DE1546456C3 - Überzugsmasse zum Überziehen von Papier oder ähnlichen Produkten - Google Patents
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Description
höher schmelzenden Wachsen mit Schmelzpunkten in dem Bereich von 82 bis 93 0C) ein. Insbesondere sind
jedoch Mischungen aus Paraffin und mikrokristallinen Wachsen bevorzugt.
Die gemäß der Erfindung zur Anwendung kommenden Paraffinwachse besitzen z. B. einen Schmelzpunkt
von 49 bis 71° C. Bevorzugt sind jedoch solche mit einem Schmelzpunkt über 62° C, insbesondere aus
Gründen der Glanzstabilität.
Mikrokristalline Wachse oder Mischungen von zweien oder mehreren solcher Wachse werden aus
schweren Destillatölen oder Rückstandsschmierölen durch bekannte Füllungsarbeitsweisen erhalten. Die
Wachse werden aus Lösungsmittellösungen durch Kühlen der Lösung auf einen Temperaturbereich von
4 bis 16° C erhalten, das erhaltene Wachs schmilzt bei 66 bis 77 0C. Ein übliches mikrokristallines Wachs
kann als zwei Bestandteile umfassendes Wachs betrachtet werden. Ein Ceresinwachsbestandteil ist hauptsächlich
aus normal- und leichtverzweigten Paraffinen zusammengesetzt und besitzt einen Schmelzpunkt
im Bereich von 82 bis 93° C. Der niedriger schmelzende plastische Bestandteil mit Schmelzpunkten im Bereich
von 66 bis 82° C ist aus hochverzweigten und cyclischen
Kohlenwasserstoffen zusammengesetzt.
Die Amide der Formel (I) können als Reste R und R' aliphatische Reste mit 12 bis 26 Kohlenstoffatomen
und vorzugsweise mit 15 bis 22 Kohlenstoffatomen besitzen. Solche Reste schließen Palmityl-, Stearyl-,
Oleyl-, Erucyl-, Rizinoleyl-, Behenyl- und Gadoleyl-Reste
ein. Es ist offensichtlich, daß sowohl R als auch R' gesättigt, ungesättigt oder hydroxysubstituiert sein
können. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden jedoch erhalten, wenn einer der beiden Reste gesättigt und der
andere ungesättigt ist. Bevorzugte Amide sind Oleyl-Palmitamid
und Stearyl-Erucamid.
Die Massen gemäß der Erfindung können auch ein normalerweise festes Polyäthylen und/oder Polypropylen,
insbesondere solche mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 1000 bis 20 000 (Durchschnittszahl)
enthalten. Ein Polyäthylen mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 6000 bis 7000
(Nr. C-10) ist vorteilhaft.
Besonders bevorzugte Äthylen-Vinylacetatmischpolymerisate
für die Massen gemäß der Erfindung sind solche mit einem Mischmonomerenverhältnis von
Äthylen/Vinylacetat von 71 bis 73/29 bis 27 und einem Schmelzindex von 2,5 bis 3,5, Mischpolymerisat
Nr. 260 und solche mit einem Mischmonomerenverhältnis von 82/18 und einem Schmelzindex von 150,
Mischpolymerisat Nr. 420. Andere geeignete Mischpolymerisate sind:
| Misch- | Äthylen/Vinylacetat- | Schmelz |
| Mischpolymerisatverhältnis | index | |
| Nr. | ||
| 210 | 71-73/29-27 | 350 |
| ange | ||
| nähert | ||
| 220 | 71-73/29-27 | 125 bis 175 |
| 240 | 71-73/29-27 | 22 bis 28 |
| 250 | 71-73/29-27 | 12 bis 18 |
| 460 | 81-83/19-17 | 2,5 bis 3,5 |
Ein geeignetes Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat mit einem niedrigen Molekulargewicht ist ein
Mischpolymerisat mit einem Verhältnis von /Äthylen Vinylacetat von 85/15. _
Andere geeignete Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisate
sind solche mit einem Mischmonomerenverhältnis von 82/18 und einem Schmelzindex von
145, solche mit einem entsprechenden Verhältnis von 72/28 und einem Schmelzindex von 17 bis 23 und
solche mit einem entsprechenden Verhältnis von 72/28 und einem Schmelzindex von 300 bis 400.
ίο Die Mischpolymerisate aus Äthylen und Äthylacrylat
können z. B. ein Mischmonomerenverhältnis von Äthylen/Äthylacrylat von 70/30 bis 80/20 aufweisen.
Geeignete Mischpolymerisate sind z. B. solche mit einem Mischmonomerenverhältnis von 80/20 und
mit einem Verhältnis von 70:30, wobei jedes einen Schmelzindex von 18 besitzt und Mischpolymerisate
mit einem Mischmonomerenverhältnis von 82/18 und einem Schmelzindex von 6.
Die Überzugsmassen gemäß der Erfindung können ao noch weitere Zusatzstoffe, wie thermoplastische Kohlenwasserstoffharze,
Polyterpene oder Mischungen davon erhalten. Bevorzugt sind Polymerisate aus «- und/oder ß-Pinen, insbesondere ein solches mit einem
durchschnittlichen Molekulargewicht von 850 (PoIyterpen 850). Kohlenwasserstoffharze werden durch
Materialien mit kondensierten Ringen dargestellt. Ester auf Naturharzbasis wie Pcntaery thiit- und Glykolester
von Naturharz, kommen ebenfalls gemäß der Erfindung in Betracht. Polyisobutylene mit einem
durchschnittlichen Molekulargewicht von 5000 bis 15 000 (Staudinger) sind geeignet, z.B. ein
mittelweiches, niedermolekulares Polymerisat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 8700 bis
10000 und ein mittelhartes niedermolekulares PoIymerisat
mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 10 000 bis 11 700.
Weitere Zusätze können in den Überzugsmassen gemäß der Erfindung vorhanden sein, um ihnen gebräuchliche
Eigenschaften zu verleihen, ohne daß die mit Hilfe der beschriebenen Bestandteile erlangten
Eigenschaften verlorengehen. Unter ihnen sind wachslösliche, phenolische Antioxydantien, welche in geringen
Konzentrationen verwendet werden. Besonders wirksam ist 2,6-di-tert.-Butyl-p-kresol und ein Gemisch
aus 2-tert.-Butyl-4-hydroxyanisol und 3-tert.-Butyl-4-hydroxyanisol.
Die Überzugsmassen gemäß der Erfindung werden durch Erhitzen und Vermischen der verschiedenen
Bestandteile hergestellt. Im allgemeinen wird das Erdölwachs mit dem Antioxydationsmittel geschmolzen
und dann auf 107 bis 135° C erhitzt. Das erhitzte Produkt wird gerührt, während Zusätze hinzugegeben
werden. Anschließend wird das durch die Formel (I) bezeichnete Gleitmittel hinzugegeben.
Die hervorragenden Eigenschaften der gemäß der Erfindung hergestellten Massen werden durch Verschweißfestigkeits-
und Hitzestabilitätsversuche gezeigt. Ebenfalls werden genaue Vergleichsversuche mit
anderen als Gleitmittel dienenden Amiden gezeigt. Heißverschweißversuche an Dünnpergamin wurden
durch die vorstehend beschriebene Arbeitsweise ausgeführt. Ein Überzug von 6,8 kg je 500 B'att wurde auf
Dünnpergamin aufgebracht, das bei 121° C Überzug auf Überzug bei einer Verweilzeit von I1/* Sekunden
und einem Druck von 2,11 atü heißgesiegelt wurde.
Verschweißfestigkeitsversuche an einer Kartonware
(lonüberzogene Pappe) wurden gemäß der folgenden
, Arbeitsweise ausgeführt. Streifen der Pappe wurden
auf einem geeigneten Verschweißgerät bei 1490C,
einer Verweilzeit von 3 Sekunden und einem Druck von 0,7 atü heißverschweißt. Versuchsproben der verschweißten
Pappe wurden bei 21 oder —40° C 24 Stunden lang gelagert und dann die Schichten voneinander
von Hand entweder bei 210C oder entsprechend bei
—400C voneinander getrennt. Ein Wert von »0%«
bedeutet kein Anhaften der Pappe auf der anderen; und ein Wert von »100%« bedeutet keine Abtrennung
der einen Pappe von der anderen, jedoch im wesentlichen 100% Faserriß. Eine wirksame Verschweißfestigkeit
zeigt sich durch einen Wert von mindestens »50%«, welcher mehr als 50% Faserriß der gesamten
Oberfläche anzeigt.
Die für Versuchszwecke verwendete Wachs-Mischpolymerisatmasse hat unter Versuchsbedingungen
eine Verschweißfestigkeit von 100%, jedoch ungenügende Gleiteigenschaften. Sie besitzt die folgenden
Bestandteile in Gewichtsprozent:
Paraffinwachs, 66 0C 60
Mischpolymerisat Nr. 260 20
Mischpolymerisat Nr. 400 5
Polyterpen, Molekulargewicht 850 15
Antioxydans 250 Teile
je Million
Versuchsergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle I wiedergegeben.
Gleitmittelzusatz
Keine
Oleylamid
Erucamid
Oleyl-Palmitamid
Stearyl-Erucamid
Stearyl-Erucamid
Verschweißfestigkeit
bei 24 Stunden
bei 24 Stunden
Konz.
Gewichts
prozent
Gewichts
prozent
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
21°C
100
0
0
0
0
100
100
100
-400C
100
0
0
0
0
100
100
100
Wie in Tabelle I gezeigt, wird die Verschweißfestigkeit zerstört, wenn Oleylamid oder Erucasäureamid
in die Wachs-Mischpolymerisatmasse einverleibt wird. Völlig im Gegensatz dazu ist das Verhalten der
N-substituierten Amide, Oleylpalmitinsäureamid und
Stearylerucasäureamid, da die Verschweißfestigkeit aufrechterhalten wird, während ausgezeichnete Gleiteigenschaften
gewonnen werden.
Die thermische Stabilität der Überzugsmassen wurde bestimmt, indem eine Probe in ein Becherglas mit mehreren
Eisennägeln eingebracht wurde und das Becherglas während verschiedener Zeit bei 149° C gelagert wurde.
Dieser Versuch kommt praktischen Bedingungen sehr nahe, da Überzugsmassen üblicherweise in eisernen
Schmelzbehältern gelagert werden. Proben mit und ohne einen Gleitmittelzusatz wurden in dieser Weise
geprüft und die Proben von Zeit zu Zeit entnommen, so daß der Amidgehalt durch Infrarotanalyse bestimmtwerden
konnte. Die untersuchte Überzugsmasse, in welche die Gleitmittel einverleibt wurden, besaß
folgende Zusammensetzung (alle Teile sind in Gewichtsprozent
angegeben):
Paraffinwachs, 58 bis 60° C 62,5
Mikrokristallines Wachs, 910C 15
Mikrokristallines Wachs, 74 bis 770C 7,5
Mischpolymerisat Nr. 420 7,5
Polyäthylen Nr. C-IO 7,5
Die Versuchsergebnisse werden in nachstehender Tabelle II gezeigt.
Zusatz
Oleylamid ...
Erucamid ....
Oleylpalmit-
Erucamid ....
Oleylpalmit-
amid
Stearyleruc-
amid
Konzentration,
Gewichtsprozent nach
XStundenbeil49°C
Gewichtsprozent nach
XStundenbeil49°C
X = O I X = 48 I X = 120 I X = 168
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
| 0,5 0,5 |
0,0 0,4 |
| 0,5 | 0,3 |
| 0,5 | 0,4 |
0,0
0,1
0,1
0,3
0,3
Die weiterhin in Tabelle II aufgeführten Ergebnisse zeigen, daß Oleylamid in der Masse nach weniger als
120 Stunden von geringem Wert ist und daß Erucasäureamid nach weniger als 168 Stunden von ähnlichem
Wert ist. Die N-substituierten Amide sind bei dem über 168 Stunden verlaufenden Versuch beträchtlich
überlegen, da die Hälfte der Amide noch zur Verfügung steht, um einen Schutz für die Masse zu
schaffen und andere Vorteile, einschließlich Gleiteigenschaft und Verschweißfestigkeit zu schaffen.
Die in den Tabellen I und II gezeigten Massen mit einem Gehalt von entweder einem Amid oder einem
N-substituierten Amid in entsprechender Konzentration besitzen bei Verwendung unter den gleichen
Bedingungen im wesentlichen gleiche Gleiteigenschaften. Dies wird in der nachstehenden Tabelle III gezeigt,
in welcher Reibungskoeffizienten aufgeführt werden. Messungen wurden unter Verwendung eines
Reibungskoeffizient-Zusatzgerätes für ein Instron-Festigkeits-Prüfgerät ausgeführt: Die Messungen wurden
an einer überzogenen Oberfläche in Berührung mit einer überzogenen Oberfläche ausgeführt. Das Basisgemisch
war das vorstehend in Verbindung mit Tabelle II beschriebene. .
Zusatz
Basisgemisch ...
Oleylamid
Erucamid
Oleylpalmitamid
Stearylerucamid
Stearylerucamid
Konz.
Gewichts
prozent
Gewichts
prozent
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
0,6
Reibungskoeffi zient
0,8 bis 4 0,2
0,23 0,25 0,3
0,23 0,25 0,3
Die Anteile der in den Massen gemäß der Erfindung vorhandenen Bestandteile können beträchtlich verändert
werden in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften. So sind die Anteile, wenn Wärme-
7 8
Stabilität gefordert wird, folgende (in Gewichtsteilen): Mischpolymerisat 3 bis 40
Mischpolymerisat und/oder Polyolefin 2 bis 40 Harzartiges Material (Polyolefin und/
N-substituiertes Amid 0,1 bis 2 °der Kohlenwasserstoffwachs und/
Erdölwachs Rest s oder Polyterpen und/oder Ester auf
„7 ,, „ , .„. ..,.., , ,„_ Naturharzbasis) 5 bis 30
Wenn sowohl Verschweißfestigkeit als auch Wannestabilität
verlangt werden, werden die Massen aus föl- N-substituiertes Amid 0,1 bis 2
genden Bestandteilen gebildet: Erdölwachs Rest
Claims (2)
1. Überzugsmasse auf der Grundlage einesErd- Instron-Prüfgerät bei 210C und mit einer Geschwinölwachses
und eines Mischpolymerisats aus Äthy- 5 digkeit von 12,7 cm pro Minute voneinander ablen
und Vinylacetat oder Äthylacrylat mit einem getrennt werden. Wenn ölsäureamid und Erucasäure-Gehalt
von 15 bis 35 Gewichtsprozent Vinyl- amid Erdölwachs-Mischpolymerisat-Massen mit einer
acetat oder Äthylacrylat zum Überziehen von Pa- ausreichenden Verschweißfestigkeit zugefügt werden,
pier und ähnlichen Produkten, dadurch ge- werden die Gleiteigenschaften verbessert, jedoch die
kennzeichnet, daß sie 2 bis 40 Gewichts- io Verschweißfestigkeit im wesentlichen zerstört und die
prozent des Mischpolymerisats und 0,1 bis 2 Ge- Wärmestabilität verschlechtert.
wichtsprozent eines N-substituierten Amids der In der USA.-Patentschrift 2 877 196 ist die Her-
allgemeinen Formel stellung von Erdölwachs-Überzugsmassen mit einem
Gehalt von Mischpolymerisaten von Äthylen und
OH 13 Vinylacetat beschrieben, die einen Gehalt an polymeri-
Il I siertem Vinylacetat von etwa 5 bis 25 Gewichtsprozent
R — c — N — R' haben können.
Die Überzugsmassen nach der USA.-Patentschrift
in welcher R und R' gesättigte, ungesättigte oder 2 877 196 sind nicht gegen den Verlust von erwünschhydroxysubstituierte
aliphatische Reste mit 12 bis 30 ten Eigenschaften, wie Verschleißfestigkeit, Farb-26
Kohlenstoffatomen bedeuten, umfaßt. änderung, geschützt und haben auch nicht die er-
2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch wünschten Gleiteigenschaften.
gekennzeichnet, daß das Amid aus Oleylpalmitamid in der USA.-Patentschrift 3 061 493 ist die Ver-
oder Stearylerucaamid besteht. wendung von Fettsäureamiden der allgemeinen Formel
»5 R — CONH, (R = langkettige Alkylgruppe) in Klebstoffen
auf der Basis von Wachs und Polyäthylen be-
schrieben.
Aus der USA.-Patentschrift 2 523 848 sind Erdölwachsüberzugsmassen
bekannt, die ein langkettiges 30 Amincarboxylatsalz enthalten.
Die Erfindung bezieht sich auf Erdölwachs und ein Die in den vorgenannten Veröffentlichungen vorMischpolymerisat
aus Äthylen und Vinylacetat oder geschlagenen Zusatzstoffe sind nicht geeignet, Über-Äthylacrylat
enthaltende Massen zum Überziehen von zugsmassen auf der Grundlage eines Erdölwachses
Papier, Pappe, Kartons, Schachteln od. dgl. und eines Mischpolymerisats aus Äthylen, Vinylacetat
In der modernen Verpackungstechnik, bei der Erd- 33 oder Äthylacrylat mit guten Gleiteigenschaften bei
ölwachsüberzüge verwendet werden, ist es wesentlich, gleichzeitiger Aufrechterhaltung der erwünschten Eigendaß
die Überzüge erwünschte Schlupf- oder Gleit- schäften der Überzugsmasse zu geben,
eigenschaften besitzen, d. h., sie sollen einen aus- Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Erdölreichend
niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen, wachs und ein Mischpolymerisat aus Äthylen und
so daß ein Artikel wie Papier od. dgl. sich während der 40 Vinylacetat oder Äthylacrylat enthaltenden Massen
Herstellung, Füllung und Verpackung in Berührung ZUm Überziehen von Papier und ähnlichen Produkten,
mit einem anderen Gegenstand frei bewegt. Eine An- welche insbesondere ausgezeichnete Schlupf- oder
zahl von Zusätzen sind als Schlupf- oder Gleitmittel Gleiteigenschaften besitzen und außerdem alle erin
Erdölwachsmassen ausprobiert worden, es haben wünschten Eigenschaften, wie Heißsiegelfestigkeit oder
sich jedoch nur wenige als wirksam erwiesen. Es sind 45 Hitzestabilität, aufweisen
z. B. Amide, wie ölsäureamid und Erucasäureamid, Die Überzugsmasse gemäß der Erfindung auf der
verwendet worden, wobei jedoch andere erwünschte Grundlage eines Erdölwachses und eines Mischpoly-Eigenschaften
verlorengingen. So ergab sich bei der merisats aus Äthylen und Vinylacetat oder Äthyl-Verwendung
von ölsäureamid in Erdölwachs-Misch- acrylat mit einem Gehalt von 15 bis 35 Gewichtspolymerisat-Überzügen
eine geringe Wärmestabilität, 50 prozent Vinylacetat oder Äthylacrylat zum Überdie
sich durch Farbänderung bzw. Farbzersetzung, ziehen von Papier und ähnlichen Produkten, ist da-Verlust
oder Verbrauch des Gleitmittels und Erwei- durch gekennzeichnet, daß sie 2 bis 40 Gewichtsprozent
chung der Überzüge zeigte. Außerdem ergab sich ein des Mischpolymerisats und 0,1 bis 2 Gewichtsprozent
starker und bemerkenswerter Verlust an Verschweiß- eines N-substituierten Amids der allgemeinen Formel
festigkeit. 55
Pappkartons oder -schachteln, beispielsweise wie sie n „
zum Verpacken von Lebensmitteln, z. B. Speck, ver- « . ™
wendet werden, sollen heißverschweißt oder heiß- ,
gesiegelt werden können und eine bedeutende Heiß- ^ ^ ^ ^
Siegelfestigkeit besitzen. In geeigneter Weise über- 60
zogene Schichten oder Lagen aus Pappe werden unter in welcher R und R' gesättigte, ungesättigte oder
leichtem Druck, wie 0,0176 bis 0,21 kg/cm2 zusammen- hydroxysubstituierte aliphatische Reste mit 12 bis
gehalten und auf 93 bis 232° C erhitzt, um die Schichten 26 Kohlenstoffatomen bedeuten, umfaßt.
bzw. Lagen miteinander zu verschweißen. Der hier Die gemäß der Erfindung in Betracht kommenden
verwendete Ausdruck »bedeutende Heißsiegeleigen- 65 Kohlenwasserstoff- bzw. Erdölwachse schließen Parafschaften«
bezeichnet einen Verschweißfestigkeitswert finwachse, mikrokristalline Wachse und mittlere
von mindestens 29,5 g/cm, welcher erhalten wird, wenn Wachse (Wachse mit Schmelzpunkten zwischen denzwei
Streifen von Dünnpergamin mit 40 g/m3, welche jenigen von Paraffinwachsen von 49 bis 71° C und
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|---|---|---|---|
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