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Verfahren zur Herstellung wassert' bzw. wasserdampfundurchlässiger
dünner Überzüge aus Wachs oder wachsähnlichen Stoffen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren, um Folien aus Cellulosehydrat o.dgl. durchAufbringen
äußerstdünnerÜberzüge aus Wachs oder wachsähnlichen Stoffen undurchlässig gegen
Wasserdampf zumachen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man mit außerordentlich
dünnen Wachsüberzügen bereits Undurchlässigkeit gegen Wasserdampf erzielen kann,
und daß diese feinen Überzüge außerordentlich fest auf ihrer Unterlage haften, wobei
die Haftfähigkeit gegebenenfalls durch Anwendung von besonderen Zwischenschichten
gesteigert werden kann.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß zur Bildung eines
Überzugs von einer Stärke nicht wesentlich größer als 1/10 #t, vorzugsweise zwischen
1/10o und 1/1o, aus einer Wolke fein zerstäubter Wachsteilchen alle Wachsteilchen
mit einem Durchmesser größer als etwa 4o u abgetrennt werden, worauf die übrigen
kleineren luftgetragenen Teilchen auf der zu überziehenden Oberfläche niedergeschlagen
und verflüssigt werden.
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Die bekannten Verfahren zum Aufbringen von Wachs, z. B. durch Aufstäuben,
liefern Blätter aus Papiermaterial, wie Zellstoffpapier, Transparentpapier o. dgl.,
die mit einem verhältnismäßig dünnen, undurchsichtigen wasserdichten Überzug von
Wachs versehen sind. Infolge der Undurchsichtigkeit, ihrer Unbiegsamkeit und der
Unfähigkeit, Durchdringen von Feuchtigkeit durch Falten oder Spalten zu verhindern,
die entstehen, sobald die Wachspapiere bei der Verwendung als Einwickelmaterial
gefaltet worden sind, erscheint die Verwendung dieser Papiere unbefriedigend.
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Andererseits hat man schon versucht, dünnereÜberzüge als es durchunmittelbaresAufspritzen
von Wachs möglich war, dadurch zu erzeugen, daß man das Wachs durch mechanische
Bearbeitung, nämlich mittels einer Bürste oder Polierwalze, auf die Unterlage brachte.
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Ein solches Verfahren schließt jedoch aus, daß sichgleichmäßige unddurchsichtigeÜberzüge
ergeben denn die mechanische Behandlung durch Bürsten wird sich in der Struktur
der Oberfläche geltend machen, die immer mehr oder weniger matt ausfallen wird.
Weiter kommt als nachteilig der mit dem Verfahren notwendig verbundene Verlust an
Arbeitsmaterial und die Steigerung der Herstellungskosten durch diesen weiteren
zusätzlichen Arbeitsgang hinzu.
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Eine weitere Schwierigkeit des Aufspritzens von Wachs nach den bekannten
Verfahren liegt darin, daß die aufgespritzte dünne Schicht nicht gleichmäßig ausfällt
und Stellen verschiedener Dicke entstehen, die somit
verschiedeneFeuchtigkeitsdurchlässigkeit
und auch andere Ungleichmäßigkeiten zur Folge haben, also Stellen, die sich im Gegensatz
zu anderen klebrig oder fettig anfühlen. Ferner ergeben sich hierdurch Ungleichmäßigkeiten
im Verhalten beim Biegen und Falten, indem besonders der Überzug hierbei stellenweise
leicht abblättert. Auch besteht die Gefahr; daßStellen desMaterials bei derHandhabung
schmierig werden.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung ist es demgegenüber möglich,
Überzüge beliebiger Feinheit zu gewinnen, da man es in der Hand hat, die Aussonderung
bis zu beliebig kleinen Teilchengrößen vorzunehmen, die auf die Fläche niedergeschlagen
und verflüssigt werden, so daß der Teilchengröße und der Teilchenzahl entsprechend
feine Überzüge erzeugt werden können, und zwar unmittelbar, ohne daß es erforderlich
wäre, einen etwaigen Überschuß an Wachs durch mechanische Bearbeitung, wie Abbürsten
oder Abpolieren, zu entfernen. Es ergeben sich auf diese Weise äußerstgleichmäßige,
durchsichtigeüberzüge, die festhaften und die sich weder klebrig noch fettig anfühlen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst eine Wolke feiner
Wachsteilchen gebildet, die durch unmittelbare Abkühlung der feinen zerstäubten
Flüssigkeitsteile hinter der Zerstäubungsstelle sich im festen Zustand befinden.
Durch geeignete Abstimmung der Bestimmungsgrößen und Wahl und Ausbildung des Weges
zwischen Zerstäubungsstelle und Niederschlagsstelle werden die Wachsteilchen gewissermaßen
ihrer Größe nach sortiert. Es ist ohne weiteres möglich, Teilchen unterhalb einer
gewissen Größe auszusondern und nur diese in gleichmäßiger Verteilung auf die zu
überziehende Fläche gelangen zu lassen, um dort durch Erwärmen und Zusammenfließenlassen
der Teilchen einen gleichmäßigen, außerordentlich dünnen, glasklaren, sich weder
fettig noch klebrig anfühlenden Überzug zu bilden.
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Auf dem Grundmaterial wird so eine außerordentlich dünne zusammenhängende
Haut gebildet, z. B. aus Paraffin, Bienenwachs, Ozokerit usw. oder Mischungen aust
solchen Wachsen miteinander oder mit geeigneten Zusatzmaterialien, wie Stearaten,
Stearinsäure, Harzen u. dgl., wobei das Wachs den Hauptbestandteil bildet, die aber
alle nachstehend schlechthin als Wachs bezeichnet werden. Der Überzug ist gleichmäßig
über das Grundmaterial in einer Schicht verteilt, die so dünn ist, daß sie praktisch
unsichtbar ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann man so vorgehen, daß man z. B.
die Zahl der von der Wolke zur Niederschlagsstelle getragenen Teilchen, deren Mehrzahl
kleiner als 8,u ist und zu 5obisgo°1o einen Durchmesser unter6,_vorzugsweise 5,u
aufweist, sobemißt, daß auf einen Quadratmillimeter Fläche 500 bis a5oo Teilchen
in einer bestimmten Zeit niedergeschlagen werden, wodurch nach dem Zusammenschmelzen
ein Wachsfilm von einer Stärke zwischen 1/1o und 1/10o ,ei entsteht.
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Durch das neue Verfahren ergeben sich eine ganze Reihe unerwarteter
und höchst wertvoller Vorteile.
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Zunächst haftet der Wachsfilm außerordentlich fest auf seiner Unterlage
und weist eine hohe Biegsamkeit auf, so daß das Material beliebig gefaltet oder
auch zerknittert werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß der Wachsfilm abblättert.
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Ein weiterer sehr erheblicher Vorteil dieser außerordentlich dünnen
Wachsüberzüge besteht darin, - daß nunmehr wasserlösliche Klebemittel verwendet
werden können, um auf dem überzogenen Material Schildchen oder Klebemarken zu befestigen,
was bisher nicht möglich war.
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Im allgemeinen können die Blätter o. dgl. unmittelbar mit der dünnen
Wachsschicht gemäß der Erfindung überzogen werden. Es wurde festgestellt, daß ein
Blatt aus regenerierter Cellulose oder einem anderen Cellulosematerial, wie z. B.
Transparentpapier (glassine paper) o. dgl., vorteilhaft mit Ozokerit oder einem
ähnlichen Wachs feuchtigkeitsdicht gemacht wird.
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Einige Materialien dagegen, z. B. die handelsüblichen Sorten von Gelatine,
Celluloseacetat o.-dgl., deren Oberflächen die Ausbreitung des benutzten Wachs nicht
gestatten und an denen es nicht. genügend festhaftet, können dadurch dem Verfahren
gemäß der Erfindung zugänglich gemacht werden, daß vor dem Aufstäuben des Wachses
die Blätter o. dgl. mit einem wachslösenden oder -aufnehmenden Stoffe überzogen
werden, z. B. mit Gummiharzen oder geblasenen Olen o. dgl., oder mit Zusammensetzungen,
die diese Stoffe als Bestandteile enthalten, wie Lacke auf der Basis von in flüchtigen
Lösungsmitteln gelöstenCellulosederivaten oder polymerisierten Vinylverbindungen
oder von Harzen unter Beifügung von Weichmachungsmitteln. Diese Überzüge erweisen
sich als besonders feuchtigkeitsdicht.
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Wird als Zwischenschicht ein in der Wärme schmelzbares Material gewählt,
das mit dem Wachs zusammen nach der Behandlung mittels Wärme ein Bindemittel für
übereinanderliegende Schichten bildet, so können die Pakkungen an den übereinanderliegenden
Kanten leicht durch Wärme, z. B. mittels eines erhitzten Glättstahles, verschlossen
werden.
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Auch ist die Verwendung der Zwischenschicht wertvoll, wenn es sich
um poröse, mit
einer feinen Wachsschicht zu überziehende Flächen
handelt. Hier wird nämlich durch die Zwischenschicht verhindert, daß die geringe,
für die Erzeugung des Überzugs erforderliche Wachsmenge in die Poren des Körpers
ein-' dringt.
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Der Lack- oder andere Zwischenüberzug oder die Imprägnierung der zu
überziehenden Fläche können in jeder geeigneten Weise aufgebracht werden, beispielsweise
dadurch, daß die Folien o. dgl. durch eine Lösung des Lacks gezogen und dann in
der üblichen Weise unterRückgewinnung derLösungsmittel, falls solche vorhanden sind,
getrocknet wird. Es hat sich gezeigt, daß z. B. regenerierte Cellulose nach dieser
Behandlung für gewisse Zwecke besonders geeignet ist, wenn zugleich Wasserdichtigkeit
und hohe Feuchtigkeitsdichte verlangt wird. Das erzielte Produkt ist jedem 'seither
bekannten Einschlagsrnaterial überlegen, stellt daher eine wichtige Ausführungsform
der Erfindung dar. Da die Feuchtigkeitsdichte der fertigen Folien o. dgl. letzten
Endes unabhängig von der Dicke der Zwischenschicht ist kann diese daher sehr dünn,
z. B. nur o,:25 ,u sein.
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Als Ausführungsbeispiel soll das folgende besondere Beispiel einer
geeigneten Zusammensetzung für einen Zwischenüberzug gegeben werden, der für regenerierte
Cellulose in Betracht kommt, auf der die Haftfähigkeit für den Wachsüberzug vergrößert
werden soll:
| 74,5'/o Nitrocellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . (5 -bis 6 Sekunden Viscosität, nach der Kugel- |
| 25 0/0 Dibutylphtalat . . . . . . . . . . . . . :
....... fallmethode bestimmt, Seeligmann & Zieke, |
| 0,5 0/0 geblasenes Rapssamenöl............. Seite 761) |
Eine geeignete Dicke des Zwischenüberzugs wird erreicht, wenn annähernd ro g dieser
Mischung in ungefähr 3ooccm einerLösungsmittelrnischung gelöst werden, die aus ungefähr
4o Teilen Aethylacetat und 6o Teilen Benzol besteht. Die regenerierte Cellulose
wird hiermit überzogen und in der üblichen bekannten Weise getrocknet. Nachdem der
Überzug trocken ist, wird das geschichtete Blattmaterial auf einer oder beiden Seiten
mit Paraffin oder einem anderen geeigneten Wachs überzogen und so ein hoch feuchtigkeitssicheres
Einschlagmaterial erzeugt, das transparent, biegsam, nicht klebrig aber wasserdicht
ist.
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Geringe Mengen an Wachs, Farbstoffen oder Pigmenten können gewünschtenfalls
der Zwischenschicht zugefügt werden.
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Durch umfangreiche Versuche wurde gefunden, daß ein Wachsüberzug,
der erforderlich ist um ein für den Handel wertvolles feuchtigkeitsdichtes beidseitig
überzogenes Material zu erzeugen, nicht dicker als 1/l01 auf jeder Seite zu sein
braucht. Häute sogar von einer Dicke von nur 1/loo,u haben bereits eine sehr hohe
Feuchtigkeitsdichtigkeit. Vorzugsweise wird die Schichtdicke zu 1/2o bis 1/",u gewählt,
obgleich bei gewissen vorher überzogenen Materialien die Dicke auch etwas größer
sein kann, ohne daß die gewünschten Eigenschaften des Films beeinträchtigt werden.
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Bei der Zerstäubung auch mit dem besten Zerstäubungsapparat wird die
Wachswolke normalerweise eine große Anzahl Teilchen enthalten, deren Durchmesser
größer als gewünscht ist.
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Man kann einen mikroskopisch dünnen Überzug aus Wachs dadurch herstellen,
daß man in einer geschlossenen Kammer eine feine Wolke aus Wachs bildet, der man
das zu überziehende Material aussetzt. Die Kammer kann so ausgebildet werden, daß
sich die zu überziehenden Folien in einem Abstand von dem Zerstäuber befinden oder
die Wachswolke einen gewundenen Weg zurücklegen kann, so daß in ihr alle Teilchen,
die einen größeren Durchmesser als etwa 40,u aufweisen, von der Wachswolke abgetrennt
werden.
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Auch kann man zur Ausscheidung der schweren Teilchen in den Weg von
der Erzeugungsstelle des Wachsnebels bis zur Niederschlagsstelle gegeneinander versetzte
Prallflächen einschalten oder die Kammer durch Unterteilung in eine Zerstäuber-
und Trennkammer und eine Niederschlagskammer als gewundenen Weg ausbilden, in welchen
die Wolke mittels eines Luftstroms geführt wird. Längs des gewundenen Weges können
ein oder mehrere Luftbeweger angeordnet sein, um durch eine zusätzliche Luftbewegung
die Schwebedauer der Teilchen zu vergrößern. Man kann auch die Heizkammer, in der
das Zusammenschmelzen der Luftteilchen erfolgt, von der Niederschlagskammer trennen
und mit einer Luftauffrischungsvorrichtung versehen, die die Luftfeuchtigkeit einstellt
und so während des Schmelzvorganges das Austrocknen der zu überziehenden Flächen
verhindert und das zu überziehende Material vor Verlust an Biegsamkeit schützt.
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Das überzogene Blattmaterial gelangt dann auf die Fertigrolle, die
in einem solchen Abstand von der Heizvorrichtung angeordnet ist daß der Wachsüberzug
sich abkühlen kann, bevor das Blatt wieder aufgerollt wird. Auch können geeignete
Kühlmittel vorgesehen sein.
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Die Zerstäubevorrichtung kann aus einem geheizten Trog bestehen, in
dem sich Paraffin im flüssigen Zustand befindet, das geschmolzen oder, falls erwünscht,
etwas mit Toluol o. dgl. verdünnt sein kann. In das Paraffin
taucht
eine langsam rotierende Zuführungsrolle oder -walze, die bei ihrer Drehung einen
dünnen Überzug von Paraffin auf ihrem U,p-
| rang mit sicn runri. Lie v orricntung i |
| ferner eine tangential angeordnete Luf |
| düse auf, durch die erhitzte Luft stark |
den Umfang geblasen wird, derart, daß de' dünne Überzug an flüssigem Wachs gebrochen
und in zerstäubter Form durch die Kammer geführt wird.
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Wird Toluol oder ein ähnliches Mittel verwendet, um das Wachs zu verdünnen,
so wird eine beheizte Trockenvorrichtung vorzugsweise vor der Heizzone angeordnet,
oder diese Zone wird genügend lang ausgeführt, um das Lösungsmittel auszutreiben.
Man kann auch das Blattmaterial zunächst auf beiden Seiten überziehen, indem man
'es beispielsweise zweimal durch die Niederschlagskammer führt, während des ersten
Durchgangs durch die Kammer werden die Wachsteilchen auf der einen Seite und während
des nächsten Durchgangs auf der anderen Seite niedergeschlagen, dann erst wird das
so beiderseitig überzogene Blattmaterial in die Heizvorrichtung gebracht, so daß
beide Seiten gleichzeitig zum Zusammenfließen kommen. Die Heizzone wird somit während
des ersten Durchgangs des Blattmaterials durch die Kammer nicht verwendet.