DE69225144T2

DE69225144T2 - Beschichtungsmaterial, verfahren zum beschichten eines materials für auskleidungen

Info

Publication number: DE69225144T2
Application number: DE69225144T
Authority: DE
Inventors: Harri Sf-16500 Herrala Repo
Original assignee: Clariant Finance BVI Ltd
Current assignee: Clariant Finance BVI Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2012-12-16
Also published as: ATE165127T1; EP0617748B1; EP0617748A1; AU3160293A; US5840416A; ES2117121T3; WO1993013264A1; FI915948A0; HK1009342A1; CA2126194A1; DE69225144D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial.
Insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich, betrifft die Erfindung eine Beschichtung, welche zum Überzug von Kunststoff- oder Fasermaterial in der Weise verwendet wird, dass zumindest eine der Oberflächen eines flächenartigen, filmartigen oder gewebeartigen Materials diese Beschichtung enthält, welche thermoplastische Eigenschaften aufweist und in der Lage ist, die gewünschten Dichtungseigenschaften zu gewähren.
Bisher wurden die für den obigen Zweck geeignete Beschichtungen vorrangig durch Verwendung von zwei Methoden hergestellt. Es kann gesagt werden, dass die erste Methode daraus besteht, dass man geschmolzenes Polymer durch ein Schlitzmundstück auf die Oberfläche eines gewebeartigen Materials aufträgt. Die gemäss dieser Methode verwendeten Polymere sind Polyolefine, welche aus einem Granulat als Ausgangsmaterial geschmolzen durch ein Schlitzmundstück aufgetragen wurden. Das geschmolzene Polymermaterial wird in einer Einzelschicht oder in Mehrfachschichten direkt auf ein gewebeartiges Material aufgetragen, welches sich auf einer Trägerbahn nach vorne bewegt, wobei sich die Temperaturen an der Kontaktfläche typischerweise im Bereich von 120-240ºC bewegen. Es ist offensichtlich, dass dies eine entsprechende thermische Beanspruchung für das zu beschichtende Material zur Folge hat. Eine natürliche Folge hiervon ist, dass eine wesentliche, thermische Beanspruchung die Verwendung von hitzeempfindlichem Material bei der Anwendung dieser Methode einschränkt, obzwar es, zumindest bei einigen Anwendungen, möglich ist, die Trägerbahn d. i. die Oberfläche der Unterlage zu kühlen.
Zusätzlich wird eine Methode mit Auftragen von Polymer durch ein Schlitzmundstück typischerweise durch Probleme gestört, welche mit der Haftung eines Überzugs in Verbindung stehen. Beispielsweise sind für den Überzug von Karton unter Verwendung von PET (Polyethylenterephthalat) geeignete Rohmaterialien kaum verfügbar und ihre Verwendung erfordert, dass ein Apparat zur Durchführung der Methode mit teueren Zubehörteilen ausgestattet wird. Als Beispiel für das oben Genannte kann das im Handel erhältliche Melinar 102 S angeführt werden, welches von Iggesund verwendet wird und um ca. 20% teuerer ist als ein Basispolyester. Zusätzlich benötigt ein Apparat für die Durchführung der Methode unter Verwendung des obigen Melinar 102 S Polymeren einen speziell konstruierten Extruder, welcher mit einem für Polyethylenterephthalat benötigten Schraubenmechanismus als auch mit einer Druckausgleichspumpe ausgestattet ist. Ferner wird hier ein separater Vorbehandlungsmechanismus für den Karton benötigt, welcher mit Heizungs- und Ozonierungseinheiten ausgestattet ist, die letztere explizit für die Oxydation. Ein anderer Nachteil der Methode besteht darin, dass falls das gewünschte Endprodukt heissversiegelte Beschichtungen enthält, die Haftung nur durch Anwendung von geeigneten Grundiermaterialien auf der Oberfläche der Polyethylenterephthalatschicht oder der orientierten Polyethylenterephthalatschicht (PET oder OPET), welche als Grundbeschichtung dienen, erreicht werden kann, wobei diese Grundmaterialien vor dem Anbringen eines Oberlagenhberzugs in einer separaten, vorhergehenden Verfahrensstufe aufgetragen werden müssen. Heissversiegelungseigenschaften einer Beschichtung können beispielsweise durch Anwendung von LDPE (Niedere Dichte-Polyethylen) erreicht werden.
Falls man ferner eine Methode verwendet, die auf Schlitzmundstücktechnologie beruht, so können Nachteile auftreten, insbesondere wenn man einen Überzug auf poröses Material aufträgt. Es ist tatsächlich so, dass das geschmolzene Polymermaterial, welches auf die Oberfläche eines porösen Materials aufgetragen werden soll, leicht Nadelstichporen entwickelt und die Methode dementsprechend nicht verwendet werden kann, um die Dichtheitseigenschaften der Beschichtung zu kontrollieren. Um diesen Nachteil zu vermeiden und insbesondere im Hinblick auf die Herstellung einer glatten Beschichtung, beispielsweise um das Eindringen von Fett zu verhindern, benötigt eine Methode, welche auf Schlitzmundtechnologie beruht, im allgemeinen eine Vergrösserung der Dicke eines Überzugs (im wesentlichen einer Polymerschicht), welcher aufgetragen werden soll. Dies ist natürlich etwas, was den Verbrauch an Polymer und dementsprechend auch den Preis des Endproduktes erhöht. Dicke Beschichtungen schaffen Probleme bezüglich des Recyclings und benötigen im allgemeinen, bei der Verarbeitung des Recyclingmaterials, insbesondere beim De-inking- Verfahren, einen speziell für diesen Zweck entwickelten Zerfaserungsmechanismus.
Andererseits ist die Verwendung von Pigmenten und Füllstoffen bei einer Methode, welche auf Schlitzmundtechnologie beruht, durch die Tatsache begrenzt, dass die obigen Materialien in einer Vermischungsstufe, welche am Schlitzmund stattfindet, einer thermischen Beanspruchung und einer Druckbeanspruchung ausgesetzt sind, wobei die Gase, welche insbesondere aus den Füllstoffen freigesetzt werden, höchstwahrscheinlich dazu angetan sind die Eigenschaften eines Endproduktes, was die Dichtheit anbelangt, zu schädigen.
Eine andere Methode des Standes der Technik, welche mit der Herstellung einer Beschichtung im Zusammenhang steht, ist die sogenannte Lackimprägniermethode, wobei das Auftragen von Lack durch Verwendung verschiedener Druckverfahren erfolgt. Typische Lackbeschichtungen umfassten eine PVDC-Wasser-Dispersion (Polyvinylidenchlorid) und NC (Nitrozellulose). Das Auftragen der Lackbeschichtungsmittel erfolgt entweder in einer Tiefdruckeinheit oder durch Verwendung einer separaten Lackimprägniermaschine. Die Beschichtungen können durch Verwendung eines Lacküberzuges auf PVdC-Basis mit einer besseren Gasundurchlässigkeit ausgestattet werden, aber die Apparatur, welche für die Lackimprägniertechnik verwendet wird, ist teuer und folglich ist deren Gebrauch gerade nur auf einige Hersteller beschränkt. Insbesondere wenn das zu überziehende Material Karton ist, war die Lackimprägniertechnik in der Lage, in erster Linie ästhetische Veränderungen insbesondere Glanz und einen Widerstand gegen Beschädigung durch Drucktinte als auch einen Schutz gegen Vergilbung zu bewirken. In der Praxis werden Pigmente und Füllmaterial in der Lackimprägniertechnik nicht verwendet. Die Lackimprägniertechnik kann die Verwendung von Zusätzen beinhalten, welche als solche oder auch mit der Absicht zugesetzt werden, die optischen Qualitäten zu beeinflussen.
Die JP-A-52-118016 beschreibt eine Methode zur Herstellung einer Beschichtung, welche auf Wassertropfen abstossend wirkt, jedoch in der Lage ist zu "atmen", das bedeutet, dass sie eine Wasserdampfdurchlässigkeit besitzt, die relativ gross ist. Die Beschichtung wird durch Überzug eines Basismaterials mit einer Mischung aus einer Wachs-Emulsion (mit einem Schmelzpunkt zwischen 50 und 100ºC), einer wässrigen Harz-Dispersion und einem feinverteilten Pigment gebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial zur Bildung eines dichten Sperrüberzugs, wie in Anspruch 1 definiert.
In dieser Erfindung wird der Begriff Additiv unter Bezug auf die nachfolgende Kombination von Teilkomponenten verwendet, welche zumindest in den meisten praktischen Anwendungen die folgende Zusammensetzung besitzen:
a) zumindest eine deckende Teilkomponente (welche sogenannte Sperreigenschaften bewirkt), wie Talk oder eine Mischung von Talk und Kieselerde,
b) zumindest eine mögliche, inerte Teilkomponente, wie einen Füllstoff und/oder Titanoxid (Weisse, Opazität) und
c) zumindest eine mögliche Hilfskomponente, insbesondere mit einer Wirkung auf die Verarbeitungseigenschaften eines Überzuges, welcher bei der Herstellung eines Beschichtungsmaterials verwendet wird.
Andere bevorzugte Charakterisierungsmermale eines erfindungsgemässen Beschichtungsmaterials sind in den beigefügten, abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Verbundstruktur, wie in Anspruch 7 definiert.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Einführung einer neuen Methode zum überziehen eines Materials im Hinblick auf die Herstellung einer Beschichtung, wobei diese Methode in der Lage ist, die im Stand der Technik bestehenden Nachteile so gründlich wie möglich zu beseitigen und dementsprechend den gegenwärtigen Stand der Technik zu bereichern, sowie ein erfindungsgemässes Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche eines Materials herzustellen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Methode zur Bildung eines dichten Sperrüberzuges auf einer Unterlage, wie in Anspruch 8 definiert wird.
Diese Methode ist unter Verwendung einer Dispersion, welche zumindest ein thermoplastisches Polymermaterial und zumindest ein teilweise feinteiliges Additiv enthält und durch Auswahl der in der Dispersion verwendeten Materialien, insbesondere durch Kontrolle der Verfahrensabläufe, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, in der Lage, die gewünschten Beschichtungseigenschaften zu schaffen. Ein besonders signifikanter Vorteil, welcher durch die Methode gewonnen wird, besteht darin, dass falls nach Auftragen der Dispersion auf der Oberfläche eines Materials, diese Dispersion einem plötzlichen thermischen Einfluss unterworfen wird, die plötzlich auf diese Schicht einwirkende thermische Energie keine thermische Beanspruchung des zu beschichtenden Materials, welches durch die Dispersion geschützt ist, zur Folge hat. Eine die Haftung, vorzugsweise die Vernetzung, von zumindest einem thermoplastischen Polymermaterial, bewirkende Temperatur kann in dem Polymermaterial entstehen, konzentriert sich aber auf die Oberfläche der Dispersion und schliesst ein feinteiliges, deckendes Additiv ein. Zwischen der oben erwähnten Schicht im Entstehen und dem Material befindet sich eine Dispersionsschicht, welche das Material gegen die schädlichen Wirkungen schützt, die durch den übermässigen Anstieg der Temperatur verursacht werden. Diese Schicht kann von dem Überzug bei einer tieferen Temperatur, wie sie in einer separaten Trocknungseinheit herrscht, beispielsweise bei Durchführung einer normalen Verdampfung, entfernt werden.
In der erfindungsgemässen Methode ist die Dispersion so zusammengesetzt, dass sie enthält:
A) Wasser
B) zumindest ein thermoplastisches Polymer, und
C) ein Additiv.
Durch Auswahl der Bestandteile der Dispersion (als Gew.% in der Dispersion) innerhalb von bestimmten Prozentbereichen, ist es möglich, in wesentlich allen praktischen Situationen die gewünschten und kontrollierten Beschichtungseigenschaften durch Überwachung der Verfahrensabläufe, wie bei einer bestimmten Beschichtung erforderlich, zu erhalten. Es sollte für einen Fachmann offensichtlich sein, dass die im Verfahren verwendeten Mengen durch praktische Testanordnungen herausgefunden werden müssen. Es ist offensichtlich, dass jede der Komponenten bereits in Form einer Wasserdispersion für die Dispersionsvermischungsstufe eingesetzt werden kann.
In der erfindungsgemässen Methode hat das Additiv eine Zusammensetzung mit mindestens zehn Gewichtsprozent eines feinteiligen Materials mit deckenden Eigenschaften, dessen Partikel einen äquivalenten Diameter zwischen 2 um und 10 um aufweisen und so ausgewählt wurden, dass hiervon zumindest 95% die Bedingung erfüllen, dass das Verhältnis X/Y zwischen der grössten und der kleinsten Dimension der Partikel höher als 5, vorzugsweise höher als 8 ist. Die Menge dieses feinteiligen Materials beträgt 10-98 Gew.%, vorzugsweise 40-80 Gew.% der Gesamtmenge des Additivs. In diesem Zusammenhang bezieht sich der äquivalente Diameter auf den Diameter einer solchen Kugel, welche übereinstimmende Sedimentationseigenschaften besitzt (Sedigraphtest).
Das oben beschrieben Additiv kann zur Herstellung einer Beschichtung verwendet werden, welche sehr gute, deckende Eigenschaften besitzt und die gewünschten Sperrqualitäten aufweist, wobei diese Beschichtung zur Zeit gebildet wird, wenn das haftende Polymer, vorzugsweise wenn das vernetzende thermoplastische Polymer seine Haftung, vorzugsweise seine Vernetzungswirkung, ausübt.
Im allgemeinen kann das Additiv zusätzlich zu dem feinteiligen Material enthalten:
- Eine inerte Teilkomponente in einem Anteil von 0-85 Gew.%, vorzugsweise von 20-40 Gew.% des Additivs und
- eine Teil-Hilfskomponente in einem Anteil von 0-5%, vorzugsweise 2-5% des Additivs.
Das thermoplastische vemetzende Polymer besteht aus einem (Co)polymer von Acryl- oder Vinyl- (PVdC, PMMA, PVC) Monomeren, Polyurethan (PU), Polyester (PET), Polystyrol (PS).
Die oben aufgefürten Polymermaterialien werden entweder allein oder als Kombination von zwei oder mehreren Polymeren im Hinblick auf die Ausführung der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf deren Vernetzungseigenschaften bevorzugt. Im allgemeinen kann daraus geschlossen werden, dass die entsprechenden thermoplastischen Polymeren auf der Grundlage der Härte, Dichte und Dichtungseigenschaften einer Beschichtung zur Optimierung dieser Kombination von Qualitäten ausgewählt werden, um für die erwünschte Anwendung geeignet zu sein.
Indessen wird gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Methode die Anwendung einer Dispersion in zwei Operationen in einer Weise durchgeführt, dass
- die erste Operation aus einer sogenannten Walzenauftragsstufe besteht, wobei die Dispersion in einen Behälter gegeben wird, um daraus direkt oder indirekt mittels einer Walzeneinheit auf zumindest einer Oberfläche der Unterlage verteilt zu werden, und
- die zweite Operation im wesentlichen aus einem letzten Glättungsschritt einer Dispersionsschicht besteht, welcher durch düsenartiges Versprühen eines Fliessmediums, insbesondere eines Gases, erfolgt.
Die oben beschriebene verfahrenstechnische Operation kann dazu verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Dispersion gleichförmig auf der Oberfläche eines Materials verteilt oder aufgetragen wird, so dass eine genügende Dispersionsschicht für die nachfolgenden Operationen der Methode vorhanden ist. Überdies ist es durch Einstellung der Apparaturen für die Durchführung der ersten und/oder zweiten Operation möglich, die Dicke der Dispersionsschicht zwecks Steuerung des Verfahrens zu beeinflussen. In diesem Zusammenhang bezieht sich das Fliessmedium insbesondere auf ein gasförmiges Medium, wie Luft, welches sich in einem kinetischen Zustand befindet.
überdies ist gemäss der bevorzugten Ausführungsform der mit der Anwendung der Dispersion zusammenhängenden Methode, die Drehrichtung der Walzeneinheit, welche die Dispersion auf zumindest einer Oberfläche der Unterlage verteilt, in der ersten Operation entgegengesetzt zur Fortbewegungsrichtung des Materials.
Der oben beschriebene verfahrenstechnische Vorgang kann in der ersten Operation verwendet werden, um eine sogenannte Walzenaufbringungsstufe in der Weise durchzuführen, dass die Walzeneinheit zur Verteilung der Dispersion auf der Oberfläche eines Materials, die Dispersion über eine relativ lange Kontaktfläche zwischen der äusseren Oberfläche der Walzeneinheit und der Oberfläche des Materials verteilt, wobei die Dispersion im wesentlichen zwischen dieser äusseren Oberfläche der Walzeneinheit und dieser Oberfläche des Materials eine Filmschicht bildet, welche zur zweiten Operation der abschliessenden Glättung, in vielen Fällen aber auch zur Verdünnung der Dispersionsfilmschicht, fortbewegt wird. In einem besonders bevorzugten Fall, insbesondere bei Anwendung der Methode zur Beschichtung oder zum Überzug eines kontinuierlichen, gewebeartigen Materials, wie einem Kunststoff- oder Fasermaterial, erfolgt die erste Stufe der Verteilung einer Dispersion durch Auftragen der Dispersion auf die untere Oberfläche eines sich bewegenden Gewebes. Dementsprechend ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform die erste Stufe oder Operation in vertikaler Richtung niedriger positioniert als die zweite Operation. Dieses ist besonders vorteilhaft, wenn die Dispersion eine hohe Viskosität besitzt.
Gemäss der beanspruchten Methode erfolgt die plötzliche Temperaturerhöhung in der Weise, dass nach der Verteilungsstufe, vorzugsweise innerhalb einer Sekunde, die Oberfächentemperatur der Dispersionsschicht auf zumindest 100ºC ansteigt.
Die oben beschriebene Operation kann dazu verwendet werden, um die Haftung, vorzugsweise die Vernetzung, eines thermoplastischen Polymermaterials zu erreichen.
Die angefügten Ansprüche offenbaren ebenfalls einige andere bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Methode.
Das Beschichtungsmaterial und die erfindungsgemässe Methode werden vorzugsweise mit Hilfe eines Apparates zwecks Bildung eines dichten Sperrüberzugs auf einer Unterlage angewendet, wobei der Apparat umfasst:
- erstes und zweites Element zum Auftragen einer Dispersion auf die Oberfläche eines Materials in zwei Operationen, wobei diese Dispersionsschicht so formuliert ist, dass sie enthält:
a) Wasser
b) ein thermoplastisches, vernetzendes Polymer
c) ein feinteiliges Additiv, wie in den Ansprüchen 1 und 8 definiert,
- Elemente zur raschen Erhöhung der Oberflächentemperatur der Dispersion auf mindestens 100ºC, und
- Elemente zur Trocknung des Restes der Dispersion bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Hafttemperatur des thermoplastischen Polymers, um eine Beschichtung (P) zu bilden.
Die obige Lösung ist in der Lage, einen bevorzugten Apparat zur Durchführung der Methode und so zur Herstellung eines Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche eines Materials zur Verfügung zu stellen.
Eine Methode und ein Beschichtungsmaterial gemäss der Erfindung und ein bevorzugter Apparat zu deren Anwendung, werden nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin:
- Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, welche eine Ausführungsform eines Apparates zur Durchführung der erfindungsgemässen Methode zeigt,
- Fig. 2 eine schematische Seitenansicht ist, welche insbesondere die Stufe des Auftrages eines Überzuges mit hoher Viskosität zeigt, und
- Fig. 3 eine schematische Ansicht zusammen mit Referenzbezeichnungen I-V in Fig. 1 ist, welche in verschiedenen Stufen die laufende Bildung einer Beschichtung bei Anwendung der Methode zeigt.
Der in Fig. 1 gezeigte Apparat zur Durchführung der Methode ist so eingerichtet, dass er eine kontinuierliche Beschichtung oder einen kontinuierlichen Überzug auf einem sich fortbewegenden, gewebeartigen Kunststoff- oder Fasermaterial R (nachfolgend ein Gewebe) anbringen kann, und er umfasst als erstes Element (nicht gezeigt in Fig. 1) eine Abrollvorrichtung, von der aus ein Gewebe R, in Form einer Rolle aufbewahrt, zu einer Anwendungseinheit 1 in der ersten Operation gebracht wird. Die Abrollvorrichtung ist mit einer Kantenführung und einem Gewebe-Spannungsregler gemäss üblicher Technologie ausgestattet.
Die Anwendungseinheit 1 der ersten Operation enthält einen Behälter 1a, worin sich eine zu der erfindungsgemässen Methode gehörende Dispersion befindet und welcher kontinuierlich aufgefüllt wird, während die Methode als kontinuierliches Verfahren abläuft. Zusätzlich enthält die Anwendungseinheit 1 eine Rolle oder eine Zylindereinheit 1b, mit einer Breite, die zumindest im wesentlichen gleich ist wie diejenige des Gewebes, und um eine Achse rotieren kann, welche quer steht zu der Richtung, in der sich das Gewebe in einer Weise fortbewegt, dass seine Drehrichtung innerhalb der Kontaktzone S zwischen dem Gewebe R und der Zylindereinheit 1b entgegengesetzt ist zu der Fortbewegungsrichtung (Pfeil KS) des Gewebes R. Die Zylindereinheit 1b, welche den Rollenauftrag der ersten Operation ausführt, ist in ständigem Kontakt mit der Dispersion, wobei die letztere auf ihrer äusseren Oberfläche dem zu beschichtenden Gewebe R zugeführt wird, worauf die Dispersion verteilt oder aufgetragen wird, wenn das Gewebe R mit der Zylindereinheit 1b der ersten Operation über eine Kontaktzone in Kontakt kommt, welche wie ein Kreissektor passend zu der Oberseite geformt ist. Diese Kontaktzone ist in Fig. 1 durch einen Pfeil S bezeichnet. Dementsprechend bewegt sich eine Dispersionsschicht DK, welche sich zwischen dem Gewebe R und der Zylindereinheit 1b innerhalb der Kontaktzone S bildet, mit dem Gewebe R vorwärts zu einer Anwendungszone 2, in der zweiten Stufe oder Operation der Dispersionsverteilung mit einem Zylinder 2b oder ähnliches, die, bezogen auf die Richtung der Vorwärtsbewegung des Gewebes (Pfeile KS), transversal rotieren können und um welche herum das Gewebe R so angeordnet ist, dass die Dispersion, welche auf ihre Oberfläche aufgetragen wird, sich auf der äusseren Oberfläche des Gewebes befindet, während die innere Oberfläche des Gewebes R auf diesem Zylinder 2b liegt. Passend zu und ausserhalb des Zylinders 2b ist mindestens eine Zufuhreinrichtung 2a für ein Fliessmedium angebracht, welche in transversaler Richtung über der ganzen Breite des Gewebes R in der gleichen Weise wie der Zylinder 2b angeordnet ist. Die Zufuhreinrichtung für das Fliessmedium oder, falls das Fliessmedium Luft enthält, eine sogenannte Luftbürste, bewirken die Glättung und/oder Verdünnung der Dispersionsschicht.
Wie insbesonders in Fig. 1 gezeigt, ist die Auftragseinheit 1 in der ersten Operation in vertikaler Richtung auf einem wesentlich niedrigeren Niveau angeordnet als die Auftragseinheit 2 der zweiten Operation, wobei in der ersten Stufe oder Operation das Gewebe R sich zusammen mit einer davon getragenen Dispersionsschicht DK von der ersten zur zweiten Operation nach oben bewegt.
Im Anschluss an die Auftragseinheit 2 in der zweiten Operation wandert das Gewebe R zusammen mit seiner aufgetragenen Dispersionsschicht DK im wesentlichen horizontal zu der nachfolgenden Verfahrensoperation und dieses Gewebe R gelangt in der Fortbewegungsrichtung KS unmittelbar in der Nähe von mindestens einer Heizungseinheit 3, wobei die Dispersionsschicht DK dieser Heizungseinheit ausgesetzt ist. Die Heizungseinheit 3 ist transversal in der Fortbewegungsrichtung KS des Gewebes R angebracht und erstreckt sich über die gesamte Breite des Gewebes. In einem besonders bevorzugten Fall enthält die Heizungseinheit 3 eine Heizungseinheit mit einer Infrarotstrahlung als Energiequelle. Diese Heizungseinheit 3 kann verwendet werden, um die Dispersionsschicht DK einer ausserordentlich raschen Erhitzung auszusetzen, welche gemäss dieser Methode zu einer Haftung, vorzugsweise Vernetzung, von zumindest einem thermoplastischen Polymer führt, während die Temperatur der Dispersionsschicht DK, insbesondere deren Oberflächentemperatur, sehr rasch, vorzugsweise innerhalb einer Sekunde (natürlich abhängig von der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Gewebes und der Leistung und Anordnung der Einheit 3), in einen Temperaturbereich ansteigt, welcher für die Haftung eines thermoplastischen Materials benötigt wird. Ein in der Dispersion enthaltenes Additiv wird folglich zumindest teilweise gebunden oder in die Haftung, vorzugsweise Vernetzung des thermoplastischen Polymers, mit eingebunden werden. Nachdem die rasche Heizwirkung fokussiert ist und sie nur Zeit hat, sich im wesentlichen nur auf diejenige Oberfläche der Dispersionsschicht DK zu fokussieren, welche der Heizungseinheit 3 gerade so lange als notwendig zugewandt ist, um die Haftung, vorzugsweise die Vernetzung, von mindestens einem Polymermaterial zu bewirken, wird die Unterseite der Dispersionsschicht d.i. die Seite, welche dem Gewebe R näher liegt, als sogenannte Schutzschicht verbleiben, um eine wesentliche Temperaturerhöhung zu verhindern. Dieses ergibt den wesentlichen Vorteil, dass die Methode ebenfalls bei Materialien angewandt werden kann, welche als solche nicht in der Lage sind, Temperaturen zu ertragen, welche zur Ausbildung der Haftung, vorzugsweise der Vernetzung, von thermoplastischem Material benötigt werden. Die Heizleistung welche auf der Dispersionsschicht Anwendung findet, beträgt 0,7 W/g ± 15% (Watt/Gramm der Dispersion)
Im Anschluss an die rasche Heizoperation, welche mit Hilfe der Heizungseinheit 3 durchgeführt wird, folgt eine Trocknungsoperation 4, welche möglicherweise Trocknungsluft verwendet, die von mindestens einem Ventilator 5 stammt und getrocknet wird, damit Wasserdampf gebunden wird, als auch eine Anordnung von Heizungseinheiten 4a, die vorzugsweise mit Intrarotstrahlungs-Energie betrieben werden, aber insbesondere bevorzugt mit einer Leistung, die wesentlich geringer ist als die Heizleistung der Heizungseinheit 3. Überdies ist die letze Stufe des Verfahrens nach den Heiz- und Trocknungsoperationen 3, 4 eine Trockenkühlungsoperation 6, worin die Oberflächen- und Thermoplasteigenschaften einer Dispersionsschicht, welche sich im wesentlichen bereits in eine Beschichtung umgewandelt hat, durch Trockenblasen nur unter Verwendung von mindestens einem Gebläse 7 fertig gestellt werden. Danach kann das Produkt mittels bekannter Kühlmethoden auf eine annehmbare Temperatur abgekühlt werden, gefolgt von Aufwickeln oder Folienbilden unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Methoden. Die Operationen 3, 4 und sicher auch 6 werden unter Verwendung von geschlossenen Bauteilen 8 und 9 durchgeführt, welche gegen die Dispersionsschicht DK und die Beschichtung, welche sich mittlerweile zumindest teilweise gebildet hat, eine offene Unterseite besitzen.
Fig. 2 zeigt schematisch die Operation der Verteilung der Dispersionsschicht DK bei der zweiten Auftragseinheit 2, falls die Dispersionsschicht aus einem hochviskosen Material besteht. Wie in der Figur gezeigt, ist das Gewebe R bei Ankunft in der Auftragseinheit 2 der zweiten Operation im wesentlichen vertikal angeordnet. Die Dispersionsschicht DK ist wesentlich dicker (bis zu 3-6 mal dicker) zwischen der Auftragseinheit 1 der ersten Stufe und der Auftragseinheit 2 der zweiten Stufe als im Anschluss an die Auftragseinheit der zweiten Stufe. Nachdem die Dispersion aus hochviskosem Material besteht (innerhalb des Bereiches von 11-24 s, vorzugsweise ca. 15, wie durch die Messeinrichtung DIN CUP 4 gemessen), entwickelt sicht zwischen den Auftragseinheiten 1 und 2 eine dicke Schicht, welche zur Verteilung und dem Eindringen der Dispersion DK in das Gewebe R beiträgt, ohne dass dadurch ein Nässen entsteht.
Fig. 3 zeigt schematisch die verschiedenen, in der Methode enthaltenen, Operationen. Fig. 1 enthält römische Zahlen I-V zur Darstellung der Überführung eines Überzuges oder einer Dispersionsschicht DK in eine Beschichtung P während der verschiedenen Operationen, der Gehalt an trockenem Material der Dispersionsschicht DK und/oder der Beschichtung P in den Operationen I-V ist dabei wie folgt:
Die Erfindung und ihre Durchführbarkeit sind in den folgenden Arbeitsbeispielen beschrieben:

DER AUSFÜHRUNGSAPPARAT

Es wurden Versuche zur Funktionsfähigkeit der Erfindung durch Konstruktion eines Testapparates zur Ausführung der Operationen I-V durchgeführt (Fig. 3). Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Gewebes betrug in den Versuchen 40 m/Min Die Bildungskapazität einer Beschichtung betrug 15 g/m². Die hierfür benötigte Länge des Gewebes betrug 15 m. In der Praxis wurde der Apparat durch Verwendung einer mehrlagigen Tunnelkonstruktion hergestellt. Der Apparat hatte eine Gesamtlänge von ca. 9 - 10 m, mit Ausnahme des für die Abroll- und Aufrollwalzen benötigten Raumes.
Zylinder 1b (Fig. 1) war ein gummibeschichteter Weichzylinder ∅ 200-300 mm.
-Zylinder 2b (Fig. 1) war ein hartgummibeschichteter Zylinder (Karton) und ein keramischer Zylinder (Filme) ∅ 100-250 mm.
Der Energieverbrauch für die Überbrung eines Überzuges in eine Beschichtung ergab sich im Testapparat wie folgt:

BEISPIEL 1

Der Gegenstand dieses Beispiels war die Herstellung einer überzogenen, faltbaren Kartonverstärkung mit der Eigenschaft der Fettundurchlässigkeit im Hinblick auf die Verwendung der überzogenen, faltbaren Kartonverstärkung insbesondere in der Bäckerei und der verarbeiteten Lebensmittel-Industrie. Dementsprechend betrug der Gesamtgehalt der Beschichtung 15 g/m² und das Quadratgewicht des faltbaren Kartons 275 g/m².
Die verwendete Polymerkomponente war die nachfolgend beschriebene Kombination eines Polymeren und eines Copolymeren von Acryl und Vinyl: TABELLE 1 (Polymere)
Überdies enthielt die verwendete Additivkomponente zwei Formulierungen gemäss Tabelle 2. Tabelle 1 offenbart ebenfalls die Latices A und B. TABELLE 2 In den Beispielen verwendete Formulierungen
Durchdringungseigenschaften werden durch die kombinierte Wirkung einer Auswahl von Talk und der Kombination von Polymeren erhalten.
Die Taikteilchen (der in dem Beispiel verwendete Talk wurde durch Modifikation einer Talksorte erhalten, welche von der Norwegian Talc unter dem Handelsnamen Microtalc AT 1 vertrieben wird) haben eine solche Grössenverteilung, dass zumindest 80 Prozent aller Teilchen einen äquivalenten Diameter von weniger als 10 um besitzen und in achtzig Prozent es mehr als 2 um ist. Zusätzlich erfüllen mindestens 95% der Talkteilchen die Bedingung, L/h ist höher als 10. Das Verhältnis L/h bezieht sich auf das Verhältnis zwischen der grössten und der kleinsten Dimension eines Teilchens.
Dichtheit wird durch Anordnung von flachen Teilchen mittels eines Bindemittels in einem Überlappenden Muster und in Übereinanderliegende Schichten erreicht. Um die Teilchen in eine richtige Anordnung zu bringen, ist es möglich, Pigmentadditive mit einem niedrigeren L/h-Verhältnis, beispielsweise Kieselerde (der in der Tabelle 2, Beispiel 2, verwendete Kieselerde-Typus) zu verwenden.
Der Überzug eines faltbaren Kartonagegewebes wurde gemäss dem Beispiel mit Additiven durchgeführt, welche sowohl im Beispiel 1 als auch im Beispiel 2 beschrieben sind unter Verwendung von Polymer- und Copolymerkombinationen von Acryl und Vinyl in derselben Weise, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die erhaltenen Produkte hatten im Vergleich zum gewöhnlichen Karton die folgenden Eigenschaften: TABELLE 3 Vergleich der Eigenschaften

Methoden:

COPP = Feuchtigkeitsverhaltenstest (Absorptionstest), welcher von der Karton- und Papierindustrie verwendet wird.
MVTR - Wasserdampfdurchdringungstest gemäss Standard ASTM E96.
Es sollte festgehalten werden, dass die Menge der Dispersion zu Beginn des Überzugs (feucht) 25 g/m² betrug. Der im Beispiel 1 beschriebene beschichtete, faltbare Karton hatte einen Gehalt an trockener Materie von 61% und derjenige des Beispiels 2 hatte einen Gehalt an trockener Materie von 59%.
Falls eine Erhöhung der Wasserdampfdurchlässigkeit gewünscht wird, kann die Talkkomponenete durch Kieselerde oder einen anderen Füllstoff mit einem X/Y-Verhältnis von 90% der Partikel von weniger als 10(5-8) ersetzt werden.
Im besonderen kann die Optimierung der Dichtheit durch Verwendung einer doppelten Beschichtung erfolgen, wobei ein und dasselbe Gewebe beispielsweise zweimal nacheinander denselben erfindungsgemässen Verfahrensoperationen unterworfen wird. Die Dicke der Dispersion im Anfangsstadium des Überzugs (feucht) kann sich typischerweise im Bereich von 2 um - 25 um bewegen.
Überdies zeigt das Folgende ein experimentelles Resultat (mit der im Beispiel in der Tabelle 2 gezeigten Formulierung) wie eine Erhöhung der Oberflächentemperatur der Dispersion die Durchlässigkeit einer Beschichtung mit Wasserdampf (MTVR Wert) beeinflusst. Die Tabelle bezieht sich auf die Messung der Oberflächentemperatur auf der äussersten Begrenzungsoberfläche eines Überzugs eine Sekunde nach Auftragen der Dispersionsschicht. Demnach hat ein Heizgerät (Heizungseinheit 3, Fig. 1) bereits zu dieser Zeit den Heizeffekt auf die Dispersionsschicht ausgeübt. TABELLE 4 Der Effekt der Oberflächentemperatur auf die Durchlässigkeit eines Überzuges mit Wasserdampf
Die Tabelle zeigt eindeutig die Wirkung der Temperatur auf die Dichtheit. Dies beruht auf der Einstellung einer geschlossenen Filmdicke, welche auf der Dispersionsoberfläche gebildet wird.

BEISPIEL 3

Insbesondere bei kommerziellen Anwendungen, können die Formulierungen der Tabelle 2 noch durch Zugabe von Füllstoffen und Farbstoffen sogar in Mengen, welche die in den Formulierungen der Tabelle 2 enthaltenen Mengen der trockenen Materie einer deckenden Teilkomponente (Talk oder Talk/Kieselerde) übertreffen, ergänzt werden. Das Folgende beschreibt einige fakultative Handelsnamen, welche in Testapparaten mit den Formulierungen des Beispiels 1 getestet wurden. TABELLE 5 Im Additiv enthaltene inerte Teilkomponenten
Diese Füllstoffe und Farbstoffe hatten keine wesentliche Bedeutung bei der Realisierung der deckenden als auch anderer erwünschten Grundeigenschaften der Erfindung. Andererseits erlaubten sie Einsparungen bei den Herstellungskosten einer Beschichtung als auch Eigenschaften, die eine günstige Wirkung auf das Aussehen einer Beschichtung besitzen. Eine Teilkomponente eines inerten Additivs kann ebenfalls aus Farbstoffen bestehen, welche eine andere Farbe besitzen als weiss, falls die Beschichtung verwendet wird, um einen farbigen Überzug zu bilden. Die Teilkomponente kann ebenfalls aus reflektierenden Pigmenten bestehen, z.B. solchen welche innerhalb des UV, IR und sichtbaren Lichtbereiches reflektieren, beispielsweise für die Anwendung bei Mikrowellen, wobei ein Magnetronerzeugtes Mikrowellenfeld intensiviert und/oder von der Oberflächengrenze einer Beschichtung gerichtet wird.

BEISPIEL 4

Das Additiv kann die in der nachfolgenden Liste aufgeführten Hilfskomponenten zur Bildung und Anpassung verschiedener Eigenschaften enthalten (der Gesamtgehalt trockener Materie beträgt in Gew.% maximal 5%, welche innerhalb des Bereiches von 0-5%, vorzugsweise 2- 5% schwanken). Diese wurden ebenfalls in Testapparaten, beispielsweise in Mengen, welche in den Formulierungen des Beispiels 1 angegeben werden, getestet. TABELLE 6 Hilfskomponenten, enthalten in den Additiven
Fachleute können die obige Liste auf Basis ihres Fachwissens verwenden, um Teilhilfskomponenten auszuwählen, welche auf die erwünschten Eigenschaften eine Wirkung ausüben, insbesondere Verarbeitungseigenschaften bei jeder gegebenen Anwendung.

BEISPIEL 5

Die Methode wurde mit verschiedenen Polymerenkombinationen für die Herstellung von Beschichtungen untersucht, welche unter den Bedingungen der Haftung einer deckenden Additivkomponente als auch unter den Bedingungen anderer Eigenschaften, wie Heissversiegelung, bevorzugt werden. TABELLE 7 Alternativen für thermoplastisches Polymer

BEISPIEL 6

100% PMMA - getestet wurde NeoCryl BT 48, Herstellung ICI

BEISPIEL 7

100% PVdC - getestet wurde Diofan 960, Herstellung BASF

BEISPIEL 8

75% PMMA/PS (Acryl-Styrol-Copolymer) - BT 44, Herstellung ICI, und 25% PU (Polyurethan) - R 560, Herstellung ICI

BEISPIEL 9

50% PVC/PVcD/PMMA (Acryl-Vinyl Copolymer)-Haloflex DP 402; Herstellung ICI und 50% PVdC - Diofan 601

BEISPIEL 10

100% PU (Polyurethan) Neotac A 570, Herstellung ICI
Alle obigen Polymere und Polymerenkombinationen wurden im Testapparat für Überzugtests mit wechselnden Mengen von Additiva verwendet und die Resultate entsprachen im wesentlichen denjenigen, welche in den Beispielen 1 und 2 erhalten wurden.
Demgemäss sind die erfmdungsgemässen thermoplastischen Polymeren dadurch gekennzeichnet, dass sie in wässriger Dispersion nicht vernetzen sondern in ionischer Form auftreten. Die Haftung eines thermoplastischen Polymeren kann erst nach Entfernung der wässrigen Phase und Erreichen einer Temperatur, welche die Vernetzung begünstigt, erfolgen. Erflndungsgemäss erfolgt dieses auf eine geregelte Weise, welche zu einem Film oder einer Membran führt. Die ausgewählten Eigenschaften eines Beschichtungsmaterials können sowohl durch die Auswahl von Material- als auch von Verfahrensbedingungen beeinflusst werden.
Eine weitere Anwendung für das Beschichtungsmaterial kann eine Verbundstruktur sein, welche eine erste Schicht aus Gewebematerial und eine Beschichtungsschicht auf deren inneren Oberfläche und eine zweite Schicht auf der Beschichtungsschicht umfasst, welche vorzugsweise aus einem Gewebematerial besteht und möglicherweise mit einer erfindungsgemässen Beschichtungsschicht versehen ist. Die Beschichtungsschicht/Schichten, welche sich zwischen der ersten und der zweiten Schicht befinden, können mit einem Klebstoff versehen werden oder die Haftung einer Verbundstruktur kann beispielsweise durch Hitzeeinwirkung in einer Presse erfolgen, wobei das Wasser nicht vollständig von zumindest einer Beschichtungsschicht, welche als Klebstoff dient, entfernt wurde. Für bestimmte Anwendungen kann die erste und/oder zweite Schicht mit einem Feuchtigkeits-Sperrüberzug versehen werden. Eine besonders bevorzugte Ausfüurungsform für die obige Verbundlösung besteht darin, dass die erste und die zweite Schicht aus Cellulosematerial, wie Papier, Karton und ähnlichem bestehen zur Herstellung von wiederverwendbarem, insbesondere zerfaserbarem Produkt, welches mit einer Feuchtigkeitssperre versehen ist und beispielsweise zum Einpacken von Lebensmitteln geeignet ist. Wenn übliches Papier einen MVTR-Wert von ca. 1600 g besitzt, so kann die oben beschriebene Verbundlösung MVTR-Werte von 3-10 erreichen, wobei das Papiergefühl und ebenfalls die Recyclierbarkeit erhalten bleibt. Die Herstellung eines Laminats kann beispielsweise mit dem Apparat der Fig. 1 kombiniert werden und zwar im Anschluss daran oder die Verbundbildung kann als separate Operation durchgeführt werden.

Claims

1. Ein Beschichtungsmaterial zur Bildung eines dichten Sperrüberzugs, enthaltend jeweils bezogen auf Feststoff

- 65 bis 85 Gewichtsprozent eines thermoplastischen Polymers, das in wässriger Dispersion nicht vernetzt, und

- 15 bis 35 Gewichtsprozent eines Additivs, das in eine wässrige Dispersion gebracht werden kann, wobei mindestens 10 Gewichtsprozent des Feststoffes in diesem Additiv aus mindestens einem feinteiligen Material mit deckenden Eigenschaften besteht und dessen Partikel einen äquivalenten Diameter zwischen 2 um und 10 um aufweisen, sowie 95% davon die Bedingung erfüllen, dass das Verhältnis X/Y zwischen der grössten und der kleinsten Dimension der Partikel höher als 5, bevorzugt höher als 8 ist.

2. Ein Beschichtungsmaterial wie angegeben im Anspruch 1, in dem das genannte Additiv mindestens eine inerte Teilkomponente zur Erreichung von Füll-, Reflektions-, Pigmentierungs- und/oder Bleicheigenschaften enthält, wobei die Menge dieser inerten Teilkomponente von 0 bis 85 Gewichtsprozent, vorzugsweise 20 bis 40 Gewichtsprozent der Gesamtmenge Additiv ausmacht.

3. Ein Beschichtungsmaterial wie angegeben in einem der vorgehenden Ansprüche, in dem das thermoplastische vernetzende Polymer aus einem (Co)polymer von Acryl- oder Vinylmonomeren, Polyurethan, Polyester, Polystyrol oder einer Mischung davon besteht.

4. Ein Beschichtungsmaterial wie angegeben in einem der vorgehenden Ansprüche, in dem das feinteilige Additiv mit deckenden Eigenschaften, das zur Dichte beiträgt, aus Talk oder einer Mischung von Talk und Kieselerde besteht.

5. Ein Beschichtungsmaterial wie angegeben in einem der Ansprüche 2 bis 4, in dem die Menge des feinteiligen Materials im Additiv 10 bis 98 Gewichtsprozent, bevorzugt 40 bis 80 Gewichtsprozent der Gesamtmenge Additiv ausmacht.

6. Ein Beschichtungsmaterial wie angegeben in einem der vorgehenden Ansprüche, in dem das Additiv mindestens eine Hilfskomponente mit Auswirkung auf die Verarbeitungseigenschaften eines Überzugs für den Aufbau der Beschichtung enthält, wobei die Menge dieser Hilfskomponente 0 bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 5 Gewichtsprozent der Gesamtmenge Additiv ausmacht.

7. Eine Verbundstruktur bestehend aus einer ersten Schicht Gewebematerial auf einer Oberfläche versehen mit einer Beschichtung wie angegeben in einem der vorgehenden Ansprüche, und einer zweiten Schicht Gewebematerial verbunden mit der Beschichtung auf der ersten Schicht Gewebematerial, wobei diese Schichten bevorzugt aus einem Cellulosematerial bestehen.

8. Eine Methode zur Bildung eines dichten Sperrüberzugs auf einer Unterlage, bestehend aus den folgenden Operationen:

- Bereitstellung einer Dispersion mit den folgenden Komponenten in Gewichtsprozent:

a) Wasser,

b) ein thermoplastisches vemetzendes Polymer, und

c) ein feinteiliges Additiv, wobei mindestens 10 Gewichtsprozent eines Feststoffes aus mindestens einem feinteiligen Material mit deckenden Eigenschaften besteht und dessen Partikel einen äquivalenten Diameter zwischen 2 um und 10 um aufweisen, sowie 95% davon die Bedingung erfüllen, dass das Verhältnis X/Y zwischen der grössten und der kleinsten Dimension der Partikel höher als 5, bevorzugt höher als 8 ist;

- Aufbringen (1, 2) der Dispersion als einer Schicht auf die Oberfläche der Unterlage;

- Unterwerfen der Dispersionsschicht (DK) eines abrupten thermischen Einflusses (3), wobei die Temperatur an der Oberfläche der Dispersion mindestens 100ºC erreichen muss, um zumindest teilweise Vernetzung des in der Schicht enthaltenen Polymers, das zumindest teilweise in Form einer Dispersion ist, zu erreichen, wobei das Additiv mit dem zumindest teilweise vernetzten thermoplastischen Polymer verbunden wird; und

- Trocknung der Schicht zum Abdampfen des Wassers bei einer Temperatur, die niedriger als die Hafttemperatur des thermoplastischen Polymers ist.

9. Eine Methode wie angegeben in Anspruch 8, worin die Aufbringung der Dispersion insbesondere zur Einstellung einer genauen Schichtdicke und zur Abdichtung der evtl. im Material vorhandenen Durchlässigkeit, um die gewünschte Sperrwirkung zu erreichen, in zwei Operationen wie folgt durchgeführt wird:

- eine erste Operation (1) besteht aus einer sogenannten Walzenaufbringung, wobei die Dispersion aus einem Behälter direkt oder indirekt mittels einer Walzeneinheit auf zumindest eine Oberfläche der Unterlage gegeben wird, und

- eine zweite Operation (2) besteht im wesentlichen aus einem letzten Glättungsschritt mittels Düse oder ähnliches Gebläse und eines Fliessmediums, insbesondere eines Gases.

10. Eine Methode wie angegeben in Anspruch 9, wobei in der ersten Operation die Drehrichtung der Walzeneinheit (1b) zur Fortbewegung der Unterlage bei der Walzeneinheit (1b) entgegengesetzt ist.

11. Eine Methode wie angegeben in Anspruch 9, wobei die erste Operation (1) vertikal unter der zweiten Operation (2) angeordnet ist.

12. Eine Methode wie angegeben in Anspruch 9, wobei die zweite Operation (2) vorzugsweise auf einer Walzeneinheit (2b) erfolgt, welche die Richtung der zu beschichtenden Unterlage, z.B. eines Gewebes (R), umkehrt und die Dispersionsschicht anschliessend vorzugsweise in horizontaler Richtung zu einem Heizungselement befördert wird.

13. Eine Methode wie angegeben in einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei ein abrupter Temperaturanstieg derart erfolgt, dass eine Sekunde nach der Aufbringung oder Verteilung (1, 2) die Temperatur an der Oberfläche der Dispersionsschicht (DK) mindestens 100ºC beträgt.

14. Eine Methode wie angegeben in einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei

- in einer ersten Trocknungsstufe (4) die zu bildende Beschichtung (P) sowohl Hitze als auch Trockenluft-Gebläse unterworfen wird, und

- eine zweite Trocknungsstufe (6) mit Trockenluft-Gebläse erfolgt.

15. Eine Methode wie angegeben in einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei über die Beschichtung (P) eine andere Unterlage angebracht wird zur Bildung einer Verbundstruktur, worin die Beschichtung (1)) zwischen zwei Schichten aus bevorzugt Cellulosematerial positioniert ist.