CH663380A5 - Verfahren zur herstellung einer mehrschichtenfolie sowie daraus hergestellte verpackungen. - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer mehrschichtenfolie sowie daraus hergestellte verpackungen. Download PDF

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CH663380A5 CH5885/83A CH588583A CH663380A5 CH 663380 A5 CH663380 A5 CH 663380A5 CH 5885/83 A CH5885/83 A CH 5885/83A CH 588583 A CH588583 A CH 588583A CH 663380 A5 CH663380 A5 CH 663380A5
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtenfolie mit verbesserter Temperaturbeständigkeit sowie auf daraus hergestellte Verpackungen, vorzugsweise für Nahrungsmittel.
Amid-Homopolymere werden schon seit Jahren als ein Bestandteil von verschiedenen Typen von mehrschichtigen, also laminierten Folien für Verpackungszwecke verwendet. Dies aufgrund ihrer guten mechanischen und optischen Eigenschaften, sowie wegen ihrer befriedigenden Wirkung im Einsatz als Gasbarriere oder Dampfsperre. Andrerseits haben diese Art
Homopolymere weniger brauchbare Schrumpf- und Ver-schweissfähigkeit. Aus diesem Grund wurden Amid-Homopolymere hauptsächlich in nichtschrumpfenden Laminaten zusammen mit einer verschweissfähigen Schicht verwendet. Ein Fort-5 schritt bei den Amidfolien ergab sich bei der Einführung einer neuen Familie von Polyamid-Copolymeren aus verschiedenen Arten von Comonomeren.
Die Verwendung solcher Polyamid-Copolymere, in der Folge abgekürzt Copolyamid genannt, ist bei der Herstellung von io Folien für Verpackungszwecke wegen ihrer geringen Gassperre-Eigenschaften, die bei Amid-Homopolymeren sehr befriedigend ist, problematisch und wird heute deswegen in dieser Art Verwendung möglichst umgangen. Sie werden aber noch als Halteoder Strukturschicht für die Festigkeit des Laminats eingesetzt, 15 zusammen mit Gassperre- und Verschweiss-Schichten.
Andrerseits werden bei bekannten Laminaten, mit oder ohne Copolyamidschichten, Polyolefine für Verschweiss-Schichten mit niederen Schmelzpunkten eingesetzt, so dass diese Laminate nur eine geringe Hitzebeständigkeit aufweisen. Dies, speziell im 20 Einsatz bei der Nahrungsmittelverpackung mit ihren Temperaturbehandlungen wie Sterilisation, Pasteurisation, Kochen usw., erforderte es jeweils, dass solche Wärmebehandlungen vor dem Verpacken durchgeführt werden mussten. Es ist klar, dass zwischen Wärmebehandlung und Verpackung ein Kontamina-25 tionsrisiko nicht zu vermeiden ist.
Obschon Wunsch und Bedarf nach wärmeresistenten Verpackungsfolien, um darin die erforderliche Wärmebehandlung durchzuführen, eindeutig vorhanden war, war es doch nicht möglich mit den bekannten Materialien, bzw. schweissfähigen 30 Folien, dies durchzuführen, hauptsächlich wegen deren unbefriedigender Temperaturresistenz.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verpackungsmaterial, damit sind Folien und die daraus hergestellten Verpackungen wie Tüten, Taschen, Beutel usw. gemeint, zu schaffen, das 35 die oben beschriebenen Beschränkungen nicht mehr aufweist, das speziell für die Verpackung von Nahrungsmitteln geeignet ist, und auch bei Temperaturen wie sie dort verwendet werden noch eine genügend gute mechanische Festigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verpackungs-40 material zu schaffen, das eine ausgezeichnete Schweissfähigkeit hat und während der Schweissung eine genügend hohe mechanische wie thermische Festigkeit besitzt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verpackungsmaterial zu schaffen, welches ausserordentliche Verschweissei-45 genschaften und Widerstandsfähigkeit gegen Hitzeeinwirkung sowie erwünschte Heissschrumpfeigenschaften gleichzeitig auf sich vereinigt.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verpackungsfolie oder daraus hergestellte Verpackungen zu schaffen, die zusätz-50 lieh noch eine markante Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen aufweist.
Diese Aufgabe bzw. Aufgaben werden gelöst durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung.
Die Erfindung wurzelt in der Entdeckung, dass Copolyamide 55 in folienartigen Laminaten als Oberflächenschichten für die Verschweissung und für den Beschädigungsschutz verwendet werden können und dass die daraus entstehenden Vorteile von keiner der konventionellen heissschrumpfbaren Mehrschichtfolien mit polyolefinischen Verschweissungsschichten erreicht 60 wird.
Entsprechende Versuche mit verschiedenen Verpackungsmaterialien in verschiedenen Dicken, Anzahl Schichten, Anordnungen und Zusammensetzungen verschiedener Schichten, zeigten, dass die Anwendung von Copolyamid Versiegelungsschich-65ten einer Mehrschichtfolje ein Verpackungsmaterial ergibt, das resistent gegen längere Wärmeeinwirkung bei höheren Temperaturen ist, ohne dass dabei weder die Schweissstellen noch die mehrschichtige Folie geschädigt werden ; es tritt auch keine
Delaminierung des Folienverbundes auf noch eine unerwünschte Faltenbildung.
Die für die Erfindung brauchbaren Copolyamide erhält man durch eine Random-Copolymerisation von Vorläufer- oder Präkursor-Monomeren von zumindest zwei verschiedenen Polyamiden. Wie bekannt ist, leiten sich Polyamide entweder von der Polymerisation eines einzigen Monomertyps mit beispielsweise Amino- oder Säuregruppen, typischerweise Lactame ab oder von der Polykondensation von zwei polyfunktionellen Monomeren, beispielsweise Polyamine mit Polycarbonsäuren.
Bei der Herstellung von Copolyamiden zur Verwendung gemäss Erfindung werden beispielsweise zwei verschiedene Lactame oder zwei verschiedene Polyamine und Polycarbonsäuren oder ein Lactam einerseits und ein Polyamid, mit einer Polycar-bonsäure andererseits miteinander in Beziehung gebracht.
Diese für die Erfindung brauchbaren Copolyamide können hergestellt werden von Caprolactam, Lauryllactam, w-Ami-noundecylsäure, Adipinsäure, Azelinsäure, Sebacinsäure, Undecylsäure, Terephthalsäure, Dodecylsäure, Hexamethylen-diamin, p-Xylilendiamin usw. Copolyamide, die im Handel erhältlich sind, figurieren unter Handelsmarken wie Grilon CA 6 und Grilon CR 9 (von EMS Chemie), Ultramid C 35 (von BASF), Durethan C 38 (von Bayer), Novamid 2030 und Nova-mid 2020A (von Mitsubishi).
Diese Copolyamide sollen vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 120-240 °C aufweisen, gemessen auf einem Perkin Elmer DSC-2-Gerät.
Zweckmässigerweise werden die in der Mehrschichtfolie gemäss Erfindung als Versiegelungsschicht eingesetzten Copolyamide auf den spezifischen Verwendungszweck der resultierenden Mehrschichtfolie abgestimmt. Ganz speziell für die Verwendung als Verpackung von Nahrungsmitteln wie Fleisch, Schinken usw., wird die Copolyamidschicht zusammen mit einer Grundoder Strukturschicht für die nötige Festigkeit bei dieser Anwen-dung und mit einer Schicht aus einem Material, das gute Gas-sperr-Eigenschaften hat, zu einer Mehrschichtfolie verbunden.
Die Gassperrschicht kann aus einem Polymer bestehen, das ohnehin für diesen Zweck verwendet wird, beispielsweise ein Copolymer von Äthyl/Vinyl- Alkohol (AeVOH), Polyvinyli-denchlorid (PVDC) oder Copolymere davon. Und für die Grund- oder Strukturschicht eignet sich irgendwelches Kunststoffmaterial, das die nötige Festigkeit bezüglich der spezifischen Anwendung aufweist, beispielsweise olefinische Polymere oder Copolymere.
Ein Beispiel für einen einfachen Aufbau einer Mehrschichtfolie gemäss Erfindung:
Copolyamid/AeV OH/Copoly amid
Für die Verwendung bei sehr hohen Temperaturen kann das direkte Aufbringen der Gassperrschicht auf die Polyolefinschicht inadäquat sein, hier ist es besser eine Kleberschicht zwischen den verschiedenen Folienschichten vorzusehen.
Beispiele für eine Mehrschichtfolie gemäss Erfindung mit mehr als drei Schichten:
INNENSEITE AUSSENSEITE
1. Copolyamid/Kleber/Grundschicht/PVDC/Schutzschicht
2. Copolyamid/1. Kleber/2. Kleber/PVDC/3. Kleber/Schutzschicht worin die Innenseite diejenige ist, die mit dem Nahrungsmittel in Berührung kommt und auch verschweisst wird. In diesen Beispielen kann die Grund- oder Füllschicht und die Schutzschicht aus kostengünstigen olefinischen Materialien mit guten Hafteigenschaften zu PVDC bestehen, beispielsweise ein Copolymer von Äthylen/Vinylacetat (EVA).
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Die Kleberschichten können aus modifizierten olefinischen Copolymeren bestehen, beispielsweise modifizierte EVA ähnliche und im Handel unter den Markennamen Plexar (von Chem-plex), Aimer (von Mitsui), Orevac (von ATO-Chemie ) erhältliche Materialien oder aber Copolymere von Äthylen/Methylacry-lat oder Äthylen/Acrylsäure.
Die Folie gemäss obigem Beispiel (2) eignet sich für Einsätze bei sehr hohen Temperaturen, doch muss für die Haftung zwischen der PVC-Schicht und der Grundschicht auf der einen Seite und der Schutzschicht auf der anderen Seite der jeweilige geeignete Kleber ausgewählt werden. Die Mehrschichtfolien gemäss Erfindung, welche Copolyamid als Verschweissschicht verwenden, sind besonders wärmeresistent. Diese Resistenz besteht natürlich auch beim Verschweissen der Folien zu Beuteln, Säcken, Taschen usw., oder bei einer Verschweissung der Folie gleich nach dem Umwickeln des zu verpackenden Produkts.
Im Gegensatz zu den bekannten Verpackungsfolien, welche einer Heissschrumpfbehandlung bei einer Temperatur bis gegen 96 °C für nicht mehr als 1 bis 2 Minuten standhalten, kann man aus Mehrschichtfolien gemäss Erfindung hergestellte Beutel einer Pasteurisationsbehandlung bei 95 °C während 1 Stunde, einer Sterilisationsbehandlung bei 120 °C während 10 Minuten und zum Kochen bei 70 °C bis zu 14 Stunden schadlos aussetzen. Bei einerweiteren Ausführungsform, in der Copolyamidschichten von einer geeigneten Dicke in der Grössenordnung von 5-50 micron verwendet werden, erweisen sich diese nicht nur als ausserordentlich wärmeresistent, sondern zeigen auch extrem gute Eigenschaften gegen Beschädigungen und insbesondere gegen Schürfungen.
In der Tat hat es sich erwiesen, dass Copolyamid-Filme, wenn sie gemäss Erfindung verwendet werden, zusätzlich zu den erwähnten ausserordentlichen Eigenschaften als verschweissfä-hige Innenschicht noch eine hohe Resistenz gegen Stichverlet-zungen, oder allgemeiner gegen die Einwirkung spitzer Gegenstände zeigen.
Alternativ zu den beschädigungsresistenten Copolyamidin-nenschichten, können weitere solche beispielsweise als Aussen-schichten verwendet werden. In diesem Fall hat die Copolyamid-schweissschicht eine geringe Dicke von nur etwa 3 micron, wobei die erhöhte Resistenz durch mindestens eine weitere Copoly-amidaussenschicht von 10-100 micron gewährleistet wird. Selbstverständlich können weitere Copolyamidschichten in derselben Mehrschichtfolie vorgesehen sein; die hier diskutierte erfinderische Lehre lässt eine Unzahl brauchbarer Variationen und Kombinationen zu, die nur durch ihren Verwendungszweck jeweils eingegrenzt werden. Bei einer geeigneten Orientierung der eingesetzten Schichten und bei individueller Kombination zu einer Mehrschichtfolie, lassen sich Laminate mit ausgezeichneter Heissschrumpf-Charakteristik herstellen.
Die Mehrschichtfolie gemäss Erfindung wird mit Hilfe konventioneller Techniken hergestellt. Darunter verstehen sich das Blasen der einzelnen Folien, das Schichten und wahlweise Kleben dieser zu einem Laminat und/oder das gemeinsame Coextru-dieren und Blasen mit nachfolgendem Recken und Orientieren usw., um die Heissschrumpffolien gemäss Erfindung zu erhalten.
Für die daraus herzustellenden Verpackungen, beispielsweise Beutel, können ebenfalls bekannte Methoden angewendet werden. Beispielsweise wird ein geblasener koextrudierter Schlauch der erfindungsgemässen Schichtung zusammengelegt und querdurch verschweisst; so entstehen Säcke oder Beutel. Diese können aber auch hergestellt werden, indem der geblasene Schlauch nach dem Glattlegen einseitig aufgeschlitzt wird. Dies ist dann die Öffnung der nach Querdurchschweissung erhaltenen Beutel.
Die Heissschrumpfeigenschaften der Mehrschichtfolien gemäss Erfindung sind sehr befriedigend und entsprechen den Anforderungen im oben diskutierten Einsatz. Die Transparenz
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der Copolyamidschichten, entsprechend ihrer optisch kristallklaren Eigenschaft, macht solche Verpackungen dort sehr geeignet, wo es auf die direkte Präsentation des Inhalts ankommt.
Im Anschluss werden noch zwei Ausführungsbeispiele für erfinderische Mehrschichtfolien besprochen:
Beispiel 1
Es wurden Beutel mit einer Schweissschicht aus Copolyamid hergestellt und anschliessend getestet. Der Aufbau der Beutel und die Testresultate sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.
Gemäss Tabelle ist Ny CA6 ein Copolyamid der EMS Chemie; SU ist Surlyn von Dupont, es ist der Handelsname für deren inonmeric resins; EVA ist ein Copolymer von Äthylen/Vinyl-acetat mit einem Vinylacetatanteil von 18% Gew. ; VPHB ist ein von GRACE entwickeltes Verfahren zur Beurteilung der Heiss-festigkeit einer Schweissung (ein Wärmeplatztest bei variablen Aufblas-Drücken, auf Englisch Variable Pressure Hot Burst VPHB). Dieser Test besteht aus folgenden Massnahmen: Ein geschweisster Beutel wird in heisses Wasser getaucht, dann wird er unter zunehmendem Druck aufgeblasen, wobei der Druck ständig registriert wird, der Druck beim Aufbrechen der
Schweissnaht ist (in bezug zur Temperatur) eine Kennzahl für die Güte der Schweissung. In diesem Beispiel ist der Druck auf eine entsprechende Wassersäule in «inches» bezogen, die Werte liegen zwischen 10 und 20.
5 Kolonne 1 der Tabelle zeigt die Eigenschaften eines lschicht Copolyamid-Films, der geeignet ist zur Herstellung von Laminaten gemäss Erfindung. Man sieht auch in der Tabelle, dass die gemäss Erfindung hergestellten Beutel in Kolonne 1 und 2 exzellente Wärmeresistenz-Eigenschaften zeigen. Mehr noch, io sie weisen auch eine gute Heissschrumpfbarkeit und gute Gassperreigenschaften auf.
Beispiel 2
Aus Verpackungsgüte- und Schürffestigkeits-Prüfungen, die 15 an heissschrumpfbaren Probebeuteln ausgeführt wurden, beispielsweise an solchen, die Grilon CA6/Surlyn 1652/D-BB1 mit einer Gesamtdicke von 130 micron aufweisen und in denen Keramik-Terrinen verpackt wurden, resultierten nach einem Transportweg von über 1000 km auf einem Lastwagen. Rückwei-20 sungsquoten von nur der Hälfte derer von einer Verpackung mit D-BBl-Beuteln gleicher Dicke, wie sie zurzeit von GRACE vertrieben werden.
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Claims (14)

663 380 PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer schweiss- und heissschrumpfbaren Mehrschichtfolie, dadurch gekennzeichnet, dass man Copolyamidschichten durch Zufalls-Mischpolymerisation von Präkursor-Monomeren erzeugt und miteinander verbindet, wobei die Copolyamide Schmelzpunkte im Bereich von 120 bis 240 °C aufweisen, und dass eine schweissbare Oberflächenschicht aus den Copolyamiden hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyamide aus den Präkursor-Monomeren Caprolactam, Lauryllactam, w-Aminoundecylsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Undecylsäure, Terephthalsäure, Dodecyl-säure, Hexamethylendiamin, p-Xylilendiamin hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Schweissschicht zusätzliche Schichten, wie Copolyamidschichten und mindestens eine Gassperrschicht, verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Gassperrschicht aus Copolymeren von Äthylen/Vinyl-alkohol (AVOH) oder Polyvinylidenchlorid verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Copolyamidschichtmit einer Dicke von 3 bis 50 [xm verwendet, die nicht nur als schweissbare Schicht, sondern auch als hochresistente Schutzschicht gegen äussere Einwirkung dient.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man eine weitere, 10 bis 100 um dicke, Oberflächen-Copolyamidschicht als hochresistente Schutzschicht gegen äussere Einwirkung benutzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herbeiführung einer Heissschrumpfbarkeit der Mehrschichtfolie eine biorientierte, weitere Copolyamidschicht verwendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens eine Schutzschicht aus einem von einem olefinischen Monomer abgeleiteten Polymer benutzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Folienschichten mindestens teilweise durch gemeinsame Extrusion miteinander verbindet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Folienschichten mindestens teilweise durch Klebschicht-Zwischenlagen miteinander verbindet.
11. Nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellte Mehrschichtfolie.
12. Verwendung der Mehrschichtfolie nach Anspruch 11 zur Herstellung von heissschrumpfbaren Verpackungsartikeln.
13. Verpackungsartikel hergestellt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er Schweissverbindungen zwischen Copolyamidschichten aufweist und Erwärmungen im Bereich von 70 bis 120 °C während 10 min bis 15 h widersteht.
14. Verpackungsartikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er als Beutel, insbesondere für Nahrungsmittelverpackungen, ausgeformt ist.
CH5885/83A 1982-11-03 1983-10-31 Verfahren zur herstellung einer mehrschichtenfolie sowie daraus hergestellte verpackungen. CH663380A5 (de)

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CH663380A5 true CH663380A5 (de) 1987-12-15

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