CS216943B2

CS216943B2 - Weldeable multilayer foil

Info

Publication number: CS216943B2
Application number: CS807035A
Authority: CS
Inventors: Heinrich Rosenthal; Ingo Schinkel; Guenter Eger
Original assignee: Wolff Walsrode Ag
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1982-12-31
Also published as: NO802938L; DK161500C; DE2941909A1; EP0027586A1; DK438380A; AU6323380A; DK161500B; SU1082325A3; BR8006632A; ZA806360B; DD160340A5; NO154788C; FI803251L; NO154788B; FI68848B; EP0027586B1; DE3060632D1; PL227335A1; JPS6356864B2; ES495981A0

Description

Vynález se týká svařo-vatelné dloužené polyolefinové několikavrstvové fólie, která je . obzvláště vhodná jakožto obalová fólie a především jakožto obal pro- cigaretové krabičky.

Použití ethylenových homopolymerů a kopolymerů pro' výrobu svařovatelných dloužených obalových fólií je již dlouho- známé.

Jsou známy také četné pokusy zlepšit vlastnosti těchto několikavrstvových fólií. Tak se popisuje v DE patentovém spise č. 1161 679 způsob pro výrobu několikavrstvové fólie z ethylenového homopolymerů s dobrou svařovatelností a s dobrou přilnavostí jednotlivých vrstev.

V DE zveřejněné přihlášce vynálezu DOS číslo 1 504 352 se popisuje způsob zlepšení svařovatelnosti za horka dloužením orientovaného- filmu termoplastického z polypropylenu s polyethylenovým povlakem, přičemž se při sváření uzavírací zóna obalu podstatně nésmrsfuje a tak se vzhled a pevnost svaru nepříznivě neovlivňuje.

V DE zveřejněné přihlášce vynálezu DOS č. 1 504 625 se popisuje několikavrstvová fólie sestávající z polypropylenové -střední vrstvy a vždy z jedné polyethylenové vrstvy na obou vnějších stranách.

Všechny tyto známé, několikavrstvové fólie- - vykazují však -obtíže při použití na rychloběžných obalových strojích, zvláště na rychloběžných balicích strojích pro cigaretové krabičky. Při vysokých balicích rychlostech dochází zvláště k chybným svarovým švům, -k chybným obalům, ' což má za následek přerušování a ulpívání na strojních dílech v důsledku oděru.

Ve známých -fóliích se v široké míře používá amidů mastných kyselin ke zlepšení kluzných vlastností, což však nevykazuje dobrý chod -na rychloběžných strojích. Také v DE zveřejněné přihlášce vynálezu DOS č. 2 225- 703 popsaná přísada neslučitelné termoplastické pryskyřice nepřinesla žádaný výsledek.

Z nedostatků v současné době známých fólií tedy vyplynul - úkol vyrobit několikavrstvovou fólii s velmi dobrou kluzností a průchodem strojem, která by byla obzvláště vhodná jakožto -obal cigaretových krabiček.

Tento úkol je vyřešen svařovatelnou, alespoň monoaxiálně dlouženou, několikavrstvovou fólií, sestávající -alespoň z jedné polypropylenové -fólie -a alespoň ze - svařovatelné fólie z polyethylenu nebo z ethylenového kopolymerů s- alespoň 4 % hmotnostními ethylenu, která je vyznačena tím, že svařovatelná vrstva je kombinací hmotnostně

0,3 až 1,0 %, s výhodou 0,4 až 0,7 °/o, vztaženo na hmotnost svařitelné vrstvy, N,N-bis-(hydroxyalkyl)alkylaminu s 1 až 4 atomy uhlíku v -alkylhydroxylovém podílu a s 12 až 16 atomy uhlíku v alkylaminovém podílu, dále

0,1 až 0,7 o/o, s výhodou 0,15 až 0,50 %, Vztaženo na hmotnost svařitelné vrstvy, dispergovatelného, s polyethylenem, popřípadě termoplastického polymeru s teplotou měknutí maximálně 50 °C -nad nebo pod - teplotou měknutí polyethylenu nebo ethylenového- kopolymerů a dále

0,2 až 0,8 «/o, s výhodou 0,3 až 0,6 °/o, vztaženo na hmotnost svařitelné vrstvy polydialkylsiloxanu s 1 až 3 atomy uhlíku v alkylovém podílu, s- viskozitou -alespoň 1 m²/s při teplotě 20 °C.

Polypropylenem -jádrové fólie je s výhodou isótaktický 'polypropylen s hustotou 0,90 až 0,91 g/cm³ a s- indexem toku taveniny 1 až 4 g/10 m-in. při teplotě 230 °C za tlaku 0,216 MPa (podle DIN 53 735).

Polymerem -svařitelné vrstvy je ethylenový monopolymer nebo kopolymer, přičemž se s výhodou používá polyethylenu o vysoké hustotě nebo- statistického ethylenpropylenového kopolymerů s alespoň hmotnostně 4 % ethylenu, s- výhodou s 95 % propylenu -a s 5 % hmotnostními ethylenu.

Hustota polymeru svařitelné vrstvy by měla být s- výhodou v oboru 0,895 až 0,960 g/cm3, index toku taveniny by měl být 1 až 7 g/10 min. při teplotě 190 °C za tlaku 0,216 MPa a teplota tání krystalitu podle typu 125 až 148 °C (v polarizačním mikroskopu).

Jakožto složky 1 aditivní kombinace se používá -alifatických terciárních aminů - s dlouhým řetězem, které mají popřípadě jednu nenasycenou vazbu, s výhodou se používá terciárních aminů, jejichž -alifatický zbytek -obsahuje 12 až 18 atomů uhlíku a které 'jsou substituovány dvěma hydroxyalkylovými skupinami s 1 až 4 atomy uhlíku. Obzvláště výhodnými jsou N,N-bis-(2-hydroxyethyl) alkylaminy s 12 až 16 atomy uhlíku v alkylovém podílu.

Se svařovatelným polymerem neslučitelné polymery termoplastické by měly mít teplotu bodu měknutí maximální 50 °C pod nebo -nad teplotou bodu měknutí svařovatelného polymeru -a měly by být dispergovány ve svařovatelném polymeru a měly by mít s- výhodou velikost částic 0,01 -až 4 pm a zvláště 0,1 -až 2 um. Dispergace neslučitelného polymeru ve svařitelné hmotě se provádí o sobě známými způsoby. Obzvláště jsou vhodné -termoplastické pryskyřice, jako -jsou kopolymery ethylenu a -metakrylové. kyseliny (teplota bodu měknutí 90 až 99 °C), polylaurolaktamid (teplota bodu měknutí ' 180 °C J, akrylonltrilbutadienmetakrylátové kopolymery (teplota bodu měknutí 80 °C), ethylenvinylalkoholové kopolymery ( 'teplota -bodu měknutí 185 °C). Především - 'jsou výhodné kopolymery ethylenu a metakrylové kyseliny, která může být popřípadě zcela nebo- částečně ve formě alkalické soli nebo s- výhodou ve formě zinečnaté soli -a polylaurolaktam.

Jakožto třetí aktivní složka používaná polydialkylsiloxanu s výhodou s 1 až 3 atomy uhlíku v alkylové skupině by měly mít s výhodou viskositu alespoň 1 m²/s při 20 °C. Obzvláště výhodně se používá polydimethylsiloxanu.

Použitím aditivní kombinace podle vynálezu se dosáhlo toho, že se nejen výrobí několikavrstvová fólie s velmi dobrou průchodností strojem a s velmi dobrou Mužností, ale že je také možno upustit od obvyklých elektrických předběžných úprav fólie, které, jak známo, kluznost fólie zhoršují. Také se nepozoruje žádné poškrábání nebo zakalení fólie, ke kterému dochází u fólií, jejichž vzdálenost je udržována prostředky na bázi anorganických prášků. S překvapením nedochází také к žádnému nepříznivému ovlivnění polepitelnosti fólie, například páskem napomáhajícím roztržení, jakkoliv při použití polyalkylsiloxanů by tato obava byla na místě.

Proto nebylo možno Očekávat, že se aditivní kombinací podle vynálezu dosáhne žádaného zlepšení známých několikavrstvových fólií, jelikož také použití známých kluzných prostředků, jako jsou například nasycené nebo nenasycené amidy mastných kyselin, jakož také výšemblekulární substituované amidy mastných kyselin s teplotou bodu tání 70 až 150 °C, jako jsou amidy erukové kyseliny, amid olejové kyseliny, alkyldiamidy mastných kyselin, N,N-polyethoxylováné amidy mastných kyselin nepřinesly žádné dostatečné kluzné vlastnosti na rychloběžných balicích strojích.

Vynález se také týká použití několikavrstvových fólií podle vynálezu, zvláště několikavrstvové fólie s jednou polypropylenovou vrstvou a se dvěma svařitelnými vrstvami jakožto obalové fólie zvláště pro cigaretové krabičky.

Výroba a zpracování hmoty pro svařitelnou vrstvu, to znamená dávkování a zapracování přísad do polymeru pro svařitelnou vrstvu a uvádění do styku této hmoty s polypropylenovou jádrovou fólií je možné o sobě známými způsoby, jako je vrstvení nebo vytlačování taveniny.

Výhodné je přímé přidávání přísad, takže je možné vyhnout se nákladnému způsobu přípravy koncentrátu přísad (masterbeče).

Dále je výhodné hmotu odděleně od vytlačování polypropylenového filmu v následujícím stupni dloužení nanášet na jádrovou fólii.

S výhodou je jádrová fólie biaxiálně a svařitelné fólie jsou alespoň monoaxiálně dlouženy.

Pro biaxiální dloužení se může použít o sobě běžných způsobů dloužení. Několikavrstvová fólie podle vynálezu by měla mít polypropylenovou jádrovou fólii s výhodou o tloušťce 10 až 50 ₍wm a svařitelnou vrstvu o tloušťce 0,8 až 2 μΐη, obzvláště s výhodou o tloušťce 1 ^m.

Několikavrstvové fólie podle vynálezu se mohou také potiskovat a opatřovat roztrhovacími pásky.

Průběh balení se posuzuje podle kritérií stanovených obsluhovacím personálem strojů, jako je posuv, přehyb a odolnost proti oděru. Jestliže při balení při vyšším stupni rychlosti nedochází к žádnému narušení se zřetelem na tato kritéria, splňuje fólie na ni kladené požadavky. Již příležitostné narušení znamená, že je fólie nevhodná. Předpokládá se, že se narušování vyloučí dobrým nastavením obalového automatu před průběhem zkoušky.

Pevnost svaru švu se zjišťuje ručně. Je dostatečná, jestliže při střihovém zatížení svarového švu je zapotřebí značného vynaložení síly к rozrušení svarového švu. Pevnost svarového švu je také dobrá, jestliže se obalová fólie při stejném zatížení roztrhne jinde než ve svarovém švu.

Čirost se posuzuje vizuálně na hotových obalech. Čirost obalu je uspokojující, jestliže je natištěný obraz znatelný bez zakalení. Ztráta čirosti je obzvláště znatelná u tmavých tiskových obrazců.

Popelová zkouška se provádí po určitém nabití fólie třikrát -opakovaným třením vlněnou látkou v jednom směru. Popelová zkouška je negativní, jestliže se cigaretový popel přitahuje z asi 3 cm vzdálenosti od fólie s elektrostatickým nábojem.

Příklad 1

Do 98,7 % hmotnostních polyethylenu o hustotě 0,954 g/cm³, s indexem toku taveniny 3 g/10 min při teplotě 190 °C za tlaku 0,216 MPa a s oborem teploty tavení krystalitu 128 až 133 ^CC se při teplotě hmoty asi 225 °C zapracovává směsným vytlačováním,

0,5 % hmotnostních N,N-bis-(2-hydroxyethyl) aminu,

0,5 % hmotnostních kopolymeru ethylenu a metakrylové kyseliny, ve které je část karboxylových skupin ve formě zinečnaté soli, o hustotě 0,936 g/cm³, s indexem toku taveniny 5 g/10 min při teplotě 190 °C za tlaku 0,1 MPa a o teplotě tání 99 °C -a

0,3 % hmotnostní polydimethylsiloxanu o hustotě 0,985 g/cm³ při teplotě 20 °C a o viskozitě 1 m% při teplotě 20 °C.

Tato tvarovací hmota se o sobě známým způsobem oboustranně nanáší na jádrovou polypropylenovou fólii a s ní se dlouží. Jádrová fólie sestává z polypropylenu o hustotě 0,905 g/cm³, s indexem toku taveniny 2 g/10 min při teplotě 230 °C za tlaku 0,216 MPa a s teplotou tání 160 až 166 °C.

Tak vzniklá několikavrstvová fólie má tuto strukturu: Ιμΐη svařovatelnou vrstvu (19 μπι jádrovou fólii), 1 svařovatelnou vrstvu.

Posun ústřižků fólie v balicím místě rychloběžného balicího stroje -o rychlosti 265 obalů/min je nerušený.

Svařování ' při teplotě 138 ' až 143 ^CC vede k pevným svarům. K přehybu není námitek. Variací ' přehýbače zůstává zachován dobrý ohýb.

Stroj běží nerušeně po mnoho hodin. Oděr na svařovacích válcích, na formátových ’ plechách nebo na vodicích válcích nenastává.

Čirost obalu je dobrá, to · znamená, že tisk pod obalovou fólií je znatelný ¹ bez zakalení.

Antistatický charakter doložen popelovou zkouškou.

Výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

Příklad 1 a (srovnávací)

Hmota ·pro· svařovatelnou vrstvu je stejná jako podle příkladu 1. Také její výroba a tloušťka odpovídá příkladu 1. Několikavrstvová fólie se však · elektricky upravuje koronárním výbojem, takže antistatické působení je jasně Zjistitelné nejen popelovou Zkouškou, ale také měřením podle Shishido (poločas výboje).

Takto upravená fólie není do stroje hladce vtahována, jelikož· klouzání fólie je obtížnější. TOtéíž platí pro· obalení krabičky. Lepších antistatických vlastností fólie se tedy nevyužije.

Příklad 2

Pro svařovatelnou vrstvu se obmění složení tímto způsobem.:

98,5 % hmotnostních ethylenpropylenovélio kopolymerů se 4,5 % hmotnostními ethylenu s hustotou 0,901 g/cm3, β indexem toku taveniny 2 g/10 min při 190 °C za tlaku 0,216 MPa a s oborem teploty bodu měknutí 142 až 148 °C, se smíchá se

0,5 % hmotnostními aminu jako podle příkladu 1 a se

0,5 % hmotnostními termoplastického polymeru jako podle příkladu 1 a se

0,5 ·% · hmotnostními polydimethylsiloxanu jako podle příkladu 1.

Tato hmota se o sobě známým způsobem nanese na jádrovou polypropylenovou fólii a s ní se dlouží.

Několikavrstvová fólie má se zřetelem na svou tloušťku stejnou výstavbu jako podle příkladu 1.

Fólie se na rychloběžných balicích strojích o rychlosti 265 obalů/min chová velmi dobře, jak je zřejmé z tabulky 1.

Příklad 3

Z 99,0 % hmotnostních ethylenhomopolymeru jako podle příkladu 1 a

0,5 % hmotnostních aminu jako podle příkladu 1,

0,2 % hmotnostních polylaurolaktamu s oborem teploty bodu tání 176 až 180 °C a

0,3 % hmotnostních polydimethylsiloxanu jako· podle příkladu 1, se vyrobí svařovatelná hmota.

Tato hmota se jako v předešlých příkladech o sobě známým způsobem nanese na polypropylenovou jádrovou fólii a s ní· se dlouží.

Několikavrstvová fólie má štejné rozdělení tloušťky jako· podle příkladu 1.

Fólie se na rychloběžných balicích strojích s 265 obaly/min chová velmi dobře. Teplota svařování je 146 °C. Výsledky zkoušek několikavrstvové fólie jsou uvedeny v následující tabulce 1.

Svaritelná vrstva °/o hmotnostní polyethylen · 98,7 99,0 98,7 ethylen/propylenový Сг-4 % kopolymer 98,5 ♦ Ю in

CD CD CD in O~

CM on o cd

LO	ΙΌ	Ю
CD	o	o

TJ TJ ω φ > >

in o

CD СЛ

ό ř-i rQ O TJ 'Φ a >ω o ca o

T3 '>>'Ctí '>>'>> 'Ctí í-< Ри řn P-ι tn 4D ХЗ ДИ X> JD O O O O O TJ TJ ŤJ TJ T3

8 8 8 8

CD CD CD CD (D > > > > >

Claims

PŘEDMĚT

1. Svařitelná několikavrstvová fólie, sestávající alespoň z jedné polypropylenové fólie a alespoň z jedné svařovatelné fólie z polyethylenu nebo z ethylenového kopolymeru, obsahujícího alespoň hmotnostně 4 % ethylenu, vyznačená tím, že svarovatelná vrstva je aditivní kombinací hmotnostně 0,3 až 1 %, vztaženo na hmotnost svařovatelné vrstvy, N,N-bis-(hydroxyalkyl)alkylaminu s 1 až 4 atomy uhlíku v alkylhydroxylovém podílu a s 12 až 16 atomy uhlíku v alkylaminovém podílu, 0,1 až 0,7 %, vztaženo na hmotnost svařovatelné vrstvy, dispergovatelného, s polyethylenem popřípadě s ethylenovým kopolymerem neslučitelného' termoplastického polymeru s teplotou měknutí maximálně 50 °C nad nebo pod teplotou měknutí polyethylenu nebo ethylenového kopolymer u a 0,2 až 0,8 °/o, vztaženo na hmotnost svařovlatelné vrstvy, polydialkylsiloxanu s 1 až 3 atomy uhlíku v alkylovém podílu, s viskozitou alespoň 1 m²/s při teplotě 20 °C.
2. Svařovatelné několikavrstvová fólie podle bodu 1 vyznačená tím, že aditivní komvynAlezu binace sestává hmotnostně z 0,4 až 0,7 %

N, N-bis-(^:hydroxyalkyl)alkylamlnu, 0,15 až

O, 5 % termoplastického polymeru a 0,3 až 0,6 % polydialkylsiloxanu.
3. Svařovatelné několikavrstvová fólie podle bodů 1 až 2 vyznačená tím, že N,N-bis-(hydroxyalkyljalkylaminem je N,N-bis-(hydroxyethyl)allkylamin s 12 až 16 atomy uhlíku v alkylaminovém podílu.
4. SVařovatelná několikavrstvová fólie podle bodů 1 až 3 vyznačená tím, že termoplastickým polymerem je kopolymer ethylenu a metakrylové kyseliny, akrylonltrilbutadienmetakrylátový kopolymer, ethylenvinylalkoholový kopolymer nebo polylaurolaktam.
5. Svařovatelné několikavrstvová fólie podle bodů 1 až 6 vyznačená tím, že polyalkylsiloxaneím je polydlmethylsiloxan.
6. Svařovatelné několikavrstvová fólie podle bodů 1 až 5 vyznačená tím, že jádrová fólie je dloužena biaxlálně a svarovatelná vrstva alespoň monoaxiálně.