DE1720127C3 - Heißsiegelbare Cellulosehydratfolie - Google Patents

Description

45 bis 55% Nitrocellulose mit 11,0 bis 11,6% Stickstoffgehalt,

30 bis 50% gelatinierender Weichmacher,
5 bis 10% Harz,
1 bis 3% Paraffin im Bereich zwischen 60 und

70⁰C schmelzend,

1 bis 3% Gleitmittel, bestehend aus feinpulvrigem anorganischem Mineral,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Nitrocelluloselackschicht 0.05 bis 5% einer aus Montanwachs durch Oxydation hergestellten Montanwachssäure oder eine solche veresterte oder veresterte und mit CaO verseifte Montanwachssäure außer den vorstehend angegebenen Bestandteilen und als das Gleitmittel eine in Gegenwart von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent einer geschmolzenen, an sich festen Fettsäure zu einer Kornfeinheit von unter 5 μ gemahlene Kreide enthalten ist.

Es ist bekannt, daß man Cellulosehydratfolien auf einer oder auf beiden Oberflächen mit einer thermoplastischen Lackschicht überzieht, um die Wasserdampfdurchlässigkeit der Cellulosehydratfolie herabzusetzen und um die Folie in der Hitze mit sich selber verkleben (versiegeln) zu können. Die Anforderungen, die an eine solche heißsiegelbare Schicht gestellt werden, sind mannigfaltiger Art. So sollen sie. außer der geringen Wasserdampfdurchlässigkeit und der guten Heißsiegelbarkeit. optische Klarheit aufweisen, aufeinander gleitfähig sein und miteinander bei mäßig warmen Temperaturen (Sommertemperaturen) nicht verkleben.

Unter den Lackschichten nehmen die als Hauptbestandteil Nitrocellulose enthaltenden Lacke einen hervorragenden Plat/ ein. Bei ihrer Herstellung bevorzugt man vielfach Nitrocellulosetypen mit mittlerem, das heißt mit 11.0 bis 11.6% Stickstoffgehall, da die für ihre Verarbeitung benötigten Lösungen leichter /u handhaben sind und diese Nitrocellulose typen leichter vertraglich mit anderen I.ackbestandlcilen. insbesondere mit Har/en und Wachsen sind, als die bei Nitrocellulosetypen mit niedrigerem Stickstoffgehalt der fall ist. die man sonst wegen ihrer guten Hcißsiegelbarkeit bevorzugen wurde

Nitrocellulnselackschichten für Cellulosehydrat folien, die den an sie gestellten Anforderungen am besten gerecht Werden, hat man beispielsweise in der folgenden Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) hergestellt:

45 üis 55% Nil rot diiilosc mil 11,0 bis II.6% Stickstoffgehalt,

30 bis 50% gelatinierender Weichmacher,
5 bis 10% Harz,

1 bis 3% Paraffin im Bereich zwischen 60 und 70⁰C

schmelzend,
1 bis 3% Gleitmittel, bestehend aus feinpulvrigem

anorganischem Mineral.

Die Nitrocellulose sind in diesen Lacken niedrigbis mittelviskose Typen, d.h. Typen, die in etwa 15- bis 25gewichtsprozentiger Lösung bei 20⁰C die Normviskosität von 400 (375 bis 425) Centipoise

ίο haben. Vorzugsweise werden solche mit 11,2 bis 11,4% Stickstoffgehalt angewendet Als Weichmacher werden vorzugsweise Dibutylphthalat, Dicyclohexylphthalat und Acetyltributvlcitrat, insbesondere Gsmische der beiden erstgenannten angewendet AJs Harze werden unter anderem entwachstes Dammarharz und Alkydharz, unter diesen beispielsweise Kolophoniumester und Kolophcftium-Maleinsäure-Ester genommen. Das Gleitmittel soll aus einem verhältnismäßig weichen mineralischen Pulver bestehen, wie Talkum oder Kreide.

Obgleich Lacke in der vorstehend angegebenen Zusammensetzung sehr hohen Anforderungen genügen können, bleiben in manchen Fällen noch Wünsche offen. So ist es bisher nur unvollkommen gelungen, eine Cellulosehydratfolie für das Verpacken von Gegenständen herzustellen, die in Verkaufsautomaten übereinandergestapelt werden, wie beispielsweise Zigarettenpackungen, der nicht der Mangel anhaften würde, daß sie bei Sommertemperaturen unter den

jo in Verkaufsautomaten herrschenden Bedingungen ein Zusammenkleben der Packungen untereinander verursacht. Das Zusammenkleben kann aber zur Folge haben, daß es nicht gelingt, den Warenausgeber des Automaten nach dem Geldeinwurf völlig herauszuziehen, so daß der Kunde weder die Ware erhält, noch der Automat das eingeworfene Geldstück wieder hergibt. Man hat schon vorgeschlagen, die Neigung von Nitrocelluloselackschichten, in der Hitze bei gelindem Druck zusammenzubacken, zu unterbinden.

An indem man Lackschichten mit einem Gehalt an sehr hoch, das heißt über 90⁰C schmelzendem Paraffin verwendete, doch muß man dabei den erzielten Vorteil der Klebefestigkeit bei warmen Temperaturen mit dem Nachteil bezahlen, daß der Lack weniger

4-, abriebfest ist, was zur Folge hat, daß in der Verpackungsmaschine durch die Siegelaggregate der Lack abgerieben wird. Der Abrieb ist zwar gering, doch reicht die Menge aus, um den Verpackungsvor gang in so hohem Maße zu sturen, daß die Ver-

-,n packungsmaschinen ab und zu stillgesetzt werden müssen, um den abgeriebenen Lack zu entfernen.

Fs besteh) daher weiterhin ein dringendes Bedürfnis nach einer Celluloschydratfolie. die zu den bisherigen Vorteilen auch den Vorteil der »Autnmatcn-

-,-, sicherheit« hai Aufgabe der Erfindung isi es. eine solche Cellulosehydratfolie zu schaffen.

Gegenstand der F.rfindung ist demgemäß eine C ellulosehvdratfolie. die auf einer oder beiden Ober flachen nut einer Nilrocelluloselackschicht bedeckt

ho ist, in der die nachstehend angegebenen Substanzen lh den angegebenen Gewichtsmengeh enthalten sind:

45 bis 55% Nitrocellulose mit 11,0 bis 11,6% Stickstof

gehalt,

h-, 30 bis 50% gelatinierender Weichmacher,
5 bis 10% Harz,

I bis 3% Paraffin im Bereich /wischen 60 und 70*C schmelzend,

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1 bis 3% Gleitmittel, bestehend aus feinpulvrigem anorganischem Mineral,

die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Nitrocel-Iuloselackschicht 0,05 bis 5% einer aus Montanwachs durch Oxydation hergestellten Montanwachssäure oder eine solche veresterte oder veresterte und mit CaO verseifte Montanwachssäure außer den vorstehend angegebenen Bestandteilen und als das Gleitmittel eine in Gegenwart von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent einer geschmolzenen, an sich festen Fettsäure zu einer Kornfeinheit von unter 5 μ gemahlene Kreide enthalten ist.

Die erfindungsgemäße heißsiegelbare Cellulosehydratfolie ist insbesondere für das Einpacken von Gegenständen vorteilhaft, die in übereinandergestapelten Päckchen in Verkaufsautomaten gelagert werden.

Die erfindungsgemäß der Nitrocelluloselackschicht einzuverleibenden Montanwachssäuren und deren Ester sind bekannt, ebenso auch ihre Herstellung. Sie sind im FIAT Final Report Nr. 737 beschrieben worden. Es erübrigt sich daher, ihre Herstellung hier noch einmal zu beschreiben. Bei den Estern handelt es sich insbesondere um Glykolester, beispielsweise um die Ester des Äthylenglykols oder Propylenglykols. Auch nur zum Teil veresterte MoriLanwachssäuren sind als veresterte Montanwachssäuren im Sinne der Erfindung anzusehen. Die teilweise veresterten Montanwachssäuren können auch teilweise verseift sein. insbesondere durch Calciumseifenbildung mit CaO.

Auch die Herstellung des zweiten Bestandteils, der gemäß der Erfindung dei auf ^Jer Cellulosehydratfolie befindlichen Nitrocellu'oselack kennzeichnet, der in Gegenwart einer festen Fett äure gemahlenen Kreide, ist bekannt, nämlich aus der deutschen Patentschrift 9 58 830. Erfindungsgemäß bleibt die Kreideart gegenüber der Offenbarung der genannten deutschen Patentschrift jedoch auf solche Kreidearten beschränkt, die 0,5 bis 5 Gewichtsprozent einer festen Fettsäure enthalten, die dann naturgemäß als das Calciumsalz der Fettsäure vorliegt. Als Fettsäuren kommen beispielsweise Palmitin- und Stearinsäure in Betrachi. Eine weitere Einschränkung gegenüber der Offenbarung der deutschen Patentschrift 9 58 830 liegt auch in der erfindungsgemäß vorgeschriebenen sehr hohen Mahlfeinheit. Es wird hierzu bemerkt, daß zur einwandfreien Bestimmung der Korngröße die bloße Siebanalyse nicht geeignet ist. da Agglomerate von Kreideteilchen dabei eine höhere Korngröße vortäuschen können. Am zuverlässigsten ist die mikroskopische Ausmessung in einer Suspension.

Bei den nachstehend beschriebenen Beispielen ist die »Automatensicherheit« in "C angegeben. Sie wurde wie folgt bestimmt:

Ein Stapel von 5 Zigarettenpackungen, die mit der zu prüfenden Folie in einer Verpackungsmaschine ver packt worden waren, wird zwei Stunden in einen Trockenschrank gestellt, während ein Gewicht von 250 g auf ihm lastet. Die Temperatur im Trocken schrank wird bei 50"ü konstant gehalten. Daraufhin läßt man den Stapel von Packungen abkühlen, füllt ihn in einen Zigarcttenverkaufsauiorhalen und zieht die Packungen nacheinander in der gewöhnlichen Weise aus dem Verkaufsautomaten heraus. Lassen sich alle 5 Packungen aus dem Automaten ziehen, ohne daß ihre Verpackungsfolie dabei beschädigt wird und ohne daß durch die Folie eine Störung des Automatenbetriebs auftrittj wiederholt matt den Versuch, steigert

jedoch die Versuchstemperatur, z. B. um 2,5° C. Als »Automatensieherheit« wird diejenige höchste Temperatur angegeben, bei der unter den Versuchsbedingungen die Folie unbeschädigt bleibt und der Automatenbetrieb ungestört verläuft

Die bisher bekannten und mit einer Nitrocelluloselackschicht versehenen Cellulosehydratfolien haben nach dieser Prüfmethode eine Automatenfestigkeit von nicht mehr als 50° C

Beispiel 1

Eine Cellulosehydratfolie mit einem Gewicht von 30 g/qm, die 17% Feuchrhaltemittel (8% Glycerin, 5% Triäthylenglykol, 4% Harnstoff) und 7,5% Wasser enthält, wird mit einem Lack der folgenden Zusammensetzung beidseitig lackiert, so daß die Lackdicke nach dem Trocknen beidseitig zusammen 3 g/qm beträgt:

100 Teile Nitrocellulose (11,4% N)

20 Teile Kolophonium-Glycerinesterharz (Fp. 80° C)

28 Teile Dibutylphthalat

45 Teile Dicyclohexylphthalat

4 Teile Paraffin (Fp. 62°C)

4 Teile Äthylenglykolester einer Montanwachssäure

der Säurezahl 142 bis 157

3 Teile Kreide mit 1 bis 2% Calcium;,tearat und mit

einer maximalen Korngröße von 4 μ

Die Lackierung der Folie wurde mit einer 15%igen jo Lösung in einem Gemisch aus 40 Gewichtsteilen Toluol und 60 Gewichtsteilen Essigsäureester vorgenommen. Die Automatensicherheit der Folie liegt bei 63°C. Die Heißsiegelfestigkeit beträgt 150 bis 200 g(bei 120°C Siegeltemperatur und 2 cm Streifenbreite), die Wasserj5 dampfdurchlässigkeit 8 g/qm in 24Std. (DIN 53 122). An den Verpackungsmaschinen zeigt sich kein Lackabrieb.

Beispiel 2

Eine Cellulosehydratfolie wie die im obigen Beispiel 1 verwendete wird mit einem Lack folgender Feststoffzusammensetzung beidseitig lackiert:

100 Teile Nitrocellulose (11.4% N)

4) 20 Teile Kolophonium-Glycerinesterharz(Fp.80"C)

25 Teile Dibutylphthalat

48 Teile Dicyclohexylphthalat

4 Teile Paraffin (Fp. 60/62⁰C)

0.5 Teile Äthylenglykolester einer Montanwachsvi säure der Säure/ahl 142 bis 157

2 Teile mit 1 bis 2% Calciumstearat oberflächenbeschichtete, feingemahlene Kreide

Die Lackierung der Folie erfolgt aus 15%iger Lösung r, in einem Gemisch aus 40 Gewichtsteilen Toluol und 60 Gewichtsteilen Essigsäureäthylester.

Die lackierte Folie ist automatensicher bis 62 C. läßt sich an Zigarettenverpackungsr.iaschinen einwandfrei ohne Lackabrieb verarbeiten und hat eine Heißsiegelbo festigkeit von 150 bis 200 g (Siegeltemperatur 120⁰C, Streifenbreile 2 drfij und eine Wasserdampfdurchlässig' keil von 3 g/qm in 24 Std. (nach DIN 53 122).

Beispiel 3

μ Eine Ccllulnsehydratfolie mit einem Gewicht von 28 g/qm und einem Gehalt von 15% Feuchthalteiniltel (7% Glycerin, 6% Triäthylenglykol, 2% Harnstoff) und 8% Wasser wird mit einem Lack folgender Feststoff-

zusammensetzung lackiert, so daß die Lackdicke beidseitig zusammen 2,7 g/qm beträgt:

100 Teile Nitrocellulose (113% N)

20 Teile Kolopbonium-Glycerinesterharz (Fp. 80° C)

25 Teile Dibutylphthalat

48 Teile Dicyclohexylphthalat

4 Teile Paraffin (Fp. 60/63⁰C)

4 Teile Montanwachssäure der Säurezahl 142 bis 157

3 Teile Kreide wie im obigen Beispiel 1

tungslacks so verändert, daß seine nicht flüchtigen Bestandteile folgende Zusammensetzung halten:

Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteile

ίο 27 Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteil

Die lackierte Folie ist automatensicher bis 63° C und läßt sich an Zigaretienverpackungsmaschinen störungsfrei verarbeiten. Sie hat eine Heißsiegelfestigkeit von 150 g(Siegeltemperatur 120°C,Streifenbreite2 cm)und 15 2 Gewichtsteile eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 7 g/qm in 24 Std. (nach DIN 53 122).

Nitrocellulose (11,2 bis 11,4% Stickstoffgehalt, Normtyp 21 E) modifiziertes Urethan-Formaldehyd-Harz

Kolophonium-Maleinatharz verestert mit Pentaerythrit Dibutylphthalat Dicyclohexylphthalat Paraffin (Fp. 60/62° C) mit Äthylenglykol veresterte Montanwachssäure Kreide wie in Beispiel 2

Beispiel 4

Eine Cellulosehydratfolie wie die im obigen Beispiel 3 verwendete wird mit einem Lack folgender Feststoffzusammensetzung beidseitig lackiert:

100 Teile Nitrocellulose (11,4% N)
20 Teile Kolophonium-Glycerinesterharz (Fp. 80° C) 28 Teile Dibutylphthalat
45 Teile Dicyclohexylphthalat
4 Teile Paraffin (Fp. 60/62° C)
1 Teil einer teilweise mit einem Glykol veresterten

und teilweise mit CaO verseiften Montanwachssäure
3 Teile Kreide wie im Beispiel 1 Die so hergestellte Cellulosehydratfolie hatte eine Automatensicherheit und Siegelnahtfestigkeit wie die nach obigem Beispiel 1 hergestellte Folie.

Beispiel 6

Es wurde, wie im obigen Beispiel 5 angegeben ist, verfesren, doch wurde die Zusammensetzung des Beschichtungslacks so verändert, daß seine nicht flüchtigen Bestandteile folgende Zusammensetzung hatten:

Die lackierte Folie ist automatensicher bis 60° C, läßt sich an den Zigarettenverpackungsmaschinen ohne Lackabrieb störungsfrei verarbeiten, hat eine Heißsiegelfestigkeit von 150 bis 200 g (120° C Siegeltemperatur, 2 cm Streifenbreite) und eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 5 g/qm in 24 Std. (nach DIN 53 122).

Beispiel 5

Es wurde, wie im obigen Beispiel 1 angegeben ist, verfahren, doch wurde die Zusammensetzung des Beschich-Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteile

25 Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteile 0,25 Gewichtsteile

1,5 Gewichtsteile

Nitrocellulose (1U bis 11,4%

Stickstoffgehalt)

modifiziertes Urethan-Form-

aldehyd-Harz

Kolophonium-Maleinatharz

verestert mit Pentaerythrit

Dibutylphthalat

Dicyclohexylphthalat

Paraffin (Fp. 66/67°C)

mit Äthylenglykol veiesterte

Montanwachssäure

Kreide wie im Beispiel 2

Die so hergestellte Cellulosehydratfolie hatte eine Automatensicherheit von 65° C, hohe Heißsiegelfestigkeit und geringe DampfdurchlässipkeiL

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Cellulosehydratfolie, die auf einer oder beiden Oberflächen mit einer Nitrocelluloselackschicht bedeckt ist, in der die nachstehend angegebenen Substanzen in den angegebenen Gewichtsmengen enthalten sind: