DE1908699B2

DE1908699B2 - Verwendung eines wäßrig dispergieren Beschichtungsmittel zur Erzeugung von Überzügen auf Flächengebilden aus Kunststoff und/oder Metall

Info

Publication number: DE1908699B2
Application number: DE19691908699
Authority: DE
Inventors: Gerhard Hogrefe; Helmut Dr. Huhn
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co oHG
Priority date: 1969-02-21
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1975-06-26
Also published as: GB1310933A; DE1908699A1; FR2035617A5

Description

α Wach

³ U 4

Behandlung mit geschmolzenem Wachs bzw. Paraffin Schließlich ist aus der britischen Patentschrift zwar

eine Imprägnierung bzw. Ummantelung zeigen, welche eine Beschichtungssubstanz zu entnehmen, bei der

die Poren dieser Gleitmittel verschließt und dadurch feste Substanzen zwecks Verbesserung der Antiblock-

das zu Fehlstellen in der Lackschicht führende poröse und Gleiteigenschaften in PVDC-copolymerisathalü-

Verhalten derartiger Beimengungen vermeidet 5 gen Überzügen eingearbeitet werden. Die Verwendung

Es ist also in jedem Fall ein keine Poren mehr auf- der dort beschriebenen Substanzen zur Beschichtung weisendes mineralisches Gleitmittel erforderlich, was von Trägerfolien führt jedoch gemäß Seite 2, linke weder hier noch aus der britischen Patentschrift Spalte, Zeilen 8 ff. dieser Druckschrift zu nachteilig 9 70 739 (letztere bezieht sich auf ein trockene» Gleit- trüben und eine relativ hohe Wasserdampfdurchlässigmittel aus Molybdändisulfid, welches mit einer Lösung ίο keit aufweisenden Überzügen, was auch durch die von Stearinsäure und Natriumstearat behandelt, Hinzufügung von Esterwachs und feinverteiltem PVC-filtriert und getrocknet worden ist) vorliegt, noch aus Material nicht zu beseitigen ist Damit wird dem diesen Schriften zu ersehen ist. Durchschnittsfachmann eine Lösung empfohlen, die

Auch aus der weiteren, bekanntgewordenen briti- ihn von der Weiterverwendung etwa anorganischer

sehen Patentschrift 9 89 270 sind wesentliche Kompo- 15 Festpartikeln im Überzug auch in Verbindung mit

nenten des erfindungsgemäß verwendeten Beschich- Wachsen und Paraffinen fortführt, indem nämlich in

tungsmittels nicht zu ersehen. der Druckschrift zu einer wachsfreien wäßrigen Disper-

Auch die Anleitung zum technischen Handeln, die sion von Festpartikeln von PVDC-Copolymerisat eine der Fachmann aus der USA.-Patentschrift 30 25 179 wäßrige Dispersion von PVC in einer Menge von entnehmen kann, ist nicht geeignet, zur erfindungsge- ao 0,1 bis 5 % (Festsubstanzbezug) zugefügt wird» worauf mäßen Verwendung des eingangs genannten Beschich- gemäß technischer Anleitung in dieser Druckschrift tungsmittels beizutragen, da in dieser USA.-Patent- die Nachteile überwunden sind. schrift eine hydrophobierte Kieselsäure beschrieben Die Verwendung von wachshaltigen Überzugsmitist, die nur zur Einarbeitung in Lösungslacke geeignet teln wird also danach abgelehnt ist, weil der Versuch, derartig hydrophobierte Kiesel- as Überraschenderweise entfallen alle vorgenannten säure in wäßrige Dispersionen einzuführen, wegen de- Schwierigkeiten, wenn man zur Erzeugung von Überren mangelnder Benetzbarkeit nicht gelingt, so daß in zügen auf wenigstens einschichtigen Flächengebilden diesen wäßrigen Dispersionen die Kieselsäure auf- aus Kunststoff und/oder Metall ein wäßrig dispergiertes schwimmt und damit für den beabsichtigten Zweck Überzugsmittel verwendet, das auf der Basis von PoIyunverwendbar wird. Im übrigen sind Aufgabenstellung 30 vinylidenchloriddispersionen, Wachsen und Gleitmit- und Lösung insofern verschieden, als sich diese US-PS teln hergestellt wird, wobei die wäßrige Polyvinylidenauf in PVC-Copolymerisate befindliche Weichmacher chloriddispersion bis zu 3 Gewichtsprozent (Wachs, aus Polyestern bezieht, die die Feuchtigkeitsbeständig- bezogen auf Polymerisat) einer wäßrigen Gleitmittelkeit der Folie verbessern sollen, wogegen das er- dispersion enthält, die durch Schmelzen von Wachs findungsgemäß verwendete Überzugsmittel eine gut 35 und/oder Paraffin mit einem nichtionogenen Emulgagleitfähige und/oder blockresistente Substanz auf der tor und anschließendem Einarbeiten von 1 bis 10 GeBasis einer PVDC-Dispersion darstellt, die außerdem wichtsprozent, bezogen auf die eingesetzte Wachsdie für PVDC spezifischen guten Sperreigenschaften und/oder Paraffinmenge, Kieselsäure, Bentonit, Glasgegenüber Wasserdampf und Gasen beibehalten soll. pulver, Talkum, Bariumsulfat oder Magnesiumcarbo-Letzteres ist im übrigen an keiner Stelle der vorgenann- 40 nat als poröse mineralische Gleitmittel und Versetzen ten US-PS erwähnt. Im Gegenteil wird in Spalte 3, mit kochendem Wasser bis zur Bildung einer 10 %igen Zeile 43 dieser US-PS darauf hingewiesen, daß das Emulsion hergestellt worden ist. Es lassen sich so ÜberMaterial zum Blocken neigt und daher zusätzlich ein züge herstellen, die das Gleitverhalten entsprechender Antiblockmittel hinzugefügt werden müsse. Eine Trägerfolien selbst dann günstig beeinflussen, wenn als erfindun^sgemäße Verwendung ist demnach ausge- 45 Kunststoffdispersionsanteil Polyvinylidencopolymerischlossen. satprodukte in dem Beschichtungsmittel enthalten

Aus der US-PS 30 03 982 ist zwar die Verwendung sind. Darüber hinaus machen sich auch die bisherstö-

von einem Vinylharz enthaltenden Beschichtungs- renden, die Gleitfähigkeit zwar verbessernden, aber

mittel zum Überziehen von Polymerfilmen bekanntge- auf Grund ihres porösen Verhaltens zu Fehlstellen der

worden, jedoch ist entsprechend der anderen Aufgaben- 50 Lackschicht führenden Beimengungen von minerali-

stellung, die Siegelfestigkeiten zwischen Beschichtung sehen Gleitmitteln nicht mehr störend bemerkbar, weil

und beschichteter Trägersubstanz zu verbessern, eine die Poren dieser Gleitmittel herstellungsbedingt durch

andere Lösung dieser Aufgabe insofern erfolgt, als es eine vorherige Behandlung mit geschmolzenem Wachs

sich hier weder um Polyvlnylidenchloridsubstanzen bzw. Paraffin verschlossen sind. Außerdem wird hier-

noch um Dispersionen, noch um Esterwachse handelt, 55 durch das spezifische Gewicht dieser mineralischen

sondern um Polyvinylchloridsubstanzen, die nicht wäß- Gleitmittel verringert und die bisher störende Sedimen-

rig dispergiert, sondern in Lösungsmitteln gelöst sind tierung verhindert.

und denen chlorierte Wachse und Paraffine, nicht je- Von besonderem Vorteil ist, daß bei der erfindungs-

doch Esterwachse beigegeben sind. Mit diesen Sub- gemäßen Verwendung des wäßrig dispergierten Be-

stanzen ist eine erfindungsgemäße Verwendung mit 60 Schichtungsmittels dieses auf Folien aus Kunststoff

gleichem Vorteil keinesfalls möglich. und/oder Metall nach seiner Überführung in gleit-

EbenLlls ist in der britischen Patentschrift 861423 fähige, gas- und wasserdampf dichte Überzüge auf der

nur tin in Lösungsmittel gelöstes Überzugsmittel be- Trägerfolie gleichbleibend gut haftet.

schrieben, das eine so schlechte Haftfähigkeit auf Die relativ einfach? Herstellung des wäßrig disper-

weist, daß es ohne Haftvermittler auf Cellulosehydrat- 65 gierten Beschichtungsmittels und die hervorragende

folien nicht haltbar aufgebracht werden kann. Eine Gleitfähigkeit der daraus hergestellten Überzüge lassen

Verwendung zur Beschichtung von anderen hydro- die erfindungsgemäße Verwendung selbst zur Be-

phoben Trägerfolien verbietet sich daher. schichtung von solchen Trägerfolien zweckmäßig er-

scheinen, die — wie z. B. Aluminium oder andere Metallfolien — an sich schon eine recht geringe Wasserdampf-, Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit aufweisen.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Bei- S spiele näher erläutert, jedoch nicht auf diese beschränkt:

Beispiel 1

IO

Ein wäßrig dispergiertes Beschichtungsmittel, das durch Aufschmelzung von 10 kg Esterwachs und 5 kg Paraffin (FP 52° Q und 3 kg eines nichtionogenen Einulgators bei 120° C, gleichmäßige Einarbeitung von 2 kg gefällter Kieselsäure in die vorgenannte Schmelze unter Rühren, Zufügen von zunächst ■ 25 1 und anschließend 1101 siedenden Wassers zu der oben angeführten Schmelze, Einstellung der entstandenen Emulsion auf eine Endkonzentration von 10 % und gleichzeitige Abkühlung auf Raumtemperatur durch Hinzu- ao gäbe von kaltem emulgatorhaltigem Wasser, Vermischen von 2 % dieser Gleitmitteldispersion mit 10 kg einer 50%igen wäßrigen Polyvinylidenchloridcopolymerisat-Dispersion und Einstellung dieses Dispersionsgemischs auf eine Dichte von 1,15 mit Wasser her- as gestellt worden ist, wird erfindungsgemäß zur Beschichtung einer 25 μ dicken Folie aus einem 6-Polyamid verwendet, wobei das Mittel mit einer Luftbürstenstreichanlage aufgetragen wird und zu einem überzug von 5 g/m* auf die Trägerfolie aufgetrocknet wird.

Zum Vergleich hierzu wird ein anderer Folienabschnitt der gleichen Polyamid-Qualität unter sonst völlig gleichen wie den vorstehend aufgeführten erfindungsgemäßen Verwendungsbedingungen mit einem wäßrig disoergierten Beschichtungsmittel behandelt, in welchem jedoch die Kieselsäure nicht in das Wachs eingearbeitet, sondern gemäß genanntem Stand der nurVii

Technik nurSnit dem Wachs kalt auf geschlämmt worden ist , . , _ . .,

Ein dritter Folienabschnitt der gleichen Polyamid-Qualität wird mit keiner der beiden vorgenannten oder sonstigen Substanzen beschichtet.

Die drei genannten wie vorstehend behandelten Folienabschnitte werden nun unter gleichen Bedingungen auf ihre Wasserdampf-, Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeit untersucht und die jeweiligen Gleitreibungskoeffizienten ermittelt.
Die Feststellung der Wasserdampfdurchlässigkeiten erfolgt in g/m*-24 h bei 20° C und 85% relativer Feuchte· die Sauerstoff- und Kohlendioxiddurchlässigkeiten werden in cm'/m¹ · 24 h · at bei 75% relativer Feuchte gemessen bzw. ermittelt.

Die Messung der Reibungskoeffizienten wird wie folgt durchgeführt: , . , .

In einem auf 80% relativer Luftfeuchtigkeit und 20⁰C klimatisierten Plexiglaskasten, in welchem ein etwa 4 m langer und normal breit liegender zu untersuchender Folienabschnitt geeignet unterzubringen ist, wird dieser Folienabschnitt durch eine elektrisch angetriebene Abzugsvorrichtung konstanter Geschwindigkeit unter einem mit der gleichen Folie bespannten Metallschlitten fortgewegt. Die für die Prüfzwecke vorgesehene Arbeitsflächengröße des Schlittens beträgt 1 dm², das Arbeitslastgewicht des Schlittens beträgt lkg. Die gemessene Reibungskraft wird mit Hilfe eines induktiven Meßkopfes über einen Verstärker auf einen Schreiber übertragen.

Der Reibungskoeffizient wird ausgedrückt durch den Quotienten aus Abzugskraft/Schlittengewicht.

Die mit den oben angeführten Prüf mitteln und vorstehend aufgeführten Prüfbedingungen untersuchten drei verschiedenen genannten Folienabschnitte führen zu folgenden in der anschließend aufgeführten Tabelle vergleichend zusammengestellten Ergebnissen:

Tabelle 1

Prüf material

Wasserdampf- O, Durchlässig- CO, Durchlässig- Gleitreibungsdurchlässigkeit*·) keil*·*) keif··) koeffiz«ent

6-PA-Fol-uiilackiert	120	55	30	>1
6-PA-Fol. + PVDC*) + 2% Wachs + 0,2% Kieselsäure als Aufschlämmung	2,0	16	18	0,3
6-PA-Fol. PVDC*) + 2% Gleitmitteldispersionsanteil gemäß der Erfindung	1,5	12	11	0,3

*) Pol.winylidenchloridcopolymerisat-Dispersion.
·♦) In g/m« · 24 h bei 20⁰C und 85% relativer Feuchte.
**·) In cm»/m· · 24 h · at bei 75% relativer Feuchte.

Beispiel 2

Ein wäßrig dispergiertes Beschichtungsmittel wird durch Aufschmelzung von 12 kg Esterwachs, 3 kg Behensäure und 3 kg eines nichtionogenen Emulgators unter gleichmäßiger Einarbeitung von 1,5 kg gefällter Kieselsäure in die vorgenannte Schmelze unter Rühren, Zufügen von zunächst 25 1 und anschließend 1101 siedenden Wassers zu der oben angeführten Schmelze, Einstellung der entstandenen Emulsion auf eine Endkonzentration von 10% und gleichzeitige Abkühlung auf Raumtemperatur durch Zugabe von kaltem emulgatorhaltigem Wasser, Vermischen von 2% dieser Gleitmitteldispersion mit 10 kg einer 50 %igen wäßrigen Polyvinylidenchloridcopolymerisat-Dispersion und Einstellen dieses Dispersionsgemischs auf eine Dichte von 1,15 mit Wasser hergestellt.

Das vorgenannte Überzugsmittel wird dann erfindungsgemäß zur Beschichtung einer 20 μ dicken Folie aus biaxial gerecktem Polypropylen verwendet, indem das Beschichtungsmittel mit einer Luftbürstenstreichanlage auf die Trägerfolie, die bereits einen Überzug

von 0,3 g/m² eines handelsüblichen Primers erhalten hat, aufgetragen wird und zu einem Überzug von 4 g/m² auf die Trägerfolie aufgetrocknet wird.

Zum Vergleich hierzu wird ein anderer Folienabschnitt der gleichen geprimerten Polypropylen-Qualität unter sonst völlig gleichen wie vorstehend aufgeführten Bedingungen mit einem wäßrig dispergierten Beschichtungsmittel behandelt, in welchem jedoch die Kieselsäure nicht in das Wachs eingearbeitet, sondern Ein dritter Folienabschnitt der gleichen Polypropylen-Qualität erhält nur einen ersten Auftrag von0,3g/m^! eines handelsüblichen Haftvermittlerüberzugs und wird sonst mit keiner weiteren vorgenannten oder sonstigen Substanz beschichtet.

Die an den oben angeführten drei verschiedenen Folienabschnilten wie in dem vorgenannten Beispiel 1 durchgeführten Untersuchungen führen zu den in der folgenden Tabelle zusammengefaßten Ergeb-

nur mit diesem wacns Kalt autgescnia	irnrnt worden ist. io	nissen:	CO₂ Durchlässig keit***)	Gleitreibungs koeffizient
Tabelle 2			1500	>1
Prüf material	Wasserdampf durchlässigkeit**)	O, Durchlässig keit***)	40	0,3
Polyprop-Fol. unlackiert	1,2	500	25	0,3
Polyprop-Fol. + PVDC*) + 2% Wachs + 0,2% Kieselsäure als Aufschlämmung	0,8	20
Polyprop-Fol. + PVDC*) 2% Gleitmitteldispersionsanteil gemäß der Erfindung	0,5	7

*) Polyvinylidenchloridpolymerisat-Dispersion.
**) In g/m* ■ 24 h bei 20⁰C und 85% relativer Feuchte.
·**) In cm'/m' · 24 h · at bei 75% relativer Feuchte.

Claims

in nachteiliger Weise die Sauerstoff- und Kohlenstoff-

Patentar spruch: dioxiddurchlässigkeit von damit beschichteten Folien

und weisen außerdem im Gegensatz zu dem erfindungs-

Verwendung eines wäßrig dispergierten Über- gemäß verwendeten Beschichtungsmittel ein höheres zugsmittels auf Basis von Polyvinylidenchlorid- 5 spezifisches Gewicht auf, weswegen eine vorzeitige Dispersionen,'Wachsen und Gleitmitteln, wobei die störende Sedimentierung möglich ist.
wäßrige Polyvinylidenchlorid-Dispersion bis zu Aus der weiterhin bekanntgewordenen USA.-Pa-

3 Gewichtsprozent (Wachs, bezogen auf Polymeri- tentschrift 32 71177 sind wachshaltige Vermeidungen sat) einer wäßrigenGleitmitteldispersion enthält, die zu ersehen, in die anorganische wassemaltige abdurch Schmelzen von Wachs und/oder Paraffin io sortierende Pulver zu dem Zweck eingearbeitet sind, mit einem nichtionogenen Emulgator und an- daß öas Fließverhalten (und nicht etwa das Gleitverschließendem Einarbeiten von 1 bis 10 Gewichts- halten) der wachshaltigen Verbindungen durch Erprozent, bezogen auf die eingesetzte Wachs- und/ reichen einer bestimmten thixotropen Viskosität gegen- oder Paraffinmenge, Kieselsäure, Bentonit, Glas- über den sonst üblichen wachshaltigen Verbindungen pulver, Talkum, Bariumsulfat oder Magnesium- 15 verbessert wird.

carbonat als poröse mineralische Gleitmittel und Der in obiger US-PS unter Schutz gestellten gut

Versetzen mit kochendem Wasser bis zur Bildung fließfähigen wachshaltigen Komposition steht hier einer 10%igen Emulsion hergestellt worden ist, eine erfindungsgemäß zu verwendende wachshaltige zur Erzeugung von Überzügen auf wenigstens ein- Kombination gegenüber, bei der es nicht auf eine verschichtigen Flächengebilden aus Kunststoff und/ 20 besserte Fließfähigkeit, sondern auf eine verbesserte oder Metall. Gleitfähigkeit in Kombination mit guten Antiblock-

eigenschaf ten und guten Wasserdampf- und Sauerstoff-

undurchlässigkeitseigenschaften ankommt. Aufgrund

der verschiedenen Aufgabenstellungen liegen auch ver- »5 schiedene Lösungen in Form verschiedener Frodukte

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines wäßrig vor, die keinesfalls einer Verwendung mit dem gleichen dispergierten Überzugsmittels auf der Basis von Poly- Ziel zugeführt werden können,
vinylidenchloriddispersionen, Wachsen und Gleitmit- Aus der weiterhin bekanntgewordenen USA.-Pa-

IeIn zur Erzeugung von Überzügen auf Flächengebil- tentschrift 32 81 362 ist zwar bereits die Aufbri igung den, wobei die wäßrige Polyvinylidenchloriddispersion 30 eines Überzugsmittels auf Metalloberflächen b;kanntbis zu 3 Gewichtsprozent (Wachs, bezogen auf Poly- geworden, jedoch handelt es sich hier ei um ein Korromerisat) einer wäßrigen Gleitmitteldispersion enthält, sionsschutzinittel, das in jedem Fall unter anderem die durch Schmelzen von Wachs und/oder Paraffin mit Molybdändisulfid enthält, das den Gebrauch des fertieinem nichtionogenen Emulgator und anschließendem gen Flächengebildes stark einschränkt, da z. B. in der Einarbeiten von 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf 35 Verpackungsindustrie und insbesondere in der Ledie eingesetzte Wachs- und/oder Paraffinmenge, Kie- bensmittelindustrie gegen die Anw sen leit von Molybselsäure, Bentonit, Glaspulver, Talkum, Bariumsulfat dändisulfid lebensmittelrechtliche Bedenken bestehen. oder Magnesiumcarbonat als poröse mineralische Im übrigen ist das hier erfindungsgemäß verwendete Gleitmittel und Versetzen mit kochendem Wasser bis Produkt, das aufschmelzbedingt wachs- und/oder par-Zur Bildung einer 10%igen Emulsion hergestellt wor- 40 affinbehandelte mineralische Gleitmittel enthält, weden ist. sentlich anders zusammengesetzt.

An sich ist die Verwendung von wäßrig dispergierten Auch die USA.-Patentschrift 33 40 092 beschreibt

Überzugsmitteln zur Beschichtung von Flächengebil- bereits ein wachshaltiges Beschichtungsmittel für den aus Kunststoff und/oder Metall weitgehend be- Flächengebilde, das jedoch in nachteiliger Weise nur kannt. So ist bereits aus der USA.-Patentschrift 45 in Lösung vorliegt und wobei die mineralischen Gleit-30 57 756 ein zusammengesetztes Folienmaterial für mittel vorher nicht mit Wachs behandelt worden sind, die Nahrungsmittelverpackung bekannt, wobei dieses Mit einem solchen Mittel ist jedoch die Kombination Folienmaterial aus einer Trägerfolie besteht, die eine einer verbesserten Gleitfähigkeit und Antiblockmittel-Schicht aus 70 bis 90 Gewichtsprozent eines modifi- wirkung unter Beibehaltung guter Sauerstoff- und Waszierten Vinylharzes aus 75 bis 95 Gewichtsprozent 50 serdampfundurchlässigkeit nicht zu erzielen, seine Ver-Vinylchlorid, 24 bis 4 Gewichtsprozent Vinylacetat und wendung ist daher sehr stark eingeschränkt und nicht 4 bis 0,2 Gewichtsprozent einer aliphatischen /x-ß-Mo- mit dem erfindungsgemäß verwendeten (eingangs benoolefincarbonsäure mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen schriebenen) Beschichtungsmittel zu vergleichen,
trägt. Weiterhin enthält diese Schicht 5 bis 25 Ge- Auch aus der weiter bekanntgewordenen USA,-

wichtsprozent eines acetylierten Trialkylcitrats, 2 bis 55 Patentschrift 33 75 215 kann ein Beschichtungsmittel, 10 Gewichtsprozent eines die Feuchtigkeitsdurchlässig- wie es hier erfindungsgemäß verwendet werden soll, keit verhindernden Wachses und 1 bis 10 Gewichtspro- nicht ersehen werden, da es sich nicht um die Mischung zent einer Harzmischung, die die Verträglichkeit zwi- einer wäßrigen Kunststoffdispersion mit einer wäßrigen sehen den Beschichtungskomponenten fördert. Gleitmitteldispersion handelt, sondern um in organi-

Im Gegensatz zu dem in seiner erfindungsgemäßen 60 sehen Lösungsmitteln aus 50 bis 80% Methyläthylke-Verwendung beanspruchten o. a. Beschichtungsmittel ton oder Tetrahydrophoran und 20 bis 50 % Toluol gewird das bekannte vorgenannte Mittel in Lösung auf ge- löste Vinyliden-Copolymerisate handelt, in welche tragen, wobei die als Gleit- und Antiblockmittel dienen- Wachs und Stearate gelöst und mineralische Gleitmitden Anteile an mikrokristallinem Kohlenwasserstoff, tel in einer Aufschlämmung enthalten sind.
Wachs und Ton in der Lösung nebeneinander vor- 65 Im Gegensatz zu dieser, aus der US-PS ersichtlichen liegen. Die mineralischen Gleit- und Antiblockmittel Zusammensetzung enthält das erfindungsgemäß versind also nicht wie bei dem erfindungsgemäß verwen- wendete Beschichtungsmittel eine Beimengung von deten Beschichtungsmittel eingebettet, sie fördert daher mineralischen Gleitmitteln, die durch eine vorherige