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Klebstoffabweisende Trennfolien und Verfahren zu ihrer Herstellung
Es ist bekannt, Silicone zur klebstoffabweisenden Ausrüstung von Papieren zu verwenden.
Sie werden als Dispersion oder Lösung auf das zu behandelnde Papier aufgebracht,
wonach die Flüssigkeit verdampft und ihre Vernetzung in Gegenwart von Härtern und
Beschleunigern durch Anwendung eines Temperaturschocks eingeleitet wird. Da das
Ausmaß der Vernetzung von vielen Faktoren, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und
Zeit, beeinflußt wird, ist es schwierig und bei der Anwendung im technischen Maßstab
praktisch unmöglich, die vom Vernetzungsgrad abhängige Stärke der Klebstoffabweisung
vorherzubestimmen und damit auf reproduzierbare Werte einzustellen. Zu diesem Nachteil
gesellt sich noch der Nachteil, daß die Stärke der Klebstoffabweisung nach der Ausrüstung
der Papiere nicht konstant bleibt.
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Im allgemeinen kann mit Siliconen nur eine verhältnismäßig starke
Klebstoffabweisung erzielt werden, der zu Vergleichszwecken der Index 100 zugeordnet
werden soll. Damit ein mit Siliconen klebstoffabweisend gemachtes Papier, wenn es
als wieder entfernbares Abdeckpapier für klebende Schichten verwendet werden soll,
überhaupt an der klebenden Schicht haften bleibt, muß diese Schicht einen Haftkleber
mit starkem Haftvermögen enthalten. In allen Fällen, wo Haftkleber mit geringerem
Haftvermögen erwünscht sind, sind daher Silicone für die klebstoffabweisende Ausrüstung
von Abdeckpapieren weniger geeignet. Dies gilt insbesondere für eine Klebstoffabweisung
im Indexbereich von 20 bis 80. In Fällen, wo kein Anhaften am klebenden Material
notwendig ist und ein verhältnismäßig geringes Klebvermögen vorliegt, ist die Ausrüstung
mit Siliconen in der Regel zu kostspielig.
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Es wurde nun gefunden, daß die vorstehend beschriebenen Nachteile
vermieden werden, wenn der klebstoffabweisende Überzug der Trennfolie ein Gemisch
aus Polyäthylen und einem Amidwachs enthält.
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Der Überzug der erfindungsgemäßen Trennfolie enthält 10 bis 90 Gewichtsprozent
eines Amidwachses und 90 bis 10 Gewichtsprozent eines damit verträglichen Polyäthylens,
wobei mindestens ein Teil des Polyäthylens ein Molekulargewicht unterhalb 5000 besitzt.
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Amidwachse sind einheitliche und genau definierte, synthetische Wachse
aus einer höheren Fettsäure, wie Rizinusöl- und Stearinsäure, und einem ein- oder
mehrwertigen, primären, sekundären oder tertiären aliphatischen oder aromatischen
Amin. Für die erfindungsgemäßen Zwecke eignen sich vor allem die Amide der Stearinsäure
mit primären aliphatischen Aminen, wie Äthylamin, Propylamin, Äthylendiamin, Propylendiamin
und Diäthylentriamin. Als ganz besonders zweckmäßig hat sich Distearoyläthylendiamid
erwiesen.
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Es hat sich gezeigt, daß Amidwachse mit Polyäthylensorten, deren
Molekulargewicht 5000 nicht übersteigt, in jedem Verhältnis verträglich sind. Die
Verträglichkeit beider Komponenten nimmt mit steigendem Molekulargewicht des Polyäthylens
ab. Durch Verwendung eines Gemisches aus Polyäthylensorten mit Molekulargewichten
von unter 5000 einerseits und von über 5000 andererseits kann die Verträglichkeit
mit dem Amidwachs jedoch wieder so weit erhöht werden, daß sie von dem Verhältnis
beider Komponenten unabhängig ist.
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Um festzustellen, ob ein bestimmtes Amidwachs mit einer bestimmten
Polyäthylensorte in dem gewünschten Mengenverhältnis verträglich ist oder nicht,
geht man im allgemeinen folgendermaßen vor: Die Komponente, die in größerer Menge
verwendet werden soll, wird bei etwa 1500 C geschmolzen, worauf die andere langsam
unter Rühren zugegeben wird. Die Verträglichkeit gibt sich durch die Bildung einer
echten Lösung, die völlig klar ist, zu erkennen.
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Sind die beiden Komponenten in dem angewandten Mischungsverhältnis
miteinander nicht verträglich, dann entsteht eine trübe Schmelze, oder es erfolgt
Phasentrennung.
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Die Antiklebeeigenschaften von Amidwachsen sind bekannt. Auf Grund
dieser Eigenschaften werden sie als Formtrenn- und Schmiermittel bei der Verarbei-
tung
von Kunststoffen und Metallen sowie bei der Herstellung von Folien und zur Extruderverarbeitung
von Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polystyrol und synhetischem Kautschuk als Gleitmittel
verwendet.
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Die Extruderverarbeitung von Polyäthylenen wendet man in der Regel
auf Polyäthylensorten mit höherem Molekulargewicht an, denen man bis zu etwa 30/o
Amidwachs als Gleitmittel zusetzt. Die beiden Komponenten sind miteinander nur noch
schlecht verträglich. Das Amidwachs scheidet sich in der Schmelze vom Polyäthylen
ab und bildet einen gut schmierenden Film zwischen dem Polyäthylen und den Metallwandungen
des Extruders.
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Amidwachse werden auch zur klebstoffabweisenden und wasserabstoßenden
Ausrüstung von Papier verwendet. Zu diesem Zweck wird eine wäßrige Dispersion des
Amidwachses entweder dem Stoff in der Bütte vor der Verarbeitung auf der Papiermaschine
zugefügt oder oberflächig in der Leimpresse auf die Bahn aufgebracht. Nach der Papierherstellung
wird dann eine abschließende Heißkalandrierung bei einer Temperatur von mindestens
1400 C durchgeführt, um durch den dabei eintretenden Schmelzfluß eine möglichst
gute Verteilung des Amidwachses auf der Papieroberfläche und eine Verankerung desselben
an der Papierfaser zu erreichen. So kann beispielsweise ein 80-g-Natronkraftpapier
in der Leimpresse mit einer Auflage von 10 glm2 Amidwachs so weit klebeabweisend
gemacht werden, daß sich ein mit einem Haftkleber versehenes Klebeband von diesem
Papier wieder abziehen läßt, ohne daß dessen Oberfläche sichtbar verletzt wird.
Dagegen leidet hierbei das Klebeband, weil feine Teilchen des Wachses auf der klebenden
Schicht verbleiben. Die Amidwachse sind nämlich unelastisch und sehr brüchig, so
daß die beim Abziehen der Abdeckfolie vom Haftkleber des Bandes auftretenden Zugkräfte
zur teilweisen Zerstörung des Wachsfilms auf der Papieroberfläche ausreichen.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurde versucht, Amidwachse durch einen
Zusatz von Äthylcellulose zu elastifizieren. Äthylcellulose wird jedoch von den
meisten Lösungsmitteln, Weichmachern, Weichharzen, Fettsäuren, Ölen u. dgl. gelöst
oder angequollen.
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Die praktische Brauchbarkeit von Papieren, bei deren Ausrüstung mit
Äthylcellulose elastifizierte Amidwachse verwendet wurden, ist daher sehr beschränkt.
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Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß klebstoffabweisende
Überzüge für Trennfolien aus von miteinander verträglichen Gemischen aus einem Amidwachs
und Polyäthylen allen praktischen Anforderungen genügen und mit sehr geringem Aufwand
an Material und Arbeit auf Trägerfolien erzeugt werden können.
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Außer Polyäthylen und einem Amidwachs können die erfindungsgemäßen
Trennfolien in ihrem obere zug, wenn nur eine geringe Stärke der Klebstoffabweisung
erforderlich ist, noch Paraffin, mikrokristalline Wachse, Bitumen, Ozokerit, Asphalt,
Fettsäuren, z. B. Stearinsäure, oder fettsaure Salze, z. B. eine Metallseife, als
Streckmittel enthalten.
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Die Stärke der Klebstoffabweisung der erfindung gemäßen Abdeckfolie
nimmt mit steigendem Anteil an Amidwachs in der Beschichtungsmasse zu. Durch Abwandlung
der Mengenverhältnisse von Polyäthylen zu Amidwachs innerhalb des oben angegebenen
Bereichs kann jede gewünschte Stärke der Klebstoffabweisung zwischen den Indexzahlen
20 und 80 vor-
bestimmt werden. Der einmal eingestellte Wert dt Klebstoffabweisung
der erfindungsgemäßen Trennfolien bleibt über lange Zeiträume unverändert erhalten.
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Die erfindungsgemäßen Trennfolien können als Trägerpapiere für Abziehlacke,
z. B. in der Abzieht bilderindustrie, sowie als Abdeckfolien für Haftkleber, z.
B. für Dauerklebebänder, verwendet werden.
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Erfindungsgemäß werden diese Trennfolien dadurch hergestellt, daß
man die auf einer Trägerfolie, z. B. auf Papier befindliche geschmolzene Beschichtungsmasse,
durch plötzliches Abschrecken auf eine unter ihrem Trübungspunkt liegende Temperatur
in den erstarrten Zustand überführt. Durch diese Arbeitsweise kann bei entsprechender
Auftragsmenge ein hochglänzender Überzug erzielt werden.
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Die Beschichtungsmassen können in Form von Dispersionen in der Leimpresse
der Papiermaschine aufgebracht und durch eine nachträgliche Heißkalan drierung bei
einer über dem Schmelzpunkt der Be schichtungsmasse liegenden Temperatur verschmotzen
werden. Das Abschrecken erfolgt dann mit Hiife einer Kühlwalze.
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Vorzugsweise wird die Beschichtung der Trägerfolie jedoch mit Paraffinier-
oder Wachsmaschinee (Fr. Ohl, Imprägnieren von Papier und Pappe, Papiertechnische
Bibliothek, Bd. 2, Dr. Sändig Verlag KG, Wiesbaden, 1959, S. 14 bis 18) unter Verwendung
der geschmolzenen Beschichtungsmasse durchgeführt. Hierbei wird die Trägerfolie
direkt mit der Schmelze beschichtet und die beschichtete Flache durch Umlaufen um
eine hochpolierte und gekühlte Walze mit Hochglanz versehen.
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Erfolgt die Beschichtung auf der maschinenglatten oder satinierten
Seite von Papieren, so reichen 6 gute Beschichtungsmasse aus, um einen eiuheitlic
en hochglänzenden Film auf dem Papier zu erzielen.
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Die Haftfestigkeit eines solchen Films an dem Papier und die Elastizität
des Films sind sehr gut.
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Auf die in dieser Weise beschichteten Oberflächen lassen sich Lacke
verschiedenster Zusammensetzung, aber auch Druckfarben aufbringen. Sie haben späterhin,
z. B. nach Verdunstung der Lösungsmittel, eine ausreichende Haftung, können aber
mechanisch leicht von der Folie abgezogen werden. Die hochglänzende Oberfläche der
Papierbeschichtung überträgt sich auf die Abziehfolie.
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Trübungserscheinungen im Abziehlack treten nicht auf, und beim Aufbringen
zeigen die Abziehlacke gute Verlaufserscheinungen. Die Beschichtungsmasse der Trägerfolie
wirkt sich nicht veriaufshemmend aus, wie dies beispielsweise bei den Siliconen
durch Begünstigung zur Tröpfchenbildung (Orangenschaleneffekt) der Fall ist. Hierbei
ist es gleichgültig, ob das Aufbringen der Lacke durch Spritzen, Siebdruck, Steindruck,
Kupfertiefdruck oder auf andere bekannte Weise erfolgt.
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Als Trägermaterial für die erfindungsgemäßen klebstoffabweisenden
Trennfolien eignet sich jedes beliebige Papier. Die nicht mit dem klebstoffabweisenden
Überzug versehene Seite der Trägerfolie kann unbeschichtet sein oder eine für einen
bestimmten Verwendungszweck erwünschte Beschichtung tragen.
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Diese Beschichtung kann sich bereits vor dem Aufbringen des klebstoffabweisenden
Überzugs auf dem Trägermaterial befinden, wenn sie so zusammen%esetzt ist, daß sie
keine Veränderung erfährt, wenn die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse im e
schmolzenen
Zustand auf das Trägermaterial aufgebracht oder auf demselben geschmolzen wird.
Ist dagegen zu befürchten, daß eine beliebig gewählte Beschichtung auf der nicht
klebstoffabweisenden Seite der Trägerfolie bei den Temperaturen leidet, die bei
dem Aufbringen des klebstoffabweisenden Überzugs auftreten, dann ist es vorzuziehen,
diese Beschichtung erst auf die fertige erfindungsgemäße Trennfolie aufzubringen.
Hierbei dürfen selbstverständlich keine Temperaturen angewandt werden, bei denen
die erfindungsgemäßen klebstoffabweisenden Überzüge nachteilige Veränderungen erfahren.
Als Beispiel für Beschichtungen für die nicht klebstoffabweisende Seite der erfindungsgemäßen
Trennfolien seien genannt: mit Wachsmaschinen aufbringbare Schmelzmassen, wie Paraffin,
Paraffin-Polyäthylen-Gemische, Athylcellulosegemische usw.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.
Teile bedeuten Gewichtsteile.
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Beispiel 1 Es wird eine Abdeckfolie unter Verwendung von Natronkraftpapier
mit einem Gewicht von 40 g/m2 als Trägermaterial hergestellt.
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Die verwendete Beschichtungsmasse hat folgende Zusammensetzung: 10
Teile Polyäthylen vom Molekulargewicht 5 000, 7 Teile Polyäthylen vom Molekulargewicht
8000, 3 Teile Polyäthylen vom Molekulargewicht 12000, 80 Teile Distearoyläthylendiamid.
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Die einseitige Beschichtung des Papiers wird bei einer Temperatur
von 1750 C in einer Paraffiniermaschine in der Weise durchgeführt, daß die Papierbahn
eine der beiden hintereinander angeordneten und rotierenden Stahlwalzen halbseitig
umschlingt.
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Die Stahlwalzen tauchen bis zu einem Drittel ihres Durchmessers in
die Schmelze ein. Der Walzenspalt, durch den die Papierbahn geführt wird, wird so
eingestellt, daß die Auftragsmenge 6 g/m9 beträgt. Zur Beschichtung einer anderen
Papierbahn mit der gleichen Masse wird die Einstellung des Walzenspaltes in der
Weise verändert, daß ein Auftrag von 12 g/m2 erzielt wird.
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Nach dem Auftragen der Beschichtungsmasse wird das Papier noch durch
ein mit einer heizbaren Stahlwalze und einer Siliconkautschukanpreßwalze arbeitendes
Kaschierwerk geführt, um eine vollständige Verankerung der Beschichtungsmasse an
dem Papier zu gewährleisten. Unmittelbar danach läuft die Papierbahn über die Kühlwalze,
wobei sie mit der beschichteten Seite gegen die Walze gepreßt wird.
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Schließlich wird die Papierbahn aufgerollt.
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Die heizbare Stahlwalze des Kaschierwerks wird bei einer Temperatur
von etwa 1800 C gehalten. Die Maschinengeschwindigkeit beträgt etwa 140 m/Min.
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Unter diesen Bedingungen wird beim Umlaufen der Papierbahn um die
Kühlwalze die geschmolzene Beschichtungsmasse sehr rasch auf eine Temperatur unterhalb
ihres Trübungspunkts abgekühlt. Dadurch wird ein hochglänzender Überzug erzielt,
der zäh und biegsam ist und bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Abdeckfolie
nicht beschädigt wird.
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Beispiel 2 Es wird im Beispiel 1 beschrieben gearbeitet, wobei jedoch
ein Beschichtungsgemisch folgender Zusammensetzung verwendet wird: 30 Teile Polyäthylen
vom Molekulargewicht 4000, 70 Teile Distearoyläthylendiamid.
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Es wird wiederum ein hochglänzender, zäher, elastischer Überzug erzielt.
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Beispiel 3 Mit einer Beschichtungsmasse aus 90 Teilen Polyäthylen
vom Molekulargewicht 5000, 10 Teilen Distearoyläthylendiamid wird nach der im Beispiel
1 beschriebenen Arbeitsweise ein klebstoffabweisendes Papier erhalten, das für die
Verpackung von Frischfleisch besonders gut geeignet ist. Das Frischfleisch ist nach
einer Lagerung von 24 Stunden noch nicht an dem Papier angeklebt. Das gleiche Papier
kann auch zum Einwickeln von Karamellen und Bonbons verwendet werden, an denen es
auch nach einer Lagerzeit von mehreren Monaten beim Auswickeln keine Spuren der
Beschichtung, geschweige denn des Papiers selbst hinterläßt.
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Patentanspriiche: 1. Trennfolie aus einem Trägermaterial mit einem
klebstoffabweisenden Überzug auf Basis vonAmidwachsen, dadurch gekennzeichnet, daß
der Überzug aus 10 bis 90 Gewichtsprozent eines Amidwachses und 90 bis 10 Gewichtsprozent
eines damit verträglichen Polyäthylens besteht, wobei mindestens ein Teil des Polyäthylens
ein Molekulargewicht unterhalb 5000 besitzt.