DE1461247C

DE1461247C - Lichtundurchlassiges metallpigment gestrichenes Verpackungsmaterial aus Pa pier, Karton oder Pappe

Info

Publication number: DE1461247C
Application number: DE19641461247
Authority: DE
Inventors: Otmar Dipl Chem Dr rer nat 8201 Schwaig B41m5 00 Toppel
Original assignee: Papierwerke Waldhof Aschaffenburg AG, 8000 München
Priority date: 1964-01-02
Filing date: 1964-01-02
Publication date: 1973-04-12

Description

Es ist bekannt, metallpigmentgestrichene Verpackungspapiere herzustellen, wozu Aluminium- oder Bronzepulver mit Bindemitteln, wie Stärke, Pflanzengummi, Kasein, Kunststoff dispersionen bzw. Kombinationen daraus, verrieben und in wäßriger Phase auf Papier, Karton oder Pappe aufgetragen und getrocknet werden.

Es ist weiter bekannt, gefirnißte Papier- oder Kartonoberflächen mit Aluminium- oder Bronzepulver zu bestreuen, zu glätten und zu verbürsten (Trockenbronzierung), ferner Aluminium- oder Bronzepulver in organischen Lacken anzurühren und auf Papier zu verstreichen. .

Es ist bei Kohlepapier bekannt, dieses mit einem rückseitigen Kunststoffauftrag zu versehen, der Polystyrol und Al-Bronze enthält. Zweck des Auftrags ist, die Rollneigung des Papiers zu unterdrücken. Für Verpackungszwecke ist das Papier nicht geeignet, auch ist bekannt, Metallpigmentstreichfarben mit Bindemitteln auf Kunststoffbasis herzustellen, die für die Verwendung in Streichdispersionen geeignet sind. Ferner sind bronzierte Kartons bekannt, die eine bronzeenthaltende Schicht mit einer aus Bergwachs und Graphit bestehenden. Schicht überdecken, da letztere eine ungleichmäßig verteilte Politur aufweist. Die Schicht kann z. B. außer Schellack, Japanlack auch aus Bronze bestehen. Der Karton erhält dadurch' das Aussehen von altem Metall und eignet sich zur Herstellung von Antiquitätenimitationen. Es wird also hier das Kupfer oxydiert bzw. in kohlensaures Kupfer übergeführt, wobei der metallische Glanz im Sinne des Herstellungsziels stark abgeschwächt oder überhaupt vernichtet wird.

Es hat sich gezeigt, daß diese Materialien eine viel geringere Lichtundurchlässigkeit besitzen als mit Aluminiumfolie kaschierte Papiere.

Der Grund liegt in der geringeren Schichtdicke und dem geringeren Metallaufwand pro Fläche bei den bestrichenen Papieren im Vergleich zu den Folien kaschierter Papiere. Wirtschaftlich sind diese bestrichenen Papiere aber interessant, da diese billiger herstellbar sind als mit Aluminiumfolie kaschierte Papiere. Bei den gestrichenen Papieren stellt das Papiergefüge den eigentlichen Träger dar, während bei den kaschierten Papieren, die Metallfolie selbst den Zusammenhalt geben muß. Bei den bestrichenen Papieren kommt man daher mit einem sehr dünnen metallischen Oberflächenfilm aus, während bei den Folien der Metall-' aufwand erheblich größer ist.

Ein weiterer Grund für die geringere Lichtundurchlässigkeit ist darin zu finden, daß bei den bestrichenen Materialien die Metallschicht nicht vollkommen zusammenhängt, da die einzelnen Metallpulverteilchen keine vollkommen geschlossene Fläche bilden. Zwischen diesen bleiben immer Zonen aus Bindemittel, die lichtdurchlässig sind. Um einen festen Zusammenhalt und eine genügende Abriebfestigkeit zu erreichen, müssen aber die Metallteilchen vollkommen vom Bindemittel umhüllt sein. In der fertig bestrichenen Schicht liegen daher Metallpulverteilchen umhüllt mit Bindemitteln vor. Dies hat man sich etwa wie bei einem Mauerwerk vorzustellen, wobei die Ziegel die Metallteilchen darstellen, während die zum Verbund erforderliche Mörtelschicht dem Bindemittelanteil entspricht. Dabei ist die Bindemittelschicht besonders lichtdurchlässig.

Diese Lichtdurchlässigkeit stört bei vielen Einsatzzwecken von bestrichenen Papieren, da diese häufig für solche Aufgaben eingesetzt werden sollen, wo es zum Schutz des verpackten Gutes auf eine besonders gute Lichtundurchlässigkeit ankommt.

Es stellte sich daher die Aufgabe, die Lichtundurchlässigkeit von metallpigmentgestrichenen Papieren zu verbessern: - --

Gegenstand der Erfindung ist ein lichtundurchlässiges, rnetallpigmentgestrichenes Verpackungsmaterial aus Papier, Karton oder Pappe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmassenschicht, bestehend aus Metallpigment und positiv geladendem Ruß, vorgesehen ist, wobei das Verhältnis Metallpigment zu Ruß bis zu 100 : 80 beträgt, bei einem Verhältnis des Bindemittels zur Mischung Metallpigment — Ruß von bis zu 10 : 1.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßenVerpackungsmaterials wird positiv geladenes Rußpulver unter geeigneten BedingungenzumetallpigmenthaltigenStreichmassen in Verbindung mit einem Mittel, das die Metallao teilchen im aufgetragenen Strich aufschwimmen läßt, zugegeben, wodurch geschlossene metallische Schichten erzielt werden, die im Glanz einer nicht mit Rußzusatz verstrichenen Metallpigmentstreichmasse nicht nachstehen und deren Lichtdurchlässigkeit ganz wesentlieh vermindert ist.

Diese Effekte sind insofern überraschend, als erwartet werden mußte, daß die Rußteilchen das metallische Aussehen und den Glanz erheblich verringern und daß dadurch die Produkte unansehnlich werden, so daß diese für die praktische Anwendung nicht mehr in Frage kommen können. Es war weiterhin nicht vorauszusehen, daß durch Zumischen eines verhältnismäßig kleinen Anteils von Rußteilchen die Lichtdurchlässigkeit in dem beobachteten Maße vermindert wird. Die Erklärung hierfür ist darin zu suchen, daß die Rußteilchen in der wäßrigen Streichmasse sofort nach dem Auftragen an die Grenzschicht Streichmasse— Fasermasse gebunden werden, während die Aluminium- bzw. Bronzepulverteilchen sich an der Grenzfläche Streichmasse—Luft anordnen. Es entsteht auf diese Weise ein geschlossener Film, der in der Aufsicht fast nichts vom metallischen Glanz einer entsprechenden Streichmasse ohne Ruß vermissen läßt. Handelsüblicher Ruß ist im allgemeinen, wie auch Zellulose, negativ geladen, so daß sich die beiden Medien gegenseitig abstoßen. Zur Erreichung des beschriebenen Effekts ist es erforderlich, die Rußteilchen umzuladen, damit die negative Ladung neutralisiert und die Rußteilchen von der Fasermasse angezogen werden.

Ein anderes wesentliches Moment zur Erzielung des

beschriebenen Effekts liegt darin, daß die Form und die Teilchenabmessungen der Metallpigmente, des Rußes und der Bindemitteldispersion in allen drei Dimensionen aufeinander abgestimmt sein müssen.

Je nach Auftragsgewicht ist eine praktische Lichtundurchlässigkeit bis in den Bereich von 3500 Ä gegeben. Damit ist auch ein kleiner Teil des UV-Bereichs abgedeckt. Jedoch ist es möglich, durch Auftrag dickerer Schichten die Undurchlässigkeit auch in den kürzerwelligen Bereich zu verschieben. Dies erweist sich aber nicht als notwendig, da die Aufgabe gemäß der Verwendung von Verpackungsmaterialien an und für sich nur eine Abschirmung gegenüber längerwelliger UV-Strahlung erfordert, da praktisch nur diese am Aufbewahrungsort der Verpackungseinheiten vorkommt.
Die ernndunsscemäßen Produkte zeichnen sich

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auch durch andere vorteilhafte Eigenschaften aus. aus Beispiel 3 A und schließlich mit 6 g/qm eines

Es ist eine verbesserte Undurchlässigkeit fur Wasser- Schlußstriches aus Polyvinylidenchlorid versehen, so

dampf und Aromastoffe gegenüber den nur mit _{daß ein} Gesamtstreichgewicht von 23 g/qm entsteht.

Metallpigment bestrichenen Papieren festzustellen. _{Diese Probe wir(i a}i_{s 3 B} bezeichnet.

Ferner sind die elektrischen Eigenschaften, wie Wider- ₅ .

standsverhalten, bemerkenswert. Ausführung C

Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial wird Auf die gleiche Papierqualität wie bei den Bei-

durch folgende Beispiele noch näher erläutert, wobei spielen 3 A und 3 B wird ein Rußvorstrich hergestellt,

es sich bei den Mengenangaben um Gewichtsteile j_n dem 6 g/qm einer Streichmasse aufgetragen werden,

handelt. io die aus 50 Teilen einer frisch hergestellten Rußdisper-

Beispiel 1 sion und 50 Teilen einer wäßrigen Dispersion eines

100 Teile Aluminiumpulver werden mit 2,5 Teilen Polyvinylidenchlorid-Mischpolimerisats besteht. Auf

Netzmittel und 100 Teilen Wasser angepastet. Diese ^dieser Grundschicht von 6 g/qm wird die nur^aIu-

Aluminiumpaste wird mit 25 Teilen einer Rußdisper- miniumhaltige Streichmasse1 aufgetragen und schließ-

sion vermengt und mit 300 Teilen einer Polyvinyliden- ¹⁵ 1«* ■ mit 6 g/qm Polyvinylidenchlorid abgedeckt so

Chloriddispersion abgebunden. Die Masse wird auf daß wiederum ein Gesamtstreichgewicht von 23 g/qm

Papier aufgestrichen und getrocknet. Es entsteht eine ^{erhalten wircL Dieses Muster wird als 3 C} bezeichnet,

metallisch glänzende Oberfläche mit verbesserter Licht- - Erprobung der Muster 3 A, 3 B und 3 C

und Wasserdampfundurchlässigkeit. . *· _u a * jj-nu

- ao Die optischen Auswertungen der drei Proben zeigen

B e i s ρ i e 1 2 die deutliche Überlegenheit der kombinierten An-

100 Teile eines Bronzepigments werden mit 2,0 Tei- ^wendu,ⁿS von Aluminiumpulver und Ruß in einer ein-

len Netzmittel und 80Teilen Wasser vermischt. An- £^eiti.^lclL^e£ ^Streichmasse· Nach Fi g 1 weist die.

schließend werden 2OTeHe einer Rußdispersion und f^rf^e3^ "^ne *^ast. ^V.°^ÜStand'^ £"*?*Ä ftf

120 Teile einer Kunststoffdispersion auf der Basis eines ^a5 keit im Spektralbereich von 7000 bis 3500 A auf. Die

Mischpolymerisats aus Vinylpropionat-zugegeben. Die ^Pr°^{be 3 A} °^hl£ Rußzusatz schneidet erwartungsge-

Streichmasse wird mittels Luftbürste auf Karton ver- ™^{aß am} schlechtesten ab, wahrend sich überraschen-

... , .,. . .... j ... ,. derweise die Probe 3 C mit geschlossenem Rußvor-

strichen und ergibt einen glanzenden goldfarb.gen _{strich schlechter als Probe 3 B} erweist.

Ss"? ketauszeichne!¹ ^&™ ^™^ ^Llchtundurch" 30 Man hatte eher erwartet, daß die Probe 3 C die beste _ T .... ' ■' Lichtundurchlässigkeit zeigt, da einmal der Aufwand

Prinzipiell wäre es denkbar, den gleichen Effekt _{Ruß pr0 FIäche 2},25 g/qm gegenüber 1,9 g/qm bei dadurch zu erzielen, daß man das zu bestreichende _Probe 3 _{B beträgt und da diese} R_uß_menge bei 3 C als Papier mit einem Vorstrich aus Ruß versieht, über den · geschlossener Film vorliegt, während bei 3 B nur eine ein Metallpigmentstrich zur Abdeckung und, falls er- ₃₅ Mischung von Ruß und Metall angewendet worden ist. forderlich, ein pigmentloser Deckstrich gelegt wird. _{Dieser eX}perimentielle Befund ist überraschend. Abgesehen davon, daß eine solche Arbeitsweise durch _{Da die} p_api_ere auch zur Verpackung fetthaltiger

den dreimaligen Streichvorgang und der jedesmal er- _Güter verwendet werden, ist es wichtig, daß Lichtforderlichen Trocknung unwirtschaftlich wird, hat durchlässigkeitsverhalten im durchfetteten Zustand sich gezeigt, daß es zwecks Erreichung höchster Licht- _{40 zu unte}rsuchen. Bekanntlich wird durch Fett, Öl usw. . undurchlässigkeit darauf ankommt, ein Gemisch aus p_apiergefüge lichtdurchlässig gemacht. Ruß und Metallpigment zu verstreichen. _{Es war daher eine weitere} Aufgabe der vorliegenden

Der weiteren Klarstellung des Erfindungsgedankens Erfindung, die Papiere so anzufertigen, daß diese auch dienen die nachfolgenden Beispiele 3 und 4. im durchfetteten Zustand eine sehr gute Lichtundurch-

45 lässigkeit zeigen. Nach den experimentellen Ergeb-

Beispiel3 nissen, die in F i g. 2 dargestellt sind, ist dieses Ziel

Ausführung A durchaus erreicht worden. Die Probe 3 A zeigt im

durchfetteten Zustand eine höhere Lichtdurchlässig-

100 Teile eines Aluminiumpulvers werden mit 2 Tei- keit als im ündurchfetteten Zustand. Am besten verlen eines Netzmittels und mit 300 Teilen einer 50%ig^en 50 hält sich wieder die Probe 3 B, wobei bis etwa 3500 Ä wäßrigen Dispersion auf der Basis eines Polyvinyliden- praktisch Lichtundurchlässigkeit gefunden wurden. chlorid-Mischpolymerisats abgemischt. Diese Streichmasse wird in den nachfolgenden Ausführungen B und

C zu Vergleichszwecken gebraucht und als Streich- B e i s ρ i e 1 4

massel bezeichnet. Die Streichmasse wird auf ein 55 AusführungA

Papier aufgetragen, so daß ein Streichgewicht von

17 g/qm entsteht. Über diese Schicht wird eine Deck- 100 Teile eines goldfarbigen Bronzepigmentpulvers

schicht aus Polyvinylidenchlorid mit 7 g/qm gelegt, so werden mit 0,8 Teilen eines Netzmittels und 25 Teilen daß das gesamte Streichgewicht 24 g/qm beträgt. Wasser angeteigt und mit lOOjTeilen eines Bindemittels Diese Probe wird als 3 A bezeichnet. 60 auf der Basis eines Polyvinylidenchlorid-Mischpoly-

merisats vermengt. Diese Streichmasse stellt die Grund-Ausfuhrung B streichmasse dar, die auch in den folgenden Beispielen 50 Teile einer frisch hergestellten Rußdispersion für Vergleichszwecke angewendet wird. Die genannte werden einer Streichmasse zugemischt, die aus 50 Tei- Grundstreichmasse wird mit 22 g/qm auf Papier aufgelen Aluminiumpulver, 1,25 Teilen Netzmittel und 65 tragen, getrocknet und anschließend mit 4 g/qm PoIy-300 Teilen einer Dispersion aus Polyvinylidenchlorid vinylidenchlorid überzogen, so daß ein Gesamtstreichbereitet worden ist. Diese Streichmasse wird mit gewicht von 26 g/qm entsteht; die Probe wird als 4 A 8 g/qm aufgetragen und mit 9 g/qm der Streichmasse 1 bezeichnet.

Ausführung B

50 Teile der unter 4 A angegebenen Grundstreichmasse werden mit 50 Teilen einer frisch hergestellten Rußdispersion vermischt und auf das gleiche Papier so aufgetragen, daß ein Streichgewicht von 7 g/qm entsteht. Auf diese Grundschicht wird die Grundstreichmasse mit 15 g/qm verstrichen und ein Deckstrich von 4 g/qm Polyvinylidenchlorid darüber gelegt.

Ausführung C

50 Teile einer Rußdispersion werden mit 50 Teilen einer 50%igen wäßrigen Polyvinylidenchlorid-Dispersion vermengt und mit 10 g/qm auf Papier aufgetragen. Auf diese Grundschicht wird die Grundstreichmasse mit 12 g/qm darübergelegt und nach Trocknen wiederum mit 5 g/qm Polyvinylidenchlorid überdeckt. Dieses Muster wird als Probe 4 C bezeichnet.

Erprobung der Muster 4 A, 4 B und 4 C

Die drei Muster werden auf Lichtdurchlässigkeit im normalen und durchfetteten Zustand geprüft.

Es wurden die Ergebnisse erhalten, die in F i g. 3 und 4 dargestellt sind.

Die ohne Ruß verstrichene Probe 4 A zeigt bei Wellenlängen unter 3400 Ä "ein-starkes Ansteigen der Lichtdurchlässigkeit. Die Probe mit Ruß als Grundschicht, Probe 4 C, verhält sich im Vergleich dazu wesentlich besser. Überraschenderweise zeigt sich auch hier, daß die Probe 4 B, die aus einem kombinierten Grundstrich aus Ruß und Metallpulver besteht, am besten abschneidet.

Das gleiche war für die Proben im durchfetteten Zustand festzustellen. Nach den in F i g. 4 dargestellten Ergebnissen steigt die Lichtdurchlässigkeit der Probe 4 A bei etwa 3200 Ä stark an, während sich Probe 4 C besser und Probe 4 B am besten verhält.

Es wurde schon darauf hingewiesen, daß die Effekte nur dann erreicht werden können, wenn die Mengen und die.Teilchengrößen von Metallpigment, Ruß und Bindemittel in einem richtigen Verhältnis zueinander stehen und wenn die Ladung der Metallpigmente und Rußteilchen durch geeignete Zusätze so beschaffen ist, daß sich die Rußteilchen an die Grenzfläche Papier—Streichmasse begeben·, während sich die Metallteilchen in der gegenüberliegenden Grenzschicht Strichoberfläche—Luft anordnen müssen. Als Bindemittel sind neben den hier in den vier Beispielen genannten Kunststoffdispersionen auf der Basis von Mischpolymerisaten des Typs Vinylidenchlorid und Vinylpropionat selbstverständlich auch andere Bindemittel geeignet, wie z. B. Polystyrolbutadiene, Polyvinylacetate, Polyvinylalkohole, Polyvinylformale, Polyvinylbutyral, Polyacrylnitril, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyacrylsäuren, Polystyrole und Polypropionate sowie deren entsprechende Mischpolymerisate, ferner die natürlichen Bindemittel auf der Basis von Stärke, Stärkeäther, Carboxymethylzellulose, Pflanzengummi' und Kasein.

Claims

_: Patentanspruch:

Lichtundurchlässiges, metallpigmentgestrichenes Verpackungsmaterial aus Papier, Karton oder Pappe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streichmassenschicht, bestehend aus Metallpigment und positiv geladenem Ruß, vorgesehen ist, wobei das Verhältnis Metallpigment zu Ruß bis zu 100:80 beträgt, bei einem Verhältnis des Bindemittels zur Mischung Metallpigment — Ruß von bis zu 10 :1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen