DE1571140A1

DE1571140A1 - Verfahren zum Beschichten von Cellulosefolien

Info

Publication number: DE1571140A1
Application number: DE19651571140
Authority: DE
Inventors: Douglas Allen; Murphy Charles Francis; Mitchell Reid Logan
Original assignee: Rayonier Inc
Current assignee: Rayonier Inc
Priority date: 1964-09-03
Filing date: 1965-03-23
Publication date: 1970-08-13
Also published as: GB1065104A; BE659913A; CH427244A; ES309052A1; NL6501570A; SE306690B; US3364061A; AT264145B

Description

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das wiz::::: -■ -ϊυοΙΙ und wirtschaftlich ist und ein iiervorragenäe-B Produkt ergibt.

Bas Besc: iraten von hydrophilen Papierbahnen mit relativ ra: ;;!?-' Oberfläche mit hydrophoben Harzen, ?>B» mit wässerigen Emulsionen aus {»©polymerisaten von Vinyl- und yinylidenverbindungen» ist bereits bekannt. Versuche, diese Praxis auf das Beschichten von Ötllophan und Hyclroxyäthylcellulose auszudehnen» schlugen jedoch fehl, Das Wasser der Emulsion dringt rasch in die hydrojihile Olrägerfolie ein und quillt diese sichtbar auf» Dies führt beim Trocknen in den herlfolpiilipheu. dampfbeheisten Luft-Ϊrockenanlagen sichtlich zu Mogeln und zur Deformation der beschichteten Folien* ©eia» zufolge wurden bisher transparente Cellulosefolien dieser Art nicht mit wässerigen Harzemulsionen beschichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dagegen zur Emulsioris-BesoMolitimg aller Folienarten auf Cellulose-Grundlage besonders geeignet und besteht darin, daS die aufgebrachte Emulsion mit Infrarotstrahlung beheizt wird, um zuerst das Wasser zu verdampfen, und daß dann die auiückbleibende thermoplastische Schicht durch Infrarotstrahlung zusätzlich erhitzt wird, uitt

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das Harz zu schmelzen und fest mit der Gellulosefolie zu verbinden. .

Bas erfindungsgemäße Verfahren ist besonders wirkungsvoll bei der Beschichtung von alkalilöslichen, transparenten Folien aus Hydroxyäthylcellulose und auch von Folien'aus regenerierter Cellulose, häufig Cellophan genannt, mit Emulsionen von thermoplastischen Zusammensetzungen, wie z.B. Copolymeren von Vinylidenchlorid mit anderen Monomeren. Die Dow . Chemical Company produziert und vertreibt unter der Handelsbezeichnung SARAW.eine Reihe solcher Copolymere, die durch Copolymerisation von Vinylidenchlorid mit Vinylchlorid, Acrylnitril oder Eethylmethacrylat hergestellt sind ο Die wässerigen Besohichtungs-Emulsionen, die von dem in diesen Verfahren verwendeten SARAN-Copolymeren gebildet .sind, können auch eine geringe Menge"von Polyäthylenimin als Haftmittel enthalten, welches das Anhaften; an der Folie verbessert. Geeignete Emulsionen solcher thermoplastischer Harze enthalten normalerweise 10 bis 50 Gewichtsprozent Harz im Wasser. Andere geeignete thermoplastische Harze, die>auf die Folien aufgetragen werden können, umfassen Polyäthylen und Polyamide in Verbindung mit einer gewissen Menge' eines organischen Iiösungsmittels und

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Netzmittel,π, welche die Emulsionsbildung in Wasser unterstützen, und in manchen Fällen lösungsmittel, wie s.B» Aoluol und/oder Isopropanol.

Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, das Wasser ays der aufgebrachten wässerigen Emulsion zu. entfernenr bevor es vollständig absorbiert oder zu tief in die I'rägerfolie eingedrungen ist. Ferner sieht die Erfindung vor, daß die aus dem thermoplastischen Material bestehende Schicht nachher auf eine Temperatur erhitzt wird, die innerhalb eines Bereiches von ca. - 20° 0 vom Schmelzpunkt des Harzes und vorzugsweise am oder oberhalb des Schmelzpunktes liegt, um das Harz su schmelzen und mit der Folie zu verbinden und eine gute Homogenität und gute Haftung der Schicht zu erzielen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Wasser der Emulsion mit Hilfe einer Infrarotstrahlung im Bereich von 3 bis 4 Mikron sehr schnell verdampft werden kann, und zwar noch bevor die feuchtigkeitsempfindliche £räger~ folie eine merkliche Wassermenge aus der wässerigen Emulsion absorbieren und dadurch aufquellen Q£er sich verformen kann. Iiach dem Entfernen des Wassers wird eine InfrarDtstrahlung, vorzugsweise im Bereich von 6 bis 9 Mikron, auf die zurückbleibende Harzsohicht

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gerichtet.. Die Strahlungswärme der letzteren auf die Entfernung des Wassers folgenden Bestrahlung bewirkt das Schmelzen der verbleibenden Harzphase zu einem verfestigten, glatten Film, der chemisch mit der Xrägerfolie verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt eine Reihe von ■Behandlungsstufen an einer kontinuierlich bewegten SrägerfoXie aus Cellulose, durch die eine transparente Folie erzeugt wird, die auf einer oder auf beiden Seiten mit einem hydrophoben Überzug versehen ist, der frei von Deformationen ist und eine außergewöhnlich glatte und glänzende Oberfläche aufweist, die einen v/irksamen Feuchtigkeitsschutz darstellt· Das erfindungsgemäße Beschichten ist billiger und leistungsfähiger als die gegenwärtig angewendeten Verfahren und führt zu einer hervorragenden Folie.

Di® beiliegende Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Behandlung einer bewegten Trägerfolie unbestimmter Länge. Bine vorzugsweise aus Hydroxyäthylcellulose mit ca. 4 $ angelagertem Äthylenoxydbestehende SrägerfoXie wird von einer Rolle 1 her kontinuierlich durch die Vorrichtung geführt und dann als beschichtete folie zu/einer Rolle Z «.uljewiekeXt. Die l'räger-

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folie gelangt in einen Sank 3 und wird auf "beiden Seiten mit einer wässerigen Emulsion beschichtet, vorzugsweise mit einer SARAiT-Emulsion von mit Vinylchlorid copolymerisiertem Vinylidenchlorid, die ca. 1/4 ?£ Polyäthylenimin als inneres Haftmittel enthält. Es können auch zwei sich berührende Trägerfolien durch das System geführt werden, und zwar so dicht aneinandergelegt, daß nur eine Oberfläche jeder Folie beschichtet wird« Die Folie oder die Folien passieren Abstreifwalzen 4, die überschüssige Emulsion entfernen, und dann Walzen 5, die die aufgetragene Emulsion glätten· Jeder der beiden Walzens-ätze 4 und 5 ist mit einer gewünschten, konstanten Fördergeschwindigkeit angetrieben.

Die beschichtete Folie bewegt sioh dann durch eine Heizzone 6, in der sie duroh infrarote Strahlungsenergie, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 6 Mikron, beheizt wird. Die Verweilzeit der Folie von der·Beschichtung der Trägerfolie mit der wässerigen Emulsion bis zur Vollendung des Trockenvorganges in der ersten Infrarotzone 6 sollte weniger als vier Sekunden betragan. Durch diese schnelle Trocknung bei ca. 400° C wird der größte Teil des Wassers verdampft und jede merkliche Absorption von Wasser durch die Trägerfolie verhütet. Eine wesentliche Absorption von

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Wasser in der iCrägerfolie verursacht Verwerfungen und Deformationen, die eine Folge des Quellens und Schrumpfbne der Folie während des Verfahrensalslaufes sind. Die Folie schrumpft "beim Trocknen und quillt»' wenn sie naß ist'.», vor allem in der Dicke und in der Breite* In einer Zone 7 wird.der Wasserdampf an die Luft abgeführt. Die Folie gelangt dann in eine Infrarot-Heizzone 8, in der eine für das Harz der Schicht im wesentlichen spezifische Strahlung zur Anwendung kommt, um das Harz zu schmelzen und eine chemische Bindung sur Trägerfolie zu "bewirken. In dieser Zone wird eine Strahlung von·6 bis 9 Mikron bevorzugt. Die entstandene, beschichtete Folie ist transparent, im wesentliehen frei von Verwerfungen, fehlerfrei, schlierenfrei» glänzend und hat gute hydrophobe Eigenschaften, die sich in Form eines ausgezeichneten Schutzes gegen einen Durchtritt von Wasserdampf äußern. Sine Srägerfolie aus Hydroxyäthyloellulose ist formbeständiger als ein© viskose Folie» Andererseits ist sie auch. hydr'ophiler als viskose, weshalb es schwierig ists die Folie mit irgendeinem wässerigen Stoff auf herkömmlich© Weise su beschichten, ohne daß eine V-erformung der Folie stattfindet. Das zweistufige Infrarot-Trocken- und Schmelzverfahreii nach der Erfindung» das in der zur Begrenzung des Eindringens

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von Wasser in die Srägerfolie richtigen Weise gesteuert ist, läßt die Anwendung einer vorzüglichen Beschichtung zu, wie es nach herkömmlichen Verfahren bisher nicht möglich war.

Im folgenden werden Beispiele von Zusammensetzungen von wässerigen Emulsionen angegeben, die beim er« findungsgemäßen Verfahren verwendet werden können:

Gewichtsteile

A. Copolymer aus Vinylidenchlorid

(93 $) und Vinylchlorid (7 #) 15,0

Wasser 84,5

Polyoxyäthylen-Polyoxypropylen-Blockcopolyme.risat (Netzmittel) 0,^

B. Copolymer aus Vinylidenchlorid

(88 <f) und Acrylnitril (12 ^) 20,0

Wasser 79,0

Alkylarylpolyäther Derivat

(Netzmittel) 1.0.

C. Copolymer aus Vinylidenchlorid

(95 fo) und Methylmethacrylat (5 #) 15,0

Wasser 84,7

Nonylphenolpolyglycolätheralkohol
(Netzmittel) 0.5

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Gewichtsteile

Polyäthylen (A.C. Harz 626)	40,0
Wasser	59,5
Polyoxyäthylen-sorbitan-monooleat (Netzmittel)	0,5
(pH eingestellt auf 7,5 bis 9,0)
Polyamid, 2yp 6-6 Harz ' ■	51,0
Toluol	20,0
Polyoxyäthylen-sorbitan-monooleat (netzmittel)	2,0
Isopropanol	50,0
«■ - " " ■ ■ . Wasser	17,0

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschichten von !rägerfolien mit plastischen hydrophoben Harzen zur Erzeugung von feuchtigkeitsfesten Filmen.

Beispiel I

Eine Folie aus Hydroxyäthyloellulose mit 4 # angelagertem Ithylenoxyd, die auf das Gesamtgewicht bezogen 7 1° Wasser und 18 i» Glyzerin als Weichmacher enthldt, wurde in einer Gießmaschine in Form einer Rolle gefertigt. Sie Folie wurde dann beschichtet, indem sie schnell durch eine wässerige Emulsion einee Copolymer aus

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Vinylidenchlorid und Acrylnitril geführt wurde, die 15 Gewichtsprozent Copolymer enthielt und der außerdem 1/4 Gewichtsprozent Polyäthylenimin als Haftmittel zugesetzt waren. Polyäthylsnimin verbessert die Bindung zwischen der iiydrophilen Hydroxyäthylcellulose-Trägerfolie und dem hydrophoben Copolymerüberzug.

Die beschichtete Trägerfolie wurde schnell zwischen angetriebenen Kalibrierwalzen 4, welche die Menge des aufgetragenen Schichtmateriales regulieren, und dann über angetriebene Glättwalzen 5 geführt, welche die flüssige Emulsion gleichmäßig über die Folienoberfläche verteilen. Die Infrarot-Zone 6 war für die Emission einer Strahlung mit einer geregelten Wellenlänge von 3 bis 4 Mikron eingsriöhteti um die Hauptmenge des in der Schicht vorhs-ndfeiien Wassers rasch zu verdampfen, bevor das Wasser in dia l'rägsrfolie eindringen kann. Um das Eindringen von Wasser in die l'rägerfolie aus HydroxyäthylcellulosQ nach dem Auftragen der Emulsion auf ein Minimum au reduzieren, wurden die FoliengeBohwindigkeit und die Strahlungsenergie so eingestellt, daß die !temperatur in der Bahn der Folie 400° C erreichte. Diese Behandlung sollte weniger als 4 Sek. dauern, vorzugsweise etwa 1 bis 2 Sekunden. Die obere Infrarotzone 8 v/urde für eine Abstrahlung von Energie im Bereich von

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7 bis 9 Mikron eingerichtet. Dieser Strahlungsbereich wird von dem Copolymerharz besonders stark, jedooh von der Hydroxyäthyloellulose-Trägerfolie in im wesentlichen geringerem Maße absorbiert. Durch dieses bevorzugte Erhitzen des thermoplastischen Copolymers nach der schnellen Entfernung der Wasserkomponente wurde die Harzschicht geschmolzen und geglättet. Dies führte zu einer beschichteten ürägerfolie mit ungewöhnlich gutem Aussehen und Glanz sowie guter Feuchtigkeitsbeständigkeit, die im wesentlichen frei von sichtbaren Unregelmäßigkeiten in der Beschichtung war. .

Die Restf euelitigkeit in der beschichteten, getrockneten Folie wurde so eingestellt, daß sie dem Feuchtigkeitsgehalt von 7 fo in der ursprünglichen Folie entsprach. Die beschichtete Folie wurde dann zur Kühlung des thermoplastischen Überzugs und zur Beseitigung der Klebrigkeit über gekühlte Rollen geführt, bevor sie für die zukünftige Verwendung.zu einer Rolle aufgewickelt wurde,

Beispiel II

Eine' Rolle einer 0,02 mm starken Trägerfolie aus Hydroxy· at hy !cellulose mit 4 $ angelagertem Äthylenoxyd wurde

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durch Taiiohbeschichtung mit einer wässerigen Emulsion, die 15 Gewichtsprozent Polyvinylidenchlorid-Polyvinylchlorid im Verhältnis 90 zu 10 enthielt, "beschichtet und sofort in eine Infrarot-Strahlungskammer geführt, in der eine Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 3 Mikron abgegeben wurde, und dort etwa 2 Sekunden lang einer Temperatur von ca, 400° 0, die mit Hilfe eines Oberflächenpyrometers gemessen wurde, ausgesetzt, so daß der größte Teil der Feuchtigkeit verdampft wurde. Der Wasserdampf wurde a.us der Trocknungszone kräftig mittels einer Absaugvorrichtung entfernt. Die Folie wurde dann durch ein zweites Infrarot-Aggregat geführt, das Wellen mit einer Wellenlänge von ca. 8 Mikron abstrahlte_f darin 1 Sekunde lang zum Schmelzen der S chi chtt ei Ich. en bestrahlt und dann durch eine Luftumwälzzone geführt, in der sie vor dem Aufwickeln gekühlt wurde. Die Temperatur in der zweiten Infrarot-Zone wurde so eingestellt, daß sie etwa der Schmelztemperatur des Harzes entsprach; im obigen Falle wurde sie auf ca. 500° C eingestellt. Die Folie wurde dann in der Luftkammer schnell auf etwa 40° C abgekühlt .

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Die beschichtete Folie hatte eint ausgezeichnetes
Aussehen, einen starken Oberfläohenglanz, war frei von Vertiefungen 'tutet- Kratzern und ließ sich mit
genau der gleichen Breite wie die ursprüngliche
Holle aufwickeln, es zeigte sich also keine Schrumpfung. Bas Haften der Schicht.und die Heißversiegelungseigenschaften waren auegezeichnet. ■; .

Me Erfindung soll nicht auf die aufgeführten Bei*- spiele beschränkt sein» So können sich beispielsweise Abweichungen bei den Ausführungsärten der Erfindung dadurch ergeben, daß die einzelnen Merkmale je für sich oder zu mehreren bei einer Ausführungsart der Erfindung verwirklicht sind*

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Claims

157IUO Bat entansprüche

1) Verfahren zum Beschichten einer Cellulosefolie

aus regenerierter Cellulose oder Hydroxyäthylcellulose, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf eine Seite der Folie eine wässerige Emulsion eines thermoplastischen hydrophoben Harzes aufgebracht wird, daß Wasser sofort nach dem Aufbringen der Emulsion durch Erhitzen mit Infrarotstrahlen verdampft wird und daß dann das zurückbleibende Harz einer zusätzlichen Infrarot-Bestrahlung sp.ezifisoher Wellenlänge ausgesetzt wird, um das Harz zu schmelzen und fest mit der Folie zu verbinden*

2) Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie aus Hydroxyäthylcellulose mit 3 bis 8 Gewichtsprozent angelagertem Ithylenoxyd Verwendung findet und die wässerige Emulsion ein Copolymer aus Vinylidenchlorid und einer Verbindung aus der Vinylchlorid, Acrylnitril und Methylmeibaorylat umfass enden Gruppe enthält.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Emulsion eine geringe

. Menge Polyäthylenimin enthält.· " BADORlGfNAL

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4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophobe Schicht auf eine Hydroxyäthylcellulose-Folie beliebiger Länge aufgebracht wird und die Folie durch die einzelnen Behandlungsstufen lcontiriuierlich hindurchgeführt wird.

5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die infrarote Strahlung sur Verdampfung des Wassers von der aufgetragenen Emulsion eine Wellenlänge im Bereich von .3bis 4 Mikron aufweist und nach dem Auftragen der Emulsion während einer Zeit von 1 bis 4 Sekunden angewendet wird. .

6) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung sum Schmelzen des Harzes für verschiedene BeBChich-» tungsharze eine Wellenlänge im Bereich von 6 bis 9 Mikron aufweist und im Anschluß an das Verdampfen des Wassers höchstens während einer Zeitspanne von 3 Sekunden, vorzugsweise von weniger als 1 Sekunde, angewendet wird.

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