DE2440112B2 - Überzugszusammensetzung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung zusätzlich 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eines Addukts aus Harz und einer alpha-beta-ungesättigten Dicarbonsäure oder eines Teilesters desselben mit einem mehrwertigen Alkohol enthält

2. Verwendung der Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1 zun Überziehen von in üblicher Weise vorbehandelten Polyolefinfolien aus wäßriger Lösung.

Die Erfindung bezieht sich auf Überzugszusammensetzungen zur Anwendung auf Foliengrundmaterialien, wie Kunststofffolien, ζ. Β. Polyolefinfolien. Nicht überzogene, orientierte Folien aus Materialien, wie Polypropylen, haben im allgemeinen sehr hohe Wärmeverschweißtemperaturen und einen außerordentlich schmalen Wärmeverschweißbereich. Insbesondere im Fall von nicht überzogenem, orientiertem Polypropylen neigen sie dazu, sich zu desorientieren und zu schrumpfen, wenn die erforderlichen Verschweißtemperaturen angewandt werden. Es wurde ferner gefunden, daß wenn Überzugsmaterialien auf die Folien angewandt werden, um diese Nachteile zu beheben, die Stärke des verschweißten Bereichs der Folien, wenn sie hoher Feuchtigkeit ausgesetzt werden, stark verringert wird oder vollständig verloren geht.

Es wurden Versuche durchgeführt, um Überzüge für thermoplastische Folien herzustellen, wobei verschiedene Kohlenwasserstoffharze und Mischungen von Harzen verwendet wurden, um z.B. verbesserte Wärmeverschweißeigenschaften zu erhalten. In vielen Fällen hatten jedoch solche polymeren Überzüge nachteilige Wirkungen auf die überzogenen Folienprodukte. Solche Nachteile sind schlechte Blockingeigenschaften, schlechte optische Eigenschaften, schlechte Wärmeverschweißbarkeit und schlechte Alterungseigenschaften. Ferner zeigen gewisse Harzüberzugszusammensetzungen bei hoher relativer Feuchtigkeit schlechte Lichtbeständigkeit und geringe Lagerfähigkeit Dies führt zu einer Verschlechterung der Verschweißung oder zum vollständigen Bruch der verschweißten Folie, und zwar selbst bei geringer Beanspruchung.

In der US-PS 37 53 769 ist eine Copolymerüberzugszusammensetzung auf Acrylbasis beschrieben, die zum Überziehen von Polyolefinfolien dient, und bei deren Anwendung die minimale Heißverschweißtemperatur der Folie wesentlich verringert und zusätzlich der Wärmeverschweißbereich erweitert wird. Andere Eigenschaften der Folie werden gleichfalls verbessert einschließlich der Steifheit der Folie und der Heißgleiteigenschaften. Die aus der US-PS bekannte Überzugs zusammensetzung umfaßt ein Copolymer aus (a) einer alpha-beta-monoäthylenisch ungesättigten Carbonsäure und (b) einem Alkylacrylatester und einem Alkylmethacrylatester. Der Anteil von (a) beträgt 2 bis 15,

ίο vorzugsweise 23 bis 6, Gew.-Teile und der von (b) zwischen 85 und 98, vorzugsweise 94 und 97,5, Gew.-Teile. Die ungesättigte Säure (a) ist vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure oder beides und die bevorzugten Ester sind Methylacrylat oder Äthylacrylat in Verbindung mit Methylmethacrylat Die Zusammensetzung kann auch ein Antiblockingmittel, wie ein Wachs, ein feinverteiltes Material, wie kolloidales Süiciumdixoyd, enthalten, um die Heißgleiteigenschaften zu verbessern.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die in der US-PS 37 53 769 beschriebenen Zusammensetzungen durch den Zusatz eines Addukts aus Harz und einer alpha-beta-ungesättigten Dicarbonsäure oder eines Teilesters eines solchen Addukts mit einem mehrwerti gen Alkohol wesenlich verbessert werden können. Die Menge des Addukts (oder Teilesters) beträgt 2 bis 15 Gew.-%, im allgemeinen 3 bis 15 Gew.-% des Copolymers.

Die Überzugszusammensetzung gemäß der Erfin-

dung, bestehend aus

(1) einem harzartigen Copolymer aus

a) 2 bis 15 Gew.-Teilen einer alpha-alpha-monoäthylenisch ungesättigten Carbonsäure und

b) 85 bis 98 Gew.-Teilen eines neutralen Monomeresters, (i) eines Alkylacrylats und (ii) eines Alkyimethacrylats, und

(2) 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eine« feinverteilten, wasserunlöslichen, anorganischen Feststoffes als Heißgleitmittel und

(3) ein feinverteiltes Wachs als Kaltgleit- und Antiblockingmittel,

ist dadurch gekennzeichnet daß die Überzugszusam mensetzung zusätzlich 2 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eines Addukts aus Harz und einer alpha-beta-ungesättigten Dicarbonsäure oder eines Teilesters desselben mit einem mehrwertigen Alkohol enthält

Die Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung können zum Überziehen von Polyolefinsubstraten, wie orientiertem Polypropylen, verwendet werden, wobei sie die Wärmeverschweiß- oder Wärmeversiegeleigenschaften solcher Folien verbessern. Zusätzlich wird der Widerstand der Folien gegenüber Bruch der Schweißnaht beim Aussetzen derselben an eine Umgebung mit hoher relativer Feuchtigkeit in der Größenordnung von 90% oder mehr verbessert. Die überzogenen Folien haben eine hohe Wärmever- Schweißfestigkeit über einen weiten Verschweißtempe raturbereich, ausgezeichnete Gleiteigenschaften sowohl bei üblicher oder Raumtemperatur wie in Kontakt mit Wärmeverschweißheizplatten, eine hohe Beständigkeit gegenüber Blocking während der Lagerung und des Gebrauchs und ausgezeichnete Klarheit sowie Glanzeigenschaften. Die Zusammensetzung verleiht der Folie ferner eine erhöhte Steifheit und verbesserten Griff und erleichtert die Ausbildung von leicht aufreißbaren

Wärmeversiegelungen, die die Öffnung einer Packung gestatten, die mit dem überzogenen Folienmaterial umhüllt ist, ohne die Umhüllung zu zerreißen oder zu zerstören.

Das verwendete Harz ist Holz- oder Gummiharz, es können jedoch auch raffinierte oder modifizierte Produkte, wie Abietinsäure, isomerisierte Harze oder polymerisierte Harze verwendet werden. Das Harz kann auch mit einer gesättigten linearen Dicarbonsäuren wie Bernsteinsäure, Glutarsäure und Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure verdünnt werden.

Die alpha-beta-ungesättigten Säuren, die zur Bildung des Addukts mit dem Harz verwendet werden können, umfassen z.B. Fumarsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Crotonsäure, Itaconsäure und Citronensäure.

Das Harzaddukt (mit oder ohne gesättigten Dicarbonsäuren) kann teilweise mit einem mehrwertigen, normalerweise einem zwei- oder dreiwertigen Alkohol, wie z. B. ÄthylenglykoL Propylenglykol, Butylenglykol, Diäthyfengiykol, Triäthylenglykol oder Glycerin, teilweise verestert werden. Das Harzaddukt oder der Teilester sollen vorzugsweise eine Säurezahl von wenigstens etwa 35 aufweisen, damit sie in einer wäßrigen alkalischen Lösung gelöst werden können. 2s

Es wurde gefunden, daß ein besonders geeignete;; Addukt eine Holzharz- Fumarsäureaddukt ist, das teilweise mit Äthylenglykol verestert ist und einen Ring-und-Ball-Schmelzpunkt von 144°C und eine Säurezahl von 135 aufweist. Dieses besondere Harzad ■ dukt wurde in den Beispielen verwendet

Die Menge an dem harzartigen Copolymer zugegebenem Harz wird vorzugsweise auf dem erforderlichen Minimum gehalten, um das gewünschte Ergebnis der Verringerung der Empfindlichkeit der erhaltenen Wärmeversiegelungen gegenüber hoher Feuchtigkeit: zu erreichen. Im allgemeinen körnen 3 bis 15% Harzaddukt, bezogen auf das Gesamtgewicht des harzartigen Copolymere angewandt werden, vorzugsweise 4 bis 10%. Höhere Mengen an Harzaddukt, z. B. oberhalb etwa 15%, führen zu einer unerwünscht hohen Minimumheißverschweißtemperatur.

Die Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung ergeben, wenn sie auf geeignete Substratfolien, wie z. B. orientiertes Polypropylen, aufgebracht werden, Überzüge, die bisher nicht erreichte Eigenschaften, wie verbesserte Beständigkeit der Wärmeverschweißung gegenüber hoher relativer Luftfeuchtigkeit in der Größenordnung von 90% oder darüber, aufweisen. Ferner verbessern die Folienüberzüge die Wärmeverschweißeigenschaften, die Blockingeigenschaften, die Heißgleiteigenschaften die Steifheit und die optischen Eigenschaften der überzogenen Folienendprodukte.

Die Überzugsharze gemäß der Erfindung zeigen, wenn sie auf die Oberfläche eines Foliensubstrats aufgebracht werden, verhältnismäßig hohe Erweichungspunkte in der Größenordnung von etwa 75° C und darüber. Daher zeigen die überzogenen Folien, wenn sie in Form von Rollen längere Zeit unter normalen Lagerbedingungen gelagert werden, keine oder nur eine geringe Neigung, auf Grund der Erweichung des Überzugs an den übereinander liegenden Folienschichten anzuhaften. Dies war ein besonders unangenehmes Problem bei vielen bisher bekannten harzartigen Überzügen.

Die Polyolefinfolien, wie Polyäthylen- oder Polypropylenfolien, können auf wenigstens einer ihrer Oberflächen mit einem dünnen, wärmeverschweißbaren Film des Überzugs versehen werden. Die Folie wird vorzugsweise vorbehandelt, um eine gute Adhäsion des Überzugs zu gewährleisten.

Die Überlegungen, die die Wahl der Bestandteile für das Copolymer beeinflussen (insbesondere in bezug auf die Auswahl der Harze mit geeigneter Glasübergangstemperatur, die Verwendung von alkalilöslichen Harzen und die Auswahl des Molkulargewichts) sind in der US-PS 37 53 769 ausführlich beschrieben. Butylacrylat kann anstelle von Äthyl- oder Methylacrylat und Äthylmethacrylat anstelle von Methylmethacrylat eingesetztwerden.

Der geeignete Glasübergangstemperaturbereich wird erhalten, wenn (a) zwischen 2£ und 6 Gew.-Teilen des Säurerestes und (b) zwischen 97,5 und 94 Gew.-Teilen des neutralen Monomeresters, der (1) das Alkylacrylat, vorzugsweise Methylacrylat oder Äthylacrylat und (2) ein Alkylmethacrylat, vorzugsweise Methylmethacrylat, umfaßt, verwendet werden. Die Menge an Alkylmethacrylat beträgt 30 bis 55 Gew.-%, wenn das Alkylacrylat Methylacrylat ist, und 52,5 bis 69 Gew.-%, wenn das Alkylacrylat Äthylacrylat ist

Die Monomerkomponenten werden vorzugsweise in einem solchen Verhältnis angewandt, daß das Alkylmethacrylatmonomer in einer Menge von wenigstens 10 Gew.-% der gesamten Copolymerzusammensetzung und vorzugsweise 20 bis 80 Gew.-% ausmacht und die Alkylacrylatrnonomerkomponente wenigstens 10 Gew.-% der gesamten Überzugszusammensetzung, und vorzugsweise 80 bis etwa 20 Gew.-%, beträgt

Die Polymerisationsreaktion zur Herstellung des Copolymers kann vorteilhafterweise so durchgeführt werden, daß die gemischten Monomere in Teilen während der Reaktion zugegeben werden, um eine fast homogene Verteilung der Monomeren in den Copolymermolekülen zu erreichen. Die Emulsionspolymerisation ist eine geeignete Arbeitsweise.

Da das Copolymer freie Carboxylgruppen enthält, kann es mit Hilfe eines Alkalis, wie Ammoniak, in Wasser gelöst werden. Dies ermöglicht es, die Überzugszusammensetzung aus einer wäßrigen ammoniakalischen Lösung anzuwenden, da sowohl das Copolymer wie das Harzaddukt auf diese Weise löglich gemacht werden können.

Die Heißgleiteigenschaften der überzogenen Folien können, wie in der US-PS 37 53 769 beschrieben, durch Zugabe eines festen, feinverteilten, wasserunlöslichen, anorganischen Materials, wie kolloidales Siliciumdioxyd, verbessert werden. Andere feinverteilte, anorganische Materialien, die zur Verbesserung der Heißgleiteigenschaften verwendet werden können, umfassen solche wasserunlöslichen Feststoffe, wie Diatomeenerde, Calciumsilicat, Bentonit und feinverteilte Tone. Um beste Wirksamkeit zu erzielen, ist es wünschenswert, daß diese Materialien eine Teilchengröße von 10 bis 200πιμΐη aufweisen. Eine mittels Alkali stabilisierte Siliciumdioxddispersion wird bevorzugt verwendet.

Während die Mengen an jedem zum Erhalten der optimalen Heißgleiteigenschaften erforderlichen Material in Abhängigkeit vom verwendeten spezifischen Material, der Überzugszusammensetzung und anderen Änderungen der Zusammensetzung und des Verfahrens unterschiedlich sein können, wird es bevorzugt, 30 bis 60 Gew.-% (bezogen auf das Copolymer-Harzaddukt) an Gleitmittel und vorzugsweise etwa 35 bis etwa 45 Gew.-%, zu verwenden.

Zusätzlich kann, wie in der US-PS 37 53 769 beschrieben, ein Wachs-Antiblockingmittel zugegeben

werden. Antiblockingmaterialien, die verwendet werden können, umfassen feinverteilte Wachse und wachsartige Materialien, die bei Temperaturen oberhalb der bei der Lagerung der Folien auftretenden maximalen Temperaturen schmelzen und die bei diesen Temperaturen in dem Copolymer nicht löslich sind.

Spezifische Beispiele sind natürliche Wachse, wie Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Bienenwachs, Karnaubawachs, Japanwachs und Montanwachs, und synthetische Wachse, wie hydriertes Rizinusöl, chlorierte Kchienwasserstoffwachse und langkettige Fettsäureamide.

Zusätzlich zu ihrer Wirkungsweise als Antiblockingmittel bewirken die vorstehend beschriebenen Wachsmaterialien auch eine Verbesserung der »Kaltgleit«- Eigenschaften der überzogenen Folien, Ah, die Fähigkeit der Folien, über Flächen bei Raumtemperatur zu gleiten.

Eine besondere Art thermoplatischer Folie, die vorteilhafterweise mit den Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung überzogen werden kann, ist molekularorientiertes, isotaktisches Polypropylen. Nach der Extrusion der Polypropylengrundfolie, wobei übliche Extrusionsarbeitsweisen angewandt werden, wird der Film erhitzt und durch Strecken in Längs- und Querrichtung molekular orientiert Die erhaltene orientierte Folie zeigt stark verbesserte Zug- und Steifheitseigenschaften. Sie ist jedoch schwierig nach üblichen Arbeitsweisen wärmeverschweißbar, weil aufgrund der erforderlichen Versiegelungstemperatur in der Größenordnung von 175° C eine Desorientierung der Folie und ein Schrumpfen der Folie eintritt, was wiederum eine Zerstörung und ein Zerreißen der Folie zur Folge hat Werden solche orientierten Folien einer Oberflächenbehandlung, wie sie nachstehend beschrieben ist, unterworfen, und anschließend mit den neuen Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung überzogen, können sie bei ausreichend niedrigen Temperaturen verschweißt werden, um ein Schrumpfen der orientierten Polypropylenfolie zu vermeiden.

Im allgemeinen weisen die nicht überzogenen Substratfolien, die gemäß der Erfindung praktisch verwendet werden, im allgemeinen eine Dicke von 0,005 bis 0,125 mm und vorzugsweise 0,0125 bis 0,04 mm auf.

Vor dem Aufbringen der Überzugszusammensetzung auf das Substrat wird die Oberfläche der Substratfolie behandelt, um sicherzustellen, daß der Überzug fest auf der Folie haftet wodurch die Möglichkeit beseitigt wird, daß der Überzug von der Folie abblättert oder abgezogen wird. Diese Behandlung kann gemäß bekannten Arbeitsweisen durchgeführt werden, wie z. B. durch Chlorierung der Folie (Aussetzen der Folie an gasförmiges Chlor), Behandlung mit oxydierenden Mitteln, wie Chromsäure oder heiße Luft, Dampfbehandlung oder Flammenbehandlung. Obwohl jede dieser Arbeitsweisen zur Vorbehandlung der Folienoberfläche angewandt werden kann, stellt eine besonders bevorzugte Methode der Behandlung die sogenannte »elektronische Behandlung« dar, bei der die Filmoberfläche einer Hochspannungskoronaentladung ausgesetzt wird, wenn die Folie ein Paar im Abstand angeordnete Elektroden passiert

Bei Anwendungen, bei denen eine größere Haftung des Überzugs zur Folie erwünscht ist d. h. eine größere Haftung als sie bei der Behandlung der Folienoberfläche gemäß einer der vorgenannten Methoden erhalten wird, kann ein Zwischen- oder Grundierüberzug aufgebracht werden, um die Haltung des Überzugs auf der Substratfolie zu erhöhen, wie dies in der US-PS 37 53 769 beschrieben ist In diesem Fall wird die Folie zuerst gemäß einer der vorgenannten Methoden, wobei die elektronische Behandlung die bevorzugte Methode ist, behandelt, um auf ihr Stellen mit erhöhter aktiver Adhäsion zu schaffen (wodurch die Gnindierungsadhäsion verbessert wird), und auf die behandelte Folienoberfläche- wird dann ein kontinuierlicher Überzug aus einem Grundiermaterial aufgebraciit Solche Grundier- ο materialien sind bekannt und umfassen z. B. Alkyltitana- te und Polyäthylenimine. Ein besonders wirksamer Grundierüberzug für die vorliegenden Zwecke ist Polyäthylenimin. Der Imingrundierüberzug bewirkt die Ausbildung einer wirksamen Adhäsion über die gesamte Oberfläche für eine durchgehende und sichere Bindung mit der anschließend aufgebrachten Überzugszusammensetzung. Die Grundierung kann durch übliche Mittel zur Herstellung von Überzügen mit Lösungsmitteln, wie z. B. einer Gegenwalzenauftragung, auf die elektronisch behandelte Grundfolie aufgebracht werden. Eine wirksame Konzentration der Überzugslösung des Polyäthylenimins, das entweder aus wäßriger Lösung oder organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Äthanol, angewandt wird, beträgt etwa 0,5 Gew.-%

Polyäthylenimin.

Es ist möglich, die Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung auf die Oberfläche der behandelten Grundfolie aus einer nicht wäßrigen Lösung der Zusammensetzung aufzubringen, wobei z. B. verschie dene organische Lösungsmittel, wie Alkohole, Ketone oder Ester verwendet werden können. Da jedoch die Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindungen kolloidale anorganische Materialien enthalten können und da solche Materialien schwierig in organischen Lösungsmitteln gut dispergiert gehalten werden können, wird es bevorzugt, die Überzugszusammensetzung aus wäßrigen Medien und insbesondere aus einer alkalischen wäßrigen Lösung anzuwenden. Die Lösung des Copolymers und des Harzaddukts, vorzugsweise in einer alkalischen wäßrigen Lösung, wie einer ammoniakalischen Lösung, wird auf die behandelte Oberfläche eines Folienmaterials in üblicher Weise, wie durch Gravurauftragung, Walzenauftragung, Eintauchen oder Sprühen, aufgebracht Die überschüssige wäßrige Lösung kann durch Abquetschwalzen oder Abstreichmesser entfernt werden. Die Überzugszusammensetzung sollte in einer solchen Menge aufgebracht werden, daß beim Trocknen eine glatte, gleichmäßig verteilte Schicht von 0,5 bis 1 μπι Dicke abgelagert wird, die anders ausgedrückt, 0,6 bis 1,2 g/m² je Seite des überzogenen Films beträgt Im allgemeinen ist die Dicke des aufgebrachten Überzugs so, daß die Grundfolie die gewünschte Wärmeverschweißbarkeit und die gewünschte Steifheit erhält

Der Überzug auf der Folie, beispielsweise unter Verwendung einer ammoniakalischen Lösung des Copolymers und des Harzaddukts, wird anschließend mit heißer Luft, Strahlungswärme oder durch irgendein anderes übliches Mittel getrocknet Beim Trocknen wird Ammoniak abgegeben, wobei eine wasserunlösliche, klare, festhaftende, glänzende überzogene Folie erhalten wird, die z. B. als Verpackungsfolie geeignet ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Reaktionsgefäß wurde mit 1,21 Wasser beschickt, das 3,0 g eines im Handel erhältlichen Emulgiermittels

einer Mischung von Phosphorsäureestern, und 1,8 g Ammoniumpersulfat als Polymerisationskatalysator enthielt. Das Reaktionsgefäß wurde dann auf eine Temperatur von etwa 8O⁰C unter Rühren erhitzt. Folgende Materialien wurden gemischt und dann in ^ri Anteilen unter Rühren während 3 Stunden zugegeben:

a) 216 g Methylmethacrylat

b) 366 g Methylacrylat

c) 18 g Methacrylsäure und

d) 2,2 g Äthylmercaptoacetat als ^l()

Molekulargewichtsregler.

Nach erfolgter Zugabe der Monomeren wurde das Reaktionsgefäß weitere 30 min bei der Reaktionstemperatur von 80⁰C gehalten. Nach Beendigung der Reaktion bestand das Produkt im Reaktor aus einem Latex, der 33% Feststoffe, d. h. ein Teil Copolymer auf zwei Teile Wasser, enthielt. Während das Latexreaktionsprodukt noch auf einer Temperatur von 80° C gehalten wurde, wurde es mit 1,21 Wasser, das darin 21,2 g Ammoniak gelöst enthielt, verdünnt. Die Mischung wurde 1 Stunde bei 60 bis 70⁰C gerührt und dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Das Produkt war eine ammoniakalische wäßrige Lösung eines Methylmethacrylat/Methylacrylai/Methacrylsäure-Copolymers mit einer Viskosität von 20 mPa.s (20 cP) bei 25° C und enthielt 20% Copolymer und 600% der theoretischen Menge an Ammoniak, die zur Neutralisation der Säuregruppen des Copolymers erforderlich ist. Das trockene Polymer hatte eine Intrinsikviskosität von 0,28 und eine Säurezahl von 20.

Zur ammoniakalischen wäßrigen Lösung des Copolymers wurden (a) 40 Teile (je 100 Teile Copolymer) einer wäßrigen Dispersion (30% Feststoffe) eines mit Alkali stabilisierten kolloidalen Siliciumdioxyds und (b) 10 Teile (je 100 Teile des Copolymers einer wäßrigen Dispersion (11% Feststoffe) von Camaubawachs zugegeben, wobei eine Dispersion des Wachses und des Siliciumdioxyds in der wäßrigen ammoniakalischen Lösung der Copolymerzusammensetzung erhalten wurde.

Zusätzlich zu den vorerwähnten Siliciumdioxyd- und Wachsbestandteilen des Überzugs wurde ein Addukt aus Harz-Fumarsäure zugegeben, das teilweise mit Äthylenglykol verestert war. Das Harzaddukt hatte einen Ring-und-Ball-Schmelzpunkt von 144°C und eine Säurezahl von 135. Es wurde als 15% Feststoffe enthaltende ammoniakalische Lösung angewandt.

In der nachstehenden Tabelle I wurden in den Beispielen 1 bis 13 unterschiedliche Prozentsätze an Harzaddukt mit dem Acrylcopolymer angewandt. Zusätzlich wurden die Prozentsätze an Siliciumdioxyd und Camaubawachs geändert, um die Wirkungen dieser Änderungen auf die Wärmeverschweiß-, Blocking- und Heißgleiteigenschaften der überzogenen Folien zu zeigen.

Tabelle

Bei	Harz	Harz	Kolloidales	Camauba
spiel	Copoly		SiO2	wachs
Nr.	mer

Warmeverschweißung Feuchtigkeit- Blocking
M.S.T. U.S.S. beständigkeit

Gew.-Teile*) Gew.-Teile*) °C

1	100	0	40
2	98	2	40
3	96	4	40
4	92	f>	40
5	88	12	40
6	80	20	40
η		35	40
8	96	4	0
9	92	8	0
10	88	12	0
11	80	20	0
12	65	35	0
13	100	0	40

10 8 6

5 5 5 5 6 5 5 5 5 0

Heißgleiteigenschaft

Dc	132°C	% beibehalten	2,8	0,47
	(g/2,54 cm)		2,7	0,48
96,1	305	10	3,4	0,45
97,8	335	45	2,7	0,49
98,3	290	90	2,5	0,52
101,7	255	100	1,6	0,54
103,3	275	100	1,9	0,56
112,8	220	100	5,6	1,23
118,4	210	100	3,0	1,31
92,2	360	70	3,0	1,29
93,3	305	100	2,0	1,25
95,0	280	91	2,1	1,19
100,0	325	83	300	0,85
100,0	240	100
87,8	200	0

*) Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile Copolymer bzw. Copolymer + Harz.

Heißsiegelfestigkeit

Wärmeverschweißungen wurden ausgeführt, indem zwei Folienproben, mit 2>tcm Breite und 203 cm Länge, in einem Wärmeversiegler, Oberzug zu Oberzug, eingebracht wurden und bei verschiedenen Backentemperaturen zwischen 933 und 138,0⁰C unter einem Druck von 0.C34 N/mm² (035 kg/cm²) und einer Verweilzeit von 2 see wärmeverschweißt wurden. Der wärmeverschweißte Streifen wurde dann durch Abziehen in einer geeigneten Versuchsvorrichtung, wie einem Suter-Tester, getrennt Die Festigkeit, ausgedrückt in g/2^54 cm Breite, ist der maximale Zug, der zum Trennen der beiden Schichten erforderlich ist

Minimumsiegelfestigkeit (MST)

Die MST ist die niedrigste Versiegelungstemperatur, bei der eine Ablösestärke von wenigstens 100 g/2,54 cm erhalten wird. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß Folien, die in zufriedenstellender Weise in Verpackungsmaschinen, wie einem Zigaretten-Einwickler, verwendet werden, eine maximale MST von etwa 107,2⁰C haben sollten.

Endsiegelfestigkeit (U.S.S.)

Die U.S.S. ist die höchste Versiegelungsfestigkeit die unter praktischen Wärmeversiegelungsbedingungen erhalten werden kann. Zu Vergleichszwecken wurde eine Versiegelungstemperatur von 132°C verwendet. Eine U.S.S. von wenigstens etwa 225 g/2,54 cm ist für eine zufriedenstellende Anwendung in Verpackungsmaschinen erforderlich.

Feuchtigkeitsbeständigkeit der Versiegelungen

Um die Widerstandsfähigkeit der Wärmeversiegelungen gegenüber Bedingungen hoher Feuchtigkeit zu bestimmen, wurden Versiegelungen, die bei 132° C ausgeführt wurden, 24 Stunden in einen Kasten mit auf 90% relative Luftfeuchtigkeit geregelter Feuchtigkeit und 37,8° C eingebracht. Sie wurden sofort nach ihrer Entfernung aus dem Kasten gezogen, und die erhaltenen Werte wurden mit Werten verglichen, die bei versiegelten Streifen, die bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit und 23,9° C gehalten wurden, erhalten wurden.

Blockingbeständigkei t

Das Blocking wurde gemessen, indem Folien (Oberseite zu Oberseite) in eine Laboratoriumspresse gebracht wurden, die eine Stunde im geschlossenen Zustand bei 60° C bei einem Druck von 52,7 kg/cm² gehalten wurde. Die Kraft, die erforderlich war, um die Folien zu trennen, wurde wie vorstehend angegeben, bestimmt. Praktische Erfahrung hat gezeigt, daß ein Wert von weniger als 5 g/2,54 cm erforderlich ist, um zufriedenstellende Resultate unter typischen Transport- und Lagerungsbedingungen zu ergeben.

Heißgleiteigenschaften

Die Heißgleiteigenschaft ist ein Maß des Reibungskoeffizienten der überzogenen Folie in Berührung mit einer polierten, rostfreien Stahloberfläche bei 132° C.

Diese Eigenschaft ist von großer praktischer Wichtigkeit, da sie zur Fähigkeit einer umhüllten Packung frei über eine erhitzte Heizplatte in einer typischen Verpackungsmaschine sich zu bewegen, in Beziehung steht. Sie dient auch als Maß für die Leichtigkeit der Trennung von Kräußelverschlußbacken in Form-und-Füll-Verpackungsmaschinen. Werte von weniger als etwa 0,75 sind für einen zufriedenstellenden Gebrauch erforderlich.

Die Prüfung der in Tabelle angegebenen Werte zeigt die wesentlichen Merkmale der Erfindung. Beispiel 1,

ίο bei dem keine Harzverbindung eingesetzt wird, zeigt, daß fast die gesamte Wärmeversiegelfestigkeit verloren geht, wenn der versiegelte Streifen einer relativen Feuchtigkeit von 90% ausgesetzt wird.

In den Beispielen 2 bis 7 wurden zunehmende Anteile des Acrylharzes durch das Harzderivat ersetzt. Es ist ersichtlich, daß so wenig wie ein 4%igcr Ersatz die Versiegelungsfestigkeit bei 90% relativer Luftfeuchtigkeit verbessern. Größere Mengen (mehr als etwa 12%) führen zu ungewöhnlich hohen Minimumversiegelungstemperaturen (vgl. Beispiele 6 bis 7).

Die Beispiele 8 bis 12 zeigen die Wirkung, wenn das kolloidale Siliciumdioxyds aus der Formulierung weggelassen wird. Die Heißgleitwerte sind zu hoch und die Folien konnten zur Verpackung nicht verwendet werden, da die Folien frei über eine erhitzte Metalloberfläche, wie eine Versiegelungsheizplatte, gleiten müssen. Ferner würden Folien dieser Art nicht leicht aus erhitzten Metallkräußelverschlußbacken zu entfernen sein.

jo Beispiel 13 zeigt schließlich die Wichtigkeit des Wachses in bezug auf die Verhinderung des Blockings der Folienoberflächen unter verhältnismäßig hohen Temperaturen und Drucken, wie sie während des Transportes und der Lagerung von Rollen der Folien

J5 auftreten könnten.

Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, daß praktisch geeignete Folien gemäß der Erfindung, einen Blockingwert von nicht mehr als 5 g/2,54 cm, eine Niederdruck-Wärmeversiegelung von wenigstens 100 g/2,54 cm bei 110⁰C eine Versiegelungstemperatur von wenigstens 150 g/2,54 cm bei 121,1°C und einen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,35 aufweisen sollten. Es wurde gefunden, daß Überzugszusammensetzungen auf der Grundlage von Acrylcopolymeren mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als etwa 37,8° C in bezug auf wenigstens eines dieser Kriterien nicht zufriedenstellend sind. Andererseits sind Oberzüge auf der Basis von Acrylcopolymeren mit einer Glasübergangstemperatur oberhalb etwa 60⁰C in bezug

W auf eines dieser Kriterien nicht zufriedenstellend.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Oberzugszusammensetzung, bestehend aus

(1) einem harzartigen Copolymer aus

a) 2 bis 15 Gew.-Teilen einer alpha-beta-monoäthylenisch ungesättigten Carbonsäure und

b) 85 bis 98 Gew.-Teilen eines neutralen Monomeresters, (i) eines Alkylacrylats und (ü) eines Alkylmethacrylats, und

(2) 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eines feinverteilten, wasserunlöslichen, anorganischen Feststoffes als Heißgleitmittel und

(3) ein feinverteiltes Wachs als Kaltgleit- und Antiblockingmittel,