DE1284885B

DE1284885B - Verfahren zum UEberziehen von Filmen aus Polymerisaten von alkenylaromatischen Verbindungen mit einem heisssiegelfaehigen Mischpolymerisat

Info

Publication number: DE1284885B
Application number: DED40171A
Authority: DE
Inventors: Stickelmeyer Jerome Henry; Park William Robb Roy
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1961-11-02
Filing date: 1962-10-30
Publication date: 1968-12-05
Also published as: BE624341A; GB987716A; NL123053C; US3177087A; NL284572A

Description

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Die Erfindung betrifft heißsiegelbare, mit einem Gegenstände aus Polymerisaten von alkenyl-Überzug versehene, orientierte, geformte Gegenstände aromatischen Verbindungen eine Vielzahl von hydroaus Polymerisaten von alkenylaromatischen Ver- philen Gruppen aufweist, und zwar insbesondere bindungen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. solche Gruppen, die sich an der Polymerisatoberfläche Orientierte Filme aus Polymerisaten von alkenyl- 5 durch Sulfonierung, Chlorierung oder Einwirkung aromatischen Verbindungen und ähnliche geformte von Glimmentladungen erzeugen lassen. Gegenstände bereiten beim Heißsiegeln große Schwie- Als vinylaromatisches Monomeres für die Mischrigkeiten. Während der Film bzw. geformte Gegen- polymerisate der wäßrigen Polymerisatdispersion kann stand auf die Temperatur erhitzt wird, bei der ein vorzugsweise Styrol verwendet werden. Besonders Heißsiegeln möglich ist, schrumpft und verformt sich io gute Ergebnisse werden erhalten, wenn der geformte der zu verschweißende Körper, noch ehe die ge- Gegenstand, der nach dem erfindungsgemäßen Verwünschte Verbindung zwischen den beiden gegen- fahren überzogen werden soll, ein Film ist. überliegenden Oberflächen geschaffen ist. Dadurch Die Erfindung betrifft weiterhin die überzogenen, entstehen häßliche und schlechte Schweißstellen, heißsiegelbaren geformten Gegenstände, insbesondere denen die notwendige Festigkeit fehlt und die im 15 diejenigen erfindungsgemäß überzogenen Gegenstände, allgemeinen unannehmbar sind. Man hat daher vor- bei denen der Überzug aus Mischpolymerisaten von geschlagen, derartige Filme mit einem zweifachen Styrol, Äthylacrylat, Butylacrylat und Methacrylsäure Überzug zu versehen, der ein Heißsiegeln ermöglicht. besteht bzw. solche Mischpolymerisate enthält. Nach diesem Verfahren lassen sich die aus Poly- Gemäß einer am meisten bevorzugten Ausführungsmerisaten von alkenylaromatischen Verbindungen be- »ο form der Erfindung wird auf eine hydrophile Oberfläche stehenden geformten Gegenstände unterhalb der eines aus Polymerisaten von alkenylaromatischen Temperatur, bei der sie schrumpfen, heißsiegeln und Monomeren bestehenden Gegenstandes ein zusammenbacken dennoch bei Temperaturen bis zu 50 bis 6O⁰C hängender Überzug aufgebracht, der aus einer wäßpraktisch nicht zusammen. Bei diesem bekannten rigen Dispersion eines Mischpolymerisats besteht, Verfahren werden die Gegenstände mit einem Sperr- 35 das im wesentlichen aus Überzug sowie einem heißsiegelbaren Überzug versehen.

Leider sind jedoch keine heißsiegelbaren Überzüge ^a) 48 bis 60 Gewichtsprozent einer vinylaromatischen bekannt, mit denen sich eine verbesserte Kratzfestig- Verbindung mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, bei keit und Heißsiegelbarkeit durch einen einzigen Über- ^{der die} . Vinylgruppe direkt am Benzolrmg gezieh- und Trockenvorgang erreichen läßt. Die Auf- 30 bunden ist;

bringung eines Klebstoffüberzuges mit anschließender _{b) 30 bis 45} Gewichtsprozent eines oder mehrerer Aufbringung eines Heißsiegel- und Sperrüberzuges Alkylacrylate, wobei mindestens 50 Gewichtsstellt daher in bestimmten Fällen — wenn lediglich _proZent des Acrylatanteils aus Verbindungen beein Heißsiegelüberzug erforderlich ist — einen schwer- _{stehen) die} Alkylgruppen mit 1 bis 2 Kohlenstoffwiegenden wirtschaftlichen Nachteil dar. 35 _atomen aufweisen, während der Rest des Acrylat-Erfindungsgemäß ist es nunmehr möglich, auf die _{anteils aus} Verbindungen besteht, deren Alkyl-Oberfläche der geformten Gegenstände aus Poly- gruppen 3 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisen, und mensaten von alkenylaromatischen Verbindungen

einen Film einer wäßrigen Polymerisatdispersion auf- c) 1 bis 10 Gewichtsprozent einer ungesättigten zubringen und den Film bis zu einem nichtklebenden 40 Carbonsäure, wobei es sich um Methacrylsäure

Zustand zu trocknen, um die Gegenstände mit einem oder Itaconsäure handelt, besteht, wonach die

Überzug zu versehen,",der sie bei einer Temperatur wäßrige Dispersion getrocknet wird, um einen

unterhalb der Wärmeverformungstemperatur des haftenden Überzug auf dem geformten Gegen-

alkenylaromatischen Harzes heißsiegelbar macht. Das stand abzulagern, wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Ver- 45

fahrens besteht darin, daß auf geformte Gegenstände Die Oberflächen von geformten Gegenständen aus aus Polymerisaten von alkenylaromatischen Ver- Polymerisaten von alkenylaromatischen Verbindungen bindungen, deren Oberfläche aktiviert worden ist, lassen sich nach verschiedenen bekannten Verfahren ein Einschichtüberzug aufgebracht wird, der aus einer hydrophil machen. Im allgemeinen wirken Bewäßrigen Polymerisatdispersion von Mischpolymeri- 50 handlungen, die bei Polyäthylenerzeugnissen ein säten von 48 bis 60 Gewichtsprozent eines vinyl- leichteres Bedrucken ermöglichen, bei Oberflächen aromatischen Monomeren mit 8 bis 12 Kohlenstoff- von Gegenständen aus Polymerisaten von alkenylatomen, 30 bis 45 Gewichtsprozent eines bzw. mehrerer aromatischen Monomeren dahingehend, daß diese Alkylacrylate — wobei der Acrylatanteil zu mindestens Oberflächen hydrophiler werden. Typische Behand-50 Gewichtsprozent aus Verbindungen besteht, deren 55 lungsverfahren sind die Oberflächensulfonierung, die Alkylgruppen 1 oder 2 Kohlenstoffatome aufweisen, Oberflächenchlorierung, die Glimmentladungsverwährend der Rest des Acrylatanteils aus Verbindungen fahren und ähnliche Entladungsbehandlungen sowie besteht, deren Alkylgruppen 3 bis 5 Kohlenstoff- die Flammbehandlung. Die Oberflächenbehandlung atome enthalten — und 1 bis 10 Gewichtsprozent muß lediglich ein solches Ausmaß haben, daß die Methacrylsäure, Itaconsäure oder einem Gemisch 60 Oberfläche des Films gleichmäßig mit der wäßrigen dieser Säuren besteht bzw. eine solche Dispersion Polymerisatdispersion benetzt wird. Die Zugabe von enthält. üblichen oberflächenaktiven Mitteln zu der Überzugs-Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere masse führt gewöhnlich zu schlechten Verschweißungen auf geformte Gegenstände aus Polymerisaten von und oftmals zu einem Anbacken bzw. Kleben alkenylaromatischen Verbindungen anwendbar, die 65 (»Blocken«) des überzogenen Films bereits bei niedrigeaus Homopolymerisaten oder Mischpolymerisaten ren Temperaturen.

von Styrol bestehen oder diese enthalten. Es ist ferner Die erfindungsgemäß verwendete Überzugsmasse

vorteilhaft, wenn die aktivierte Oberfläche der geformten ist eine wäßrige Dispersion bzw. ein Latex eines

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Mischpolymerisats, das drei wesentliche Bestandteile Bad und Einstellung der gewünschten, gleichmäßigen

aufweist. Der eine Bestandteil ist ein vinylaromatisches Schichtdicke der wäßrigen Dispersion mit Hilfe von

Monomeres, wie Styrol, Vinyltoluol, Vinylxylol oder Schlitz-Luftdüsen und drahtumwickelten Stäben über-

Vinyläthylbenzol. Der zweite Bestandteil des Misch- ziehen.

Polymerisats ist ein Acrylsäureester bzw. ein Gemisch 5 Im Anschluß an die Aufbringung wird der Überzug

solcher Ester mit bis zu 5 Kohlenstoffatome auf- mit Hilfe eines Stromes warmer, feuchter Luft, mit

weisenden Alkylgruppen. Der dritte Bestandteil ist Hilfe von Infratrolampen oder ähnlichen üblichen

Itaconsäure oder Methacrylsäure bzw. ein Gemisch Mitteln getrocknet. Die erfindungsgemäß verwendeten

dieser Säuren und wird dem Monomerengemisch in Überzugsmassen müssen bis zur Erzielung eines

einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsprozent einverleibt. io praktisch zusammenhängenden Überzuges getrocknet

Dem unerwünschten Kleben bzw. Zusammenbacken werden. Gewöhnlich sollte der feuchte Überzug auf

der überzogenen geformten Gegenstände kann durch eine Temperatur von 5O⁰C erhitzt werden, ehe das

Veränderung der Zusammensetzung des Acrylatanteils Wasser verdampfen gelassen wird, da andernfalls ein

des Mischpolymerisats begegnet werden. Besteht der staubiger und unzusammenhängender Überzug ent-

Acrylatanteil zu mindestens 50% aus Verbindungen, 15 steht. Die Trockentemperatur sollte nicht so hoch

die Alkylgruppen mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen auf- sein, daß eine Desorientierung des aus Polymerisaten

weisen, wie Methacrylat oder Äthylacrylat, während von alkenylaromatischen Monomeren bestehenden

der Rest aus Alkylacrylaten mit bis zu 5 Kohlenstoff- Unterlagematerials eintritt. Der überzogene Film

atomen in der Alkylgruppe besteht, tritt bei Tem- backt nach dem Abkühlen und Aufwickeln auf eine

peraturen von 50°C kein Kleben bzw. Zusammen- 20 Vorratsrolle bei Lagertemperaturen bis zu 50° C

backen auf. Die für die erfindungsgemäßen Überzüge nicht zusammen.

verwendeten Mischpolymerisate werden vorzugsweise Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurde nach durch eine sogenannte »seifenfreie Polymerisation« dem angegebenen Verfahren eine Reihe verschiedener hergestellt, was hier bedeuten soll, daß der Poly- Latizes hergestellt. Die Zusammensetzung der Latizes merisationsansatz nicht mehr als 1%, vorzugsweise 25 ist in der Tabelle angegeben. Die Latizes wurden in nicht mehr als 0,5 Gewichtsprozent, an Netzmittel Form von Dispersionen mit 35 bis 50 °/„ Feststoffbzw, oberflächenaktivem Mittel enthält. Solche Poly- gehalt auf die Oberfläche von 25 μ dickem, orientiertem merisationsverfahren sind bekannt. Bei der Her- Polystyrolfilm aufgebracht, der mit Hilfe einer stellung der Überzugsmassen können erfindungsgemäß Glimmentladungsbehandlung hydrophil gemacht mit Vorteil geringe Mengen von ionischen Emulgier- 30 worden war, wobei ein Überzug von etwa 0,0025 mm mitteln verwendet werden, die gleichzeitig Comono- Dicke erhalten wurde, den man anschließend bei mere darstellen, wie 2-Sulfoäthylacrylat u. dgl. Temperaturen von 50 bis 9O⁰C trocknete. Der über-Ein typischer Polymerisationsansatz enthält 53 Ge- zogene Film wurde dann auf das Zusammenbacken wichtsteile Styrol, 37,4 Gewichtsteile Äthylacrylat, (»Blocken«) geprüft. Diese Prüfung auf das Zusammen-5,8 Gewichtsteile n-Butylacrylat, 3,8 Gewichtsteile 35 backen bestand darin, daß zwei Filmstücke mit den Methacrylsäure und 0,75 Gewichtsteile 2-Sulfoäthyl- überzogenen Seiten 16 Stunden unter einem Druck von acrylat. Die Monomeren werden miteinander ver- 70,3 g/cm² zusammengepreßt wurden. Die verschiemischt und innerhalb von etwa einer Stunde zu denen nach diesem Verfahren geprüften Filmproben 150 Teilen Wasser gegeben, die bei einer Temperatur wurden bei den angegebenen Temperaturen zusammenvon 70° C gehalten werden und 1% Kaliumpersulfat—40 gepreßt. Nach Ablauf von 16 Stunden wurde der bezogen auf das Gewicht des Monomerengemisches — Druck von den Filmproben entfernt, und die beiden enthalten. Das Reaktionsgemisch wird während der Filmstücke wurden von Hand vorsichtig voneinander Umsetzung, die ungefähr 9 Stunden in Anspruch gezogen. Ließen sich die Proben frei trennen, ohne daß nimmt, mäßig gerührt. Zusätzliche Bestandteile werden ein Zusammenkleben festzustellen war, ist dies in der der Überzugsmasse vorteilhaft vor ihrer Aufbringung 45 Tabelle in der Spalte »Zusammenbacken bei 50° C« auf die hydrophile Oberfläche des geformten Gegen- mit dem Wort »nein« angegeben. Das Heißsiegeln Standes aus Polymerisaten von alkenylaromatischem wurde in üblicher Weise mit Hilfe einer Klemmen-Monomeren zugesetzt. Typische Zusatzmittel sind Heißsiegelmaschine durchgeführt, deren Klemmen Farbstoffe, Pigmente, Wachse und Füllmittel. Im auf eine Temperatur von 70 bis 85⁰C erhitzt wurden, allgemeinen sollte die Menge dieser Zusätze 10 Ge- 50 Die Kontaktzeit betrug 1 Sekunde. Die Siegelstellen wichtsprozent der Polymerisatbestandteile der Dis- wurden dann durch Auseinanderziehen der mitpersion nicht überschreiten, da andernfalls die Heiß- einander versiegelten Stücke geprüft, d. h. durch Ansiegelbarkeit, das Verhalten der überzogenen Gegen- wendung einer Zugspannung im Winkel von 90° zur stände in bezug auf das Zusammenbacken bei niedrigen Filmoberfläche an der Siegelstelle. In der Tabelle Temperaturen und andere Eigenschaften nachteilig 55 werden diejenigen Versiegelungen, bei denen die mitbeeinflußt werden. Unter Verwendung bestimmter einander versiegelten Filmoberflächen nach dem Aus-Wachse, wie Carnaubawachs, in Mengen bis zu 10% einanderziehen eine mechanische Beschädigung aufläßt sich eine Erhöhung der Block-Temperatur (d. h. wiesen und bei denen zur Trennung eine Mindestder Temperatur, oberhalb deren das unerwünschte kraft von 39,4 g/cm erforderlich war, als »fest« be-Zusammenbacken beginnt) um etwa 10⁰C erreichen. 60 zeichnet. Im allgemeinen ist zur Trennung der ver-Die wäßrigen Dispersionen der Polymerisat-Überzugs- siegelten Filme eine Kraft von 78,5 bis 98,5 g/cm massen lassen sich auf die geformten Gegenstände aus erforderlich.

Polymerisaten von alkenxlaromatischen Monomeren In ähnlicher Weise lassen sich durch die erfindungs-

durch Aufwalzen, Tauchen, Aufspritzen und Streichen gemäße Aufbringung von Latexmassen auch Filme

leicht aufbringen. Auf dünne Filme, z. B. 25 bis 50 μ 65 und geformte Gegenstände aus Polymerisaten anderer

dicken orientierten Polystyrolfilm, wie er im Handel alkenylaromatischer Verbindungen heißsiegelbar

in Rollenform in beträchtlicher Breite erhältlich ist, machen, ohne daß bei Temperaturen von 50⁰C ein

läßt sich das Material leicht durch Tauchen in einem Zusammenbacken eintritt.

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Tabelle
Zusammensetzung des Mischpolymerisats in Gewichtsteilen

Beispiel	Styrol	o-Vinyl· toluol	Methyl- acrylat	Äthyl- acrylat	n-Butyl- acrylat	Methacryl säure	Itacon- säure	Zusammen backen bei 50⁰C	Heiß, siegel stellen
1	58,8				39,2	2		nein	fest
2	52			40	6	2		nein	fest
3	55			37	6	2		nein	fest
4	53			37	6	4		nein	fest
5	55,2			35,2	5,7	3,8		nein	fest
6	51,8			36,6	5,6	5,9		nein	fest
7	50,8			35,9	5,6	7,7		nein	fest
8	49,9			35,2	5,5	9,4		nein	fest
9	53		37,4		5,8	3,8		nein	fest
10	53			37,4	5,8		3,8	nein	fest
11	53			37,4	5,8	3,8		nein	fest
12	55,2			38,8	2,1	3,9		nein	fest
13	54			38	4,1	3,9		nein	fest
14	50,9			35,9	9,6	3,6		nein	fest
15		53		37,4	5,8	3,8		nein	fest

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Überziehen von Filmen aus
Polymerisaten von alkenylaromatischen Monomeren, damit sich die Filme bei einer Temperatur
unterhalb der Wärmeverformungstemperatur heißsiegeln lassen, durch Aufbringen eines Films einer 30
wäßrigen Polymerisatdispersion und Trocknen
des Films bis zu einem nicht-klebenden Zustand,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die aktivierte
Oberflächeder Filme aus Polymerisaten von alkenylaromatischen Monomeren ein Einschichtüberzug 35
aufgebracht wird, der aus einer wäßrigen Poly-

merisatdispersion von Mischpolymerisaten aus 48 bis 60 Gewichtsprozent eines monovinylaromatischen Monomeren mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen, 30 bis 45 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Alkylacrylate, wobei mindestens 50 Gewichtsprozent des gesamten Acrylatanteils aus Verbindungen bestehen, deren Alkylgruppen 1 oder 2 Kohlenstoffatoroe aufweisen, während der (etwaige) Rest des Acrylatanteils aus Verbindungen besteht, deren Alkylgruppen 3 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisen, und 1 bis 10 Gewichtsprozent Methacrylsäure, Itaconsäure oder einem Gemisch dieser Säuren besteht bzw. eine solche Dispersion enthält.