DE1285745B

DE1285745B - Herstellen siegelfaehiger Oberflaechen auf Folien aus Polyolefinen oder Polyaethylenterephthalat

Info

Publication number: DE1285745B
Application number: DEK53192A
Authority: DE
Inventors: Buchheister; Dr Gerhard; Dr Markus; Seibel
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1964-06-11
Filing date: 1964-06-11
Publication date: 1968-12-19
Also published as: BE665102A; NL6506926A; FR1435693A; GB1095837A; LU48782A1; CH453682A; US3424735A

Description

Für Verpackungszwecke werden Folien aus thermoplastischen Kunststoffen in großem Maße eingesetzt. Hierbei werden Beutel und Packungen meist durch Verschweißen, Versiegeln oder Verkleben hergestellt. Beim Verschweißen werden die thermoplastischen Folien örtlich verschmolzen. Es können jedoch z. B. biaxial verstreckte Polypropylenfolien trotz ihrer thermoplastischen Eigenschaften nicht durch Temperatureinwirkung bis zur Erweichung zum Verschweißen gebracht werden, da in diesem Temperaturbereich die Orientierung wiederaufgehoben wird, die Folie stark schrumpft und keine einwandfreie faltenlose Verbindung erhalten wird.

Man hat daher versucht, die Oberfläche solcher Folien so zu verändern, daß ein Versiegeln bei niedrigeren Temperaturen möglich ist. Man spricht von Versiegeln, wenn nur eine, gegebenenfalls gesondert aufgebrachte Oberflächenschicht und nicht die gesamte Folie an der Verbindung durch Temperatureinwirkung beteiligt ist. Während die sogenannten Siegelschichten miteinander verschmelzen, bleibt die Struktur der darunterliegenden Folien erhalten. Als Siegelschichten wurden bereits bei niedrigeren Temperaturen erweichende Verbindungen aus Lösungen, aus Dispersionen oder aus der Schmelze aufgebracht. Durch Wärmeeinwirkung auf diese Schichten lassen sich dann orientierte Folien miteinander verbinden, ohne daß das unerwünschte Schrumpfen der Nähte auftritt.

Es ist auch bekannt, polymerisierbare Verbindungen auf Folien aufzubringen und dann unter Einwirkung von Katalysatoren zu polymerisieren, wobei sie die gewünschte erweichbare Schicht bilden. Auch durch elektrische Entladungen können die Oberflächen von Polyolefinfolien in geringem Maße siegelfähig gemacht werden. Beispielsweise läßt sich durch sehr intensive Behandlung der Folienoberflächen mit elektrischen Entladungen in Luft eine gewisse Siegelfähigkeit erzielen, die aber in der Praxis nicht ausreicht. Dieser Effekt wird etwas verbessert durch die Einwirkung der obengenannten elektrischen Entladungen in Gegenwart von polymerisierbaren Monomeren. Die damit erzielbare Siegelfähigkeit ist aber unter den gewählten Behandlungs- und Siegelbedingungen ebenfalls unzureichend.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung von siegelfähigen Oberflächen auf Folien aus Polyolefinen oder Polyäthylenterephthalat, indem man diese einer elektrischen Entladung in Gegenwart von polymerisierbaren monomeren Vinylgruppen enthaltenden organischen Verbindungen, Vinylidenchlorid, Chloracrylnitril, Hexachlorbutadien oder Maleinsäureanhydrid für sich allein oder in Mischung miteinander aussetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folien in Gegenwart der Monomeren der elektrischen Entladung in einer Chlor- und/oder Bromgas enthaltenden Atmosphäre aussetzt.

Durch die erfindungsgemäße Behandlung werden die Siegeltemperaturen der Folien so weit herabgesetzt, daß man das Heißsiegeln in einem Temperaturbereich durchführen kann, in dem noch kein nennenswerter Hitzeschrumpf eintritt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat daher besonders für das Versiegeln von verstreckten Folien, beispielsweise solchen aus Polypropylen, Bedeutung. Es kann jedoch auch mit Vorteil beim Versiegeln unverstreckter Folien aus Polyolefinen, beispielsweise Polyäthylen niederer und hoher Dichte, und Polyäthylenterephthalat angewendet werden. Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Behandlung kann eine auch sonst bei der Coronabehandlung von Folien übliche Vorrichtung benutzt werden, die aus einer geerdeten, an der Oberfläche isolierten Walze besteht, welche die untere Begrenzung eines gasdicht auf der Walze aufsitzenden, mit Gaszuleitungen versehenen Kastens darstellt, in dem parallel zur Walzenoberfläche Elektroden angeordnet sind, die in Draht-, Gitter- oder Leistenform ausgebildet sein können.

Die Atmosphäre im Kasten wird durch Gaszuleitungsrohre eingestellt. Sie enthält als Halogen vorzugsweise Chlor oder Gemische von Chlor mit Luft, Stickstoff oder anderen Gasen. Wenn die erfindungsgemäß zu verwendenden Monomeren gasförmig sind, werden sie zweckmäßig ebenfalls durch die Gaszuleitungsrohre in den Reaktionsraum eingeleitet. Nicht gasförmige Monomeren können durch Auflösen in einem Lösungsmittel, beispielsweise Trichloräthylen, und Durchblasen von Stickstoff in den Reaktionsraum gebracht werden. Eine weitere Möglichkeit der Einführung der nicht gasförmigen Monomeren in den Reaktionsraum besteht darin, sie durch Sprühen oder Tauchen auf die zu behandelnden Oberflächen aufzubringen.

In der folgenden Tabelle sind für eine biaxial orientierte Polypropylenfolie von der Dicke 12 μ die mit den verschiedenen bekannten Verfahren erreichbaren Siegelfestigkeiten den Werten gegenübergestellt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden. Als Maß für die Siegelfestigkeit wird hierbei die Kraft betrachtet, die erforderlich ist, um einen unter definierten Siegelbedingungen (0,8 bis 1 kp/cm² Druck und 2 Sekunden Siegelzeit bei 135° C) gesiegelten Probestreifen von 1 cm Breite zu trennen. Als für Verpackungszwecke ausreichend kann eine Siegelfestigkeit ab 80 bis 100 g pro Zentimeter erachtet werden. Bei dünner Grundfolie ist die Möglichkeit der Messung der erforderlichen Trennkraft der Siegelnaht oft durch die Eigenfestigkeit der Folie begrenzt. Die Siegelfestigkeit wird daher in der folgenden Zusammenstellung in diesen Fällen mit »größer als« angegeben.

Behandlung

Siegelfestigkeit

Unbehandelt.

Elektrische Entladung in Luft

Elektrische Entladung im Chlorgas

Elektrische Entladung mit Zuführung von Styrol

Elektrische Entladung in Chloratmosphäre mit Zuführung von Styrol

kein Anhaften

leichtes Anhaften bei breiteren Siegelstreifen und längerer Siegelzeit;

keine meßbare Festigkeit (<30 g/cm)

>100 bis 120 g/cm (Folienabriß); die Siegelfähigkeit verschwindet nach 3 bis 10 Tagen wieder

leichtes Anhaften bei längerer Siegelzeit und erhöhtem Druck (<50 g/cm)

>100 bis 150 g/cm

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, erreicht man auch durch elektrische Entladungen in Gegenwart von Chlor eine gute Siegelfähigkeit. Dieses Verfahren ist jedoch nur dann brauchbar, wenn das Heißsiegeln nur kurze Zeit nach der elektrischen Behandlung der Folienoberfläche erfolgt. Die durch elektrische Entladung in Chloratmosphäre unter Zuführung von Styrol bewirkte Verbesserung der Siegelfähigkeit ist dagegen von Dauer, so daß solcherart vorbehandelte Folien vor dem Heißsiegeln ohne weiteres längere Zeit gelagert werden können, ohne daß ihre Heißsiegelfähigkeit wesentlich beeinträchtigt wird.

Es war überraschend und auch bei Kenntnis der allgemeinen Folienvorbehandlungsmethoden nicht naheliegend, daß durch eine Coronaentladung in Chlor- und/oder Bromatmosphäre in Gegenwart der genannten polymerisierbaren Monomeren eine beständige und für die Praxis völlig ausreichende Siegelfähigkeit erzielt werden konnte. Dabei bewirkt das zugeführte Halogen in nicht näher bekannter Weise eine Verstärkung der Coronawirkung und der Polymerisation der Monomeren.

Dieses Verfahren, durch elektrische Entladungen in Gegenwart von Chlor und Monomeren auf thermoplastischen Kunststoffolien eine heißsiegelfähige Schicht zu erzeugen, hat gegenüber anderen Verfahren, bei denen die Siegelschichten aus Lösungen oder Dispersionen aufgetragen und getrocknet werden, den Vorteil einer einfachen Anordnung und kann auch in einfacher Weise kontinuierlich durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf die verschiedensten Formen von Folien angewendet werden, beispielsweise auch auf Folienschläuche und Foliengewebe.

Die folgenden Anwendungsbeispiele dienen zur näheren Erläuterung dieses Verfahrens.

Beispiel 1

Eine Folie aus 12 μ dickem biaxial verstrecktem Polypropylen wird über eine isolierte Walze unter einer Elektrode, die aus drei gespannten Kupferdrähten von etwa 1 mm Durchmesser und 300 mm Länge besteht, durchgeführt. Der Abstand zwischen Folie und Elektrode beträgt 0,8 bis 1 mm. Die Elektrodendrähte sind mit einem Kasten aus Isoliermaterial umschlossen, in welchen 2001/Std. Chlorgas und gleichzeitig 2001/Std. Stickstoff, welcher durch eine 5°/₀igQ Lösung von Hexachlorbutadien in Trichloräthylen geführt wurde, eingeleitet werden. Die Durchzugsgeschwindigkeit beträgt 7 m/min. Die elektrische Entladung wird durch einen 5-kHz-Generator bei 8 kV Elektrodenspannung und 40 bis 50 mA Elektrodenstrom erzeugt.

Nach Siegelung der Folienstücke bei 135°C unter einem Druck von 1,3 kp/cm² bei 2 Sekunden Dauer wurden Siegelfestigkeiten von 150 g/cm erhalten. Die Proben konnten auch noch nach einer Lagerzeit von mehr als 8 Wochen miteinander versiegelt werden. Wurde ohne Zuleitung von Chlorgas behandelt, so war die Siegelung nur 20 bis 30 g/cm. Wurde dagegen ohne Hexachlorbutadien gearbeitet, verschwand die Siegelfähigkeit nach 7 Tagen Lagerung wieder.

Beispiel 2

Eine unverstreckte Polyäthylenfolie aus Material der Dichte 0,924 in einer Dicke von 50 μ unter den Bedingungen nach Beispiel 1 wird mit einer elektrischen Entladung in Gegenwart von Chlor und Styrol behandelt. Nach der Siegelung bei 9O⁰C unter einem Druck von 1,3 kp/cm² bei 1 bis 5 Sekunden Dauer erhält man Siegelfestigkeiten von 500 g/cm.

Unbehandelte Polyäthylenfolie läßt sich zwar bei einer Temperatur von beispielsweise 120⁰C verschweißen, zeigt jedoch unter den obigen Bedingungen keinerlei Siegelfähigkeit.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von siegelfähigen Oberflächen auf Folien aus Polyolefinen oder Polyäthylenterephthalat, indem man diese einer elektrischen Entladung in Gegenwart von polymerisierbaren monomeren Vinylgruppen enthaltenden organischen Verbindungen, Vinylidenchlorid, Chloracrylnitril, Hexachlorbutadien oder Maleinsäureanhydrid für sich allein oder in Mischung miteinander aussetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folien in Gegenwart der Monomeren der elektrischen Entladung in einer Chlor- und/oder Bromgas enthaltenden Atmosphäre aussetzt.