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Verfahren zur Herstellung von leicht schweissbaren Verpackungsfilmen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von leicht schweissbaren Filmen auf Basis von kristallinen Polymeren von oc-Olefinen, die sich zur Herstellung von Behältern, Umschlägen, kleinen
Sacken, Gefässen und im allgemeinen für Gegenstände der Verpackungsindustrie eignen.
Es wurden bereits Verfahren zur Herstellung von Filmen aus kristallinen Polymeren von a-Olefinen und insbesondere aus in Anwesenheit von stereospezifischen Katalysatoren hergestellten Polypropylen be- schrieben.
Es wurde auch bereits die Herstellung von Filmen beschrieben, die nach einer oder zwei Richtungen nach verschiedenen Verfahren verstreckt wurden.
Infolge ihrer mechanischen, schützenden und optischen Eigenschaften eignen sich die Filme aus kristallinen Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen, ganz ausgezeichnet für eine Verwendung auf dem Verpackungsgebiet.
Eine Schwierigkeit die einer weiten Verwendung auf diesem Gebiet entgegensteht ist die Tatsache, dass der grösste Teil der automatischen oder halbautomatischen Maschinen nicht zur Weiterverarbeitung der Filme in die schliesslich gewünschten Verpackungen verwendet werden kann, da diese Maschinen thermoplastische Filme, wie Filme aus Polyolefinen und insbesondere aus Polypropylen, nicht verarbeiten können. Dies liegt darin begründet, dass sowohl die automatischen als auch halbautomatischen Maschinen unter der Berücksichtigung konstruiert wurden, dass darauf das Material zu verarbeiten sei, das bisher am Verpackungssektor die grösste Verbreitung gefunden hat, nämlich Zellophanfilme.
Der wesentliche Unterschied zwischen den Polyolefinfilmen, insbesondere einem Polypropylenfilm einerseits und einem Zellophanfilm anderseits besteht darin, dass die Polyolefinfilme thermoplastisch sind, während Zellophan bis zu seinem Flammpunkt nicht hitzeempfindlich ist.
Diese Tatsache bedingt ein verschiedenes Verhalten der beiden Materialarten in automatischen Einrichtungen zum Verschweissen in Verbindung mit den gewöhnlich verwendeten Verpackungsmaschinen ; während nämlich Zellophan, das, um es schweissfähig zu machen, im allgemeinen mit einer thermoplastischen Schicht überzogen ist, ohne Schwierigkeit verschweisst werden kann, schmilzt der Polyolefinfilm dort, wo er mit den Schweisselementen in Berührung kommt und bleibt daran kleben und macht dadurch einen vernünftigen Betrieb der Maschine unmöglich.
Die österr. Patentschrift Nr. 213064 beschreibt Filme aus einem Polypropylenträger, welcher einer Modifikation seiner Oberfläche unterworfen und wenigstens mit einem dünnen Überzug aus Polyvinylalkohol und/oder Vinyl- bzw. Vinylidenpolymer oder-copolymer verkleidet wird.
Der Überzug kann auch aus einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer bestehen, aber wie es aus Beispiel 3 und Anspruch 4 ersichtlich ist, kann dieses Copolymer nur dann aufgebracht werden, wenn schon eine Schicht auf Basis von Polyvinylalkohol auf dem Trägerfilm anwesend ist.
Erfindungsgemäss wurde nun festgestellt, dass die Haftfähigkeit des aus genanntem Copolymer bestehenden Überzuges am Träger wesentlich verbessert wird, wenn ein Kondensationsprodukt von Toluylendiisocyanat und Hexantriol als Haftmittel der Lösung des Copolymers zugesetzt wird.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden und dies ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, dass
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man leicht schweissbare Verpackungsfilme aus einem Träger aus kristallinem Polypropylen, welcher Träger vorzugsweise mit chemischen Stoffen, mit elektrischen Entladungen oder thermisch (mittels Flamme) zur Modifikation seiner Oberfläche behandelt worden ist, und aus einem Überzug aus Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren herstellen kann, wenn der Trägerfilm nach der Modifikationsbehandlung in eine Lösung oder Dispersion des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymers eingetaucht wird, welche als Haftmittel das Kondensationsprodukt von Toluylendiisocyanat mit Hexantriol enthält.
Der Überzug wird auch zweckmässigerweise auf einen Film aufgebracht, der iQ zwei Richtungen verstreckt wurde ; es können aber auch unverstreckte Filme verwendet werden.
Der Überzug kann an eine oder beide Seiten des Polypropylenfilmes angebracht werden, der gegebenenfalls in zwei Richtungen verstreckt wurde.
Der aufzubringenden Lösung können auch geeignete Gleitmittel, wie organische oder anorganische Stearate, Amide, Imide von aliphatischen Säuren, natürliche und synthetische Wachse u. ähnl. Substanzen zugesetzt werden.
Die Stärke des Überzuges kann 2 - 20 je. betragen. Die Haftfestigkeit des Überzuges auf dem Trägerfilm wird festgestellt durch Aufpressen eines Streifens selbstklebenden Zellulosebandes, das auf der Oberfläche des Überzugsfilmes haften bleibt und darauffolgendes plötzliches Abziehen des Zellulosebandes von der Oberfläche ; ein Überzug mit guter Adhäsion bleibt dabei am Trägerfilm haften. Überzüge mit schlechterer oder ganz schlechter Haftung dagegen werden teilweise oder völlig vom Trägerfilm abgezogen.
Die Adhäsion wird auch nach dem Schälversuch gemessen, wobei die Widerstandsfähigkeit einer Schweissnaht gegen Zugbeanspruchung mit Hilfe eines Dynamometers gemessen wird.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.
Beispiel l : Ein kristalliner, isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 15 j-t, verstreckt in zwei Richtungen, an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich- und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer Lösung folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent überzogen :
EMI2.1
<tb>
<tb> Aceton <SEP> 79%
<tb> Copolymer <SEP> von <SEP> Vinylchlorid/Vinylacetat <SEP> (85 <SEP> - <SEP> 150/0) <SEP> 200/0 <SEP>
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylen-diisocyanat <SEP> und <SEP> Hexantriol <SEP> 1% <SEP>
<tb>
Nach dem Aufbringen wird der Film in einem Trockenschrank bei 800C getrocknet ;
es wird so ein Material mit einer Gesamtstärke von 18 bis 20 p erhalten, welches noch immer die Transparenz und den Glanz des ursprünglichen Filmes besitzt.
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnlichen Schweissapparates für Zellophan verschweisst, wobei die Backen 4 sec lang auf verschiedene Temperaturen erhitzt wurden, worauf mit Hilfe eines Dynamometers der Widerstand der Schweissnaht gegen Zugbeanspruchung gemessen wurde (Schälversuch).
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben :
EMI2.2
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> C <SEP> g/2, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> 0
<tb> 60 <SEP> 50
<tb> 70 <SEP> 120
<tb> 80 <SEP> 200
<tb> 90 <SEP> 300
<tb> 100 <SEP> 350
<tb> 110 <SEP> 400
<tb> 120 <SEP> 400
<tb>
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Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
Der Schweisstemperaturbereich des Filmes liegt offensichtlich im Gebiet von 90 bis 120oC, d. h., innerhalb eines Gebietes, in welchem der Film durch Wärme nicht angegriffen wird.
Der so erhaltene Film wird auf zwei Arten von automatischen Verpackungsmaschinen für Zellophan geprüft : Auf einer Sackfüllmaschine und auf einer Aufwickelmaschine.
Bei beiden Maschinen verursachte der Film keinerlei Unzukömmlichkeiten, wodurch Verpackungen hergestellt werden konnten, deren Eigenschaften, bezüglich Schweissfähigkeit und Verwendbarkeit mit denen aus Zellophan vergleichbar waren.
Beispiel 2: Ein kristalliner isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 20 j, verstreckt in zwei Richtungen, an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich- und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer Lösung folgender Zusammensetzung in Gew.-% überzogen :
EMI3.1
<tb>
<tb> Aceton <SEP> 74,5%
<tb> Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
<tb> (85-15) <SEP> 22, <SEP> 0%
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP> mit <SEP> Hexantriol <SEP> 3, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Glycerylmonostearat <SEP> 0, <SEP> 5%
<tb>
Nach dem Aufbringen wird der Film in einem Trockenschrank bei 800C getrocknet ;
es wird so ein Material mit einer Gesamtstärke von 25 u erhalten, welches noch immer die Transparenz und den Glanz des ursprünglichen Filmes besitzt.
Ausser den ausgezeichneten optischen Eigenschaften, wie sie bei dem nach Beispiel l erhaltenen Muster festgestellt wurden, besitzt der nach diesem Beispiel erhaltene Film einen bemerkenswert niedrigen Reibungskoeffizienten.
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnli - chen Schweissapparates für Zellophan verschweisst, wobei die Backen 4 sec lang auf verschiedene Temperaturen erhitzt wurden, worauf mit Hilfe eines Dynamometers der Widerstand der Schweissnaht gegen Zugbeanspruchung gemessen wurde (Schälversuch).
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben :
EMI3.2
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> C <SEP> g/2, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> 0
<tb> 60 <SEP> 50
<tb> 70 <SEP> 100
<tb> 80 <SEP> 180
<tb> 90 <SEP> 250
<tb> 100 <SEP> 300
<tb> 110 <SEP> 350
<tb> 120 <SEP> 350
<tb>
Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
Beispiel 3 : Ein kristalliner isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 15 l, verstreckt in zwei Richtungen, an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich-und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer Lösung folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent überzogen :
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EMI4.1
<tb>
<tb> Methyläthylketon <SEP> 80%
<tb> Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
<tb> (80-20) <SEP> 18% <SEP>
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP> mit <SEP> Hexantriol <SEP> 2qo
<tb>
Nach dem Aufbringen wird der Film in einem Trockenschrank bei 800C getrocknet ;
es wird so ein Material mit einer Gesamtstärke von 18 IL erhalten, welches noch immer die Transparenz und den Glanz des ursprünglichen Filmes besitzt.
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnlichen
EMI4.2
EMI4.3
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> OC <SEP> g/2, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> 0
<tb> 60 <SEP> 50
<tb> 70 <SEP> 100
<tb> 80 <SEP> 180
<tb> 90 <SEP> 250
<tb> 100 <SEP> 350
<tb> 110 <SEP> 400
<tb> 120 <SEP> 400
<tb>
Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
Beispiel 4 : Ein kristalliner isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von ze verstreckt in zwei Richtungen, an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich-und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer ;
Lösung folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent überzogen :
EMI4.4
<tb>
<tb> Methylenchlorid <SEP> 50%
<tb> Chloroform <SEP> 37, <SEP> 5%
<tb> Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
<tb> (85-15) <SEP> 15% <SEP>
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP> mit <SEP> Hexantriol <SEP> 2%
<tb> Glycerylmonostearat <SEP> 0,5%
<tb>
Nach dem Aufbringen wird der Film in einem Trockenschrank bei 800C getrocknet ; es wird so ein Material mit einer Gesamtstärke von 15 Jl erhalten, welches noch immer die Transparenz und den Glanz des ursprünglichen Filmes besitzt.
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnlichen Schweissapparates für Zellophan verschweisst, wobei die Backen 4 sec lang auf verschiedene Temperaturen erhitzt wurden, worauf mit Hilfe eines Dynamometers der Widerstand der Schweissnaht gegen Zugbeanspruchung gemessen wurde (Schälversuch).
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben :
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EMI5.1
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> OC <SEP> g/2, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> 50
<tb> 60 <SEP> 100
<tb> 70 <SEP> 180
<tb> 80 <SEP> 250
<tb> 90 <SEP> 300
<tb> 100 <SEP> 350
<tb> 110 <SEP> 350
<tb> 120 <SEP> 350
<tb>
Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
Beispiel 5 : Ein kristalliner isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 15 ze verstreckt in zwei Richtungen, an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich- und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer Lösung folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent überzogen :
EMI5.2
<tb>
<tb> Methylenchlorid <SEP> 660/0
<tb> Tetrachlorkohlenstoff <SEP> 16, <SEP> 50/0
<tb> Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
<tb> (90 <SEP> - <SEP> 10) <SEP> 150/0 <SEP>
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP> mit <SEP> Hexantriol <SEP> 2%
<tb> Glycerylmonostearat <SEP> 0, <SEP> 5%
<tb>
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnlichen Schweissapparates für Zellophan verschweisst, wobei die Backen 4 sec lang auf verschiedene Temperaturen erhitzt wurden, worauf mit Hilfe eines Dynamometers der Widerstand der Schweissnaht gegen Zugbeanspruchung gemessen wurde (Schälversuch).
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben :
EMI5.3
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> C <SEP> g/2, <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> - <SEP>
<tb> 60 <SEP> 50
<tb> 70 <SEP> 100
<tb> 80 <SEP> 180
<tb> 90 <SEP> 250
<tb> 100 <SEP> 300
<tb> 110 <SEP> 350
<tb> 120 <SEP> 350
<tb>
Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
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Beispiel 6: Ein kristalliner isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 25/1. an der Oberfläche mit Hilfe eines elektrischen Entladungsapparates vorbehandelt, wird auf einer Seite mit Hilfe einer gewöhnlichen Streich- und Doubliermaschine für dünne Filme mit einer Lösung folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent überzogen :
EMI6.1
<tb>
<tb> Aceton <SEP> 74, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer
<tb> (85-15) <SEP> 22, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Kondensationsprodukt <SEP> von <SEP> Toluylendiisocyanat <SEP> mit <SEP> Hexantriol <SEP> 3, <SEP> 0%
<tb> Glycerylmonostearat <SEP> 0, <SEP> 5%
<tb>
Nach dem Aufbringen wird der Film in einem Trockenschrank bei 800C getrocknet ;
es wird so ein
Material mit einer Gesamtstärke von 30 li erhalten, welches noch immer die Transparenz und den Glanz des ursprünglichen Filmes besitzt.
Ausser den ausgezeichneten optischen Eigenschaften, wie sie bei dem nach Beispiel l erhaltenen Muster festgestellt wurden, besitzt der nach diesem Beispiel erhaltene Film einen bemerkenswert niedri- gen Reibungskoeffizienten.
Aus dem Film wurden Streifen (2,5 x 10 cm) mit der überzogenen Seite mit Hilfe eines gewöhnlichen
Schweissapparates für Zellophan verschweisst, wobei die Backen 4 sec lang auf verschiedene Temperaturen erhitzt wurden, worauf mit Hilfe eines Dynamometers der Widerstand der Schweissnaht gegen Zugbean- spruchung gemessen wurde (Schälversuch).
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben :
EMI6.2
<tb>
<tb> Schweisstemperatur <SEP> Widerstand <SEP> der <SEP> Schweissnaht
<tb> C <SEP> g/2. <SEP> 5 <SEP> cm <SEP>
<tb> 50 <SEP> 0
<tb> 60 <SEP> 50
<tb> 70 <SEP> 100
<tb> 80 <SEP> 180
<tb> 90 <SEP> 250
<tb> 100 <SEP> 300
<tb> 110 <SEP> 350
<tb> IM. <SEP> 350
<tb>
Bei dem Versuch mit dem Klebeband verbleibt der Überzug am Trägerfilm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von leicht schweissbaren Verpackungsfilmen aus einem Träger aus kristallinem Polypropylen, welcher Träger vorzugsweise mit chemischen Stoffen, mit elektrischen Entladungen oder thermisch (mittels Flamme) zur Modifikation seiner Oberfläche behandelt worden ist, und aus einem Überzug ausVínylchIorid-Vinylacetat-Copo1ymeren, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerfilm nach der Modifikationsbehandlung in eine Lösung oder Dispersion des Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymers eingetaucht wird, welche als Haftmittel das Kondensationsprodukt von Toluylen-diisocyanat mit Hexantriol enthält.