DE1909617A1 - Wachsueberzugsmischung - Google Patents

Description

DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS. DIPL.-ING.

PATENTANWÄLTE 8 MÖNCHEN 23 ■ S I EG E S S T H AS S E 26 ■ TEL EFO N 3450 67 ■ TELE G R A M M -AD R ES S E: I N VENT/M CJ N C H E N

P 7603 ~3/k 26. Februar 1969

SHELL IM¹EIOIAiEIOHALE EESEAECH MAAT SGHAPPIJ Den Haag3 Niederlande

¹⁵ WaehsübersugsmisGhung "

Priorität ; ·' 28'« lebruar 1968 / To St₀ A₅ Anmelde-Fr* : 708 767

Sowohl übliche Erdoldestillatwaeh.se als auch Erdölrüakstandswachse sind seit vielen Jahren getrennt und auch in.Mischung' miteinander für die verschiedensten Überzugszwecke verwendet worden, beispielsweise zürn Überziehen von cellulosehaltigem Material, wie Papier« la neuerer Zeit sind aueh eine Anzahl von ν Olefinpolymerisat en 5 beispielsweise Polyäthylens Polypropy. len und Athylen^PropylerLmischp'olymerisate,sowie poly:iiex»e Ester j wieÄthyl en-Yirtylacet at »Mischpolymerisate und Jithylen-Methylacrylat-Siischpolym.erisate, in derartige Erdölwaohse ein-' gearbeitet worden, um deren Bigenschäften in versehieäener Hinsicht zu verbessern und gleichzeitig doch bestimints vorteile hafte Eigenschaften der Erdölwachse beizubehalten«

»AD ORIGINAL

Die Haftung derartiger Materialien, ist jedoch, wennsie in Form einer-heissen Schmelze auf die "betreffenden Unterlagen, wie Papier ₉. auf gebracht werden, nicht immer ausreichend _o

Man hat versucht,, dieses technische Problem durch eine Vorbehandlung der "Unterlage au lösen_o Beispielsweise wird in der U-S»-Patentschrift 5 046 155 die Torbehandlung einer Papieroberfläche mit bestimmten I-rialkQxysilylalkylpolyaminoalkanen beschrieben, wodurch die Haftfähigkeit der in Form einer heis·- sen. Schmelze ""aufgebrachten Polyäthylenfilme verbessert werden soll«, Diese ifessnanme hat sich jedoch, bei Erdölwachsen als vollständig unwirksam erwiesen, selbst bei Gemischen aus Erdölwachsen und polymeren Stoffen_s

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden,, dass sich dieses technische Problem durch eine spezielle Zusammensetzung der Wachsüberzugsmischung lösen lässt₀

Die erfindungsgemässe Wachsüberzugsmischung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie pus

a) einem Erdölxvachs,

b) einem Mischpolymerisat aus einem Olefin mit 2-8 Kohlenstoffatomen und einem ungesättigt en'., eine Äthylenbindung aufweisenden Ester mit 3 - 8 Kohlenstoffatomen,

c) einem kleineren Anteil eines H-CDi- cder Trialkoxyailylalkyl)-polyaminoalkans mit einer sekundären Aminogruppe sowie wahlweis-e .

9 09 8 3-87 14^5

19Q9617

d) einem Äthylen-Propylen-^ischpol-ymerisat

"besteht ο ■

Die erfindungsgemässe ¥achsmiscliung eignet sich "besonders gut dazu, um in Form einer heissen Schmelze auf die Oberflächen von cellulosehaltigen Materialien aufgebracht zu werden^ 'beispielsweise auf Papier, und sie zeigt in abgekühlter 3?orm als fester PiIm eine verbesserte Haftfähigkeit an der Unterlage ₀ Ausserdem wird die sofortige Haftung verbessert_? weiterhin zersetzt sich die erfindungsgemässe Wachsüberzugsmischung nicht im Verlauf der Zeit, und zwar weder beim Aufbringen als einziger Überzug_f noch wenn zwei überzogene Bahnen miteinander ver-. schweisst worden sindo

Als Komponente a) der erfinäungsgemässen Wachsüber:2Ugsmischungen eignen sich Brdölparaffinwachse und mikrokristalline Wachsee Bin mikrokristallines Wachs wird auch als amorphes Wachs bezeichnet und ist durch IMtwaensen von Rückstandsschmierölen erhältlich₉ während Paraffinwachse üblicherweise durch Entwachsen von Schmieröldestillatfraktionen erhalten werdeno Destillat paraffinwachse haben üblicherweise !Schmelzpunkte zx^ischen 48,9 ⁰C und etwa 62,8 ⁰C₉ vorzugsweiße zwischen etwa 51*7 ⁰C und 60 ⁰Go Hikrokri st alline Wachst? enthalten nur geringe Mengen an normalen Paraffinen und hestehon zur Hauptsache aus stark verzweigten paraffinischen und naphthenischen Wachseno Sie haben Schmelzpunkte im Bereich von 54_S4 bis 71,1 ⁰O₈ wobei der übliclie Bereich zwisehen 60 und 6i> ₃ 6 ⁰C liegt α Paraffinwachs e mit hohem Schmelzpunkt eignen Bich. be-

sonders gut als Komponente für viele Übe raugsmi schlingen »Es kann sich dabei um schwere De st illätwachse handeln» welche aus den am höchsten siedenden Schmieröldestillätfraktionen :. durch Entwachsen erhalten werden und Schmelzpunkte im Bereich von 62f,8 - 85*0 ⁰G aufweisen₀ Auch durch fraktionierte Destillation aus mikrokristallinen Wachsen abtrennbare Paraffin- . wachse mit hohem Schmelzpunkt gehören zudieser Gruppe von Wachskomponenten» In besonderen Fällen können auch Spezial- _{r t} wachse eingesetzt^ werden, beispielsweise durch altölen von-Weiohparaffinfraktionen;erhältliche-; plastische Waohe_s wel-/ ehe üblicherweise während des EntÖleiis und der Entwachsungsmassnahmetn aus Paraffinwachsen abgetrennt werden _o Derartige .-> -. plaötische Wachse sind wegen ihrer extrem hohen Biegsamkeit ' von besonderem Hutzenο tiblicheiweise werden in^ Wachsüberzugsmischungen verschiedene Wachstypen mit einander kombiniert / da auf diese Weise die dem einzelnen Wachstyp innewohnenden günstigen Eigenschaften gut ausgenutzt werden können_o

Als Komponente b) werden vorzugsweise von ungesättigten Estern abgeleitete Mischpolymerisate eingesetzt, beispielsweise von Alkenyle stern von Alkancarbonsäuren bzw ο Alkyle stern von Alkencarbonsäuren abgeleitete.Mischpolymerisate, wobei die Ester 3 -*■ 5 Schienst off atome enthaltene Als Olefinkompönente wird vorzugsweise Äthylen verweiidetö Die Mischpolymerisate be-. stehen bevorzugt zu 15 - 35. G?ewo?S aus der Esterkompon^nte_o

Besonders bevorzugte Mischungskomponeinten b) sind Misch- - : 909838/1445 -. ' .' ■ ■

polymerisate aus Ithylen und Vinylacetat sowie Mischpolymerisate aus Äthylen und Me1to^.crylät (vergla TJ₀..S.».•»Taten* schrift 3 '

Es wird* angenommen-₉ dass die Mischungskomponenten b): nicht nur ihrem bekannten "Zweck dienen, sondern dass sie gleichei«· tig den zur Bindung -befähigten Anteil der Silanverbindung in der Grenzschicht des Wachses zurückhalten und dadurch ermöglichen} dass dieser Anteil chemisch an das Material der Unterlage gebunden wird_e Man weiss jedoch bis jetzt nicht mit Sicherheit, welcher Bindungsmechanismus oder welche Zwischenreaktionen dabei eine Holle spielen« Bs hat jedoch den Anschein, als ob der Esteranteil der Mischpolymörisate selektiv auf die sekundären Aminogruppen der "Mischungskomponenten c) - einwirkt, da primäre Amine allein keine entsprechende Wirksamkeit zeigen, während jedoch die Älkoxysilangruppen nicht beeinflusst werden, so dass diese Gruppen ihrerseits mit den aktiven Hydroxylgruppen des Untergrundes unter Bindung des Siliciumatoms reagieren könneno .

Die Konzentration an der Komponente b) braucht nicht sehr hoch zu sein,, vorausgesetzt*, dass die Haftung in entsprechender Weise verbessert wirdY Die Konzentration kann auch höher sein, als es für diesen 'Zweck erforderlich.ist. ura andere , Eigenschaften der Überzugsmischung zu verbessern oder ihr andere erwünschte Eigenschaften zu verleihen₀ Im allgemeinen besteht die Überzugsmischung zu 5-50 Gew.^ aus der Komponente b). Darüber hinaus ist es möglich, das Haftungsverraögen des ?/achsee zu verbessern, ohne daß die Silanver bindung selbst in die ge aamte Überzugs=·

, 909838/ U4S ·

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mischung eingearbeitet werden muss* Beispielsweise kann die . Oberfläche der betreffenden unterlage mit einem Film aus heisser Waehsschmelze überzogen v/erden, welcher nur die beiden Komponenten b) und c) enthält* und dann kann ein weiterer PiIm einer heissen Wachsschraelse aufgebracht" werden, welcher die gleiche oder eine andere "Konzentration "4er Ssterkomponente aber feeine Silankomponente enthält» und dieser -zweite ]?i3.m wird auf die freie Oberfläche des gebundenen ersten 3?ilms aufr gebrachte Andererseits beeinträchtigt die Silankomponente₉

% selbst wenn sie in der gesamten Wachsmasse dispergiert istj, die

anderen/ .

/Punlrbionen der Esterkomponente nicht, falls das Verhältnis von sekundären Aminogruppen au den Estergruppen ±a der Wachs- . mischung unterhalb etwa 1 ι 4 liegt„ . ; .

Geeignete Mischungskomponenten c) sind beispielsweise ! Nr(Di-C₁ »-alkoxy C^^-alkylsilylalkyl) C_1ra^-alkylendiämin und H-»(!Cri~0_1rax-alkoxj«=silylalkyl) C_1-i>* weise N-(Di-C₁ _₂~alkoxy G_iM2-alkyl».silyl C-j^- alkylendiamin und N-(IrI-C₁ ^g-allcoxy-eilyl Ci alkylendiaminο Besonders bevorsugt sind dabei im Eahmen der Er findung Dialkoxysilane» Die an das Siliciuaatom gebundene Alkylengruppe %feist vorzugsv?eise mindestens 2 Kohlenist off atome auf_o Besonders bevorzugte Mschungskomponenten sind ; F~(Mmethox^uethyl-silyliso]5tityl)"-äthylendiaHiin und U-{Srimethoxysilylpropyl)-äthylendiainino ^ ^

Ma Wachsübärzugsmischung enthält die Komponente . oj/yorzugg.-. weise in einer Konzentration von weniger als 3 @em^ und · ins·»·

.. o- 909838/1-445 ■

besondere in einer Menge von 200 Ms 2000

Bei den wahlweise als Komponente ö) isitverwendeten Äthylen» Propyien-Msenpalyffierisaten handelt es sich vorzugsweise um Polymere fler in der tr_eS«-Patentsenrüt 3 210 305 beschriebenen Art ο Die Slitverwenäimg einer solchen Komponente d) verbessert die Zähigkeit_? Biegsamkeit, Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber einer !Rissbildung bei niedriger TemperatureVorzugsweise haben diese Mischpolymerisate ein Durchschnittsmolökulargewicht von etwa 200 000 bis 400 000 und eine Grenzviskösitat im Bereich von 1_s0 bis 6,O₈, insbesondere iM Bereich von etwa 2 bis 5* Vorsugsweise enthalten diese Hischpolyaerisate 80 - 95 MoIo^ an Ät&yleneinheiteno Derartige ÜLthylen-Prqpylen-SSischpolymerisate Colinen Ms zu 40 Gew_o?S der Wachsilberzugsmisciiiingen ausmachexio

Um die besonders günstigen Eigenschaften der Wachsüberzugsmischungen unter Beweis zu stellen «nä die Wirksamkeit einer Mit'verwendung von Silanverbindungen augenscheinlich zu machen, insbesondere bezüglich der Heißsiegelungsfähigkext der Wachsmischungen, wurden zwei verschiedene Unterlagen ausgewählt und die dabei erhaltenen Ergebnisse verglichen mit Wachsmischungen, Vielehe nicht in den Haamen der Sr£5.ncrung fallende Silanverbindungen enthalten= Eür die Yersuche sind die nachstehenden Komponenten verwendet worden :

A) K-(SriBietJiosyeily3.propyl}-ätiiylenäiaiain mit der ,Horr

909838/U4S

'"■·"■"■■-■ „. g „,

B) H-^DimethoxymeiihylsilylisobutylJ-atihyiendiamin mit der Formel (CH₅O)₂Si(CH₃) 0GH₂OH(CH₃)CH₂Im(CH₂J₂NH₂ 5

C) gamma-MethacryloxypropyltrimetliozysiXan mit der Formel' CH₂-C(GH₅) cCOO(CHg)₃Si(OCH₅ ^:)₃ . unä

D) gamma-Aminopropyltriäthoxysilan mit der Formel

Die Silanfcomponeiiteii A«, B_? C mid H mirden in Waclismischungen verwendet, welche die WaGhssorten SW 200, SW 500 und SM 500 jeweils in einem GewioiitBverhältnis von 30 ϊ 10 : 50 enthielten, und welche ausserdem zn 16 Crew_Q^ aus einem Äthylen«-Vinylac©tat-Mischpolymerisat bestanden, dessen Anteil an Vinylacetatkoiaponente etwa 27""■-'.29 Gew_e^ "betrugt Die Wachsmiachungen wurden als heisser Sclimelzfilm auf die nichtüberzogene Oberfläche eines Kartons aufgebracht „ wie er üblicherweise für Kahrungsniit«- tel dient ρ Die typischen Eigenschaften der betreffenden Wachse sind nachstehend in fabelle I zusammengestellt s

90 98 3 8/

ffabelle I

Wachskomponente	SW200	10	SW300	SM500
Eigenschaften *)		19
Schmelzpunkt, 0C	60,9(D87) 70	45	»6(D87)	60,6(DI27)
Penetration bei	-			- - . - -
25 0C (D1321)	40s5	13	21
37,8 0C	Q, 1	24	52
43,3 0O		33	125
SU Viskosität bei	24; 96"
98,9 0O (D88)	auf die angewendete	50,5	79,5
Ölgehalt, Gev.$ (D721)	0,7
Zugfestigkeit in kg/cm
(D1320)	■21,44
*) "D" bezieht sich	ASüM-Methodeo

Die an den überzogenen Kartons beobachteten Ergebnisse sind sowohl direkt nach dem Aufbringen als auch nach einem Altern des Überzugs unter Berücksichtigung der verschiedenen Silan-Konzentrationen ausgewertet worden, und sie sind nachstehend in Tabelle II zusammengefasst ι

9 098 3 8/ IU S

10 .-.' ■ V\ -- - ':^:-"'■■■'■■: ^:

Tabelle-.ΙΓ

Heisaversiegelungsüfoerztig©, mit Erdöl-Wachsmischungen hergestellt, die sowohl ein Ithylen-Vinylacetat-Hisqiipolynierisat als auch·Tariierende Mengenanteile einer SilanYerbindung enthalten

Si-lan- bin- dung	lung 5WWoJi
	KU HFT Beginn
	geal- terfc
B	au FT Beginn
	gea!·= IPHPa tert
G	SU - Beginn
	geal tert .
D	SU - Beginn
	geal tert

500 240

TpM TpM !DpM

FT -

SFT^ FT

IWS

=· Fasern haften an. Siegelung; - feeine Faserhaftung; SFT :« Etwas Faserhaftung;

a)	- 5 Tage
Ta)	- 9 Tage
c)	- 570 'jöage.
	- 24 Tage ο

d3838/^:144&

.SAD.

Claims (1)

1. -■"■ ...■'■■"■■■ - 11—

   Patentansprüche s.

   Waöhsüberzugsmischungs, besteheiad aus s , ä) einem Erdölwachs,,

   b) einem Mschpolymerisat aus einem Olefin mit 2 - 8 Konlenstoffat omen Und einem ungesättigt en _? eine Äthylenbindung aufweisenden Ester mit 3 "« 8 Kohlenstoffatomens,

   c) einem kleineren Anteil eines Ii-(Di-. oder Trialboxysilylalkyl )-polyaminoalkans mit einer sekundären Aminogruppe sowie wahlweise

   d) einem ithylen-Propylen^Mischpolymerisat ο

   Wachsüberzugsmischung nach Anspruch I₉ dadurch gekennseich«

   ein Mischpolymeriaat/

   net, dass sie/eines ungesättigten Esteismit 3 - 5 Kohlenstoffatomen enthält»

   ο Wachsüberzugsmischung nach Anspruch 1 und 2_?, dadurch gekennzeichnet , dass die Komponente b) zu 15 « 35 Gew_o# aus dem ungesättigten Ester besteht_o

   c Wachsüberzugsmischung nach Anspruch 1 bis 3₍ dadurch gekennzeichnet _? dass sie als Komx>anente b) ein Mischpolymerisat aus Äthylen und einem Alkenylester. einer Älkancarbonsäure j insbesondere Tinylacetat,, tmd/oder Alkyl.ester einer Alkencarbonsäure« insbesondere Hethylaorylat. enthä3.t_o ' .

   SAD

   ο Wachsüberaugsmischuug naali Anspruch T bis 4» dadurch gekennzeichnet , dass sie su 5 "bis 50 fiewo^ aus der Komponente b) bestellte . ---■

   6ο Wachsüberzugsmischung nach Anspruch 1 biß 5. dadurch ge~ kennzeichnet _s dass sie als Eoiaponesite c) ein ; N- ( Di-C₁ * -alkoxy G^ ^^-alkyl-silylalkyl} G|_c ,-alkyl en«= " diamin oder ein li-Ci'ri-C^^-alkosy-silylalkyl) C_1c λ alkylendiaminj 'vorsn.igsweiae ein

   alkylendiamin oder ein !-(•jPri-C^p alkyl) Cn^-alkyleiiäiamin^ insbesondere ':'-"_

   K- ( Dimethoxyinethyl-silyiiso.butyi) -äthylend iamin ο der CJ enthalte

   c WaohFJübQra.ugßniigeJraag nach AnspTiich 1 bis. β - dadurch -ge .kennzeichnet, dasjr, sie »iie Eomponoiite e) in einer K . trat!on von weniger als 3 Sew,^₅. Ycrssiigswxse n^i einer Menge voa £0Q bis 2000 !p.pK, enthalte

   3- V_t ^raohsül;erx3iigsmiscmwg nacir /majiruoii 1 bis 7«. dadurch ge< at, dass oie-bis au 40 Gevr_c^ aus eier Komponen-

   te- ti;

   SAD

   90Ϊ838/1445 :