DE2714393A1

DE2714393A1 - Folien aus regenerierter cellulose und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2714393A1
Application number: DE19772714393
Authority: DE
Inventors: John N Godfrey
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1977-10-13
Also published as: FR2346492A1; FR2346492B1; CA1093397A; GB1512365A; US4021594A; IT1082687B; DE2714393B2; BE853099A; JPS5723588B2; DE2714393C3; JPS52132087A

Description

"Folien aus regenerierter Cellulose und Verfahren zu deren Herstellung"

beanspruchte

Priorität: 2. April I976 - V.St.A. - Nr. 673 266

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Folien aus regenerierter Cellulose und insbesondere überzüge, die in bemerkenswerter Weise das Aufrollen der Folien aus regenerierter Cellulose verbessern.

Die Hauptschwierigkeit bei Folien aus regenerierter Cellulose, die mit Vinylidenchloridpolymerisat oder -mischpolymerisat oder mit Nitrocellulose beschichtet sind, liegt in ihrer schlechten Aufrollbarkeit, was sich in mangelhaften aufgerollten Folien äussert. Am bemerkenswertesten sind diese Nachteile, wenn man Folien von ungleichmäßiger Dicke verarbeitet, wie Folien mit Bändern, Schnüren oder Streifen, mit gereckten Bereichen oder mit anderen die Foliendicke beeinflussenden Unregelmäßigkeiten, ferner solche Nachteile, die beim Verarbeiten von Folien mit gleichmäßiger Dicke

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unter anderen Bedingungen als den Idealbedingungen auftreten, beispielsweise bei übertriebenen und/oder ungleichmäßigen Wickelspannungen und Drücken, die durch Änderungen bei der Härte der aufgewickelten Folie verursacht werden. Bis jetzt sind die Nachteile eines schlechten Aufrollens, die durch Dickenänderungen oder ungleichmäßige Aufwickelbedingungen verursacht worden sind, noch nicht befriedigend gelöst worden.

Es ist bekannt, die Gleit- und Zusammenbackungseigenschaften von Vinylidenchloridmischpolymerisat-Überzügen bei Folien aus regenerierter Cellulose zu verbessern, wenn man in die Überzüge geringe Mengen feinteiliger unlöslicher anorganischer Substanz, wie Bentonit, Ton, Kaliglimmer, Steatit oder Talk, einarbeitet. Die Teilchengröße derartiger Substanzen liegt gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 10 um. Derartige typische Überzüge sind in der US-PS 3 ^28 483 beschrieben. Obwohl die vorgenannten Überzüge die Gleit- und Zusammenbackungseigenschaften von Folien aus beschichteter regenerierter Cellulose verbessern, haben sie höchstens eine geringe Wirkung auf die Aufrollbarkeit der Folien.

Es ist in der Praxis üblich, die verschiedensten Folienoberflächen, wie solche aus regenerierter Cellulose, mit sehr kleinen Teilchen von anorganischen Substanzen, wie Talkumpulver, zu bestäuben, um Mattierungs- und Gleitmängel zu beheben. Jedoch hat ein solches Bestäuben höchstens eine geringe Wirkung in bezug auf eine Verbesserung der Aufwickelbarkeit der Folie. Eine ähnliche Arbeitsweise ist auch in der US-PS 2 057 5^8 beschrieben, in der eine zerkleinerte Substanz auf die Oberfläche einer nicht beschichteten Folie aufgebracht wird, um die Folie weniger kle-

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brig zu machen. Jedoch ist diese Art einer Oberflächenbehandlung bei beschichteten Folien nicht anwendbar.

Die US-PS 2 909 449 beschreibt Vinylidenchloridmischpolymerisat-Uberzüge, denen im wesentlichen amorphe Vinylidenchloridmischpolymerisatteilchen in zwei verschiedenen Größenbereichen zugegeben worden sind, und zwar ein erster Bereich von 0,05 bis 0,5 um und ein zweiter Bereich von 2 bis 65 pn. Bei den mit derartigen Dispersionen beschichteten Folien wird angegeben, daß sie eine schwach aufgerauhte Oberfläche, ausgezeichnete Gleiteigenschaften und praktisch keine Zusammenbackungseigenschaften besitzen. Obwohl derartige beschichtete Folien, wenn sie auf Rollen aufgewickelt werden, eine etwas verbesserte Aufrollbarkeit zeigen können, neigen die amorphen Polyvinylidenchloridteilchen in den überzügen dazu, in Lösung zu erweichen, und dadurch die Vorzüge der Teilchen auf der Folienoberfläche und dadurch gleichzeitig die Verbesserungen bezüglich der Aufwickelbarkeit zu verringern, die von den größeren Teilchen der Substanz erhalten werden könnten.

Es ist ferner aus der US-PS 3 592 725 bekannt, die Oberfläche von Kunststoffolien zum Beschreiben und Bedrucken geeignet zu machen, indem man eine im wesentlichen kontinuierliche Schicht feintelliger Körnchen aus Ton, Talkum oder Cellulosepulpe auf die Folie aufbringt, wobei die Teilchen beim Aufbringen in die Kunststoffolie eingebettet werden, wenn die Folie in einem erweichten oder geschmolzenen Zustand vorliegt. Obwohl derartige Oberflächenbehandlungen bei thermoplastischen Kunststoffolien befriedigen können, sind sie jedoch auf Folien aus regenerierter

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Cellulose nicht anwendbar und haben in keinem Falle irgendeine Beziehung zu den Problemen, die bei Polymerisatüberzügen bei Folien aus regenerierter Cellulose auftreten.

Aufgabe bei vorliegender Erfindung war es daher, die Aufrollbarkeit von mit Polymerisaten beschichteten Folien aus regenerierter Cellulose zu verbessern. Eine weitere Aufgabe bei vorliegender Erfindung besteht darin, eine mit einem Polymerisat beschichtete Folie aus regenerierter Cellulose zur Verfügung zu stellen, bei der der Überzug die Verarbeitungsschwierigkeiten und Mangel bei der Folie herabsetzt, um die Aufrollbarkeit zu verbessern. Eine besondere Aufgabe bei vorliegender Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Zusatzes bei üblichen Vinylidenchloridpolymerisaten oder -mischpolymerisaten oder Nitrocellulose als Überzüge für Folien aus regenerierter Cellulose, um eine Aufrollung bei den fertig aufgerollten Folien aus beschichteter regenerierter Cellulose zu verbessern.

Es ist überraschenderweise gefunden worden, daß das Aufrollen von mit -Polymerisaten beschichteten Folien aus regenerierter Cellulose wesentlich verbessert werden kann, wenn man in die Polymerisatbeschichtungen für derartige Folien feinteilige Cellulosefasern einer bestimmten Größenordnung und in einer bestimmten Menge einarbeitet.

Gegenstand vorliegender Erfindung sind demnach Folien aus regenerierter Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen überzug aus einem Vinylidenchloridpolymerisat oder -mischpolymerisat oder aus einer Nitrocellulose

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beschichtet ist, mit dem kennzeichnenden Merkmal, daß in dem überzug Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis 150 pn in einer Menge von 0,25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzuges, eingearbeitet sind.

Die Vorzüge, die durch das Einarbeiten solcher Cellulosefasern in die überzüge bei Folien aus regenerierter Cellulose erhältlich sind, sind klar ersichtlich, da durch diese Teilchen unregelmässige Unebenheiten auf der Oberfläche der Folien aus regenerierter Cellulose gebildet werden. Diese Unebenheiten dienen zum Schutz der benachbarten Folien aus regenerierter Cellulose, wie den nachfolgenden Schichten beim Aufrollen, indem sie miteinander in vollständige Berührung gelangen. Ferner gestatten die Unebenheiten, daß eine Schicht aus Luft als diskretes Trennmittel der Folienschichten verbleibt, wenn die Rolle gedreht wird. Darüber hinaus verhütet die damit verbundene Polsterwirkung der Fasern selbst trotz der verwendeten großen Teilchen eine Beschädigung der gegenüberliegenden Folienoberflächen. Demzufolge wird nach vorliegender Erfindung eine Folie aus regenerierter Cellulose mit der vorgesehenen Fähigkeit zur Verfügung gestellt, einem Auftreten von Mangeln zu widerstehen, wie sie bei der Verarbeitung von Folien ungleichmäßiger Dicke oder bei der Verarbeitung von Folien gleichmäßiger Dicke unter nicht idealen Bedingungen, wie übertriebenen und ungleichmäßigen Aufwickelspannungen und Drücken, auftreten, die sich in einer bemerkenswerten Änderung bezüglich der Härte der fertigen Rollen äußern.

Das Aufrollen von Folien aus beschichteter regenerierter Cellulose wird entscheidend verbessert, wenn Cellulosefaserteilchen

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in ein übliches Polyraerisatüberzugsmittel für Folien aus regenerierter Cellulose eingearbeitet werden. Insbesondere ist dies der Fall bei den üblicherweise verwendeten Vinylidenchloridpolymerisat- oder -mischpolymerisat-Uberzugsmitteln und den Nitrocellulose-Uberzugsmitteln. Die in derartige überzugsmittel eingearbeiteten Cellulosefasern besitzen eine außergewöhnliche Verträglichkeit mit der beschichteten Folie aus regenerierter Cellulose, da die unbeschichtete Grundfolie aus regenerierter Cellulose besteht und da die als Zusatz zu den Überzugsmitteln verwendeten Teilchen Eigenschaften aufweisen, die denen der Grundfolie sehr ähnlich sind. Diese Eigenschaften sind besonders bedeutsam, wenn solche Eigenschaften des Überzugszusatzes, wie Refraktionsindex, Klarheit der Folie, chemische Reaktionsfähigkeit, Haftung des Überzugs, biologische Verträglichkeit und Dichte, in Betracht gezogen werden. Die Verwendung von Cellulosefasern als Überzugszusatz, um eine besondere Funktion mit der Grundfolie aus regenerierter Cellulose zu bilden, beseitigt zahlreiche der üblichen Nachteile, die mit größeren Teilchen als Überzugszusätze verbunden sind. Dies ist insbesondere der Fall bei großen Teilchen aus anorganischen Substanzen, da sie nicht nur mit den Cellulosefolien vom Standpunkt der physikalischen und chemischen Eigenschaften unverträglich sind, sondern weil sie zusätzlich den Nachteil der Neigung aufweisen, sich wegen ihrer hohen Dichte aus den Überzugsbädern abzuscheiden. Keiner dieser Nachteile tritt auf, wenn verhältnismäßig große Teilchen langfaseriger Cellulosefasern in die überzugsmittel gemäß vorliegender Erfindung eingearbeitet werden.

Als Zusatz zu den Überzugsmitteln kann beliebiges, verhältnismäs-

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slg reines, zerkleinertes Cellulosefasermaterial mit einer durchschnittlichen Teilchenfaserlänge innerhalb eines Bereiches von 10 bis 150 um verwendet werden. Als übliche Ausgangssubstanz für Cellulosefasern können die verschiedensten natürlichen Cellulosefasermaterialien eingesetzt werden, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung "Solka Floc" von der Firma Brown Company, New York (V.St .A.), in den Handel gebracht werden. Derartige Fasermaterialien bestehen aus reinen, weißen, feinteiligen Bruchstücken natürlicher Cellulosefasern, die aus gereinigtem Zellstoff hergestellt sind. In trockenem Zustand bestehen sie zumindest aus 99*5 % Cellulose und sind praktisch frei von Lignin.

Die Cellulosefasern können in üblicherweise verwendete Vinylidenchloridpolymerisat- oder -mischpolymerisat-überzugsmittel oder Nitrocellulose-Uberzugsmittel eingearbeitet werden. Beispiele von für Überzüge und spezielle Überzugsmittel verwendete Vinylidenchloridmischpolymerisate sind in der US-PS 3 428 483 beschrieben. Typische Nitrocellulose-Uberzugsmittel sind in den US-PS 1 737 187 und 2 079 379 beschrieben.

Um die gewünschte Verbesserung beim Aufrollen zu erreichen, muß die Menge an Cellulosefasern, die in den Überzügen eingearbeitet sind, mindestens 0,25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, betragen. Mengen unter 0,25 Gewichtsprozent sind unwirksam und Mengen über 4 Gewichtsprozent sind unerwünscht, da bei höheren Zusatzmengen die beschichtete Folie zur Entwicklung von Trübungen oder von Wolkenbildungen neigt. Vorzugsweise soll der Überzug 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Cellulosefasern enthalten, bezogen auf das Gewicht des Überzugs. Andere Eigenschaften der

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beschichteten Folie, wie Verschweißbarkeit, Dampfdurchlässigkeit, Gleit- und Zusammenbackungseigenschaften, werden durch den Cellulosefaserzusatz nicht nachteilig beeinflußt, übliche Gleitmittel und Mittel zum Verhindern eines Blockens, wie Talkum, Glimmer oder Ton in feinpulverisierter Form, d.h. unter 10 pm, können in den Überzugsmitteln mitverwendet werden, ohne daß die Aufrollverbesserungen beeinträchtigt werden, wie sie durch den Cellulosefaser zusatz nach vorliegender Erfindung erhalten werden. Eine gründliche Dispergierung der Cellulosefasern in den Überzugsmitteln wird durch rasches Vermischen oder durch andere übliche Mittel erhalten, um ein Zusammenballen der Fasern zu verhindern und deren gleichmäßige Verteilung innerhalb des Überzugs zu gewährleisten, wenn das Überzugsmittel auf die Grundfolie aufgebracht wird. Die Überzugsmittel mit einem Gehalt an Cellulosefasern können auf die Grundfolie unter Verwendung einer Rakel oder anderen üblichen Aufbringungstechniken aufgebracht werden.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Eine Grundfolie aus regenerierter Cellulose (4 mm und etwa 0,03 mm dick) wird mit einem Mischpolymerisat auf Basis von Vinylidenchlorid und Zusätzen in einem Uberzugsbad unter Verwendung eines Gemisches aus Tetrahydrofuran und Toluol als Lösungsmittel beschichtet, wobei das Bad 18 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Dann wird ein zweites Beschichtungsbad, das mit dem ersten identisch ist, mit der Maßgabe, daß 3 % der Feststoffe Celluloseteilchen sind, wobei das gleiche Gewicht Polymerisat ersetzt wird zur Beschichtung einer anderen Probe der gleichen Grundfolie

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aus regenerierter Cellulose verwendet. Die in dem zwei ten Bad verwendeten Celluloseteilchen weisen eine durchschnittliche Teilchenfaser länge von 50 bis 60 um auf. Derartige Fasern sind unter der Bezeichnung "Solka Floc BW-40" der Firma Brown Company, New York (V.St.A.)* im Handel. Während jede beschichtete Folie aufgewickelt wird, werden Pappstreifen der Abmessungen 25,4 χ 12,7 χ 0,06 cm in die Rollen zwischen die Folienschichten eingebracht, um eine extreme Änderung bei der Filmdicke zu simulieren. Es werden gleiche Mengen an Folie über die eingefügten Pappstreifen bei Jeder Rolle aufgewickelt. Die Folienrolle, die keine Cellulosefaserteilchen enthält, besitzt ein viel härteres Band, was durch die Pappstreifen verursacht worden ist, als es die Folienrolle aufweist, die Celluloseteilchen enthält. Wenn beide Rollen bis zu dem Bereich abgewickelt werden, wo die Streifen eingefügt worden sind, war die Rolle ohne Celluloseteilchen durch klare dunkle Bereiche scharf markiert, was eine enge Berührung der nachfolgenden Folienschichten anzeigt. Außerdem werden Newton'sehe Ringe (Eigenschaft einer Flüssigkeitsschicht) zwischen den Folienschichten beobachtet. Andererseits ist die Rolle mit den Celluloseteilchen mangels der Eigenschaft einer engen Berührung durch nachfolgende Folienschichten nur ganz schwach markiert.

Dann werden beide Rollen wieder aufgewunden, und es werden wiederum Pappstreifen in die Rollen eingelegt. Jede Rolle wird einem Druck von etwa 6,16 kg/cm ausgesetzt. Das Oberflächenaussehen der Rollen im Bereich über den Pappstreifen wird untersucht. Die Rolle ohne Cellulosefaserteilchen ist noch einmal durch klare dunkle Bereiche scharf markiert, während die Rolle mit den Celluloseteilchen nur schwach markiert ist. Wie aus dem vorstehenden

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deutlich ersichtlich ist, verbessert das Einarbeiten von Cellulosefaserteilchen in den Überzug in bemerkenswerter Weise das Aufrollen durch Verringerung der Wirkungen von Mangeln, die bei Folien gefunden werden, welche deren Brauchbarkeit begrenzen.

Beispiel 2

Die gleichen wie vorstehend in Beispiel 1 beschriebenen Versuche werden wiederholt, jedoch mit der Maßgabe, daß Überzugsbäder mit einem Feststoffgehalt von 21 Gewichtsprozent verwendet werden. Es werden Vergleichsversuche durch Ersatz der Feststoffe mit 0,5 ^, 1 #, 2 $ und 3 % Cellulosefasern in dem Uberzugsbad durchgeführt. Bei getrennten Proben beträgt die durchschnittliche Teilchenfaserlänge 15 bis 35 pm* 30 bis 35 um, 35 bis 45 pm, 50 bis 60 um und 80 bis 120 um. Bei jedem Vergleichsversuch zeigt die keine Celluloseteilchen enthaltende beschichtete Folie weit schwerere Aufrollmängel als die Folie mit einem Gehalt an Cellulosefaserteilchen.

Wie aus den vorstehenden spezifischen Beispielen ersichtlich ist, verbessert der Einschluß von ziemlich großen Cellulosefaserteilchen in den Polymerisatüberzügen bei den Folien aus regenerierter Cellulose in bemerkenswerter Weise das Aufrollen.

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Claims

Patentansprüche ^ ' I 4 J33

(j.. Folien aus regenerierter Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen Überzug aus einem Vinylidenchloridpolymerisat oder -mischpolymerisat oder aus einer Nitrocellulose beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überzug Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis I50 um in einer Menge von 0,25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, eingearbeitet sind.
2. Folien nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an reinen, weißen, feinteiligen Faserbruchstücken aus natürlicher Cellulose, die praktisch frei von Lignin sind.
3 . Foliennach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überzug die Cellulosefasern in einer Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, vorliegen.

k. Verfahren zur Verbesserung des Aufrollens von Folien aus regenerierter Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen Überzug aus einem Vinylidenpolymerisat oder -mischpolymerisat oder aus einer Nitrocellulose beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Überzug Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis I50 um in einer Menge von 0,25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, einarbeitet.

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ORIGINAL INSPECTED

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5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Überzug Cellulosefasern in einer Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, einarbeitet.

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