points are preferably subjected to pressure in order to ensure a good bond to ensure. If the connection points tend to become brittle after drying, for example, already during production or storage, a small amount can be used a plasticizer such as a polyhydric alcohol is added to the alkali solution to ensure sufficient plasticization at the connection point.

Obgleich Harnstoff allein als Weichmacher für die Folien, Filme od. dgl., welche gemäß der Erfindung behandelt werden, angewandt werden kann, so ist es im allgemeinen doch wirtschaftlicher, den Harnstoff in einer solchen Menge mit anderen Weichmachersubstanzen zu verwenden, daß einmal eine gute Verklebung erzielt wird und zum anderen die Verbindungsstellen genügend plastifiziert sind. Wenn auch Harnstoff in einer Menge von weniger als 1 °/o in bezug auf das Trockengewicht der Folie angewandt werden kann, um die Alkalikonzentration der die Klebrigkeit der miteinander zu verbindenden Materialien herbeizuführenden Lösung herabzusetzen, so erweisen sich jedoch Harnstoffkonzentrationen von wenigstens 3 °/0 als zweckmäßig. Although urea alone as a plasticizer for the foils, films or. The like. Which are treated according to the invention, can be applied, so is it is generally more economical to use the urea in such an amount to use other plasticizer substances that once achieved a good bond and on the other hand the connection points are sufficiently plasticized. If also Urea in an amount less than 1 ° / o based on the dry weight of the Foil can be applied to reduce the alkali concentration of the stickiness of the to reduce the solution to be brought about by the materials to be joined together, however, urea concentrations of at least 3% are found to be expedient.

Der Harnstoff kann in dem Film oder in der Folie bis zu einer Menge von etwa 30°/o, bezogen auf das Trockengewicht des Films oder der Folie, als Weichmacher und als Vermittler für die Verklebung der vorgenannten Materialien eingearbeitet sein. Um Harnstoffgehalte in dieser Höhe zu erzielen, besitzt das Weichmacherbad, durch welches die Folie, der Film od. dgl. durchgezogen wird, eine Harnstoffkonzentration zwischen 1, 5 und 12°/o. Bei Verwendung einer solchen Harnstoffmenge, die eine wirksame und augenblickliche Verbindung der Materialien gewährleistet, können auch noch die üblichen Weichmacher für Cellulosefilme eingesetzt werden, beispielsweise mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Glykol, Diäthylenglykol, Sorbit und Butylenglykol oder ein Alkylolamin.The urea can be in the film or in the foil up to an amount of about 30%, based on the dry weight of the film or sheet, as a plasticizer and as Intermediate for the bonding of the aforementioned materials incorporated be. In order to achieve this level of urea, the plasticizer bath through which the foil, the film or the like is pulled through, a urea concentration between 1.5 and 12 per cent. When using such an amount of urea that an effective and instant connection of the materials can also be guaranteed customary plasticizers for cellulose films are used, for example polyvalent ones Alcohols such as glycerin, glycol, diethylene glycol, sorbitol and butylene glycol or a Alkylolamine.

Ein besonders marktfähiges Verpackungsmaterial enthält beispielsweise 15 bis 25 eines Weichmachers, bezogen auf das Trockengewicht des Films. Hiervon kann der Anteil des Harnstoffes 3 bis 20 °/O betragen. Der Rest besteht aus einer anderen Weichmacherverbindung. A particularly marketable packaging material contains, for example 15-25 of a plasticizer based on the dry weight of the film. Of this the proportion of urea can be 3 to 20%. The rest consists of one other plasticizer compound.

Beispiel Aus einer Lösung, bestehend aus 7, 5% einer alkalilöslichen, wasserunlöslichen Hydroxyäthylcellulose, 7, 5 °/0 Natriumhydroxyd und 85 °/0 Wasser, werden durch Ausgießen. dieser Lösung Filme hergestellt. Bei der Hydroxyäthylcellulose handelte es sich um ein Produkt mit einem niedrigen Gehalt an Äthergruppen ; es kamen eine Athylenoxydeinheit auf 4 bis 6 Glukoseeinheiten, so daß sich ein Substitutionsfaktor von ungefähr 0, 2 ergab. Example From a solution consisting of 7.5% of an alkali-soluble, water-insoluble hydroxyethyl cellulose, 7, 5 ° / 0 sodium hydroxide and 85 ° / 0 water, are by pouring out. films made of this solution. In the case of hydroxyethyl cellulose was it a product with a low content of ether groups; it one ethylene oxide unit came to 4 to 6 glucose units, so that there is a substitution factor of about 0.2.

Die Filme wurden in einer Lösung, die 11 bis 15% Schwefelsäure und 24, 5 bis 26, 3 0/, Natriumsulfat enthält, bei 40°C koaguliert. Nach der Koagulation wurden die Filme bei 75°C mit Wasser ausgewaschen und gleichfalls bei 75° C in verschiedenen Weichmacherbädern behandelt, deren Zusammensetzung in der nachstehenden Tabelle A angegeben ist. Nach dieser Behandlung wurde der Film auf beheizten Walzen bei 75° C getrocknet. Es wurden mehrere Versuche (I, II, III, IV, V) durchgeführt, wobei die Zusammensetzung des Weichmacherbades bei jedem Versuch geändert wurde.The films were made in a solution containing 11 to 15% sulfuric acid and Contains 24.5 to 26.3 0 /, sodium sulphate, coagulated at 40 ° C. After coagulation the films were washed out with water at 75 ° C and also at 75 ° C in various Treated plasticizer baths, the composition of which is given in the table below A is specified. After this treatment, the film was placed on heated rollers 75 ° C dried. Several experiments (I, II, III, IV, V) were carried out, whereby the composition of the plasticizer bath was changed for each experiment.

Tabelle A Versuche I II IH) IV V Zusammensetzung des Weichmacherbades Glycerin..................................... % | 7,5% | 2,5% Harnstoff ..................................... 0 % 0 % 6,0% 6,0% 4,0% 38 °/, Natrium-2-athylhexylsulfat (Oberflächen- 0 % % 0, 5% 0 % 0, 5% 0, 5% Zusammensetzung des Films Harnstoff 0 % 0 % 15, 1% 16, 0% 10, 0% Glycerin .................................. 19,9% 19,5% 6,4% 7,4% 6,6% Feuchtigkeit............................... 9,3% 9,0% 8,1% 8,4% 8,8% Cellulosederivat........................... 70,8% 71,5% 70,4% 68,2% 74,6% In der nachstehenden Tabelle B sind zum Vergleich die bei den verschiedenen Versuchen sich ergebenden Festigkeiten an den Verbindungsstellen der Folien bei 24° C angegeben. Hierbei bedeutet : A eine ausgezeichnete Festigkeit ; der Film reißt nur außerhalb der Verbindungsstelle ein ; B eine besonders gute Festigkeit ; der Film zeigt nur eine sehr geringe Tendenz, an den Verbindungsstellen einzureißen ; C eine mittlere Festigkeit an den Verbindungsstellen ; D eine geringe Festigkeit ; bereits bei geringem Zug erfolgt eine Trennung an den Verbindungsstellen ; E fast überhaupt keine Verklebung an den Verbindungsstellen.Table A. try I II IH) IV V Composition of the softener bath Glycerin .....................................% | 7.5% | 2.5% Urea ..................................... 0% 0% 6.0% 6.0% 4.0% 38 ° /, sodium 2-ethylhexyl sulfate (surface 0%% 0.5% 0% 0.5% 0.5% Composition of the film Urea 0% 0% 15, 1% 16, 0% 10, 0% Glycerin .................................. 19.9% 19.5% 6.4% 7.4 % 6.6% Moisture ............................... 9.3% 9.0% 8.1% 8.4% 8, 8th% Cellulose derivative ........................... 70.8% 71.5% 70.4% 68.2% 74.6% For comparison, Table B below shows the strengths at the joints between the films at 24 ° C. during the various tests. Here: A means excellent strength; the film tears only outside the joint; B particularly good strength; the film shows very little tendency to tear at the joints; C a medium strength at the joints; D low strength; A separation occurs at the connection points even with a slight pull; E almost no adhesion at all at the connection points.

Tabelle B Versuche NaOH-Gehalt der Lösung I II III IV V 2%..................... E E D D D 4%..................... D D B B B 6%..................... C C A A A 80/................. A A A A A Bei den vorgenannten Versuchen wurden zufriedenstellende Verklebungen bei den Filmen erhalten, wenn der Harnstoffgehalt 10°/o oder mehr betrug und der Alkaligehalt der zur Anwendung kommenden wäßrigen Lösung zwischen 3 und 4"/o lag. Auf der anderen Seite wurden bei den Versuchen I und II, bei denen der Film keinen Harnstoff enthielt, dann schlechte Verklebungen erhalten, wenn eine 4 /oige Alkalilösung zur Anwendung kam.Table B. try NaOH content of the solution I II III IV V 2% ..................... EEDDD 4% ..................... DDBBB 6% ..................... CCAAA 80 / ................. AAAAA In the aforementioned experiments, satisfactory bonds were obtained in the films when the urea content was 10% or more and the alkali content of the aqueous solution used was between 3 and 4%. On the other hand, in experiments I and II, in which the film contained no urea, then obtained poor bonds when a 4% alkali solution was used.

Zufriedenstellende Verklebungen wurden hierbei nur dann erhalten, wenn die Alkalikonzentration über 6° ! o anstieg.Satisfactory bonds were only obtained here, if the alkali concentration is above 6 °! o increase.

Wenn auch die vorgenannten Versuche die relative Wirksamkeit der Verklebungen bei einem Cellulosederivat demonstrieren, wenn in einem Falle Harnstoff zur Anwendung kommt und im anderen Falle Harnstoff fehlt, so berücksichtigen sie jedoch nicht die Bedingungen, die bei Verwendung von Alkali und Harnstoff für die Verklebungen am förderlichsten sind. So wurden die Verklebungen lediglich bei Raumtemperatur durchgeführt. Even if the aforementioned attempts show the relative effectiveness of the Demonstrate adhesions in a cellulose derivative, if urea in one case is used and in the other case urea is absent, take them into account however, not the conditions that apply when using alkali and urea for the Bondings are most beneficial. The bonds were only made at room temperature carried out.

Die Alkalikonzentration der für die Verklebung von harnstoffhaltiger Hydroxyäthylcellulose zur Anwendung kommenden Lösung kann jedoch ohne weiteres bis auf 1 °/o reduziert werden, wenn eine genügend niedrige Temperatur, beispielsweise 10° C und darunter, zur Anwendung kommt. Die Abkühlung kann dadurch erfolgen, daß die Alkalilösung in ihrem Behälter abgekühlt wird oder daß die befeuchteten oder trockenen Oberflächen kurz vor der Verklebung abgekühlt werden oder dadurch, daß unmittelbar nach der Verklebung, bevor das Wasser der Alkalilösung verdampft ist oder Gelegenheit hat, in größerem Umfang von der durch die Lösung benetzten Oberfläche abzufließen, die Verbindungsstellen eine Abkühlung erfahren.The alkali concentration of the for the bonding of urea-containing Hydroxyethyl cellulose used solution can, however, easily up to be reduced to 1% if a sufficiently low temperature, for example 10 ° C and below, is used. The cooling can take place in that the alkali solution is cooled in its container or that the moistened or dry surfaces are cooled shortly before bonding or by that immediately after bonding, before the water in the alkali solution has evaporated or has the opportunity to a greater extent from the surface wetted by the solution flow away, the joints experience a cooling.

Die oben geschilderten Versuche wurden mit einer Folie aus Hydroxyäthylcellulose durchgeführt, wobei diese einen verhältnismäßig niedrigen Gehalt an Äthergruppen aufwies, um dadurch eine geringe Empfindlichkeit gegen Wasser zu erhalten. Die Verklebung von solchen Folien kann aber dann bei sehr geringen Alkalikonzentrationen durchgeführt werden, wenn der Substitutionsgrad so weit erhöht wird, daß eine Wasserlöslichkeit gerade noch unterbleibt. Der Gehalt an Athylenoxydeinheiten in der Cellulose bzw. die Zahl an Äthylenoxydgruppen pro Glukoseeinheit kann dabei einem Substitutionsgrad bis zu 0, 4 entsprechen. Eine solche Hydroxyäthylglukose ist noch wasserunlöslich. Bis zu diesem Substitutionsgrad werden bei Verwendung von Lösungen mit einem Alkaligehalt von nicht mehr als 1 °/o zufriedenstellende Verklebungen erhalten. The experiments outlined above were carried out with a film made of hydroxyethyl cellulose carried out, these having a relatively low content of ether groups to thereby have low sensitivity to water. The bonding Such films can, however, then be carried out at very low alkali concentrations if the degree of substitution is increased so much that water solubility is still missing. The content of ethylene oxide units in the cellulose or the number of ethylene oxide groups per glucose unit can be a degree of substitution up to 0.4 correspond. Such a hydroxyethyl glucose is still insoluble in water. Up to this degree of substitution when using solutions with an alkali content of not more than 1% satisfactory bonds obtained.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for gluing foils or the like. made of water-insoluble, alkali-soluble materials, preferably cellulose derivatives, characterized in that the foils are impregnated with urea and the prospect taken connection points of the foils with an at least figy alkali solution are wetted, resulting in a compression of the aforementioned connection points connects.

2. The method according to claim 1, characterized in that the urea content of the foils to be glued together, preferably between 3 and 30% on the dry weight of the foils.

3. The method according to one or both of the preceding claims, characterized in that the alkali content of the solution is between 1 and 6%.

4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the films are treated in a plasticizer bath, that contains at least 1.5 "/ urinary peat.

5. The method according to claim 4, characterized in that the plasticizer bath contains other plasticizer compounds, preferably polyhydric alcohols.

6. The method according to claim 4 and 5, characterized in that the Plasticizer bath contains a surface-active compound.

7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the impregnation of the films with urea in the dry State of the films to be impregnated is carried out.

8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the wetted joints are brought together and must be cooled before the water at these junctions has been removed is.

9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the films are made of a hydroxyethyl cellulose impregnated Made of paper.

10. The method according to claim 9, characterized in that the films be dried before the connection points are wetted.