DE2440112C3 - Überzugszusammensetzung - Google Patents
ÜberzugszusammensetzungInfo
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- DE2440112C3 DE2440112C3 DE19742440112 DE2440112A DE2440112C3 DE 2440112 C3 DE2440112 C3 DE 2440112C3 DE 19742440112 DE19742440112 DE 19742440112 DE 2440112 A DE2440112 A DE 2440112A DE 2440112 C3 DE2440112 C3 DE 2440112C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Überzugszusammensetzungen
zur Anwendung auf Foliengrundmaterialien. wie Kunststofffolien. /. B. Polyolefinfolien. Nicht überzogene,
orientierte Folien aus Materialien, wie Polypropylen,
haben im allgemeinen sehr hohe Würmever
Schweißtemperaturen und einen außerordentlich schrralcn Wärmeverschweißbereich. Insbesondere im
Fall von nicht überzogenem, orientiertem Polypropylen neigen sie da/u, sich /u desorientieren und zu
schrumpfen, wenn die erforderlichen Verschweißtemperaturen
angewandt werden. Es wurde ferner gefunden, daß wenn Ober/ugsmatenalien 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.
Ks wurden Versuche durchgeführt, um Überzuge für
thermoplastische Folien herzustellen, wobei verschiede
ne Kohlenwassersti,ffharze 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 Bloekingeigenschafien.
schlechte optische Eigenschaften, schlechte Wärmcverschweißbarkeil und schlechte Alterungseigcnsthaften.
Ferner zeigen gewisse Harzüberzugszu sammenset/ungen bei hoher relativer Feuchtigkeit
schlechte Lichtbeständigkeit und geringe Lagerfähig kciL Dies führt zu em.cr Verschlechterung der
Verschweißung oder zum vollständigen Bruch der vcrschweißlen Folie, und zwar selbst bei geringer
Beanspruchung.
Im der US-PS 37 53 769 is( eitle Copolymcrüberzugszusammensetzung
auf Acrylbasis beschrieben, die zum Überziehen von Polyolefinfolien dient, und bei deren
Anwendung die minimale Heißvcrscliweißterhpefatuf
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 Überzugszusammensetzung umfaßt ein Copolymer aus (a) einer
alpha-beta-iTionoäthytenisch ungesättigten Carbonsäure
und (b) einem Alkylacrylatester und einem Alkylmethacrylatester.
Der Anteil von (a) beträgt 2 bis 15,
ίο vorzugsweise 2^5 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 MethylmethacrylaL Die Zusammensetzung
künn auch ein Antiblockingmittel, wie ein Wachs, ein feinverteiltes Material, wie kolloidales
Siliciumdixoyd, enthalten, um die Heißgleiuigenschaften
zu verbessern.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die in der US-PS 37 53 769 beschriebenen Zusammensetzungen
durch den Zusatz eines Addukis aus Harz und einer
alpha-beta-ungesättigten Dicarbonsäure oder eines Teilesters eines solchen Addukts mit einem mehrwertigen
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 Erfindung,
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 Feilen eines neutralen Monomeresters. (ι) cmes Alkylacrylats und (ii) eines
Alkylmethacrylats. und
(2) 30 bis 60 Gew.-%. bezogen auf das Gewicht des
Copolymers, eines feinverteilten. wasserunlöslichen,
anorganischen Feststoffes als Heißgleitimttel
und
(3) cm feinvertciltes Wachs als Kaltgleit· und Antiblockingmittel.
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammenset/ung
zusätzlr Ί 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 enthalt.
Die Uber/ugs/usammensetzungen rjemäß der Erfindungkönnen
zum Überziehen von Polyolefinsubsiraten. wif>
orientiertem Polypropylen, verwendet werden, wobei *ie die Wärmeverschweiß- oder Wärmeversiegeleigenschaften
solcher Folien verbessern Zusätzlich wird der Widersland 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 Wärmeverschweißfesiigkeit
über einen weiten Verschweißlcmperaturbereich. ausgezeichnete Gleitcigenschaficn sowohl
bei Üblicher oder Raumtemperatur wie in Kohlakt mit
Wärmevcrschweißheizpläticn, eine hohe Beständigkeit
gegenüber Blocking während der Lagerung und des Gebrauchs und ausgezeichnete Klarheit sowie Glanzeigenschaften.
Die Zusammensetzung verleiht der Folie ferner eine erhöhte Steifheil 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 ϊ
können jedoch auch raffinierte oder modifizierte Produkte, wie Abietinsäure, isonierisierte Harze oder
polymerisierte Harze verwendet werden. Das Harz kann auch mit einer gesättigten linearen Dicarbonsäure,
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, Maleinsäure- π
anhydrid, 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. Äihylenglykol. Propylenglykol, Butylenglykol,
Diäthylenglykol. Criäthylenglykol 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.
Es wurde gefunden, daß ein besonders geeignetes Addukt eine Holzharz-Fumarsäu-eaddukt ist. das
teilweise mit Äthylenglykol verestert ist und einen Ring-und-Ball-Schmelzpunkt von 144"'C und eine
Säurezahl von 135 aufweist. Dieses besondere Harzaddukt
wurde in den Beispielen verwendet.
Die Menge an d· m harzartigen Copolymer zugegebenem
Harz wird vorzugsweise auf ^em erforderlichen Minimum gehalten, um das gewünschte Ergebnis der
Verringerung der Empfindlichkeit der erhaltenen Warmeversiegelungen gegenüber hoher Feuchtigkeit
zu erreichen. Im allgemeinen können 3 bis 15% Harzadduki. bezogen auf das Gesamtgewicht des
harzartigen Copolymers angewandt werden, vorzugsweise 4 bis 10%. Höhere Mengen an Harzadc'ukt. z. B.
oberhalb etwa 15%. führen /u einer unerwünscht hohen
Minimumheißversi hvveißiemperalur.
Die Überzugszusammensetzungen gemäß der Erfindung
ergeben, wenn sie auf geeignete Substratfolien,
wie z. B. orientiertes Polypropylen, aufgebracht werden. 4ϊ
Oberzüge, 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 Wärmever v>
Schweißeigenschaften, die Blockingeigenschaften. die
Heißgleiteigenschaften die Steifheit und die optischen Eigenschaften der überzogenen Folienendprodukte.
Die ίIberzugsharze gemäß der ( rfindung /eigen,
wenn sie auf die Oberfläche eines Foliensubslrats -,->
aufgebracht werden, verhältnismäßig hohe Erweichungspunkte in der Größenordnung von etwa 75C"
und darüber Daher /eigen die überzogenen Folien,
wenn sie in Form von Rollen längere Zeit unter
normalen l.dgerbedingungen gelagert werden, keine bO
oder nur eine geringe Neigung, auf Grund der
Erweichung des Überzugs an den übereinander liegenden Folienschichfen anzuhaften. Dies war ein
besonders unangenehmes Problem bei vielen bisher bekannten harzartigen Überzügen.
Die Polyolefinfolien, wie Polyäthylen- oder Polypropylenfolien,
können auf wenigstens einer ihrer Oberflä-Chen
mit einem dünnen, WäTmeVerschweißbäfen 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. Butyl?crylat
kann anstelle von Äthyl- oder Methylacrylat und Äthylmethacrylat anstelle von Methylmethacrylat eingesetzt
werden.
Der geeignete Glasübergangstemperaturbereich wird erhalten, wenn (a) zwischen 2,5 und 6 Gew.-Teilen
des Säurerestes und (b) zwischen 97,5 und 94 Giw.-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.-°/o. wenn das Alkylaerylat Methylacrylat ist, und 52.5 bis 69
Gew.-%. wenn das Älkyiacryiat Athyiacryiat 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
Alkylacrylatmonomerkomponente wenigstens 10 Gew.-% der gesamten Überzugszusammensetzung, und
vorzugw eise 80 bis etwa 20 Gew.-%, beträgt.
Die P(il>merisat:onsreaktion zur Herstellung des
Copolymers kann vorteilhafierweise so durchgeführt werden, daß die gemischten Monomere in Teilen
während der Reaktion zugegeben werden, um eine fast homogene Verteilung der Monomeren in den Copolymermolekülcn
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. Die-, ermöglicht es. die Überzugszusammenset/iing aus einer wäßrigen ammo·
niakalischen 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 I S-PS 37 53 7M beschrieben, durch
Zugabe eines festen, feinverteilten, wasserunlöslichen,
anorganischen Materials, wie kolloidales Siliciumdioxyd.
verbessert werden. Andere feinverteilt, anorganische
Materialien, die zur Verbesserung der Heißgleiteigenschaften verwendet werden können, umfassen
solche wasserunlöslichen Feststoffe, wie Diatomeener
de. 'ak lumsilicat. Bentonit und feinverteilte Tone. Um
beste Wirksamkeit zu erzielen, ist es wünschenswert,
daß diese Materialien eine Teilchengröße von 10 bis
200 Γπμιτι aufweisen. Eine mittels Alkali stabilisierte
Siliciumdioxddispersion wird bevorzugt verwendet.
Während die Mengen an jedem /um Erhalten der optimalen Heißgleiieigenschaften erforderlichen Material
in Abhängigkeit vom verwendeten spezifischen Material, der IJberzugszusammenseizurg und anderen
Änderungen der Zusammensetzung und des Verfahrens
unterschiedlich sein können, wird es bevorzugt, 30 bis 60
öew.-% (bezogen auf das Copolymer-Harzacldukt) an
öleitmitlel und vorzugsweise etwa 35 bis etwa 45 Gew.-o/o, iü verwenden.
Zusätzlich kann, wie in def US-PS 37 53 769
beschrieben, ein Wachs-Antiblockingmiltel 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,
Kamaubawachs, Japanwachs und Montanwachs, und synthetische Wachse, wie hydriertes Rizinusöl, chlorierte
Kohlenwasserstoffwachse und langkettige Fettsäureamide.
Zusätzlich zu ihrer Wirkungsweise als Antiblockingmittel
bewirken d;c vorstehend beschriebenen Wachsmaterialien auch eine Verbesserung der »Kaltgleit«-
Eigenschaften der überzogenen Folien, d. hu die Fähigkeit der Folien, über Flächen bei Raumtemperatur
z-si gleiten.
Eine besondere Art thermoplatischer Folie, die
vorteilhafterweise mit den Überzugszusammensetzungen
gemäß der Erfindung überzogen werden kann, ist molekularorientiertes, isotaktisches Po'vprcpylen. 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 eintrif. 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 Polypropvlenfolie 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 Has Substrat wird die Oberfläche der Substratfolie
behandelt, um sicherzustellen, daß der Überzug fest auf
der fDlic 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 j. B. durch Chlorierung der Folie (Aussetzen der Folie
an gasförmiges Chlor). Behandlung mit oxydierenden Mitteln, wie Chromsäure oder heiße Luft. Dampfbe
handlunj; ( der Flammenbehandlung. Obwohl jede
dieser Arbeitsweisen /ur Vorbehandlung der Folienohi-rfläche
angewandt werden kann, stellt eine besonders
bevorzugte Methode der Behandlung die sogenannte »elektronische Behandlung" dar. bei der die
Filmoberflärhe einer Hochspiinnungskorcinacntliulung
ausgesetzt wird, wenn die folie ein Paar im Abstand
•hgeofdhete 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 Haftung des Überzugs auf der
Substratfolie zu erhöhen, wie dies in der IIS-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 Grundierungsadhasion
verbessert wird), und auf die behandelte Fc.ienoberfläche
wird dann ein kontinuierlicher Überzug aus einem Grundiermaterial aufgebracht. Solche Grundiermaterialien
sind bekannt und umfassen z. B. Alkyltitanate 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 Grunrlfolie aufgebracht wurden.
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.-°/o
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. verschiedene
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 Mateiialien 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 i-farzaddukts.
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 v/ird.
die anders ausgedrückt. 0.6 bis 1.2g/mJ je Seite des
überzogenen Films beträgt. Im allgemeinen ist die Dicke des aufgebrachten Überzugs so, daß die Grundfolie die
gewünschte Waimeverschweißbarkeit und die gewünschte
Steifheit erhält.
Der Überzug auf der folie, beispielsweise unter
Verwendung einer ammoniakalischen Lösung des Copolymers und des Har/addukts. wird anschließend
mit heißer Luft. Strahlungswärme oder durch irgendein anderes ütlirhes 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.
Dei s piel 1
Ein Reaktionsgefäß wurde mit 1,2 I Wasser beschickt,
das 3,0 g eines im Handel erhältlichen Emulgiermittels
IO
einer Mischung von Phosphorsäureestern, und 1,8 g Ammoniumpersulfat als Polymerisationskatalysator
enthielt. Das Reaktionsgcfiiß wurde dann auf eine Temperatur von etwa 80°C unter Rühren erhitzt.
Folgende Materialien wurden gemischt und dann iii Anteilen unter Rühren während 3 Stunden zugegeben:
a) 216 g Methylmethacrylat
b) 366 g Methylacrylal
c) 18 g Methacrylsäure und
d) 2,2 g Äthylmercaptoacetatals
Molekulargewichlsregler.
Nach erfolgter Zugabe der Monomeren wurde das Reaktionsgefäß weitere 30 min bei der Reaktionstemperatur
von 8O0C 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 8O0C gehalten wurde, wurde es mit 1,2 1 Wasser, das darin
21,2 g Ammoniak gelöst enthielt, verdünnt. Die Mischungwurde
1 Stunde bei 60 bis 7O0C gerührt und dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Das Produkt
war eine ammoniakalische wäßrige Lösung eines Methylmethacrylat/Methylacrylat/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 Inlrinsikviskosilät von 0,28 und eine Säurezahl von 20.
Zur aminoniakalischen 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 Cafnaubawachs
zugegeben, wobei eine Dispersion des Wachses und des Siliciumdioxyds in der wäßrigen ammoniakalischen
Lösung der Copolymerzusammensetzung erhalten wurde.
Zusätzlich zu den vorerwähnten Siliciumdioxyd- und Wachsbeslandteilen des Überzugs wurde ein Addukt
aus Harz-Fumarsäure zugegeben, das teilweise mit Äthylenglykol verestert war. Das Harzaddukt hatte
einen Ring-und-Ball-Schmelzpunkt von I44°C und eine Säurezahl von 135. Es wurde als 15% Feststoffe
enthaltende ammoniakalische Lösung angewandt.
In der nachstehenden Tabelle I wurden in den
Beispielen I bis 13 unterschiedliche Prozentsätze an Harzaddukt mit dem Acrylcopolymer angewandt.
Zusätzlich wurden die Prozentsätze an Siliciumdioxyd und Carnaubawachs geändert, um die Wirkungen dieser
Änderungen auf die Wärmeverschweiß-, Blocking- und Heißgleiteigenschaften der überzogenen Folien zu
zeigen.
Bei | Harz | Harz | Kolloidales | Carnauba- |
spiel | Copoly | SiO2 | wachs | |
Nr. | mer |
Wärmeverschweißung Feuchtigkeits- Blocking
M.S.T. U.S.S. beständigkeit
M.S.T. U.S.S. beständigkeit
Gew.-Teile*) Gew.-Teile*) 0C 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 | 2Qn | on | 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 | i,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 | ||
1 | 100 | 0 | 40 |
Iv) | 98 | 2 | 40 |
-? | 96 | 4 | 40 |
4 | 92 | 8 | 40 |
5 | 88 | 12 | 40 |
6 | 80 | 20 | 40 |
7 | 65 | 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
*) Gew.-Teile je 100 Gew.-Teile Copolymer bzw. Copolymer + Harz.
Heißsiegelfestigkeit
Wärmeverschweißungen wurden ausgeführt, indem
zwei Folienproben, mit 2,54 cm Breite und 203 cm
Länge, in einem Wärmeversiegler, Überzug zu Überzug,
eingebracht wurden und bei verschiedenen Backentem-Deraturen zwischen 933 und 138.00C unter einem Druck
von 0,034 N/mm2 (0,35 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/2^4 cm
Breite, ist der maximale Zug, der zum Trennen der beiden Schichten erforderlich ist
Mininiumsicgelfcstigkeil (MST)
Die MST ist die niedrigste Versiegelungsiemperaiur,
bei der eine AblöseUärke von wenigstens 100 g/2,54 cm
erhalten wird. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß Folien, die in zufriedenstellender Weise in
Verpackungsmaschinen, wie einem Zigarelten-Einwickler,
verbindet werden, eine maximale MST von etwa
107,2°C hüben 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 1320C
ausgeführt wurden, 24 Stunden in einen Kasten mit auf 90% relative Luftfeuchtigkeit geregeller 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.
Blockingbeständigkeit
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 typischer Verpackungsmaschine sich zu bewegen, in Beziehung
sieht. Sie dient auch als MaD für die Leichtigkeit der
Trennung von Kräußelverschlußbacken in Form-und-ϊ 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 I.
ίο bei dem keine Harzverbindung eingesetzt wird, zeigt,
daß fast die gesamte Wärmcversiegelfestigkeit verloren geht, wenn der versiegelte Streifen einer relativen
Feuchtigkeit von 90% ausgesetzt wird.
In den Beispielen 2 bis 7 wurden zunehmende Anteile des Acrylhar?es durch das Harzderivat ersetzt. Es ist
ersichtlich, daß so wenig wie ein 4°/oiger 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.
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 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
•io 100 g/2,54 cm bei 110°C 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, dab 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 Überzüge auf der Basis von Acrylcopolymeren mit einer
Glasübergangstemperatur oberhalb etwa 60°C in bezug auf eines dieser Kriterien nicht zufriedenstellend.
Claims (2)
1. Überzugszusammensetzung, 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
(ii) eines Alkylmethacrylats, und
(2) 30 bis 60 Gew.-°/o, bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eines feinverteilten, wasserunlöslichen,
anorganischen Feststoffes als Heißgleitmittel und
(3) ein feinverteiltes Wachs als Kaltgleit- und Antiblockingmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberzugszusammensetzung zusätzlich 2 bis 15 Gew.-°/o,
bezogen auf das Gewicht des Copolymers, eines Addukts aus Harz und einer alpha-beta-ungesättigten
Dicarbonsäure oder einei Teiiesiers desselben
mit einem mehrwertigen Alkohol enthält.
2. Verwendung der Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1 zun Überziehen von in üblicher
Weise vorbehandelten Polyolefinfolien aus wäßriger Lösung.
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