DE1243508B

DE1243508B - Coating compound for packaging cardboard

Info

Publication number: DE1243508B
Application number: DEA42781A
Authority: DE
Inventors: William Henry Joseph Nussl Jun
Original assignee: Atlantic Refining Co
Current assignee: Atlantic Richfield Co
Priority date: 1962-04-04
Filing date: 1963-04-01
Publication date: 1967-06-29

Description

überzugsmasse für Verpackungspappe Die Erfindung betrifft überzugsmassen für Pappdeckel für gefrorene Lebensmittel, insbesondere Überzugsmassen, die Erdöl-Kohlenwasserstoffwachs enthalten und zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen geeignet sind.Coating Compound for Packaging Cardboard The invention relates to coating compounds for cardboard lids for frozen foods, especially coatings, the petroleum-hydrocarbon wax and are suitable for use at low temperatures.

Eine zum überziehen von Pappdeckel für gefrorene Lebensmittel und für Eiskrein geeignete Masse muß bestimmte wesentliche EiLyenschaften aufweisen. Sie muß sowohl an der bedruckten Seite als auch an der unbedruckten Seite des Pappdeckels ohne Brechen oder RißbÜdung bei Temperaturen bis herab zu - 501 C haften. Sie muß eine hohe Blocktemperatur haben, so daß die überzogenen Tafeln (Rohlinge) bei der Lagerung nicht aneinanderkleben und daß sich eine glatte Zufuhr von den Stapeln, und zwar ' nur ein einziger Bogen, zur gegebenen Zeit zu einer mit hoher G - eschwindigkeit arbeitenden Packanlage ermöglichen läßt. Der überzug sollte auch einen hohen Glanz und eine gute Glan stabilität haben, so daß die Anziehungskraft des Druckes und der Verpackung für das Ansprechen des Verbrauchers gesteigert wird.A mass suitable for covering cardboard lids for frozen foods and for ice cream cleaning must have certain essential properties. You must both face and on the unprinted side of the Pappdeckels without breaking or RißbÜdung at temperatures down to - 501 C stick. They must have a high blocking temperature, have so that the coated plates (blanks) did not stick together during storage and that a smooth supply of the stacking, namely 'only a single sheet, at the appropriate time to a high G - eschwindigkeit working packaging system allows. The coating should also have a high gloss and a good gloss stability, so that the attraction of the print and the packaging for the consumer appeal is increased.

Die erfindungsgemäße Masse besitzt, diese sämtlichen wesentlichen Eigenschaften und läßt sich weiterhin wirtschaftlich und leicht auf Pappdeckel aufbringen.The mass according to the invention has all of these essentials Properties and can still be applied economically and easily to cardboard lids.

Die erfindungsgemäße Masse zum überziehen von Pappdeckel für Gefriergüter besteht aus einem Erdöl-Paraffinwachs, Schmelzpunkt 60 bis 63P C, vorzugsweise etwa 621 C ...... 12 bis -16, vorzugsweise 13 bi& 15 Paraffinwachs, Schmelzpunkt 66 bis 68' Q vorzugsweise etwa 66,50 C .... 40 bis 50, vorzugsweise-43 bis 47 Halbmikrokristallffies Wachs, Schmelzpunkt 67 bis 75' C, vorzugsweise etwa 671 C ....................................................... 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18 Polyäthylene im Molekulargewichtsbereich von 2000 bis 10 000 ...... 14 bis 20 Terpenharz, Schmelzpunkt etwa 1000 C ................. ............. 2,5 bis 6,0, vorzugsweise 5 Oleamid und Stereamid .................. ........................... 0,5 bis 3,0, vorzugsweise 1,0 wobei die Gesamtmenge Wachs 80 Gewichtsprozent nicht übersteigt. Der Wachsanteil der aus den drei raffinierten Erdöl-Kohlenwasserstoffwachsen hergestellten Masse -liegt vorzugsweise ün Bereich von 68 Gewichtsprozent bis. 80 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse. Kohlenwasserstoffwachs und synthetischen Polymeren einschließlich Polyäthylen und weist im wesentlichen die folgenden Bestandteile auf, die in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Masse, angegeben sind: Das als niedrigstschmelzendes Wachs mit einem Schmelzpunkt von 60 bis 631 C verwendete besteht aus einem raffmierten Erdöl-Paraffmkohlenwasserstoffwachs, welches durch übliche Lösungsmittelextraktion von wachsartigen Destillatölen, beispielsweise unter Verwendung von Methyläthylketon als Lösungsmittel, unter üblicher . Fertigstellung unter Anwendung einer Säurebehandlung und gegebenenfalls anschließender Filtration über Tone hergestellt wurde.The composition according to the invention for covering cardboard lids for frozen goods consists of a petroleum paraffin wax, melting point 60 to 63 ° C., preferably about 621 ° C. ...... 12 to -16, preferably 13 to 15 paraffin wax, melting point 66 to 68 ° C. preferably about 66.50 C .... 40 to 50, preferably -43 to 47 semi-microcrystalline wax, melting point 67 to 75 ° C, preferably about 671 C .................. ..................................... 10 to 20, preferably 12 to 18, polyethylenes in the molecular weight range of 2000 up to 10,000 ...... 14 to 20 terpene resin, melting point approx. 1000 C ................. ............. 2, 5 to 6.0, preferably 5 oleamide and stereamide .................. ..................... ...... 0.5 to 3.0, preferably 1.0 , the total amount of wax not exceeding 80 percent by weight. The wax content of the mass produced from the three refined petroleum hydrocarbon waxes is preferably in the range from 68 percent by weight to . 80 percent by weight, based on the total weight of the mass. Hydrocarbon wax and synthetic polymers including polyethylene and has essentially the following ingredients, which are given in percent by weight based on the weight of the total mass: The wax used as the lowest melting point with a melting point of 60 to 631 C consists of a refined petroleum paraffin hydrocarbon wax , which by conventional solvent extraction of waxy distillate oils, for example using methyl ethyl ketone as a solvent, under the usual . Completion was made using an acid treatment and, if necessary, subsequent filtration through clays.

Der zweite zwischen- 66 und 681C.-schmeIzende Wachsbestandteil besteht aus einer Erdöl-Paraffinkohlenwasserstoffwachsfraktion mit einem höheren Schmelzpunkt als der erste Wachsbestandteil, der jedoch in derselben Weise hergestellt. werden kann.The second wax component, melting between 66 and 68 ° C., consists of a petroleum-paraffin hydrocarbon wax fraction with a higher melting point than the first wax component, but which is prepared in the same way. can be.

Die dritte Wachsfraktion besteht aus einem raffinierten halbmikrokristallinen Wachs, welches aus einem lösungsmittelraffinierten Schmieröldestillat von einer Viskosität -von 60 bis 80 S. U. S. (Saybolt-Universal-Sekunden) durch Entwachsen mit Lösungsmittel und Entölen mit Lösungsmittel unter Verwendung von Methyläthylketon als hauptsächliches Entwachsungs- und Entölungslösungsmittel hergestellt wurde. Das Wachs wird fertiggestellt durch übliche Filtration über Ton.The third wax fraction consists of a refined semi-microcrystalline wax made from a solvent-refined lubricating oil distillate with a viscosity of 60 to 80 SUS (Saybolt Universal Seconds) by solvent dewaxing and solvent de-oiling using methyl ethyl ketone as the main dewaxing and de-oiling solvent became. The wax is completed by conventional filtration through clay.

Als geeignet erwies sich ein Polyäthylenbestandteil, der aus einer Mischung von- Äthylenpolymeren mit einem Molekulargewichtsbereich von etwa 2000 bis 10 000 bestand, wobei die Hauptmenge der Molekulargewichte in der Mitte des Bereiches liegt und das durchschnittliche Molekülargewicht etwa 6000 beträgt. Ein unter der Warenbezeichnung »Epolene« bekanntes Polyäthylen der Firma Eastman Chemical Products Company stellt eine Mischung von Äthylenpolymeren in diesem Molekulargewichtsbereich dar und weist die angegebene gewünschte Verteilung der Molekulargewichte auf. Es besitzt einen »Ring-und-Kugel«-Erweichungspunkt zwischen 105 und 11 l' C, eine Viskosität nach Brookfield bei 1250 C in der Gegend von 900 bis 1500 eP und eine Dichte bei 251 C von etwa 0,906. Dieses Polyäthylen erwies sich geeignet in Mengen im Bereeih von 14 bs 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse.A polyethylene component consisting of a mixture of ethylene polymers having a molecular weight range of from about 2,000 to 10,000 , the majority of the molecular weights being in the middle of the range and the average molecular weight being about 6,000, was found to be suitable. A polyethylene known under the trade name "Epolene" from Eastman Chemical Products Company is a mixture of ethylene polymers in this molecular weight range and has the specified desired distribution of molecular weights. It has a "ring-and-ball" softening point between 105 and 11 l 'C, a Brookfield viscosity at 1250 C in the region of 900 to 1500 eP and a density at 251 C of about 0.906. This polyethylene was found to be suitable in amounts ranging from 14 to 20 percent by weight, based on the total weight of the mass.

Der Terpenharzbestandteil besteht aus einem thermoplastischen Terpenkohlenwasserstoffharz, welches durch katalytische Polymerisation von Pinenen, -überwiegend ß-Pinen hergestellt wurde, beispielsweise dem unter der Warenbezeichnung »Piccolyte S-100 bekannten Terpenharz der Firma Pennsylvania Industrial Chemical , Corporation. Dieses Harz hat einen Schmelzpunkt von etwa 1001 C (Toleranz ± 31 C) - nach der Erweichungspunktmethode mit Ring und Kugel. Dieses Harz hat eine sehr blasse Bernsteinfarbe, eine Säurezahl von weniger als 4 (etwa -0), eine Verseifungszahl von weniger als 4 (etwa 0) und ein spezifisches Gewicht von etwa 1,b. The terpene resin component consists of a thermoplastic terpene hydrocarbon resin which was produced by catalytic polymerisation of pines, predominantly β-pinene, for example the terpene resin known under the trade name »Piccolyte S-100 from Pennsylvania Industrial Chemical , Corporation. This resin has a melting point of around 1001 C (tolerance ± 31 C) - using the ring and ball softening point method. This resin has a very pale amber color, an acid number less than 4 (about -0), a saponification number less than 4 (about 0) and a specific gravity of about 1, b.

Der Amidbestandie'il der Masse wird in der - geringsten Menge angewandt, jedoch erwies sich dieser Bestandteil als äußerst kritisch in bezug auf -Glanz und Verminderung des Reibungskoeffizienten &s überzugs. Die ver%#rendete Menge ergibt im überzug den erforderlichen Glanz und vermindert den Reibungskoeffizienten,. so daß die überzogenen Papprohlinge leicht und glatt übereinandergleiten. Bei den Amideii der Fettsäuren mit höherem Molekulargewicht und bei den Amiden der Fettsäuren -mit nie- drigerem Molekulargewicht zeigte es sich bei Wiederholten Versuchen, daß sie überzüge mit schlechterem Glanz und schlechteren Reibungskoeffizienten ergeben, d. h. ein schlechtes »Rutschen«. In gleicher Weise ergeben die stärker ungesättigten Fettsäureamide mit Ci. schlechtere überzüge. Die erfindungsgemäße Masse wird bequemerweise hergestellt, indem die gewünschten Wachsmengen in einen Kessel gegeben werden, welcher von außen geheizt werden kann. Die Wachse werden geschmolzen und das Polyäthylen unter kräftigem Rühren Zugegeben, während Wärme angewandt wird, um die Mischung geschmolzen zu halten. Nachdem das Polyäthylen völlig in dem geschmolzenen Wachs dispergiert ist, wird ebenfalls unter kräftigem Rühren und unter Wärme das Terpenharz zugegeben, und schließlich wird das Ci.-Amid zugegeben und dispergiert. Die schließlich erhaltene Masse hat eine niedrige Viskosität, so daß sie sich gleichmäßig und glatt -über den Papdeckel während des überzugsarbeitsganges ausbreitet.The Amidbestandie'il of the mass is in the - used the least amount, but this part was found to be extremely critical with respect to gloss and reduce the friction coefficient s the coating. The amount used gives the coating the required gloss and reduces the coefficient of friction. so that the coated cardboard blanks slide easily and smoothly over one another. In the Amideii the fatty acids with higher molecular weight and the amides of fatty acids NIE drigerem molecular weight -with it was found in repeated experiments that they coatings with worse gloss and poorer coefficient of friction revealed d. H. a bad "slide". The more unsaturated fatty acid amides with Ci result in the same way. worse coatings. The composition according to the invention is conveniently prepared by adding the desired amounts of wax to a kettle which can be heated from the outside. The waxes are melted and the polyethylene added with vigorous stirring while applying heat to keep the mixture melted. After the polyethylene has been fully dispersed in the molten wax, the terpene resin is also added with vigorous stirring and with heat, and finally the Ci.-amide is added and dispersed. The mass finally obtained has a low viscosity, so that it spreads evenly and smoothly over the cardboard cover during the coating operation.

Wenn sie auf Pappdeckel in einem dünnen Film aufgebracht und mitWasser (etwa 4' Q abgeschreckt wird, ergibt diese Masse einen überzug mit einem sehr hohen Glanz, d. h- 70 bis 8011/o Reflektanz, ge# messen nach der 20'-Spiegelglanzmethode ASTM (D-1834-61 T). Sie haftet an dem Pappdeckel ohne Brechen oder Reißen, auch nachdem der Pappdeckel 24 Stunden lang bei - 510 C gehalten worden war. Die Masse hat eine Blocktemperatur von 521 C oder mehr, gemessen nach der Gradienten-Methode ASTM (D-1465-57 T).When applied to cardboard lids in a thin film and quenched with water (about 4 ' Q , this mass gives a coating with a very high gloss, i.e.- 70 to 8011 / o reflectance as measured by the 20' specular gloss method . ASTM (D-1834-61 T) to adhere to the paperboard without breaking or cracking, even after the cardboard for 24 hours at - 510 C was maintained, the mass has a blocking temperature of 521 C or more, measured according to the gradient. - ASTM method (D-1465-57 T).

Das folgende Beispiel dient zur weiteren Erläuteiung der Erfindung.The following example serves to further explain the invention.

Beispiel Es wurde eine Masse aus den folgenden Bestandteilen hergestellt, wobei die Mengen in Gewichtsg prozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Masse, angegeben sind: Erdölparaffmwachs, Schmelzpunkt 62' C 14 Erdölparaffinwachs, Schmelzpunkt 66,51 C 45 Halbmikrokristallines Erdölwachs, Schmelzpunkt 681 C .............. ;.. 15 Polyäthylen »Epolene«, Polymere im Molekulargewichtsbereich von 2000 bis 10 000 20 Terpenharz »Piccolyte S-100«, Schmelzpunkt 1000 C ........................ 5 -Oleamid (Amid der Ölsäure) ............ 1 Diese Masse hat eine Blocktemperatur oberhalb 520 C nach der' Gradientenmethode und wurde verwendet, um eine weiße Sulfitpapierpappe mit zwölf Erhebungen, an einer Seite planiert, zu -überziehen. zDer überzogene Pappdeckel hatte einen hohen Glanz, etwa 80% Reflektanz nach der 20'-Spiegelglanzmethode. Der überzug haftete an dem Karton ohne Brechen öder Rißbildung, nachdem die überzogene Pappd.24 Stunden in: einem kalten Raum bei -51' C gehalten worden war.EXAMPLE A mass was produced from the following ingredients, the amounts being given in percent by weight, based on the weight of the total mass: Petroleum paraffin wax, melting point 62 ° C 14 Petroleum paraffin wax, melting point 66.51 ° C. 45 Semi-microcrystalline petroleum wax, melting point 681 ° C. ..............; .. 15 Polyethylene »Epolene«, polymers in the molecular weight range from 2000 to 10,000 20 Terpene resin »Piccolyte S-100«, melting point 1000 C ....... ................. 5 -oleamide (amide of oleic acid) ............ 1 This mass has a block temperature above 520 C according to the 'gradient method and was used to cover a white sulphite paper board with twelve bumps leveled on one side. The coated cardboard lid had a high gloss, about 80% reflectance according to the 20 'mirror gloss method. The coating adhered to the paperboard without cracking or cracking after the coated paperboard was kept in a cold room at -51 ° C for 24 hours.

Ein Stapel der überzogenen Bögen wurde bei 22,81 C 24-Stunden-unter einer starken Belastung von 0,087 kg/cm2 auf die Bögen gehalten. Nach Beendigung des Versuches klebten die Bögen nicht aneinander. Die Bögen zeigten einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, d. h. sie glitten leicht übereinander und erwiesen sich zur Verwendung in handelsüblichen Hochgeschwindigkeits-Verpackungsmaschineu geeignet. Darüber hinaus hatte der überzug eine äußerst gute Abnützungswiderstandsfähigkeit. Vergleichsversuch 1 Es wurde eine Masse aus den folgenden Bestandteilen hergestellt, wobei die Mengen in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Masse, angegeben sind: Erdölparaffinwachs, Schmelzpunkt 62'C (dasselbe wie im Beispiel) ............. 24 Erdölparaffinwachs, Schmelzpunkt 66,5' C (dasselbe wie im Beispiel) ............. 35 Halbmikrokristallines Erdölwachs, Schmelzpunkt 681 C (dasselbe wie im Beispiel) ............. 15 Pplyäthylen (dasselbe wie im Beispiel) ............. 20 Terpenharz (dasselbe wie ün Beispiel) ............. 5 Oleamid (dasselbe wie im Beispiel) ............. 1 Diese Masse zeigte keine Haftung an dem Pappdeckel, nachdem die damit überzogene Pappe dem Kälteraumversuch während 24 Stunden bei -51'C unterworfen worden war. Diese Masse unterscheidet sich von derjenigen des Beispiels nur in den Anteilen der Paraffinwachse.A stack of the coated sheets was held at 22.81 ° C for 24 hours under a heavy load of 0.087 kg / cm2 on the sheets. At the end of the experiment, the sheets did not stick together. The sheets showed a very low friction coefficient, d. H. they slid easily over one another and were found to be suitable for use in commercial high-speed packaging machines. In addition, the cover had extremely good wear resistance. Comparative experiment 1 A mass was produced from the following components, the amounts being given in percent by weight, based on the weight of the total mass: Petroleum paraffin wax, melting point 62'C (the same as in the example) ......... .... 24 Petroleum paraffin wax, melting point 66.5 ° C (the same as in the example) ............. 35 Semi-microcrystalline petroleum wax, melting point 681 C (the same as in the example) ..... ........ 15 Polyethylene (the same as in the example) ............. 20 Terpene resin (the same as in the example) ............. 5 Oleamide (the same as in the example) ............. 1 This mass showed no adhesion to the cardboard lid after the cardboard covered with it had been subjected to the cold room test for 24 hours at -51 ° C. This mass differs from that of the example only in the proportions of the paraffin waxes.

Vergleichsversuch 2 Eine Masse wurde aus den folgenden Bestandteilen hergestellt, wobei die Mengen in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Masse, wiedergegeben sind: Erdölparaffinwachs, Schmelzpunkt 62'C (dasselbe wie im Beispiel) ............. 44 Erdölparaffmwachs, Schmelzpunkt 66,51 C (dasselbe wie im Beispiel) ............. . 10 Halbmikrokristallines Erdölwachs, Schmelzpunkt 79- C ................. 15 Polyäthylen (dasselbe wie ün Beispiel) ............. 20 Terpenharz (dasselbe wie im Beispiel) ............. 10 Oleamid (dasselbe wie im Beispiel) ............. 1 Diese Masse versagte im Blocktest, und die überzogenen Bogen klebten bei der Stapelung zusammen. Diese Masse haftete auch nicht an dem Pappdeckel, nachdem die damit überzogene Pappe bei -51'C 24 Stunden lang gehalten worden war. Aus diesem Versuch, ebenso wie aus dem Vergleichsversuch 1, ergibt es sich, daß die angegebene Kombination der Bestandteile in den angegebenen kritischen Mengen kritisch ist.Comparative experiment 2 A mass was produced from the following ingredients, the amounts being given in percent by weight, based on the weight of the total mass: Petroleum paraffin wax, melting point 62'C (the same as in the example) .......... ... 44 Petroleum paraffin wax, melting point 66.51 C (the same as in the example) .............. 10 Semi-microcrystalline petroleum wax, melting point 79- C ................. 15 Polyethylene (same as in example) ............. 20 Terpene resin (same as in the example) ............. 10 Oleamide (the same as in the example) ............. 1 This mass failed in the blocking test, and the coated sheets stuck when stacking together. This mass also did not adhere to the cardboard lid after the cardboard covered with it had been kept at -51 ° C. for 24 hours. From this experiment, as well as from comparative experiment 1, it emerges that the specified combination of the constituents in the specified critical amounts is critical.

Es wurde eine große Anzahl anderer Massen hergestellt, in denen die Bestandteile oder die Mengen der Bestandteile nicht die als kritisch angegebenen waren, und es zeigte sich, daß jede Masse in einer oder mehreren Eigenschaften, die als wesentlich für einen überzug für Pappen für Gefriernahrano, anzusehen sind, versagte.A large number of other compositions have been made in which the ingredients or amounts of ingredients are not as stated as critical, and each composition has been found to have one or more properties essential to a coating for cardboard for freezing, are to be seen, failed.

Claims

Patent claim: coating composition for packaging paperboard containing petroleum hydrocarbon waxes, and synthetic polymers including polyethylene, d ABy in that the composition consists essentially of the following ingredients, which are given in weight percent based on the weight of the total composition: paraffin wax, m.p. 60 to 630 C, preferably about 620 C ...... 12 to 16, preferably 13 to 15 Paraflin wax, melting point 66 to 680 C, preferably about 66.50 C .... 40 to 50, preferably 43 to 47 semi-microcrystalline Wax, melting point 67 to 751 C, preferably about 670 C ...................................... ................ 10 to 20, preferably 12 to 18, polyethylenes in the molecular weight range from 2000 to 10,000 ........ 14 to 20 terpene resin, melting point about 1000 ° C. .............................. 2.5 to 6.0, preferably 5 oleamide and stereamide ....... ...................................... 0.5 to 3.0, preferably 1.0 whereby the Ges The total amount of wax does not exceed 80 percent by weight and is preferably 68 to 80 percent by weight.