Verfahren zur Herstellung eines Polypropylen-Verbundmaterials
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines heisssiegelbaren, beidseitig gereckten Polypropylen-Verbundmaterials, insbesondere einer orientierten Polypropylenfolie, die eine verhältnismässig dünne Aussenschicht eines heisssiegelbaren, thermoplastischen Materials aufweist.
Die kommerzielle Verwendung von Thermoplastfolien auf dem Gebiete der Verpackung in bzw. mit flexiblen Folien hat in den vergangenen Jahren ständig zugenommen. Selbsttragende Thermoplastfolien, wie Polypropylenfolien, zeichnen sich durch eine starke Wasserdampfundurchlässigkeit aus, was bei der Verpackung feuchtigkeitshaltiger Nahrungsmittel einen besonderen Vorteil darstellt, da auf diese Weise der Feuchtigkeitsgehalt des Verpackungsgutes langzeitig in einem wesentlichen Grade aufrechterhalten wird. Eine andere erwünschte Eigenschaft des Polypropylens ist seine Transparenz, die eine leichte visuelle Betrachtung und Prüfung der in Folien aus diesem Material verpackten Nahrungsmittel erlaubt.
Die Polypropylenfolie ist weiter zäh, bei niedrigen Temperaturen flexibel, bis zu Temperaturen nahe ihres Erweichungspunktes formbeständig und gegen die meisten Lösungsmittel und Chemikalien beständig sowie nichttoxisch, geruchlos und geschmackfrei.
Auf Grund der mit dem leichten Kunststoff erzielbaren, grossen Verpackungsfläche je Gewichtseinheit und der verhältnismässig geringen Kosten ist die Polypropylenfolie für die flexible Folienverpackung besonders interessant.
Es ist bekannt, dass sich die physikalischen Eigenschaften, wie Klarheit, Glanz, Zugfestigkeit und Niedertemperatursprödigkeit, von Thermoplastfolien durch Orientierung verbessern lassen. Diese Möglichkeit der Materialvergütung gilt für das Polypropylen in besonderem Masse. Orientiertes Polypropylen ist dem nicht orientierten Material in Eigenschaften, wie Zugfestigkeitsmodul, Zugfestigkeit, Dehnung, Schlagzähigkeit und Schrumpfkraft, deutlich überlegen. Die Orientierung wird erhalten, indem man die Folie erhitzt und in Längs- und bzw. oder Querrichtung reckt. Beim Abkühlen behält die Folie die beim Recken erlangte Form bei.
Diese Orientierung führt zu einer Veränderung der Polymerisatmoleküle, die aus einer regellosen (statistisch ungeordneten) Lage heraus in der Orientierungsrichtung ausgerichtet werden, und führt zu einer deutlichen Verbesserung der für Verpackungsfolien wichtigen Folieneigenschaften.
Die beim Bilden von Verpackungen aus der Folie notwendige Befähigung des Polypropylens, sich in der Wärme und unter Druck mit sich selbst zu verbinden, d. h. heisssiegelbar zu sein, ist vor dem Orientieren gerade noch ausreichend, geht aber beim Orientieren weit unter die Brauchbarkeitsgrenze zurück. Eine lerneute Erhitzung orientierter Polypropylenfolie auf den Erweichungspunkt zum Zwecke des Heisssiegelns führt wie bei den meisten anderen Arten orientierter, thermoplastischer Materialien dazu, dass die Polypropylenmoleküle wieder ihre ursprüngliche, regellose Lage annehmen, wodurch die Folie schrumpft, Falten wirft und reisst. Diese der orientierten Polypropylenfolie eigene Eigenschaft ergibt bei dem Versuch, das Material auf gewöhnlichem Wege heisszusiegeln, offensichtlich Probleme.
Man hat zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten vorgesehen, die orientierte Folie mit heisssiegelbaren Stoffen, wie Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylacetat, Nitrocellulose und vielen anderen Materialien und Kombinationen derselben, zu überziehen (lackieren).
Die Überzüge werden gewöhnlich aus Lösungsmittelmedien aufgetragen und machen kostspielige, besonders ausgebildete Beschichtungs- und Lösungsmittelwiedergewinnungsanlagen notwendig. Darüber hinaus hat sich eine Spezialbehandlung der Folie als notwendig erwiesen, um das Haften dieser Überzüge auf der Polypropylenunterlage sicherzustellen.
Man kennt mannigfaltige Behandlungen, zu denen die Einwirkung einer Koronaentladung auf die Folie oder eine chemische Behandlung der Folie mit Ozon, eine Sulfochlorierung, eine Flüssig- oder Flammoxydation und die Aufbringung einer Zwischenschicht, welche das Polymerisat der Deckschicht mit der Polypropylen-Grundfolie verankert, gehören. Flammbehandlungen sind in den USA Patentschriften Nrn. 2 632 921, 2684097 und 2683 894, Lösungsbehandlungen in der USA-Patentschrift Nr. 2668 134, Glühentladungsbehandlungen in der USA-Patentschrift Nr. 2935418 und Überzugstechniken in der USA-Patentschrift Nr. 3 041 208 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung gestattet es, eine heisssiegelbare, orientierte Polypropylenfolie zur Verfügung zu stellen, welche keine Konditionierung der Folienoberfläche für das Heisssiegeln durch die oben erwähnten, kostspieligen und zeitraubenden tÇberzugs- arbeiten und Folienvorbehandlungen erfordert. Sie ermöglicht eine Verbesserung der Heisssiegelbarkeit des Polypropylens ohne Einbusse an den erwünschten Eigenschaften der Polypropylengebilde und macht weiter eine orientierte Polypropylenfolie mit verbesserten physikalischen Eigenschaften verfügbar. Die Erfindung schafft also ein Verfahren, um eine orientierte Polypropylenfolie ohne Zuhilfenahme von Klebstoffen und ohne Notwendigkeit von Folienvorbehandlungen auf einem direkten und nur geringe Kosten bereitenden Wege sicher sogar an überdünne Folien aus heisssiegelbaren, thermoplastischen Stoffen zu binden.
Sie stellt schliesslich eine orientierte Polypropylenfolie zur Verfügung, die sich unter Aufrechterhaltung eines Orientierungszustandes mit gewöhnlichen Heisssiegelwerkzeugen ohne Abänderung derselben durch Heisssiegeln mit sich selbst mit anderen Thermoplastfolien verbinden lässt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine heisssiegelbare Thermoplastfolie in innige, aber leicht entschichtbare Berührung mit einer Polypropylenfolie bringt und die vereinigten Folien bei einer erhöhten Temperatur so reckt, dass die Folien fest aneinander gebunden werden und die Polypropylenfolie beidseitig gereckt wird.
Die Dicke des anfallenden Verbundmaterials hängt von der Dicke der Ausgangsmaterialien und den Reckverhältnissen ab, mit welchen der gewünschte Grad der Bindung zwischen den Schichten erreicht wird, wobei sich diese Variablen wiederum nach dem Endverwendungszweck des Verbundmaterials richten. Für Folienverpackungen kann die Dicke des Verbundmaterials im Bereich von etwa 0,005 bis 0,64 mm liegen, wobei ein Bereich von etwa 0,0127 bis 0,025 mm bevorzugt wird. Die erfindungsgemäss erhaltene Ver bundfolie weist auf ihrer Oberfläche eine dünne, haftende Schicht aus heisssiegelbarem, thermoplastischem Material auf. Die Dicke der heisssiegelbaren Schicht kann für Verpackungszwecke im Bereich von etwa 0,00025 bis 0,25 mm liegen, wobei ein Bereich von etwa 0,00076 bis 0,0025 mm bevorzugt wird.
Obwohl der Gewichtsanteil der auf diese Weise erhaltenen, dünnen Aussenschicht an dem gesamten Verbundmaterial nicht mehr als etwa 10 % zu betragen braucht, erhält die orientierte Polypropylenfolie auf diese Weise trotzdem eine gleichmässige, leicht heisssiegelbare Oberfläche bei einer ausserordentlich starken Haftung zwi- schen der Aussenschicht und der Polypropylenunterlage.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise zur Erzeugung einer orientierten Polypropylenfolie wird die Polypropylengrundfolie zunächst in Längs- und dann in Querrichtung gereckt, woran sich, wenn eine ausgeglichene Orientierung gewünscht wird, eine zweite Längsreckbehandlung anschliessen kann. Das Zusammenführen der heisssiegelbaren Thermoplastfolie und der Polypropylenfolie in einen innigen Kontakt bei der erfindungsgemässen Bildung der Verbundfolie kann vor jeder dieser Reckstufen erfolgen. Man kann die Folien z. B. vor der zu Anfang erfolgenden Längsreckung der Polypropylengrundfolie, anschliessend an die zu Anfang erfolgende Längsreckung und vor der Querreckung oder nach der Querreckung und vor der zweiten Längsreckung in innige Berührung bringen.
In allen Fällen wird eine Reckung der vereinigten Folien bei erhöhter Temperatur vorgenommen, um ein Verbundmaterial mit einer orientierten Polypropylenfolie zu erhalten, das ausgezeichnete Heisssiegeleigenschaften besitzt.
Nach einer bevorzugten Arbeitsweise der Erfindung wird die Polypropylengrundfolie zu Anfang längsgereckt, bevor man sie mit der heisssiegelbaren Thermoplastfolie in Berührung bringt. Man bringt sie nach dem Längsrecken in innige Berührung mit der heisssiegelbaren Thermoplastfolie und reckt die Folienverbundschichten dann in Querrichtung auf ein genügendes Reckverhältnis, um ein Verbundmaterial mit starker Haftung an der Schichtgrenzfläche zu erhalten.
Die Erfindung ist zum besseren Verständnis nachfolgend im einzelnen an Hand der Herstellung einer flexiblen Verpackungsverbundfolie beschrieben.
Die Polypropylengrundfolie (Dicke etwa 0,005 bis 2,54 mm, vorzugsweise etwa 0,076 bis 0,15 mm) wird mit einer oder mehreren Schichten einer heisssiegelbaren Thermoplastfolie, wie Polyäthylenfolie, mit einer Dicke von etwa 0,005 bis 0,5 mm, vorzugsweise etwa 0,0076 bis 0,025 mm, in Berührung gebracht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Polypropylen-Orundfolienbahn in der nachfolgenden Weise längsgereckt und einer Vorerhitzung unterworfen, bevor man sie mit der Thermoplastfolie in innige Berührung bringt. Eine besondere Oberflächenbehandlung oder -zubereitung ist bei keiner der Materialbahnen notwendig. Zur Vorerhitzung kann man die Grundfolienbahn über eine beheizte Walze oder eine Reihe beheizter Walzen führen. Man erhält auf diese Weise eine genügende Haftung der Thermo plastschicht(en) beim innigen Zusammenbringen mit der Polypropylen-Grundfolie, um das Folienschichtgebilde anschliessend beim Recken handhaben zu können.
Dar über hinaus unterstützt diese Anfangsbindung der Folienschichten einen Ausschluss von Luft zwischen den Schichten während des Reckens, durch den eine vollständige und gleichmässige Laminierung der Folien gesichert wird. Die innige Berührung der Folienschichten kann erhalten werden, indem man diese durch ein Druckwalzenpaar führt. Die in dieser Anfangsstufe erhaltene Schichtfolie lässt sich sehr leicht delaminieren, indem man die Schichten einfach von Hand auseinanderzieht. Die Haftung zwischen den Folienschichten ist in dieser Stufe des Verfahrens ausserordentlich gering.
Diese Schichtfolie wird dann in der nachfolgend beschriebenen Weise in Querrichtung gereckt.
Wie sich gezeigt hat, kann man die orientierte Polypropylenverbundfolie gemäss der Erfindung in wirksamer Weise in mehreren Arbeitsschritten erhalten, wobei die Längsorientierung der Foliengrundbahn und darauf die Querreckung der vereinigten Folienschichten in getrennten Stufen durchgeführt wird. Man kann je doch auch andere Orientierungsverfahren anwenden, wie eine gleichzeitige biaxiale Orientierung, bei welcher die Folienschichten gleichzeitig in Längs- und in Querrichtung gereckt werden (USA-Patentschrift Nr.
3048 895). Man kann mehrstufig recken, d. h. eine Längsreckung und darauf eine Querreckung durchführen, oder nur in einer Richtung orientieren, d. h. das Schichtgebilde nur in der Quer- oder nur in der Längsrichtung recken, wobei aber am Ende die Polypropylenfolie stets beidseitig gereckt sein muss.
Man kann zur Querreckung der Schichtfolienbahn gemäss der Erfindung die herkömmlichen Vorrichtungen zur Querreckung oder seitlichen Reckung endlosen Bahn- oder Folienmaterials verwenden, aber vorzugsweise wird der von der Textiltechnik her bekannte Spannrahmen angewandt. Der Spannrahmen befindet sich in einem Ofengehäuse, das in temperaturgesteuerte Zonen unterteilt ist und in dem die Schichtfolie während der Querreckung durch auf sie aufströmendes, heisses Gas erhitzt wird. Der Spannrahmen weist auf seiner gesamten Länge Ketten auf, welche in ununterbrochener Aufeinanderfolge Klemmen oder Klammern tragen, die die Schichtfolie ergreifen und durch die Querreckbehandlung führen.
Die Schichtfolie gelangt beim Einlaufen in den Spannrahmen zwischen parallel angeordnete Spannklemmen-Reihen, welche die übereinanderliegenden Bahnen an den Rändern ergreifen und während des Durchlaufens des Spannrahmens unter Querreckung der Folie divergieren. Am Ende des Spannrahmens wird die Folie von den Klemmen gelöst, wobei die leeren Klemmen von der Kette wieder zum vorderen Ende des Spannrahmens zur erneuten Aufnahme der Schichtfolie geführt werden.
Man kann für die Zwecke der Erfindung eine verschiedene Zahl von Ofenzonen in der Spannvorrichtung einsetzen, aber vorzugsweise werden mindestens vier Zonen vorgesehen. Die erste Zone stellt eine Vorerhitzungszone dar, in welcher die Schichtfolie während des Durchlaufens der Zone und vor dem Beginn des Reckens in den folgenden Zonen durch zirkulierendes, erhitztes Gas, z. B. Luft, auf Temperaturen im Bereich von etwa 121 bis 1710 C vorerhitzt wird.
In der zweiten und dritten Ofenzone werden die festgehaltenen, übereinanderliegenden Folien auf einer Temperatur von etwa 107 bis 1490 C bzw. 93 bis 1350 C gehalten, indem man gegen beide Seiten der Folienbahn mit hoher Geschwindigkeit auf die gewünschte Temperatur erhitztes Gas strömen lässt. Die Seiten des Spannrahmens divergieren scharf unter Ausbildung eines Reckverhältnisses von etwa 6 : 1 bis 12 : 1, vorzugsweise etwa 8 : 1.
Die vierte Ofenzone stellt die eigentliche Wärmezone oder Heissfixierzone dar, in welcher die quergereckte Verbundfolie, während sie unter Quer- und Längsspannung gehalten wird, der Einwirkung einer erhöhten Temperatur im Bereich von etwa 149 bis 1770 C, vorzugsweise etwa 1630 C, unterliegt.
Nach der Heissfixierung wird die weiter unter Spannung stehende Verbundfolie durch Aufblasen von Luft auf eine Temperatur in der Nähe der Umgebungstemperatur, d. h. etwa 27 bis 490 C, abgekühlt
Nach dem Verlassen des Spannrahmens durchläuft die freigegebene Polypropylenverbundfolie einen Satz Beschneidmesser, mit denen die nicht gereckten Kanten entfernt werden, die sich in den Klemmen des Spannrahmens befanden, worauf das Verbundmaterial in herkömmlicher Weise aufgewickelt wird.
Das erhaltene Verbundmaterial besitzt zwischen seinen Schichten eine ausserordentlich starke Haftung, und die orientierte Polypropylen-Verbundfolie kann auf Grund ihrer dünnen Aussenschicht aus heisssiegelbarem Thermoplast unter Verwendung gewöhnlicher Heisssiegelwerkzeuge direkt heissgesiegelt werden, ohne dass man irgendwelche besonderen Vorbehandlungen oder Überzüge benötigt.
Man kann anderseits auch die in innige Berührung mit einer heisssiegelbaren Thermoplastfolie gebrachte Polypropylen-Grundfolie in Maschinen- oder Längsrichtung recken. Dabei sind die Apparatur- und Arbeitsbedingungen, bei denen die Schichtfolie die Längsorientierung erhält, mit denjenigen identisch, die bei der Längs orientierung der Polypropylen-Grundfolie Anwendung finden, wenn die heisssiegelbare Thermoplastfolie mit der Polypropylenfolie nach Längs orientierung und vor Querorientierung zusammengebracht wird. Die Längs orientierung wird im allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von etwa 93 bis 1490 C und vorzugsweise etwa 110 bis 1320 C durchgeführt.
Man reckt die Schichtfolie bei der Längs orientierung um etwa 20 bis 300 %, vorzugsweise letwa 30 bis 60 % bzw. auf ein Reckverhältnis in der Längsrichtung von etwa 1,2:1 bis 3 : 1.
Die Längsorientierung wird im allgemeinen mit einer Vorrichtung bewirkt, die eine Gruppe in geringen Abständen angeordneter, paralleler Walzen (im allgemeinen als langsame Walzen bezeichnet) und darauffolgend eine Gruppe in geringen Abständen angeordneter, paralleler Walzen aufweist, die mit höherer Geschwindigkeit angetrieben werden ( schnelle Walzen).
Die langsamen Walzen werden durch Hindurchleiten erhitzten Öls oder unter Verwendung anderer Heizmedien auf einer erhöhten Temperatur von etwa 93 bis 1770 C gehalten. Die schnellen Walzen sind im allgemeinen zur Hindurchleitung von Kühlwasser ausgebildet und können unter Kühlung oder im neutralen Zustand laufengelassen werden.
Die Temperatur der Schichtfolie beim Längsrecken liegt an dem Punkt, an dem die eigentliche Reckung erfolgt, im allgemeinen zwischen etwa 104 und 1490 C.
Die Reckgeschwindigkeit kann in Abhängigkeit von Faktoren, wie der speziellen Zusammensetzung der Folien, die zu laminieren sind, der jeweils eingesetzten Vorrichtung, dem zu erreichenden Längsorientierungsgrad, der gewünschten Dicke der orientierten Polypropylenverbundfolie und dem gewünschten Ausgleich der physikalischen und optischen Eigenschaften sehr verschiedene Werte haben. Sie liegt im allgemeinen zwischen etwa 3 und 305 m/Min., wobei ein Bereich von etwa 30 bis 122 m/Min. bevorzugt wird.
Das erhaltene, orientierte Verbundmaterial besitzt eine ausserordentlich starke Haftung zwischen seinen Schichten und kann unter Verwendung gewöhnlicher Erhitzungsvorrichtungen heissgesiegelt werden, ohne dass irgendeine besondere Vorbehandlung oder Überzugsbehandlung notwendig ist.
Es hat sich weiter gezeigt, dass eine Längsreckung nach der Querreckung zu einer im wesentlichen ausgeglichenen, biaxial orientierten Polypropylenverbundfolie führt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die heisssiegelbare Thermoplastfolie auf die unausgeglichene, biaxial orientierte Polypropylenfolie nach dem Austreten aus dem Spannrahmen aufgebracht. Die Folienschichten werden dann in Längsrichtung gereckt, indem man sie wie oben über eine Reihe langsamer und schneller Walzen führt. Die Umlaufgeschwindigkeiten der Walzen werden so eingestellt, dass die Folienschichten auf ein Reckverhältnis von etwa 1,3 bis 4,0, vorzugsweise von etwa 2,0 bis 3,0, gereckt werden.
Der Betrag der Längsreckung, die zur Erzielung der gewünschten, ausgeglichenen, biaxial orientierten Schichtfolie eingeführt wird, hängt von den jeweils zu laminierenden Folienkombinationen ab. Bei einem Polypropylen- Polyäthylen- Verbundmaterial wird ein Längsreckverhältnis von etwa 2,0 bis 3,0 bevorzugt.
Dieses spezielle Verbundmaterial zeichnet sich über die ausgezeichnete Haftung zwischen seinen Schichten hinaus dadurch aus, in Längs- wie auch Querrichtung ungefähr den gleichen Orientierungsgrad zu besitzen und in beiden Richtungen ungefähr gleiche Eigenschaften, wie Zugfestigkeitsmodul, Zugfestigkeit, Dehnung, Schlagzähigkeit und Schrumpfkraft, aufzuweisen, wobei auch die Doppelbrechung praktisch beseitigt ist.
Die Polypropylengrundfolie für die Zwecke der Erfindung lässt sich nach verschiedenen bekannten, technischen Methoden erhalten, z. B. unter Spritzen einer Schlauchfolie, Auspressen einer Flachfolie in einem Giessvorgang oder Kalandrieren.
Die Dicke der bei der Laminierung eingesetzten Polypropylen Grundfolie hängt von der gewünschten Dicke des Endproduktes ab. Bei flexiblen Verpackungs Verbundfolien kann die Dicke von etwa 0,005 bis 2,5 mm reichen, wobei ein Bereich von etwa 0,076 bis 0,15 mm bevorzugt wird. Die Dicke der mit der Grundfolie zu laminierenden Thermoplastfolie kann von etwa 0,005 bis 0,5 mm reichen und beträgt vorzugsweise etwa 0,0076 bis 0,025 mm. Vorzugsweise werden als Material für die heisssiegelbaren Thermoplastfolien Materialien wie Polyäthylen, Polyäthylemnisch- polymerisate, Polyallomere, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid oder andere modifizierte Folien des Saran -Typs, Polyvinylalkohol, Vinylacetat-Äthylen-Mischpolymerisate, Nitrocellulose und Gemische und Mischpolymerisate derselben verwendet.
Man kann jedoch für die Zwecke der Erfindung als heisssiegelbare Thermoplastfolie jede Folie verwenden, die bei einer Temperatur unter dem Erweichungspunkt der Poly propylengrundfolie heisssiegelbar ist. Das Polyäthylen hat sich auf Grund seiner guten Heisssiegeleigenschaften als besonders günstig für die Herstellung der Verbundfolie gemäss der Erfindung erwiesen.
Die folgenden Beispiele für die Laminierung von Polypropylenfolie mit verschiedenen thermoplastischen Materialien dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf sie beschränkt ist.
Beispiel I
Aufbau eines Polyäthylen-Polypropylen
Verbundmaterials
Eine Polypropylengrundfolie von ungefähr 0,127 mm Dicke wird in herkömmlicher Weise hergestellt, indem man eine Polypropylen-Schmelzenbahn in ein Wasserbadsystem auspresst; die Auspressgeschwindigkeit beträgt etwa 53,3 m/Min. Die Folie wird dann in der oben beschriebenen Weise vorerhitzt und längsgereckt, indern man sie über eine Reihe von auf etwa 1350 C erhitzten Walzen führt. Unmittelbar hierauf werden auf die Grundfolie zwei Polyäthylen-Endlosfollen beidseitig aufgeführt, die sich auf benachbart der Ober- und Unterseite der Polypropylenbahn angeordneten Rollen befinden. Die Dicke der Polyäthylenfolien beträgt ungefähr 0,018 mm.
Der Schichtstoff zeigt in diesem Stadium des Verfahrens eine sehr schlechte Haftung, wobei die Polyäthylenschicht etwas dazu neigt, sich von dem Polypropylen zu lösen und um die in dem System vorhandenen leerlaufenden Walzen zu wickeln. Das Schichtmaterial lässt sich leicht entschichten, indem man es einfach von Hand auseinanderzieht. Dieses Anfangsfolienmaterial wird in einen von einem Ofen umschlossenen Spannrahmen eingeführt. Die Folienschichten werden im Ofen durch aufgeleitete Luft auf eine Temperatur von etwa 1490 C vorerhitzt. Die Folienkonibi- nation wird bei einer Reckgeschwindigkeit von etwa 8400 %/Min. in der Querrichtung auf das 7,7fache ihrer ursprünglichen Breite gereckt.
Die erhaltene Folie besitzt folgende Eigenschaften:
Tabelle I Durchschnittliche Dicke mm 0,02327 Trübung, % 0,6 Glanz, % 80,5 Zugschlagzähigkeit, MR*, 291,45 kg cm/cm2 Festigkeit an der Streckgrenze (Yield), MR*, kg/cm2 267,2 Zugfestigkeit, MR*, kg/cm2 405,0 Modul, MS, kg/cm2 9970 Heisssiegelfestigkeit* *, g/2,5 cm 220 'MR = Maschinen- oder Längsrichtung.
Heisssiegelung bei 1210 C und 4,6 g/cm2 und 3S Sek. Ein wirkungszeit; eine Kontrollprobe aus nicht laminiertem, orientiertem Polypropylen ist bei diesen Siegelbedingungen überhaupt nicht siegelfähig.
Wie die Werte der Tabelle II zeigen, besitzt das erfindungsgemäss erhaltene, orientierte Verbundmaterial von Beispiel 1 eine ausgezeichnete Siegelfestigkeit, während sich das nicht orientierte Schichtmaterial unter Aufwandung einer vernachlässigbar kleinen Kraft ent schichten lässt und orientiertes, nicht laminiertes Polypropylen überhaupt nicht siegelfähig ist. Man stellt weiter Niederdruck-Heisssiegelungen unter Erhitzung der
Folie auf 1160 C und Einwirkung eines Drucks von 4,6 g/cm2 bei einer Einwirkungsdauer von 3 t/2 Sek. und Hochdruck-Kräuselsiegelungen bei 2,8 kg/cm2,
110 bis 1270 C und 10 Sek. Einwirkungsdauer her.
Tabelle II
Siegelfestigkeit g/2,5 cm Probe Längsrichtung Querrichtung Niederdruck-Heiss siegelung (1160 C, 4,6 g/cm2, 3,5 Sekunden) Orientierte Verbundfolie 137 + 28% > 200* Nicht orientiertes Schichtmaterial Entschichtung Entschichtung Orientiertes, nicht laminiertes Polypropylen Nicht siegelfähig Nicht siegelfähig
Tabelle II (Fortsetzung) Probe Längsrichtung Querrichtung Hochdruck-Kräuselsiegelung (1270 C, 2,8 kg/cm2, 10 Sekunden) Orientierte Verbundfolie 400 Nicht orientiertes Schichtmaterial Entschichtung Orientiertes, nicht laminiertes Polypropylen Nicht siegelfähig * Die Folie reisst vor Versagen der Siegelung.
Beispiel 2
Man arbeitet wie in Beispiel 1 mit der Abänderung, dass die Polypropylengrundfolie mit Polyäthylenfolien von 0,0127 mm Dicke laminiert wird. Die erhaltene Verbundfolie besitzt folgende Eigenschaften :
Tabelle III Durchschnittliche Dicke, mm 0,01344 Trübung, % 1,30 Glanz, % 88,70 Zugschlagzähigkeit, MR, kg cm/cm2 516,46 Festigkeit an der Streckgrenze,
MR, kg/cm2 274,9 Zugfestigkeit, MR, kg/cm2 302,3 Modul, MR, kg/cm2 10476 Heisssiegelfestigkeit, g/2,5 cm 163
Die Heisssiegelung erfolgt bei den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1; eine Kontrollprobe aus nicht laminiertem orientiertem Polypropylen ist bei diesen Siegelbedingungen überhaupt nicht siegelfähig.
Die vorstehenden Beispiele zeigen somit, dass sich bei den orientierten Verbundprodukten gemäss der Erfindung ausgezeichnete Heisssiegelfestigkeiten erhalten lassen, ohne dass man die kostspieligen und zeitraubenden Überzugs- und sonstigen Behandlungen des Standes der Technik benötigt. Das heisssiegelbare Polypropylen-Verbundmaterial wird ferner erhalten, ohne dass grössere Veränderungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens nötig sind, mit denen nichtlaminierte, orientierte Polypropylenfolien hergestellt werden.
Das folgende Beispiel erläutert die Anwendbarkeit auch anderer heisssiegelbarer Thermoplastfolien als Polyäthylenfolien bei dem erfindungsgemässen Laminierverfahren.
Beispiel 3
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Ab änderung wiederholt, dass man anstelle von Polyäthylenfolie zur beidseitigen Laminierung der Polypropylen Grundfolienbahn Propylen - Äthylen - Polyallomerfolien (Herstellerin die Tennessee Eastman Company, unter dem Warenzeichen TENITE -SB22DF im Handel) mit einer durchschnittlichen Dicke von 0,018 mm ver wendet. Der Begriff der Polyallomeren wird wir zur Identifizierung einer Klasse von Polymerisaten im Unterschied von Homo- oder Mischpolymerisaten verwendet; diese Polymerisate sind ein Beispiel für die Allomerie, die in der Polymerisatchemie eine Konstanz der Kristallform bei variierender chemischer Zusammensetzung definiert.
Polyallomere sind kristallin, unterscheiden sich von den im Handel befindlichen, kristallinen Homopolymerisaten jedoch darin, von zwei oder mehr Monomeren (im vorliegenden Beispiel Propylen und Äthylen) gebildet zu werden und eine überlegene Kombination von physikalischen Eigenschaften zu besitzen (vergleiche H. J. Hagemeyer, New Plastic: Polyallomers in Modern Plastic , Juni 1962).
Die erhaltene Polypropylen-( thylen-Propylen3-Po- lyallomer-Verbundfolie ergibt folgende Eigenschaften:
Tabelle IV Durchschnittliche Dicke, mm 0,015 Trübung, % 1,3 Glanz, % 84,9 Zugschlagzähigkeit, MR, kg cm/cm2 244,30 Festigkeit an der Streckgrenze,
MR, kg/cm2 367,0 Zugfestigkeit, MR, kg/cm2 682,0 Modul, MR, kg/cm2 13921 Heisssiegelfestigkeit, g/2,5 cm 250
Die Heisssiegelfestigkeit ist an einer Heisssiegelung bestimmt, die bei 1770 C und 4,6 g/cm2 Druck und einer Verweilzeit von 3,5 Sek. hergestellt worden ist.
Nicht laminierte, orientierte Polypropylenfolie ergibt bei den gleichen Siegelbedingungen eine Heisssiegelfestigkeit von 30 g/2 t/2 cm.
Die Erfindung stellt auf diese Weise ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung verhältnismässig dünner Schichten aus heisssiegelbarem, fest haftendem Material auf Polypropylenfolien zur Verfügung.