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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dimensions- und
formstabiler, knick-, falt und bruchbeständiger, in einem weitem Temperaturbereich
heißsiegelfähiger, koch- und waschbeständiger, flächenförmiger CellulOSe-KunststoffKombinationen.
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Es ist bekannt, Papier, Karton, Pappe wie auch Cellophan und textile
Gebilde mit Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid od. ä. heiß zu kaschieren. Dazu
wird vorzugsweise eine Folie durch eine geheizte Breitschlitzdüse vorgebildet und
zwischen zwei Preßwalzen auf die zu beschichtende Bahn heiß aufgebracht. Nach einer
anderen Arbeitsweise wird eine fertige Folie auf die Bahn durch eine geheizte Andruckwalze
aufkaschiert. Nach beiden Verfahren erhält man eine auf der Unterlage fest anhaftende
folienähnliche Kunststoffschicht. Die fertige Kombination zeigt auf der einen Seite
mehr die Eigenschaften des Kunststoffes und auf der anderen Seite die der Unterlage
selbst. Schließlich ist ein Verfahren bekannt, feste thermoplastische Kunststoffteilchen
auf eine fortlaufende Bahn aufzustreuen und durch Wärmeeinwirkung darauf festzusintern.
Es entsteht aber bei diesem Verfahren im Gegensatz zu den obengenannten eine rauhe,
körnige Oberfläche.
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Für verschiedene Anwendungszwecke zeigen aber die beschriebenen Kombinationen
entscheidende Nachteile, da durch die Folienauflage die ursprüngliche Flexibilität,
Dehnbarkeit, Biegsamkeit, Weichheit der einen Kunststoffolie in unterschiedlichem
Maße verlorengeht. Zur Erklärung nimmt man an, daß zwischen Folie und Unterlage
in einer Grenzschicht Spannungen eingefroren werden, wodurch eine gewisse Härte
entsteht und eine Verminderung der Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften sowie
Knick und Falzbeständigkeit, Rillfähigkeit usw. eintritt. Weiterhin ist die Aufnahmefähigkeit
von Wasser oder Feuchtigkeit von beiden Seiten her ungleichmäßig, je nachdem, ob
die Einwirkung von der vergleichsweise hydrophoben Folien- oder der hydrophilen
Papierseite her erfolgt.
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Die genannten Eigenschaftsveränderungen der fertigen Kombination gegenüber
der ursprünglichen Auf-und Unterlage stören vor allem bei Verwendung der Kombination
zwecks Herstellung von z. B. Verpackungsmaterialien, Einlagen, Steifen, Armierungen,
Kennzeichnungsstreifen, Verstärkungen, Formungen usw., da das Unterlagenmaterial
durch die Folienaufkaschierung z. B. den papiernen bzw. textilen Charakter der Unterlage
verliert und mehr Folieneigenschaften annimmt. Dies äußert sich besonders nachteilig
in verringerter Weichheit, Verlusten des textilen Griffes, Trageeigenschaften, Lappigkeit,
Knisterfreiheit, verminderter Elastizität, verminderter Aufnahmefähigkeit für Feuchtigkeit
und Schweiß, Undurchlässigkeit für Luft usw.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine neue zweckentsprechendere Kombination
zu schaffen, die unter Beibehaltung der Eigenschaften des Trägers ohne Abschwächung
in den Foliencharakter besonders weich, hochelastisch, knisterfrei, atmungsaktiv,
luftdurchlässig, schweiß- und feuchtigkeitsaufnahmefähig, heißsiegelbar, wasch-
und kochfest, dimensions- und formstabil, geruchsfrei, alterungsbeständig, blockfest,
knick-und falzbeständig, rillfähig, kältefest, reißfest, farb-und lichtecht und
körperfreundlich ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man auf
einen Träger aus cellulosehaltigem Material eine Beschichtungsmasse in Form eines
Pulvers, einer Verreibung oder Dispersion aufbringt, bestehend aus einem festen
Kunststoffbestandteil aus der Klasse der Polyäthylene, Polyamide, Polytetrafluoräthylene,
Polyvinylacetat und Polyvinylchloride in Form feiner Zerreibungen, in Blättchen-
oder Schuppenstruktur mit geringer Dicke und einem Längendurchmesser kleiner als
500 p. und einer Zumischung von Kunststoffbindemitteln aus der Klasse der homo-
oder copolymeren Polyvinylacetate, -alkohole, -formale, -butyrale, Poly-acrylate,
-methacrylate, -propionate, Poly-acrylsäure, -acrylsäureester, Polystyrole, -styrolbutadiene
und deren entsprechende Mischpolymerisate, vor allem als Dispersion in hochviskoser,
vernetzungsfähiger und neutraler Einstellung, gegebenenfalls in der Beimischung
von Polyacrolein, Kaurit, Borax, Melamin oder Harnstoff formaldehydharz wie auch
hydrophiler Mittel, z. B. CMC, Stärke, Alginat, Protein, wobei die Trocknung so
erfolgt, daß im Träger keine höhere Temperatur als 100°C entsteht.
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Natürlich können gemäß der Erfindung mehrere Schichten nacheinander
aufgetragen werden, wobei das Verhältnis von festem Kunststoffanteil zu Kunststoffbindemittel
von Schicht zu Schicht zweckentsprechend variieren kann.
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Die Plättchen- oder Schuppenstruktur der Beschichtungsmasse ist besonders
insofern vorteilhaft, als bei dieser Teilchenform der Bindemittelbedarf zur festen
Abbindung auf der Bahnoberfläche überraschenderweise wesentlich geringer als bei
Kornstrukturen ist. Weiterhin erreicht man eine bessere Oberflächenglätte und Flexibilität.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß die Auflage Gewichte bzw. Streichgewichte
zwecks Erreichung genügender Heißsiegelfähigkeit wesentlich niedriger gehalten werden
können im Vergleich zum Verarbeiten von Kornstrukturen. Schließlich ist die Herstellung
wirtschaftlicher, da schon Teilchen einer Längenabmessung bis zu 500 #t verstrichen
werden können, während die Kornstrukturen erst ab etwa 200 p. Feinheit mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße möglichst bei 50 #t in Frage kommen.
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Um eine möglichst gute Deckung und Heissiegelfähigkeit zu erreichen,
muß die Art und Menge der Kunststoffbinder genau abgestimmt sein. Bei zu geringen
Mengen ist die Beschichtungsmasse nicht genügend abriebfest, bei zu hoher Konzentration
werden im allgemeinen der Siegeltemperaturbereich, die Waschbeständigkeit und die
Dimensions- und Formstabilität schädlich beeinflußt.
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Die Wasseraufnahmefähigkeit der fertigen Kombination ist besonders
durch Art und Menge des Kunststoffbinders und dessen Weichmachung beeinflußbar.
Gegebenenfalls können hydrophile Substanzen, wie Stärke, Alginat, Carboxymethylcellulose,
Protein usw., mitverwandt werden, um z. B. die Streicheigenschaften wie auch den
Feuchtigkeitshaushalt und -austausch zwischen Film und Unterlage zu verbessern.
Für den Fall, daß die Anwendung Koch- und Waschfestigkeit verlangt, würden nach
den bisherigen Stand der Technik die wichtige Gruppe der Polyvinylacetate und Polyvinylalkohole
sowie entsprechende Mischpolymere ausscheiden. Es war daher eine besonders angenehme
Überraschung, als gefunden wurde, daß Kochfestigkeit erreicht werden kann durch
Anwendung von Mischungen von Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol im Verhältnis
1: 10 bis 1: 100, vorzugsweise unter Zusatz von solchen Stoffen, die Polyvinylalkohol
in der Wärme, im festen Film zu vernetzen vermögen. Als vernetzungsfähige Stoffe
kommen dabei Polyacroleine,
Borax, Kaurit, Melaminharze, Phenolformaldehyd-Vorkondensate,
Hexamethylentetramin, Polyoxymethylene usw. in Frage. Den zugrunde liegenden Entwicklungsversuchen
standen schwerwiegende Vorurteile entgegen, da die festen Polyvinylacetate und unvernetzte
Polyvinylalkohole schon unter 100'C
erweichen, während als Voraussetzung für
eine Kochfestigkeit eine über 100°C liegende Temperatur angenommen werden muß. Weiterhin
bleibt Polyvinylalkohol bei den normalen Trocknungstemperaturen aus wäßriger Phase
wasserlöslich und wiederauflösbar. Bei höheren Trocknungstemperaturen über 150°C
tritt eine Verhornung ein, und diese Produkte sind dann nicht mehr heissiegelfähig,
so daß auch auf diesem Wege keine Lösung der gestellten Aufgabe zu erhoffen war.
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Gegenüber diesen Vorurteilen wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß
man aus vorzugsweise grobdispersen, weichgestellten Polyvinylacetat-Dispersionen
mit einem reaktionsfähigen, vergleichsweise niederpolymeren Polyvinylalkoholanteil
in der Größenordnung von 1: 10 bis 1: 100, gegebenenfalls unter Zusatz polyvinylalkoholvernetzender
Stoffe gut heissiegelfähige, koch- und waschfeste Ausrüstungen erhält. Dazu ist
die Cellulosekunststoffkombination zusammen oder auf einem gewünschten Träger bei
mindestens 150°C, 1 bis 5 atü Preßdruck und 10 Sekunden Preßzeit aufzusiegeln. Es
ist selbstverständlich möglich, die Preßtemperatur zu erniedrigen, wenn dann die
Preßzeit entsprechend verlängert wird. Eine Temperatur von 130' C sollte
aber nicht unterschritten werden. Für den Betrieb in der Praxis ist aber im Interesse
einer Abkürzung der Preßzeit eine Erhöhung der Preßtemperatur wichtiger, die durch
die praktischen Gegebenheiten an den vorhandenen Pressen aber auf 185°C begrenzt
sein dürfte. Die Variation des Preßdruckes hängt weitgehend von der Oberflächenbeschaffenheit
des Roh- bzw. bestrichenen Materials ab, so daß keine allgemeingültigen Werte angegeben
werden können. Es ist aber unschwer, für jeden Fall den richtigen Preßdruck zu finden.
Das wirksame Prinzip besteht vor allen Dingen darin, die erforderliche Wärmeenergie
auf die Kombination einwirken zu lassen, um eine Reaktion in der Kunststoffauflage
ablaufen zu lassen. Man muß annehemn, daß durch den Streichvorgang die Mischung
in ihren einzelnen Bestandteilen auf dem Träger auftrocknet, wobei die vergleichsweise
größeren, z. B. Polyvinylacetat-Teilchen, vom Polyvinylalkohol kapsuliert werden.
Durch den Trocknungsvorgang muß die Reaktionsbereitschaft zum Heißsiegeln herbeigeführt
werden, die in einer beginnenden Verhornung, vor allem in Anwesenheit vernetzender
Agenzien stattfindet. Durch die Einwirkung der höheren Temperatur bei der Siegelung
werden wahrscheinlich die Polyvinylacetat-Teilchen in der Mischung schneller und
leichter flüssig, wodurch die einzeln liegenden Teilchen zusammenkommen und zusammenhaften,
während der Polyvinylalkohol zu einer dreidimensionalen verhornten Einbettungsstruktur
reagiert, die die Polyvinylacetat-Teilchen umschließt.
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Dieser Wirkungsmechanismus läuft auch in Gegenwart von Kunststoffpulvern
ab, wodurch sich die genannten Bindemittelkombinationen besonders für die Praxis
eignen. In diesem Sinne ist für höchste Güteanforderungen ein mehrmaliger Auftrag
vorteilhaft, wobei das Verhältnis von Kunststoffpulver zu Kunststoffbinder von Auftrag
zu Auftrag ansteigt. Für den weiteren Fall, daß auch eine Trockenreinigungsbeständigkeit
verlangt wird, scheidet eine Reihe der angegebenen Bindemittel aus. Für die in der
Praxis häufig verlangte einwandfreie und leichte Heißversiegelungsfähigkeit und
extrem hohe Festigkeit ist eine optimale Kombination der festen pulverförmigen Kunststoffe
und der Kunststoffbinder in der Weise wichtig, daß bei höchster Bindekraft ein Schmelzgleichgewicht
über 100°C mit hoher Schmelzviskosität entsteht, die über einen möglichst breiten
Temperaturbereich gleichmäßig ist und das sich nicht durch Überhitzen zersetzt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch nachstehende Beispiele erläutert.
Beispiel 1 100 Teile eines festen Wachses mit einem Schmelzpunkt von 103 bis 106°C
und eine Säurezahl von 10 werden mit 400 Teilen einer Polyacrylsäureester-Dispersion
angerieben und auf Spezialkarton verstrichen. Es entsteht eine heißsiegelfähige
Kombination, die für Verpackungs- wie auch Kennzeichnungszwecke gedacht ist. Die
Oberflächen sind wasserabweisend. Beispie12 100 Teile eines Amid-Wachses mit einem
Schmelzpunkt von 136 bis 140°C wird mit einer Mischung aus Polystyrol-Butadien,
Polyvinylpropionat und Polystyrol angerieben, in einer Mühle fein homogenisiert
und auf Papier verstrichen. Es entsteht eine heißsiegelfähige Verpackungskombination,
die auch für Formteile im Elektrobau in Frage kommt.
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Beispiel 3 100 Teile eines pulverförmigen Polypropylens mit einer
Teilchengröße von durchschnittlich 50p. wird mit 300 Teilen eines Acryl-Mischpolymerisates
angerieben und aufgerakelt. Die fertige Ware wird zwecks Verbesserung der Oberflächenglätte
satiniert. Die Kombination eignet sich auch für Gewebe zur Herstellung kochfester
Kaschierungen.
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Bespiel 4 Ein Mischpolymerisat auf der Grundlage Vinylchlorid/Vinylacetat
wird in einer Spezialmühle vermahlen. Eine ausgesiebte Fraktion wird im Verhältnis
1: 1 mit einer Mischung wäßriger Kunstdispersionen auf Polyvinylchlorid und Butadienstyrol-Basis
abgemischt und auf Gewebe verstrichen. Es entsteht eine weitgehend wasser- und chemikalienfeste,
heißkaschierbare Ausrüstung.
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Beispiel s Ein Polyäthylenpulver wird mit einer weichgestellten Kunstdispersion
der Zusammensetzung aus hauptsächlich polyvinylacetathaltiger Mischpolymerisate
mit einem 2°/oigen Polyvinylalkoholzusatz gut verrieben und verstrichen. Die Kombination
ist für Kaschierungen geeignet. Unter Anwendung von Preßbedingungen 150'C
bei 3 bis 5 kg/cm2 und 10 Sekunden entsteht z. B. eine waschbeständige, weiche,
dimensions- und formstabile, knick-, falt- und bruchbeständige Kombination für Steifen
und Einlagen.
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Beispiel 6 Ein Polyvinylchlorid hoher Schmelzviskosität wird in feiner
Zerreibung mit einer weichgestellten grobdispersen
Polyvinylacetatdispersion
mit einer Polyvinylalkoholzumischung von 10 und 20/0 Kaurit fein abgewischt und
auf Textilgewebe verstrichen. Bei der Trocknung darf eine Temperatur von 120°C nicht
überschritten werden. Durch Heißkaschierung auf einen nicht vorbehandelten Träger
bei Temperaturen von 170 bis 180°C und 10 Sekunden bei einem Preßdruck von 5 kg/cm2
erhält man wasch und kochbeständige Verstärkungen.
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Beispie17 Ein Polyäthylen hoher Schmelzviskosität und sehr guter Wärmestabilität
wird auf eine schuppenförmige Zerteilung von etwa 300 t. Länge verarbeitet. Ein
Teil dieses Materials wird mit 20 Teilen eines Polyvinylacetat Poly vinylalkoholgemisches
(100: 5) abgewischt und als Grundstrich auf die Bahn aufgetragen. Zur Verbesserung
der Siegelfestigkeit wird ein Deckstrich der gleichen Zusammensetzung aufgetragen,
nur daß das Verhältnis fester Kunststoff zu Dispersion 1: 1 beträgt. Man erhält
heißsiegelfähige wasch- und kochfeste, vergilbungsfreie dimensions- und formstabile
Einlagen.
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Beispiel 8 Polyäthylen mit einer Blättchenstruktur, wobei die durchschnittliche
Länge etwa 200 #t beträgt, wird im Verhältnis 1: 30 mit einem Polyvinylacetat-Polyvinylalkohol-Dispersionsgemisch
(100: 1) unter Zusatz von 0,30/, Alginat und 10/, Phenolformaldehyd-Vorkondensat
abgemischtund als Grundstrich aufgetragen. Die gleiche Rezeptur wird im Abmischungsverhältnis
1:0,5 als Deckstrich aufgebracht. Gegebenenfalls wird noch ein abschließender Strich
einer Acryldispersion aufgetragen. Die Kombination ist für heißsiegelfähige Armierungen
und Kaschierungen geeignet. Beispie19 Eine besonders feine Vermahlung von Polyäthylen
hoher Schmelzviskosität und guter Wärmestabilität mit einer Feinheit von etwa 50
@Z wird mit 20 Teilen einer Polyacryl-Dispersion aufgerakelt. Nach dem Trocknen
wird die Oberfläche durch Satinage geglättet und mit einer Polyacryldispersion nachgestrichen.
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Beispiel 10
Polypropylen, das sich durch eine hohe Schmelzviskosität
und gute Wärmestabilität auszeichnet, wird in einer Mühle auf eine Feinheit von
etwa 70 #t vermahlen und mit zwei Teilen einer Polyäthylendispersion abgewischt.
Nach Aufrakeln wird die Masse getrocknet und für einen zweiten Beschichtungsvorgang
verwendet. Der zweite Auftrag besteht aus der gleichen Strichmasse im Abmischungsverhältnis
1: 0,5.