DE2714393C3

DE2714393C3 - Folien aus regenerierter Cellulose mit verbesserter Aufrollbarkeit und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2714393C3
Application number: DE2714393A
Authority: DE
Inventors: John N. Asheville N.C. Godfrey (V.St.A.)
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1980-07-03
Also published as: CA1093397A; DE2714393B2; JPS52132087A; DE2714393A1; IT1082687B; BE853099A; US4021594A; GB1512365A; FR2346492B1; FR2346492A1; JPS5723588B2

Description

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

Aufgabe der vorliegenden Erfindung was es daher, die Aufrollbarkeit von mit kontinuierlichen Polymerisatüberzügen der eingangs erläuterten Art beschichteten Folien aus regenerierter Cellulose zu verbessern.

Es ist überraschenderweise gefunden worden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in die Polymerisatbeschichtungen feinteilige Cellulosefasern mit bestimmten Abmessungen und in einer bestimmten Menge einarbeitet

Gegenstand vorliegender Erfindung sind demnach Folien aus regenerierter Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen Oberzug aus einem Vinylidenchloridpolymerisat oder -mischpolymerisat oder aus einer Nitrocellulose, bei denen zur Verbesserung des Aufrollens pulverförmige Teilchen in einer T:ilchengröße unter 200 μπι in den Überzug eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmige Teilchen Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis 150 μπι in einer Menge von 0,25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, eingearbeitet sind.

Die besondere Wirkung von Cellulosefasern dürfte darauf zurückzuführen sein, daß diese sich in unregelmäßiger Anordnung auf der Celluloseoberfläche ablagern. Wenn die Folie aufgerollt wird, so weisen die benachbarten Oberflächen unterschiedliche Anordnungen der Fasern auf. und es bildet sich dann zwischen diesen Folienoberflächen eine Art Luftkissen aus.

Ein solcher Effekt ist bei Pigm-ntteilchen nicht möglich. Die gute Aufrollbarkert der Folien äußert sich in einer bemerkenswerten Änderung bezüglich der J5 Härte der fertigen Rollen.

Die Erfindung betrifft auch ein 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 unter Einarbeitung von pulverförmigen Teilchen einer Teilchengröße von unter 200 μηι beschichtet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als pulverförmige Teilchen Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis 150μπι in einer Menge von 0.25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, in den Überzug eingearbeitet werden.

Das Aufrollen von Folien aus beschichteter regenerierter Cellulose wird demgemäß entscheidend verbessert, wenn Cellulosefaserteilchen in ein übliches Polymerisatüberzugsmittel für Folien aus regenerierter Cellulose eingearbeitet werden. Insbesondere ist dies der Fall bei den üblicherweise verwendeten Vinyliden-Chloridpolymerisat- oder -mischpolymerisat-Überzugsmitteln und den Nitrocellulose-Überzugsmitteln. 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 GfUndfolie sehr ähnlich sind. Diese Eigenschaften sind besonders bedeutsam, wenn solche Eigenschaften des Überzugszusatzes, wie Refraktionsindex, Klarheit der Folie, chemische Reaktions* fähigkeit, Haftung des Überzugs, biologische Verträge lichkeit und Dichte, in Betracht gezogen werden. Die Verwendung von Cellulosefasern als Überzugszusatz 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 sich nicht nur mit den Cellulosefolien vom Standpunkt der physikalischen und chemischen Eigenschaften unverträglich sind, sondern weil sie zusätzlich den Nachteil aufweisen, dazu zu neigen, 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.

A's Zusatz zu den Überzugsmitteln kann beliebiges, verhältnismäßig reines, zerkleinertes Cellulosefasermaterial mit einer durchschnittlichen Teilchenfaserlänge innerhalb eines Bereiches von 10 bis 150 μπι verwendet werden. Als übliche Ausgangssubstanz für Cellulosefasern können die verschiedensten natürlichen Cellulosefasermaterialien eingesetzt werden, wie sie im Handel erhältlich sind. Derartige Fasermaterialien bestehen aus reinen, weißen, feinieiligen Bruchstücken natürlicher Cellulosefasern, die aus gereinigtem Zellstoff hergestellt sind. In trockenem Zustand bestehen sie zumindest aus 993% Cellulose und sind praktisch frei von Lignin.

Die Cellulosefasern können in überlicherweise verwendete Vinylidenchloridpolymerisat- oder -mischpolymerisat-Überzugmittel oder Nitrocellulose-Überzugmitte! eingearbeitet werden. Beispiele von für Überzüge und spezielre Überzugsmittel verwendete Vinylidenchloridmischpolymerisate sind in der US-PS 34 28 483 beschrieben. Typische Nitrocellulose-Überzugsmittel sind in den US-PS 17 37 187 und 20 79 379 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 Gewicb¹ des Überzugs, betragen. Mengen unter 0.25 Gewichtsprozent sind unwirksam und Mengen über 4 Gewichtsprozent sind unerwünscht, da bei höhpren Zusatzmengen die beschichtete Folie zur Bildung von Trübungen oder von Wolkenbildungen neigt. Vorzugsweise soll der Überzug 0.5 bis 2,5 Gewichtsprozent Cellulosefasern enthalten, bezogen auf das G<*wicht des Überzugs. Andere Eigenschaften der 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 μπι, können in den Überzugsmitteln mitverwendet werden, ohne daß die Aufrollverbesserungen beeinträchtigt werden, wie sie durch den Cellulosefaserzusatz nach vorliegender Erfindung erhalten werden. Eine gründliche Dispergierung der Cellulosefasern in den Überzugsmittel 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 Überzügsmittel mit einem Gehalt an Cellulosefasern können auf die Grundfolie unter Verwendung einer Rakel oder anderen üblichen Aufbringungstechniken aufgebracht Werden.

Die Beispiele erläutert 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 Oberzugsbad unter Verwendung eines Gemisches aus Tetrahydrofuran und Toluol als Lösungsmittel beschichtet, wobei das Band 18 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Dann wird ein zweites Beschichtungsbad, aas 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 aus regenerierter Cellulose verwendet. Die in dem zweiten Bad verwendeten Ceiluloseteilchen weisen eine durchschnittliche Teilchenfaserlänge von 50 bis 60 μπι auf. Derartige Fasern sind im Handel erhältlich. Während jede beschichtete Folie aufgewikkelt wird, werden Pappstreifen der Abmessungen 25,4 χ 12,7 χ 0,06 cm in die Rollen zwischen die Folienschichten eingebracht, um sine extreme Änderung bei der Filmdicke zu simulieren. Es wurden 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 anze^;gt. Außerdem werden Newton'sche 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 6,15 kg/cm² ausgesetzt Das Oberflächenaussehen der Rollen im Bereich über den Pappstreifen wird untersucht. Die Rolle ohne Cellulosefaserteilchen ist noch einmal durch klare dunkle Bereiche scharf

ίο markiert, während die Rolle mit den Celluloseteilchen nur schwach markiert ist. Wie aus dem vorstehenden deutlich ersichtlich ist, verbessert das Einarbeiten von Cellulosefaserteilchen in den Überzug in bemerkenswerter Weise das Aufrollen durch Verringerung der Wirkungen von Mängeln, 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 Oberzugsbäder ;<... einem Feststoffgehalt von 21 Gewichtsprozent verwendet werden. Es werden Vergleichsversuche durch Ersatz der Feststoffe mit 0,5%, 1%, 2% und 3% Cellulosefasern in dem Überzugsbad durchgeführt. Bei getrennten Proben betr-gt die durchschnittliche Teilchenfaserlänge 15 bis 35 μπι, 30 bis 35 μπι, 35 bis 40 μπι, 50 bis 60 μίτι und 80 bis 120μπι. 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.

Claims

Λ -Tr A LI 1 1 Patentansprüche:

1. Folien aus regenerierter Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen Oberzug aus einem Vinylidenchloridpolymerisat oder -mischpolymerisat oder aus einer Nitrocellulose beschichtet ist, bei denen zur Verbesserung des Aufrollens pulverförmige Teilchen in einer Teilchengröße unter 200 μπι ir. den Oberzug eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmige Teilchen Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis 150 μπι 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. Folien nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem überzug die Ceiiuiusefasern in einer Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, vorliegen.

4. 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 unter Einarbeitung von pulverförmigen Teilchen einer Teilchengröße von unter 200 μπι beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmige Teilchen Cellulosefasern einer durchschnittlichen Faserlänge von 10 bis 150 um in einer Menge von 0,25 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Überzugs, in den Überzug eingearbeitet werden.

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.

Die Hauptschwierigkeit bei Folien aus regencrierler Cellulose, bei denen mindestens eine Oberfläche mit einem kontinuierlichen Überzug aus einem Vinylidenchloridpolymerisal oder mischpolymerisat oder einer Nitrocellulose beschichtet sind. liegt in ihrer schlechten Aufrollbarkeit. was sich in mangelhaft aufgerollten Folien äußert. Am bemerkenswertesten sind diese Nachieile. wenn man Folien von ungleichmäßiger Dicke veraibeitel. 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 unter anderen Bedingungen als den Idealbedingungen auftreten, beispielsweise bei übertriebenen und/oder ungleichmäßigen Wickelspannungen und Drucken, die durch Änderungen bei der s° Härte der aufgewickelten Folie verursacht werden. Bis jetzt sind die Nachteile eines schlechten Aufrollens, die durch Dickenänderungen oder ungleichmäßige Aufwik* kelbedingungen verursacht worden sind, noch nicht befriedigend gelöst worded.

Es ist bekannt, die Gleit' und Zusammetibäckungseigenschaften von Vinylidenchlofidmischpölymerisai-Überzügen bei Folien auf 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 ΙΟμπι. Derartige typische Überzüge sind in der US-PS 34 28 483 beschrieben. Obwohl die vorgenannten Überzüge die Gleit- und Zu^ammenbackungseigenschaften von Folien aus beschichteter regenerierter Cellulose und damit das bekannte Blocken in Folienstapeln verhindern, haben sie höchstens eine geringe Wirkung auf die Aufrollbarkeit der Folien.

In der DE-Patentanmeldung W 6 740 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Gleitfähigkeit von Lacküberzügen auf Cellulosehydratfolien beschrieben, mit dem ein Zusammenkleben bei der Stapelung der Folien bekämpft werden soll. Es handelt sich bei den zum Blocken neigenden Lacküberzügen um Lacke auf der Basis von z. B. Vinylidenchlorid. Es wird empfohlen, dem Lack geringe Mengen an Pigmenten in Pulverform mit einer 200 μπι nicht unterschreitenden Teilchengröße zuzusetzen Als Pigmente kommen u. a. Kieselsäure. Ton, Glimmer und Aluminiumoxid in Betracht, wobei Bentonite und Kieselsäure in Aerosolform bevorzugt sind. Ein Aufwickelfehler läßt sich jedoch auf diese Weise nicht zufriedenstellend beheben.

Es ist in der Praxis ferner 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 20 57 548 beschrieben, in der eine zerkleinerte Substanz auf die Oberfläche einer nicht beschichteten Folie aufgebracht wird, um die Folie weniger klebrig zu machen. Jedoch ist diese Art einer Oberflächenbehandlung bei beschichteten Folien nicht anwendbar.

Die US-PS 29 09 449 beschreibt Vinylidenchloridmischpolymensat-Überzüge. denen im wesentlichen amorphe Vinylidenchloridmischpolymerisatteilchen in zwei verschiedenen Größenbereichen zugegeben worden sind, und zwar ein erster Bereich von 0,05 bis 0,5 μηι und ein zweiter Bereich von 2 bis 65 μηι. Bei den mit derartigen Dispersionen beschichteten Folien wird angegeben, daß sie eine schwach aufgerauhte Oberfläche, ausgezeichnete Gieiteigenschaften und praktisch keine Zusammenbackungseigenschaften besitzen. Obwohl derarige Beschichtete Folien, wenn sie auf Rollen aufgewickelt werden, eine etwas verbesserte Aufrollbarkeit zeigen können, neigen die amorphen Polyvinylidenchloridtcilchen 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 erhallen werden könnten.

F.s ist ferner aus der US-PS 35 92 725 bekannt, die Oberfläche von Kunststoffolien zum Beschreiben und Bedruckdll geeignet zu machen, indem man eine im wesentlichen kontinuierliche Schicht feinteiliger Körn* chen aus Ton, Talkum oder CellulosepUipe auf die Folie aufbringt, wobei die Teilchen beim Aufbringen in die Kunststoffolie eingebettet werden, wenn die Folie in einem erweichten oder geschmolzenen Zustand vor* liegt. Obwohl derartige Oberflächenbehandlungen bei thermoplastischen Kunststoffolien befriedigen können.