DE1270209B - Wachshaltige UEberzugsmasse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C09d

D 21 Ii
CO8h

22h-3

55f-11/01

39b-23

17. November 1960

12. Juni 1968

Es ist bekannt, daß man wachshaltige Überzugsmassen, insbesondere für Papier und Pappe, dadurch verbessern kann, daß man einem Gemisch aus Erdölwachsen zwei verschiedene Polyalkylene zusetzt, die sich hinsichtlich ihres Molekulargewichtes voneinander unterscheiden. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge der für das Überziehen benötigten Wachsmischung und damit den Verbrauch an der Überzugsmasse herabzusetzen.

Verschiedene in der Praxis auftretende Übelstände lassen sich aber auf diese Weise nicht beheben, z. B. das Abblättern des Wachsüberzuges in Form von Schnüren oder Bändern an den Falzkanten von z. B. Verpackungskartons oder Behältern für Molkereiprodukte. Auch die Stoß- und Abriebfestigkeit laßt in vielen Fällen zu wünschen übrig.

Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß eine wachshaltige Überzugsmasse, bestehend aus einem Gemisch von Erdölwachsen und zwei verschiedenen Polyalkylenen, die sich von monomeren Alkylenen mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül ableiten, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wachskomponente aus 40 bis 60 Gewichtsprozent eines Destillat-Paraffinwachses mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 6O⁰C, 5 bis 20 Gewichtsprozent eines Schwerdestillat-Paraffinwachses mit einem Schmelzpunkt von 60 bis 8O⁰C, 10 bis 20 Gewichtsprozent eines mikrokristallinen Rückstandswachses sowie 25 bis 40 Gewichtsprozent eines isoparaffinnaphthenischen, plastischen Destillatwachses mit einem Schmelzpunkt von 40 bis 45 ⁰C besteht und daß die Überzugsmasse als Polyalkylenkomponente 0,25 bis 5 Gewichtsprozent eines Polyalkylens mit einer Dichte von 0,860 bis 0,910 bei 20⁰C sowie 0,05 bis 0,75 Gewichtsprozent eines Polyalkylens mit einer Dichte von 0,915 bis 0,990 bei 20⁰C enthält, in jeder Hinsicht voll befriedigt.

Die Dichte der Polyalkylene steht mit ihrem Molekulargewicht in keinem ursächlichen Zusammenhang. Polyäthylene von sowohl geringer als auch hoher Dichte können trotz praktisch gleicher Dichtewerte ganz unterschiedliche Molekulargewichte aufweisen. Es war daher nicht vorauszusehen, daß gerade die Kombination von Polyalkylenen verschiedener Dichte es ermöglichen würde, wachshaltige Überzugsmassen herzustellen, welche allen Anforderungen, auch in bezug auf einen sparsamen Verbrauch, genügen. Die Dichten der Polyalkylene bei 2O⁰C werden durch eine hydrostatische Methode in Luft und Leuchtpetroleum bestimmt. Die monomeren Alkylene, aus welchen die Polyalkylene hergestellt werden, können im Molekül 2 bis 3 Kohlenstoffatome enthalten. Die durch-Wachshaltige Überzugsmasse

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr. E. Jung, Patentanwalt,

8000 München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Robert Gardiner Lutz, Houston, Tex. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. November 1959
(854013)

schnittlichen Molekulargewichte der Polyalkylene betragen vorzugsweise 1000 bis 12 000, insbesondere

as 1500 bis 6000.

Das Polyalkylen hoher Dichte soll vorzugsweise einen Trübungspunkt von über 75⁰C haben. Der Trübungspunkt wird bestimmt, indem man die Schmelze des Polyalkylens bei fallender Temperatur im einfallenden Licht vor einem schwarzen Hintergrund beobachtet und das Auftreten der ersten Trübung notiert. Je höher der Trübungspunkt liegt, um so geringer ist der Verbrauch an der Überzugsmasse.

Die erfindungsgemäßen Überzugsmassen zeigen einen erheblichen Unterschied zwischen dem Erstarrungspunkt (ASTM-Test D 938) und dem Schmelzpunkt (ASTM-Test D 87). Die üblichen, ein einzelnes Polyäthylen enthaltenden Wachsmassen zeigen nur einen kleinen bzw. überhaupt keinen Unterschied zwischen diesen beiden Werten, welcher im übrigen anzeigt, daß die wachshaltige Masse in der Kartonüberziehmaschine besonders rasch abbindet, was zu der Verminderung des Wachsverbrauches beiträgt.

Die Kombination von Polyalkylenen hoher und geringer Dichte ergibt Überzugsmassen mit Eigenschaften, welche durch die Verwendung eines dieser Polyalkylene allein nicht erzielt werden können. Der Hauptvorteil, den man durch die Gegenwart des PoIyalkylens von verhältnismäßig geringer Dichte gewinnt, ist die hohe Stoßfestigkeit bei den Temperaturen, unter welchen die Lebensmittel gelagert werden,

809 559/524

während der Hauptvorteil des Polyalkylene von verhältnismäßig hoher Dichte in der Herabsetzung des Wachsverbrauches besteht, wobei jedoch ein gutes Überziehen gewährleistet bleibt.

Die Wirkungen der beschriebenen Kombinationen von Polyalkylenen scheinen von dem durchschnittlichen Molekulargewicht jedes der beiden Polyalkylene weitgehend unabhängig zu sein. Als Polyalkylene können sowohl Polyäthylene als auch Polypropylene verwendet werden. Die nachstehende Tabelle I enthält typische Beispiele für Polyäthylene geringer Dichte und die Tabellen solche für Polyäthylene hoher Dichte:

Tabelle I

Polyäthylene geringer Dichte

Muster	Dichte	Trübungspunkt 0C	Durchschnittliches Molekulargewicht
A	0,880	71	4000
B	0,880	71	4000
C	0,890	78	7000
D	0,910	82	10000
E	0,907	79	8000

Tabelle II
Polyäthylene hoher Dichte

Muster	Dichte	Trübungspunkt a) 0C	Durchschnittliches Molekulargewicht
F	0,917	>93	21000
G	0,920	84	2000
H	0,920	82	5000
I	0,920	83	1500
J	0,920	78	2000
K	0,927	80	2000
L	0,935	85	2000
M	0,925	80	1500

35

40

a) 1 % Polymerisat im Wachs.

Die Dichte des betreffenden Polyäthylens hängt wesentlich von der Art seiner Herstellung ab, kann aber auch in hohem Maße durch eine Nachbehandlung des Polyäthylens, wie z. B. durch Bestrahlung, beeinflußt werden. Die Bestrahlung bewirkt auch eine Verbesserung des Elastizitätsmoduls, wodurch dann wiederum die Eigenschaften der wachshaltigen Überzugsmassen günstig beeinflußt werden. Polypropylene werden insbesondere wegen ihres besseren isotaktischen Verhaltens verwendet, sie gehören daher vorzugsweise zu der Klasse der Polyalkylene von verhältnismäßig hoher Dichte.

Von ganz besonderem Nutzen ist die Erfindung bei Wachsmassen zum Überziehen der Kartons für Molkereiprodukte, bei welchen eine ganze Reihe strenger und in Wechselbeziehung zueinander stehender Anforderungen mit Bezug auf die physikalischen Eigenschaften gestellt werden. Gewöhnliches Destillatparaffin ist viel zu spröde für die alleimge Verwendung bei Temperaturen, wie sie für die Lagerung von Molkereiprodukten in Frage kommen. Zwar kann man das Paraffin mit einer größeren Menge mikrokristallinen Wachses kombinieren, welches aus Schmierölrückstandsfraktionen gewonnen wird, doch bildet ein solches Gemisch eine Schmelze von relativ hoher Viskosität, und außerdem ist die Biegsamkeit des Wachsüberzuges noch zu gering. Durch einen Zusatz von einem isoparaffinisch-naphthenischem Weichwachs läßt sich die Biegsamkeit bei niederen Tempe raturen erhöhen und die Viskosität der Schmelze herabsetzen.

Noch weitere Verbesserungen lassen sich durch den Zusatz eines Schwerdestillat-Paraffinwachses erreichen, insbesondere bezüglich des Erstarrungspunktes und der Bruchfestigkeit bei plötzlicher Abkühlung. Im Rahmen der Erfindung kommen vor allem derartige Gemische aus Erdölwachsen in Betracht.

Die Destillat-Paraffinwachse mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 6O⁰C, vorzugsweise von 54 bis 6O⁰C, welche einen Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Überzugsmassen bilden, erhält man normalerweise beim Entwachsen von wachshaltigen Destillat-Schmierölfraktionen aus der Erdölraffinierung. Sie bestehen zur Hauptsache aus normalen Paraffinwachsen und geringeren Anteilen Isoparaffine und Naphthene. Die Schwerdestillatwachse mit einem Schmelzpunkt von 60 bis 8O⁰C erhält man aus der Schmieröl-Destillatfraktion mit dem höchsten Siedepunkt. Die mikrokristallinen Rückstandswachse enthalten nur sehr geringe Anteile normaler Paraffine und sie bestehen vorwiegend aus isoparaffinischen und naphthenischen Wachsen mit Schmelzpunkten von etwa 54 bis 71⁰C, in der Regel von 60 bis 66⁰C. Die vorerwähnten plastischen Destillatwachse mit Schmelzpunkten von 40 bis 45°C werden durch Entölen von rohen Destillatwachsen erhalten, wobei zunächst ein sogenanntes Weichwachs anfällt, welches noch bis zu 30 Gewichtsprozent öl enthält. Dieses öl wird in bekannter Weise bei niedriger Temperatur gleichfalls entfernt.

Die Herstellung der neuen wachshaltigen Überzugsmassen bietet keine Schwierigkeiten. Die einzelnen Wachssorten werden durch Aufschmelzen und Rühren miteinander vermischt. Die Polyalkylene werden vorzugsweise in der Weise einverleibt, daß man dieselben in einen Korb oder in einen sonstigen gelochten Apparateteil einfüllt und die Wachsschmelze hindurchpassieren läßt, bis das Polyalkylen in dem ganzen Wachs gründlich dispergiert ist. Das erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 55 bis 120⁰C.

Um zu beweisen, daß es für das günstige Verhalten der Überzugsmassen auf den Unterschied in der Dichte der Polyalkylene und nicht etwa auf einen Unterschied im Molekulargewicht ankommt, wurden Wachsmassen mit einer Kombination von Polyäthylenen hoher und geringer Dichte mit im wesentlichen dem gleichen durchschnittlichen Molekulargewicht, nämlich etwa 4000, modifiziert. Die für diesen Zweck verwendete Wachsmasse hatte die folgende Zusammensetzung:

Destillat-Paraffinwachs,
F. = 58 bis 60°C 45°/o

Schwerdestillatwachs,
F. = 70 bis 71°C 10%

Isoparaffinisch-naphthenisches plastisches Destillatwachs,

F.= 43°C 30%

Restliches mikrokristallines Wachs,
F. ==63°C 15%

Tabelle III

	Polyäthylen	Polyäthylen	Stoßfestigkeit
Muster	geringer Dichte	hoher Dichte	(Risse in cm
	%	%	bei 7,2°C)
1	keines	keines	>75
2	1,0	—	11,3
3	1,20	—	11,3
4	—	0,25»)	30,8
5	1,0	0,25 Ό	11,8
6		0,25")	>75
7	1,0	0,25")	16,3

(Fortsetzung)

Muster	Wachsaufnahme der Kartonpappe	Trübungspunkt
	g/m2	0C
1	31,00	,
2	32,61	71
3	31,00	—
4	26,35	77
5	26,35	77
6	23,25	—
7	23,25	—

a) Dichte 0,920; Molekulargewicht 5000.

b) Dichte 0,927; Molekulargewicht 2000.

Aus den Zahlenangaben dieser Tabelle geht hervor, daß die Verwendung eines Polyäthylens von verhältnismäßig geringer Dichte eine Wachsmasse von guter Stoßfestigkeit ergab, wobei aber die Aufnahme durch die normale Pappe eines Kartons für Molkereiprodukte verhältnismäßig groß war. Wurde ein Polyäthylen von verhältnismäßig hoher Dichte (Muster 4) verwendet, dann wurde die Stoßfestigkeit stark herabgesetzt, während die Wachsaufnahme verbessert wurde. Wenn jedoch die beiden Polyäthylene in einer einzigen Wachsmasse kombiniert wurden (Muster 5), dann war sowohl die Stoßfestigkeit ganz ausgezeichnet, und außerdem blieb die Wachsaufnahme weiterhin niedrig. Die Dichte des hierbei verwendeten Polyäthylens von geringer Dichte belief sich auf 0,880 bei 20⁰C.

Nachdem somit nachgewiesen ist, daß die günstigen Einwirkungen auf die Stoßfestigkeit, den Wachsverbrauch und die Wachsaufnahme nichts mit dem Molekulargewicht der Polyäthylene zu tun haben, wurden weitere Teste mit Kombinationen von Polyäthylenen verschiedener Molekulargewichte vorgenommen, wobei man den gleichen Grad der Verbesserung sowohl in der Stoßfestigkeit als auch im Wachsverbrauch erhielt, solange in der Wachsmasse sowohl ein Polyäthylen hoher Dichte als auch ein solches geringer Dichte vertreten war.

Bei einem anderen vergleichenden Versuch wurden in einer normalen Überziehmaschine Kartons mit Wachs überzogen, wobei man in dem einen Falle einen Zusatz von 1,2% eines Polyäthylens geringer Dichte verwendete (Muster 3 in Tabelle III). Hierbei waren für das gute Überziehen von 1000 Kartons 25,4 kg Wachs gebraucht worden. Wenn jedoch 0,2% des Polyäthylengehalts durch eine gleiche Menge Polyäthylen hoher Dichte (0,927) ersetzt wurden, ergab das resultierende Gemisch ein gutes Überziehen bereits bei einem Wachsverbrauch vom 23,1 kg. Es wurden Kartons mit einem Fassungsvermögen von 2,2731 hergestellt unter Verwendung des gleichen Wachsgemisches wie bei den in Tabelle III angeführten Testen, modifiziert mit 1 % eines Polyäthylens geringer Dichte und 0,25% eines Polyäthylens hoher Dichte (Muster 7 in Tabelle III). Diese Überzugsmasse hatte einen Schmelzpunkt von etwa 58 ⁰C und eine Erstarrungstemperatur von 41⁰C. Die nachstehende Tabelle IV gibt eine Anzahl wichtiger Eigenschaften ίο dieser Masse beim Überziehen einer normalen Milchkartonpappe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5% während der Verarbeitung zu Kartons an:

Tabelle IV

Verhalten bei Kartons mit einem Fassungsvermögen

von 2,271
(Milchkartonpappen mit einem Feuchtigkeitsgehalt

von 5%)
20

Verbrauch in Kilogramm je 1000 Kartons 22,7

Verhalten bezüglich der Bildung von

Unebenheiten auf der Oberfläche.. ausgezeichnet

Risse durch die Maschine keine

Risse in den Bodenfalzen keine

Anfängliche Festigkeit fest

Festigkeit nach 5 Tagen fest

Ausbauchung in Zentimeter 0,55

Abriebfestigkeit bei 25 ⁰C ausgezeichnet

Verhalten beim 6maligen Herabfallen
des gefüllten Kartons aus einer
Höhe von 17,5 cm bei einer Temperatur von 7,2°C

Abgelöste Streifen keine

Abgelöste Flocken eine kleine

Flocke

Risse am Boden in Zentimeter,
insgesamt 5

Aus der obigen Tabelle ist zu ersehen, daß die mit der erfindungsgemäßen Wachsmasse überzogenen Kartons ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen, wie sie in weitem Umfange von den Fabrikanten und den Verbrauchern der Kartons für Molkereiprodukte verlangt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Wachshaltige Überzugsmasse, bestehend aus einem Gemisch von Erdölwachsen und zwei verschiedenen Polyalylenen, die sich von monomeren Alkylenen mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen im Molekül ableiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachskomponente aus 40 bis 60 Gewichtsprozent eines Destillat-Paraffinwachses mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 6O⁰C, 5 bis 20 Gewichtsprozent eines Schwerdestillat-Paraffinwachses mit einem Schmelzpunkt von 60 bis 8O⁰C, 10 bis 20 Gewichtsprozent eines mikrokristallinen Rückstandswachses sowie 25 bis 40 Gewichtsprozent eines isoparaffinnaphthenischen, plastischen Destillatwachses mit einem Schmelzpunkt von 40 bis 45°C besteht und daß die Überzugsmasse als Polyalkylenkomponente 0,25 bis 5 Gewichtsprozent eines Polyalkylene mit einer Dichte von 0,860 bir

7 8

0,910 bei 20° C sowie 0,05 bis 0,75 Gewichtsprozent hoher Dichte mit einem Trübungspunkt von über

eines Polyalkylene mit einer Dichte von 0,915 bis 75⁰C enthält.

0,990 bei 20⁰C enthält.

2. WachshaltigeÜberzugsmassenachAnspruchl, In Betracht gezogene Druckschriften:

dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Polyalkylen 5 USA.-Patentschrift Nr. 2 842 508.

809 559/524 5.68 © Bundesdruckerei Berlin