Verfahren zur Herstellung von überzogenen wärmeverschweissbaren Polyolefinfilmen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filmen auf Basis von cc-Ole- finpolymeren, die leicht wärmeverschweissbar und undurchlässig für Gase, Dämpfe und dergleichen sind und zur Herstellung von Behältern für die Verpackungsindustrie, kleinen Hüllen, kleinen Säcken oder Gefässen usw.
verwendet werden können.
In früheren eigenen Patenten wurden Verfahren zur Herstellung von Filmen aus x-Polyolefinen, die eine vorwiegend isotaktische Struktur besitzen, insbesondere aus Polypropylen, das im wesentlichen aus Makromolekülen mit isotaktischer Struktur besteht und mit Hilfe von stereospezifischen Katalysatoren hergestellt wurde, beschrieben.
Es wurden auch verschiedene Verfahren zur Herstellung von in einer Richtung oder biaxial verstreckten Filmen beschrieben.
Infolge ihrer mechanischen, schützenden und optischen Eigenschaften sind Filme aus kristallinen Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen, Materialien, die hauptsächlich in der Verpackungsindustrie Anwendung finden können.
Eine Schwierigkeit der Weiterentwicklung von Anwendungen auf diesem Gebiet besteht in der Tatsache, dass zur Bearbeitung des Filmes zu einer fertigen Verpackung die meisten der automatischen oder halbautomatischen Maschinen nicht verwendet werden können, da diese Maschinen nicht imstande sind, thermoplastische Filme, wie solche aus Polyolefinen, insbesondere aus Polypropylen, zu be- oder verarbeiten.
Dies ist eine Folge der Tatsache, dass die automatischen und halbautomatischen Maschinen unter Berücksichtigung der Eigenschaften der in der Verpackung häufiger verwendeten Materialien, nämlich des Zellglasfilmes, geplant und gebaut wurden.
Der grundlegende Unterschied zwischen Polyolefinfilmen, insbesondere aus Polypropylen, und Zellglasfilmen liegt in der Tatsache, dass Polyolefinfilme thermoplastische Materialien sind, während Zellglas ein Material ist, das gegen Hitze bis zu seinem Flammpunkt unempfindlich ist.
Daher liegt ein verschiedenes Verhalten der beiden Materialarten im Hinblick auf die automatischen Wärmeverschweissvorrichtungen, die mit üblichen Verpackungsmaschinen in Verbindung stehen, vor; während zwar Zellglas, welches gewöhnlich mit einem thermoplastischen Überzug versehen ist, der es wärmeverschweissbar macht, ohne jegliche Schwierigkeit verschweisst wird, schmelzen Polyolefinfilme, insbesondere aus Polypropylen, an den Berührungspunkten mit den Schweisselementen und neigen dazu, an ihnen zu kleben und zu zerreissen, so dass es praktisch unmöglich gemacht wird, eine zufriedenstellende Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine aufrechtzuerhalten.
Die Verbesserung der Eigenschaften von Filmen aus synthetischen Polymeren im Hinblick auf Wärmeverschweissbarkeit, Undurchlässigkeit und dergleichen durch Überziehen mit Materialien, die diese Eigenschaften zu vermitteln imstande sind, ist bekannt.
Im allgemeinen wird das Überziehen durch Extrudieren des überzuges auf den Trägerfilm in geschmolzenem Zustand (Extrusionsüberziehen) durchgeführt; ein anderes Verfahren ist das sogenannte Laminieren der Filme miteinander mit oder ohne Adhäsionsmittel; ein weiteres Verfahren besteht im Aufbringen des in einem geeigneten Lösungsmittel gelösten Überzugsmittels; dem Überzugsmittel kann ein Verankerungsmittel ( Primer ) zugesetzt werden, das die Adhäsion des Überzuges am Träger erleichtert.
Eine Vorbehandlung des Trägerfilms mit chemischen Mitteln, nicht perforierenden elektrischen Entladungen, mit Flammen oder dergleichen, wird oft anstelle oder mit dem Primer durchgeführt.
Im schweizerischen Patent Nr. 469 036 wurde ein Verfahren zum Überziehen von Polyolefinfilmen beschrie- ben, das darin besteht, Filme mit einer ersten Schicht aus einer Aminoverbindung und mit einer zweiten Schicht aus einer Mischung eines Epoxyharzes und eines Vinyloder Vinylidenpolymers oder -copolymers zu überziehen.
Die so erhaltenen überzogenen Filme weisen hohe Schweissfestigkeitswerte auf.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, überzogene Polyolefinfilme der gleichen Art zu erhalten, die jedoch eine verbesserte Schweissfestigkeit von mehr als 25 g/cm besitzen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Herstellung von überzogenen, wärmeverschweissbaren Polyolefinfilmen, die aus einem biaxial oder nicht verstreckten Polyolefinfilm und aus einem zweischichtigen Überzug bestehen, wobei die innere Schicht des Überzuges aus Amin der Formel NH2-(CHR -CHnNH)n-H, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methalgruppe bedeutet und n eine ganze Zahl von 1 bis 116 ist, und die äussere Schicht des Überzuges aus einer ein Epoxyharz und ein Vinyl- oder Vinylidenpolymer oder -copolymer enthaltenden Mischung hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Mischung als dritte Komponente ein Polyalkylacrylat, ein Polyalkylmethacrylat, ein Copolymer aus verschiedenen Alkylmethacrylaten oder ein Copolymer eines Alkylmethacrylats mit einem Alkylacrylat mit wenigstens 70%, vorzugsweise 85 - 95%,
einpolymerisiertem Alkylmethacrylat enthält, wobei die Alkylgruppen der Gruppen
EMI2.1
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> 1
<tb> -C-O-alkyl
<tb> in der genannten dritten Komponente solche mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind.
Die Zwischenschicht oder der Prismer besteht vorzugsweise aus Polymeren von Alkyleniminen, z.B. Poly äthylenimin, Polypropylenimin und ähnlichen, oder aus einfachen Aminoverbindungen, z.B. Äthylendiamin, Di äthylentriamin, Tetraäthylenpentamin und ähnlichen.
Die zweite Schicht besteht, wie oben angegeben, aus einem Vinyl- oder Vinylidenpolymer oder -copolymer in Mischung mit einem Epoxyharz, das mit der Aminoverbindung des Primers umgesetzt werden kann, und mit einem Polymer oder Copolymer eines Acryl- oder Methacrylesters.
Als Vinyl- und Vinylidenpolymere sind insbesondere die Polymere von Vinylchlorid und Vinylacetat und die Vinylchlorid - Vinylacetat-, Vinylchlorid - Vinylidenchlorid-, Vinylidenchlorid-Acrylonitrilcopolymere und dergleichen geeignet.
Als Epoxyharze sind insbesondere die Kondensationsprodukte von Epichlorhydrin mit Phenolen geeignet.
Als Polymere der Acryl- und Methacrylester sind insbesondere Polymethyl-, Polyäthyl- und Polyisobutylacrylate- und -methacrylate und die Copolymere von Methylmethacrylat mit anderen Estern von Acryl- oder Methacrylsäure, worin Methylmethacrylat in einer Menge von wenigstens 70% anwesend ist, geeignet.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, bemerkenswert hohe Werte der Schweissfestigkeit zu erzielen; es ermöglicht auch, die Veränderungen der Werte der Schweissfestigkeit, die gewöhnlich in den überzogenen Filmen auftreten, merklich zu begrenzen.
Der Überzug kann auf einen gegebenenfalls elektrisch behandelten biaxial oder nicht verstreckten Film aufgebracht werden; er kann auch auf einen nicht ver strecken oder in nur einer Richtung verstreckten Film aufgebracht werden, in welch letzteren Fällen das Verstrecken oder die Verstreckungen nach dem Überziehen durchgeführt werden.
Die elektrische Behandlung des Films wird vorzugsweise in Vorrichtungen des SCAE-Typs durchgeführt, aber auch andere ähnliche Vorrichtungen sind geeignet.
Der Überzug kann gleichermassen auf einer oder beiden Seiten des Polypropylenfilms, der gegebenenfalls biaxial verstreckt ist, aufgebracht werden. Der Überzug kann nach bekannten Verfahren aus Lösungen oder Dispersionen des Überzuges, in Wasser oder in organischen Lösungsmitteln, insbesondere durch Aufsprühen, Eintauchen und dergleichen aufgebracht werden.
Die Gesamtdicke des Überzuges kann von 1 bis 20 u variieren. Der Adhäsionsgrad des Überzuges auf dem Trägerfilm wird so gemessen, dass ein Stück eines Zelluloseselbstklebebandes unter Druck auf die Oberfläche des überzogenen Filmes aufgebracht wird und sodann unmittelbar darauf von dieser Oberfläche abgezogen wird; der Überzug mit ausgezeichneter Adhäsion muss fest am Trägerfilm haften; der Überzug mit wenig oder schlechter Adhäsion wird im Gegensatz dazu dabei teilweise oder ganz vom Trägerfilm entfernt.
Der Adhäsionsgrad wird auch durch den Schältest ermittelt, wobei mittels eines Dynamometers die Zug festigkeit der Verschweissung bestimmt wird.
Die Werte gemäss Schältest werden als gut angesehen, wenn sie 80-100g/cm übersteigen. Es muss jedoch beachtet werden, dass die Werte der Schweissfestigkeit auf die Anwendungsart bezogen werden müssen, für welche der überzogene Film bestimmt ist; so muss 100 g/cm als sehr guter Wert angesehen werden, wenn der Anwendungszweck beispielsweise das Verschweissen eines überzogenen Films, der für Zigarettenverpackungen bestimmt ist, sein soll; ein gänzlich anderer Fall liegt vor, wenn der Anwendungszweck des überzogenen Films zum Verpacken von Reis, Zucker und dergleichen ist, für welchen eine höhere Schweissfestigkeit erforderlich ist.
Die Träger, auf welche die wärmeverschweissbaren Überzüge aufgebracht werden, bestehen aus Filmen, die aus Propylenpolymeren, zweckmässig unter Verwendung von stereospezifischen Katalysatoren, erhalten wurden; es können auch Stabilisatoren, Schmiermittel, Weichmacher, Farbstoffe, antistatische Mittel oder Füllstoffe dem Polymer zugesetzt werden, ehe es zu Filmen verarbeitet wird.
Beispiel I
Ein Film aus Polypropylen, der im wesentlichen aus isotaktischen Makromolekülen besteht, wird mit einer Vorrichtung des SCAE-Typs einer elektronischen Behandlung unterworfen und auf einer Seite unter Verwendung einer gewöhnlichen Beschichtungs- bzw. Laminierungsmaschine für dünne Filme mit einer 1 %eigen wässerigen Lösung von Polyäthylenimin überzogen;
der Film wird dann in einem Heizschrank getrocknet und mit einer zweiten Schicht überzogen, die aus einer Mischung von 1) Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymer (87-13) mit einem Fikentscher K-Wert = 32 80% 2) Epoxyharz, erhalten durch Polykondensation von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, mit einem mittleren Molgewicht von 450 5% 3) Polymethylmethacrylat mit [N] = 0,20 (in CHCl3 bei 200C) 15% besteht.
Die Polymere werden aus einer 20%igen Lösung in Methyläthylketon aufgebracht.
Die Lösung wurde bei Raumtemperatur hergestellt.
Nach dem Aufbringen wurde der Film bei 900C getrocknet.
Der überzogene Film zeigte die folgenden Merkmale: Dicke des überzuges 2 > , Adhäsion (Selbstklebebandtest) gut Zusammenbacken bei 430C keines Transparenz gut Gleitfähigkeit gut Schweissfestigkeit (Schältest) g/cm Schweisstemperatur in C überzogen/ überzogen
1200C 280 Wertvariation: 250-310 g/cm
In einem analogen Versuch ohne Polymethacrylat, in dem die gleichen Gewichtsverhältnisse von Vinylcopolymer/Epoxyharz verwendet wurden wie in der Dreikomponentenmischung, betrug die Schweissfestigkeit 185 g/cm.
Beispiele 3-6
Unter Anwendung des Verfahrens nach Beispiel 1 wurden überzogene Polypropylenfilme hergestellt und zwar mit dem Unterschied, dass anstelle von Polymethylmethacrylat in der zweiten Schicht andere Polymere oder Copolymere von Acryl- oder Methacrylsäureestern verwendet wurden; in der folgenden Tabelle sind die verwendeten Produkte und die Schweissfestigkeit der überzogenen Filme angegeben.
TABELLE Beispiel Produkt Schweissfestigkeit bei 1200 glcm 3 90/10 Methylmethacrylat/Methylacrylatcopolymer, [z1] = 0,19 260 4 90/10 Methylmethacrylat/Butylmethacrylatcopolymer, = = 0,22 260 5 Polybutylmethacrylat, [rll = 0,53 265 6 Polyisobutylmethacrylat, [7°] = 0,66 270
In einem analogen Versuch ohne Polymethylmethacrylat, in dem dieselben Gewichtsverhältnisse von Vi nylcopolymeqEpoxyharz, wie in der Dreikomponentenmischung verwendet wurden, war die Schweissfestigkeit 220 g/cm mit Wertvariationen von 200 bis 300 g/cm.
Beispiel 2
Ein Film aus Polypropylen, der im wesentlichen aus isotaktischen Makromolekülen besteht, wird mit einer Vorrichtungdes SCAE-Typs einer elektronischen Behandlung unterworfen und auf einer Seite unter Verwendung einer gewöhnlichen Beschichtungs- bzw. Laminierungsmaschine für dünne Filme mit einer 1 %eigen wässerigen Lösung von Polyäthylenimin überzogen; der Film wird dann in einem Heizschrank getrocknet und mit einer zweiten Schicht überzogen, die aus einer Mischung von 1) Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymer (87-13) mit einem Fikentscher K-Wert = 40 80% 2) Epoxyharz, erhalten durch Polykondensation von Epichlorhydrin mit Bisphenol A, mit einem mittleren Molgewicht von 450 5% 3) Polymethylmethacrylat mit einer Viskosität, gemessen in Chloroform bei 200C = 0,25 15% besteht.
Die Polymere werden aus einer 20%igen Lösung in Methyläthylketon aufgebracht.
Die Lösung wurde bei Raumtemperatur hergestellt.
Nach Aufbringung wird der Film bei 900C getrocknet.
Der überzogene Film zeigt die folgenden Merkmale: Dicke des Überzuges 2tL Adhäsion (Selbstklebebandversuch) gut Zusammenbacken bei 430C keines Transparenz gut Gleitfähigkeit gut Schweissfestigkeit (Schältest) g/cm Schweisstemperatur in C überzogen/ überzogen
1200C 220
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von überzogenen, wärmeverschweissbaren Polyolefinfilmen, die aus einem biaxial oder nicht verstreckten Polyolefinfilm und aus einem zweischichtigen Überzug bestehen, wobei die innere Schicht des Überzuges aus Amin der Formel NH2-(CHR -CH.-NH)n-H, in der R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet und n eine ganze Zahl von 1 bis 116 ist,
und die äussere Schicht des Überzuges aus einer ein Epoxyharz und ein Vinyl- oder Vinylidenpolymer oder -copolymer enthaltenden Mischung hergestellt wird.
dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Mischung als dritte Komponente ein Polyalkylacrylat, ein Polyalkylmethacrylat, ein Copolymer aus verschiedenen Alkylmethacrylaten oder ein Copolymer eines Alkylmethacrylats mit einem Alkylacrylat mit wenigstens 70% einpolymerisiertem Alkylmethacrylat enthält, wobei die Alkylgruppen der Gruppen
EMI3.1
<tb> <SEP> 0
<tb> -C-O-Alkyl
<tb> in der genannten dritten Komponente solche mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind.