DE1298876C2

DE1298876C2 - Verfahren zur Herstellung flaechenfoermiger Cellulose-Kunststoff-Kombination

Info

Publication number: DE1298876C2
Application number: DE1962A0041609
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Rer Nat Otmar; Toeppel
Original assignee: Aschaffenburger Zellstoffwerke AG
Current assignee: Aschaffenburger Zellstoffwerke AG
Priority date: 1962-11-13
Filing date: 1962-11-13
Publication date: 1974-05-09
Also published as: DE1298876B

Description

Die Erfindung betrifft ein- Verfahren zur Herstellung dimensions- und formstabiler, knick-, falt- und bruehbeständiger, ii> einem weitern Temperaturbereich heißsiegcifähiger, koch- und waschbeständiger, flächenförmiger CeI lulose-Kunststoff-Kombinationen.

Es ist bekannt, Papier, Karton, Pappe wie auch Ccllophan und textile Gebilde mit Polyäthylen, Polypropylen, Polyamid od. ä. heiß zu kaschieren. Dazu wird vorzugsweise eine Folie durch eine geheizte Breitschlitzdüse; vorgebildet und /wischen zwei Preßwalzen auf die /u beschichtende Bahn heiß aufgebracht. >.'uch einer anderen Arbeitsweise wird eine fertige Folie auf die Bahn durch eine geheizte Andruckwalze aufkaschiert. Nach beiden Verfahren erhält man eine auf der I nterlage 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.

Für verschiedene Anwendungszwecke zeigen aber die beschriebenen Kombinationen entscheidende Nachteile da durch die Folienauflage die ursprüngliche Flexibilität, Dehnbarkeit, Biegsamkeit. Weichtet der einen Kunststoffolie in unterschiedlichem Maße verlorengeht. Z«r Erklärung nimmt man an daß zw.schen S Folie und Unterlage in einer Grenzschicht Spannungen eingefroren werden, wodurch eine gewisse Harte entsteht und eine Verminderung der Festigkeit*- und Elastizitätseigenschaften sow.e Knick- und Fau-.beständigkeit, Rillfähigkeit usw. eintritt. Weiterhin ist

i. die Aufnahmefähigkeit von Wasser oder Festigkeit

von beiden Seiten her ungleichmäßig, je nachdem, ob

die Einwirkung von der vergleichsweise hydrophoben

Folien- oder der hydrophilen Papierseite her erfolgt.

Die genannten Eigenschaftsveränderungen der fsrti-

,5 gen Kombination gegenüber der ursprünglichen Aaf- und Unterlage stören vor allem bei Verwendung der Kombination zwecks Herstellung von z.B. Verpackungsmaterialien, Einlagen, Steifen, Armierung, Kennzeichnungsstreifen, Verstärkungen Forrnur.cn

ao usw da das Unterlagenmaterial durch die Foher:,ufkaschierung z. B. den papiernen bzw. textlien Charakter der Unterlase verliert und mehr Folieneigenschahen annimmt. Dies äußert sich besonders nachteilig in verringerter Weichheit, Verlusten des textlien Gn.Tes,

»5 Trageeigenschaften. Lappigkeit, Knisterfreiheit, verminderter Elastizität, verminderter Aufnahmefäh gkeit für Feuchtigkeit und Schweiß, Undurchlässig! .it für Luft usw.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine neue zwecUiU-

sprechendere Kombination zu schaffen, die unter Beibehaltung der Eigenschaften des Trägers ohne Λ;ι-schwächunc in den Foiiencharakter besonders weuii. hochelastisch, knisterfrei, atmungsaktiv, luftdun iilässia, schweiß- u"d ieuchtigkeitsaufnahmefähig, hciß-

siegelbar, wasch- und kochfest, dimensions- und formstabil, geruchsfrei, alterungsbeständig, blockfest, knie! und fabbeständig, rillfähig, kältefest, reißfest, farl·- und lichtecht und körperfreundlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

gelost, uaij man auf einen Träger aus cellulosehaltigen! Material eine Beschichtungsmasse in Form eines Pulver., einer Verreibung oder Dispersion aufbringt, bestehend aus einem festen Kunststoffbestandteil aus der Klasse der Polyäthylene, Polyamide, Polytetra-

♦5 fluoräthylene, Polyvinylacetat und Polyvinylchloride in Form feiner Zerreibungen, in Blättchen- oder Schuppenstruktur mit geringer Dicke und einem Längendurchmesser kleiner als 500 μ und einer Zumischung von KunststoJTbindemitteln aus der Klasse der homo- oder copolymeren Polyvinylacetate, -alkohole.-formale,-butyrale, PoK -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. C¹MC, Stärke, Alginat, Protein, wobei die Trocknung so erfolgt, daß im Träger keine höhere Temperatur als 100⁰C entsteht. Natürlich können gemäß der Erfindung mehrere Schichten nacheinander aufgetragen werden, wobei das Verhältnis von festem Kunststoffanteil zu Kunststoffbindemittel von Schicht zu Schicht zweckent-

sprechend variieren kann.

Die Plättchen- oder Schuppenstruktur der Beschichtungsmasse ist besonders insofern vorteilhaft, als bei dieser Teilchenform der Bindemittelbedarf zur

3 U 4

festen Abbindung aui der Bahnoberfläche über- desrens 150⁰C, I bis 5 atü Preßdruck und 10 Sekunden raschenderweise wesentlich geringer als bei Korn- Preßzeit aufzusiegeln. Es ist selbstverständlich möglich, strukturen ist. Weiterhin erreicht man eine bessere die Preßtemperatur zu erniedrigen, wenn dann die Oberfiachenglatte und Flexibilität. Ein anderer Vorteil Preßzeit entsprechend verlängert wird. Eine Tempebesteht dann, daß die Auflagcgewichte bzw. Streich- 5 ratur von 130⁰C sollte aber nicht unterschritten werden, gewichte zwecks Erreichung genügender Heißsiegel- Für den Betrieb in der Praxis ist aber im Interesse einer fähigkeit wesentlich niedriger gehalten werden können Abkürzung der Preßzeit eine Erhöhung der Preßiempeim Vergleich zum Verarbeiten von Kornstrukiuren, ratur wichtiger, die durch die praktischen Gegeben-Schließlich ist die Herstellung wirtschaftlicher, da heiten an den vorhandenen Pressen aber auf 185°C schon Teilchen einer Längenabmessung bis zu 500 μ io begrenzt sein dürfte. Die Variation des Preßdruckes verstrichen werden können, während die Kornstruk- hängt weitgehend von der Oberflächenbeschaffenheit türen erst ab etwa 200 μ Feinheit mit einer durch- des Roh-bzw. bestrichenen Materials ab, so daß keine schnittlichen Teilchengröße möglichst bei 50 μ in allgemeingültigen Werte angegeben werden können. Frage kommen. ' Es^ ist aber unschwer, für jeden Fall den richtigen

Um eine möglichst gute Deckung und Heissiegel- 15 Preßdruck zu finden. Das wirksame Prinzip besteht fähigkeit zu erreichen, muß die Art und Menge der vor allen Dingen darin, die erforderliche Wärme-Kunststoffbinder genau abgestimmt sein. Bei zu ge- energie auf die Kombination einwirken zu lassen, um ringen Mengen ist die Beschichtungsmasse nicht ge- eine Reaktion in der Kunststoffauflage ablaufen zu nügenci abriebfest, bei zu hoher Konzentration werden lassen. Man muß annehemn, daß durch den Streichim allgemeinen der Siegeltemperaturbereich, die 20 Vorgang die Mischung in ihren einzelnen Bestandteilen Waschbeständigkeit und die Dimensions- und Form- auf dem Träger auftrocknet, wobei die vergleichsweise Stabilität schädlich beeinflußt. größeren, z. B. Polyvinylacetat-Teilchen, vom PoIy-

Die Wasseraufnahmefähigkeit der fertigen Kombi- vinylalkohol kapsuliert werden. Durch den Trocknation ist besonders durch Art und Menge des Kunst- nungsvorgang muß die Reaktionsbereitschaft zum Stoffbinders und dessen Weichmachung beeinflußbar, as Heißsiegeln herbeigeführt werden, die in einer be-Gegebenenfalls können hydrophile Substanzen, wie ginnenden Verhornung, vor allem in Anwesenheit Stärke, Alginat, Carboxymethylcellulose, Protein usw., vernetzender Agenzien stattfindet. Durch die Einmitverwandt werden, um z. B. die Streicheigenschaften wirkung der höheren Temperatur bei der Siegelung wie auch den Feuchtigkeitshaushalt und -austausch werden wahrscheinlich die Polyvinylacetat-Teilchen zwischen Film und Unterlage zu verbessern. Für den 30 in der Mischung schneller und leichter flüssig, wodurch Fall, daß die Anwendung Koch- und Waschfe tigkeit die einzeln liegenden Teilchen zusammenkommen und verlangt, würden nach den bisherigen Stand der zusammenhaften, während der Polyvinylalkohol zu Technik die wichtige Gruppe der Polyvinvlacetate und einer dreidimensionalen verhornten Einbettungs-Polyvinylalkohole sowie entsprechende Mischpoly- struktur reagiert, die die Polyvinvlacetat-Teilchen umniere ausscheiden. Es war daher eine besonders auge 35 schließt.

nehme Überraschung, als gefunden wurde, daß Koch- Dieser Wirkungsmechanismus läuft auch in Gegenfestigkeit erreicht werden kann durch Anwendung von wart von Kunststoffpulvern ab, wodurch sich die ge-Mischungcn von Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol nannten Bindemittelkombinationen besonders für die im Verhältnis 1:10 bis 1:100. vorzugsweise unter Praxis eignen. In diesem Sinne ist für höchste Gütean-Zusatz von solchen Stoffen, die Polyvinylalkohol in 40 forderungen ein mehrmaliger Auftrag vorteilhaft, der Wärme, im festen Film zu vernetzen vermögen. Als wobei das Verhältnis von Kunststoffpulver zu Kunsivernetzungsfähige Stoffe kommen dabei Polyacroleine. Stoffbinder von Auftrag zu Auftrag ansteigt. I ur den Borax. Kir.rit, Melaminharze, T'lunolforr.ialdehyd- weiteren Fall, daß auch eine Trockenreinigungsbe-Vorkondensait, Hexamethylentetramin. Polyox me- ständigkeit verlangt wird, scheidet eine Reihe der thvlene usw. in Frage. Den zugrunde liegenden _nt- 45 angegebenen Bindemittel aus. Für die in der Praxis wicklungsversuchen standen schwerwiegende Vor- häufig verlangte einwandfreie und leichte Heißverurteile entgegen, da die festen Pulvvinylacetate und Siegelungsfähigkeit und extrem hohe Festigkeit ist eine um ernetzte Polyvinylalkohole schon unter 100" C optimale Kombination der festen pulverförmigen erweichen, während als Voraussetzung für eine Koch- Kunststoffe und der Kunststoffbinder in der Weise festigkeit eine über 100" C liegende Temperatur ange- 5° wichtig, daß bei höchster Bindekraft ein Schmelznonimen werden muß. Weiterhin bleibt Polyvinyl- gleichgewicht über 100 C mit hoher Schmclzviskosität alkohol bei den normalen Trocknungstemperaturen entsteht, die über einen möglichst breiten Temperaturaus wäßriger Phase wasserlöslich und wiederauflösbar. bereich gleichmäßig ist und das sich nicht durch L'ber-Bei höherenTrocknungstcmperaiuren über 150 C tritt !litzen zersetzt

eine Verhornung ein, und diese Produkte sind dann 55 Das erfindungsgeniäße Verfahren wird durch nachnicht mehr heissiegelfähig, so daß auch auf diesem stehende Beispiele erläutert.
Wege keine Lösung der gestellten Aufgabe zu erhoffen

^war- Beispiel 1

Gegenüber diesen Vorurteilen wurde erlindungsge-

mäß festgestellt, daß man aus vorzugsweise grob- 60

dispersen,weichgestelllenPolyviiiylacetat-Dispersionen 100 Teile eines festen Wachses mit einem Schmelz-

mit einem reaktionsfähigen, vergleichsweise nieder- punkt von 103 bis 106^cC und eine Säurezahl von 10 polymeren Polyvinylalkoholanteil in der Größenord- werden mit 400 Teilen einer Polyacrylsäureesternung von 1: 10 bis 1 : 100, gegebenenfalls unter Zusatz Dispersion angerieben und auf Spezialkarton verpolyvinylalkoholvernetzender Stoffe gut heissiegel-65 strichen. Cs entsteht eine heißsiegelfähige Kombination, fähige, koch- und waschfeste Ausrüstungen erhält. die für Verpackungs- wie auch Kennzeichnungs-Dazu ist die Cellulosekunststoffkombination zu- zwecke gedacht ist. Die Oberflächen sind vvasserabsammen oder auf einem gewünschten Träger bei min- weisend.

Beispiel 2 druck von 5 kg/cm² erhält man wasch- und kochbe

ständige Verstärkungen.

100 Teile eines Amid-Wachses mit einem Schmelzpunkt von 136 bis 140⁰C wird mit einer Mischung aus Beispiel 7
Polystyrol-Butadien, Polyvinylpropionat und Poly- 5

styrol angerieben, in einer Mühle fein homogenisiert Eb Polyäthylen hoher Schmelzviskosität und sehr

und auf Papier verstrichen. Es entsteht eine heiß- guter Wärmestabilität wird auf eine schuppenförmige

siegelfähige Verpackungskombination, die auch für Zerteilüng von etwa 300 μ Länge verarbeitet. Ein Teil

Formteile im Elektrobau in Frage kommt. dieses Materials wird mit 20 Teilen eines Polyvinyl-

n · · , , ίο acetat-Poly-vinylalkoholgemisches (100:5) abgemischt

^{p u} und als Grundstrich auf die Bahn aufgetragen. Zur

100 Teile eines pulverförmigen Polypropylens mit Verbesserung der Siegelfestigkeit wird ein Deckstrich einer Teilchengröße von durchschnittlich 50 μ wird der gleichen Zusammensetzung aufgetragen, nur daß mit 300 Teilen eines Acryl-Mischpolymerisates ange- das Verhältnis fester Kunststoff zu Dispersion 1:1 rieben und auf geräkelt. Die fertige Ware wird zwecks 15 oeträgt. Man erhält heißsiegelfähige wasch- und koch-Verbesserung der Oberflächenglätte satiniert. Die feste, vergilbungsfreie dimensions- und formstabile Kombination eignet sich auch für Gewebe zur Her- Einlagen,
stellung kochfester Kaschierungen. Beispiel 8

^{e x s pl e} 20 Polyäthylen mit einer Blättchenstruktur, wobei die

Ein Mischpolymerisat auf der Grundlage Vinyl- durchschnittliche Länge etwa 200 μ beträgt, wird im

chlorid/Vinylacetat wird in einer Spezialmühle ver- Verhältnis 1: 30 mit einem Polyvinylacetat-Polyvinyl-

mahlen. Eine ausgesiebte Fraktion wird im Verhält- alkohol-Dispersionsgemisch (100:1) unter Zusatz von

nis 1:1 mit einer Mischung wäßriger Kunstdisper- 0,3 % Alginat und l°/„ Phenolformaldehyd-Vor-

sionen auf Polyvinylchlorid und Butadienstyrol-Basis 25 kondensat abgemischt und als Grundstrich aufgetragen.

abgemischt und auf Gewebe verstrichen. Es entsteht Die gleiche Rezeptur wird im Abmischungsverhältnis

eine weitgehend wasser- und chemikalienfeste, heiß- 1:0,5 als Deckstrich aufgebracht. Gegebenenfalls

kaschierbare Ausrüstung. wird noch ein abschließender Strich einer A.cryl-

_B . J₅ dispersion aufgetragen. Die Kombination ist für heiß-

^{1 p} 30 siegelfähige Armierungen und Kaschierungen ge-

Ein Polyäthylenpulver wird mit einer weichge- eignet.

stellten Kunstdispersion der Zusammensetzung aus . .

hauptsächlich polyvinylacetathaltiger Mischpolymeri- Beispiel 9

sate mit einem 2°/_oigen Polyvinylalkoholzusatz gut

verrieben und verstrichen. Die Kombination ist für 35 Eine besonders feine Vermahlung von Polyäthylen Kaschierungen geeignet. Unter Anwendung von Preß- hoher Schmelzviskosität und guter Wärmestabilität bedingungen 150° C bei 3 bis 5 kg/cm² und 10 Sekunden mit einer Feinheit von etwa 50 μ wird mit 20 Teilen entsteht z. B. eine waschbeständige, weiche, dimen- einer Polyacryl-Dispersion aufgetakelt. Nach dem sions- und formstabile, knick-, falt- und bruchbe- Trocknen wird die Oberfläche durch Satinage geständige Kombination für Steifen und Einlagen. 40 glättet und mit einer Polyacryldispersion nachge-

. . strichen.

Beispiele ,,«

B e 1 s ρ 1 e 1 ICI

Ein Polyvinylchlorid hoher Schmelzviskosität wird

in feiner Zerreibung mit einer weichgestellten grob- Polypropylen, das sich durch eine hohe Schmelzdispersen Polyvinylacetatdispersion mit einer Poly- *5 viskosität und gute Wärmestabilität auszeichnet, wird

vinylalkoholzumischung von 10 und 2°_/0 Kaurit fein in einer Mühle auf eine Feinheit von etwa 70 μ ver-

abgemischt und auf Textilgewebe verstrichen. Bei der mahlen und mit zwei Teilen einer Poiyäthylendispersion

Trocknung darf eine Temperatur von 120⁰C nicht abgemischt. Nach Aufrakeln wird die Masse ge-

übcr^chritten werden. Durch Heißkaschierung auf trocknet und für einen zweiten Beschichtungsvorgang

einen nicht vorbehandelten Träger bei Temperaturen verwendet. Der zweite Auftrag besteht aus der gleichen

von 170 bis 180⁰C und 10 Sekunden bei einem Preß- Strichmasse im AbmischungsverhäUnis 1: 0,5.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung dimensions- und formstabiler, knick-, falt- und bruchbeständiger, in einem weiten Temperaturbereich heißsiegelfähiger, koch- und waschbeständiger flächenförmiger Cellulose-Kunststoff-Kombinationen, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einen Träger aus cellulosehaltigen! Material eine Beschichtungsmasse in Form eines Pulvers, einer Verreibung oder Dispersion aufbringt, bestehend aus einem festen Kunststoffbestandteil aus der Klasse der Polyäthylene, Polyamide, Polytetrafluoräthylene, Polyvinylacetate und Polyvinylchloride in Form feiner Zerreibungen in Blättchen- oder Schuppenstruktur mit geringer Dicke und einem Längendurchmesser kleiner als 500 um und einer Zumischung von Kunslstoffbindemitteln aus der Klasse der homo- oder copolymeren Polyvinylacetate, -alkohole, -formale, -butyrale, Polyacrylate, -methacrylate, -propionate, Polyacrylsäure, -acrylsäureester, Polystyrole, -styrolbutadiene und deren entsprechende Mischpolymerisate, wobei die Trocknung so erfolgt, daß im Träger keine höhere Temperatur als 100° C entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmasse als Dispersion in hochviskoser, vernetzungsfähiger »n^A neutraler Einstellung vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsmasse noch c:ne Beimischung von Polyacrolein, Dimethylolharnstoff, Borax, Melamin oder Harnstoff-Formaldehydharz, wie auch hydrophile Mittel, z. B. Carboxymethylcellulose, Stärke, Alginat, Protein, enthält.