DE1694547C3

DE1694547C3 - Heißsiegelfähige orientierte Polypropylenfolie

Info

Publication number: DE1694547C3
Application number: DE1694547A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. Buchheister; Horst Dr. Gebler; Markus Dr. 6500 Mainz Seibel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-11-27
Filing date: 1967-11-27
Publication date: 1974-08-29
Also published as: JPS5120554B1; US3622375A; DE1694547A1; GB1196209A; DE1694547B2; SE336666B; BE724423A; LU57381A1; NL6816292A; FR1595770A

Description

Foiien aus isotaktischem Polypropylen, die in einer oder mehreren Richtungen orientiert sind, sind wegen ihrer mecnanischen Festigkeit, ihrer optischen Klarheit und inror guten Wasserdampfdichtigkeit für Verpackungszwecke gut geeignet. Eine Voraussetzung für den Einsatz auf Verpackungsmaschinen ist jedoch, daß diese Folien unter Einwirkung von Hitze und Druck miteinander verschweißt oder versiegelt werden können. Während unorientierte Polypropylenfolien ohne weitere Behandlung verschweißt werden können, ist bei orientierten Folien für die Versiegelung eine besondere Beschichtung erforderlich. Eine solche Heißsiegelbeschichtung muß bereits bei Temperaturen erweichen, bei denen die orientierte Polypropylenträgerfolie noch keinen nennenswerten Schrumpf erleidet. Voraussetzung ist außerdem, daß diese Schichten auch Unter ungünstigen klimatischen Bedingungen gut und dauerhaft auf der Polypropylenoberfläche haften. Dies Ist wegen des hohen Verstreckungs- und Kristallitationsgrades und des unpolaren Charakters dieser Polypropylenfolien schwierig. Üblicherweise werden als Heißsicgelschichten Mischpolymerisate auf der Basis von Vinylacetat, Vinylchlorid oder ^vinyliden-Chlorid verwendet. Auch Nitrocellulose dient als Heißliegelschicht. Um diese Schichten gut auf der Polypropylenfolie zu verankern, ist in allen Fällen eine be- »onders intensive und gleichmäi3ige Behandlung mit tlektrischen Entladungen und in den meisten Fällen noch eine Vorbeschichtung mit einer zusätzlichen Verankerungsschicht erforderlich. Trotzdem befriedigt die Haftfestigkeit der Schichten auf der Polypropylenoberfläche nicht immer. Insbesondere bei Foliendicken über 15 μ, die für stoßfeste Packungen erforderlich sind, waren die Siegelfestigkeiten meist nicht ausreichend.

Es stellte sich somit die Aufgabe, eine heißsiegelfähige Folie zu schaffen, die eine Verbesserung in der Heißsiegelfestigkeit, eine bessere Haftung zwischen Heißsiegelschicht und Trägerfolir; und die in ihren mechanischen und optischen Eigenschaften keine wesentlichen Abwichungen gegenüber einer reinen Polypropylenfolie aufweist. Insbesondere soll da. heißsiegelfähige Folie ebenso klarsichtig sein wie die reinen Polypropylenfolien.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Folie bestehend aus venigstens einer bekannten Heißstegelschicht auf einer biaxial gestreckten Polypropylenträgerfolie, die gekennzeichnet ist durch eine Trägerfolie aus einer Folie aus 2 bis 8% eines Polyäthylens einer Dichte zwischen 0,91 und 0,93 und 98 bis 92% Polypropylen und die eine Trübung unter 8% aufweist.

Die erfindungsgemäße Folie ist in der Praxis wegen ihrer verbesserten Heißsiegelfestigkeit und der besseren Haftung zwischen Trägerfolie und Schicht., insbesondere bei automatischen Verpackungsmaschinen wesentlich besser einzusetzen als die bekannten Voüen.

Das Polyäthylen wird dem PoIypropylenrohstofT vor der Folienherstellung zugemischt. Das Abmischen von verschiedenen thermoplastischen Polymerrohsioffen, auch von Polypropylen mit Polyäthylen, und das Herstellen von Folien aus diesen Mischungen sind allgemein bekannt. Es können dadurch besonders weiche oder zähe, in ihren mechanischen Eigenschaften abgeänderte Folien erhalten werden. Auch Folien mit guten Schlupfeigenschaften oder besonderen optischen Eigenschaften ergeben solche Mischungen.

Gemäß der Erfindung ist jedoch der Polyäthylenzusatz und die Dichte des Polyäthylens so gewählt, daß keine wesentlichen Abweichungen in den Verfahrensbedingungen zur Herstellung der Folie oder in den mechanischen Eigenschaften wie Reißfestigkeit, Reißdehnung oder Elastizitätsmodul gegenüber einer reinen orientierten Polypropylenfolie auftreten. Die Extrusionsbedingungen und das Streckverhältnis weichen nicht von den für Polypropylenfolien üblichen Standardbedingungen ab. Die hergestellte Trägerfolie zeigt innerhalb der Fehlergrenzen die gleiche Reißfestigkeit und Reißdehnung wie eine reine Polypropylenfolie. Auch in der Steifigkeit, beurteilt durch die Bestimmung des Elastizitätsmoduls, treten praktisch keine Abweichungen auf.

Überraschenderweise wird jedoch bei der Beschichtung solcher Folien mit Heißsiegelschichten eine deutliche Verbesserung der Haftfestigkeit dieser Schichten auf der Trägerfolie erreicht. Die erhaltenen Werte für die Heißsiegelfestigkeiten liegen übel 80 p/cm, gegenüber etwa 40 bis 60 p/cm bei reinen Polypropylenfilmen, gemessen nach der später angegebenen Methode.

In bevorzugter Ausführung beträgt die Trübung der Folie 4 bis 6%.

Als versteckte Trägerfoiien werden erfindungsgemäß insbesondere solche verwendet, die Dicken im Bereich von etwa 10 bis etwa 50 μ aufweisen. Die Verbesserung der Haftfestigkeit der Siegelschichten wirkt sich besonders vorteilhaft bei den Trägerfolien aus, die eine Dicke zwischen etwa 15 und 35 μ besitzen.

Die in üblicher Weise durch Extrusion aus der Schmelze und biaxiales Strecken hergestellten Folien werden vor der Heißsiegelbeschichtung einer Vorbehandlung, beispielsweise einer intensiven elektrischen Entladung unterworfen. Jedoch sind auch andere Methoden, die die Polypropylenoberfläche polar machen, beispielsweise eine Flammoxidation oder eine Behandlung mit Chlor, geeignet. Anschließend wird eine Heißsiegelschicht aus thermoplastischen Poly-

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nieren, die einen Erweichungspunkt unterhalb 13O¹¹C aufweisen, aufgebracht. Die Beschichtung kann aus einer Lösung in organischen Lösungsmitteln oder aus einer wäßrigen Dispersion erfolgen. Einen besonderen Vorteil bringt die erfindungsgemäß eingesetzte Trägerfolie bei dem Beschichtungsverfahren aus wäßrigen Dispersionen. Dieses Verfahren besitzt zwar technische Vorteile gegenüber der Beschichtung aus Lösung, erfahrungsgemäß sind jedoch gute Haftfestigkeiten von Siegelschichten hierbei schwieriger zu erreichen.

Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung.

Der in diesen Beispielen erwähnten Beurteilung der Eigenschaften der siegelfähigen Folien liegen folgende Meßmethoden zugrunde: t5

a) Die Siegelfestigkeit wird an einem 1 cm breiten Streifen bestimmt, der quer zur Siegelnaht der Probe herausgeschnitten wurde. Als Maß für die Siegelfestigkeit dient die Kraft in p/cm Streifenbreite, die bei der Trennung mit 200 mm/min Vorschub an ."inem kleinen Zerreißgerät gemessen wird. Die eingespannten freien Enden der Probe sollen hierbei mit der noch nicht getrennten Folie einen Winkel von etwa 90" bilden. Die Siegelnaht in einer Breite von 15 mm wurde unter den konstanten Bedingungen von 120^cC, 2 see und 1,3 kp/cm² an einem pneumatischen Siegelgerät der Firma Sentinel, USA, hergestellt.

b) Die mechanischen Festigkeitswerte werden an einem Zerreißgerät mit elektronischer Registriereinrichtunc bestimmt. 15 mm breite Streifen werden mit einer Einspannlänge von 100 mm in den Klemmen befestigt und ^usi 100 mm/min Vorschub bis zum Bruch gedehnt. Die Proben wurden den Folien in Längsrichtung entnommen.

c) Der Elastizitätsmodul dient zur Beurteilung der Steifigkeit der Folie. Er wird in Längsrichtung mit 20 mm breiten Streifen an einer elektronischen Zerreißmaschine bestimmt, wobei der Vorschub nur 10% pro Minute beträgt. Bei der Bestimmung wird die Folie zu 0,5 bis 0,7% verdehnt und dann auf dem Zugdehnungs-Diagramm der Ansiiegswinkel der Tangente des nahezu geraden Kurvenanfangs gemessen (Prüfung bei 23 C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit).

d) Die Trübung wird photometrisch mittels der sogenannten Ulbrichtkugel bestimmt. Als Maß dient der Anteil des gestreuten Lichts (Vorwärtsstreuung), bezogen auf die Menge des durchgelassenen Lichts. Die Methode hat ASTM-D 1003/ 52 zur Grundlage, jedoch beträgt der ausgeblendete Winkelbereich beim einfallenden Lichtstrahl nur etwa 0,8^u. Auf diese Weise werden möglichst praxisnahe Trübungsmeßwerte erreicht.

e) Zur Bestimmung der Dimensionsstabilität werden 10 · 10 cm große Probestücke 15 Minuten bei 120° C im Wärmeschrank aufbewahrt. Die Summe der Längenabnahmen in Längs- und Querrichtung der Folie wird als Flächenschrumpf oder Schrumpfwert bezeichnet.

Beispiel 1

Granuliertes lineares Polypropylen der Dichte 0,91 g/cm³ wird mit 4% granuliertem Polyäthylen der Dichte 0,918 g/cm³ (bezogen auf die Polypropylen menge) intensiv gemischt. Aus dieser Mischung wird durch Extrusion und biaxiales Strecken eine 20 μ dicke

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40 Folie hergestellt. Die Folie wird beidseitig einer elektrischen Entladung ausgesetzt, die ein JO-KHz-Generator bei einer auf 8 KV transformierten Spannung und einem Strom von 0,4 A erzeugt. Anschließend wird aua wäßriger Dispersion ein Polyvinylidenmischpolymerisat mit einem Gehalt von 90% Vinylidenchlorid und 10% Acrylnitril und Acrylsäureester in einer Trockenschichtdicke von je 3 μ beidseitig aufgebracht. Die Schicht wird im Heißluftkanal bei 110 bis 125° C getrocknet. Die Folie weist folgende Eigenschaften auf:

Heißsiegelfestigkeiten 80 bis 100 p/cm Reißfestigkeit 16 kp/mm* Reißdehnung 130% Elastizitätsmodul 230 kp/mm⁴ Trübung 4,5 bis 5,5%

Schrumpfwert -.5 0

Wird jedoch eine Folie aus Polypropylen ohne Zusatz von Polyäthylen inesonst gleicher Weise hergestellt und in gleicher Weise heißsiegelfähig beschichtet, so werden folgende Eigenschaften festgestellt:

Heißsiegelfe.tigkeiten 40 bis 60 p.cm

Reißfestigkeit 15 kp/mm²

Reißdehnung 135 %

Elastizitätsmodul 240 kp/mm¹

Trübung 4 bis 5%

Schrumpf wert 6%

Während die mechanischen und optischen Werte der beiden aufgeführten Folien praktisch gleich sind, zeigt die aus der Mischung hergestellte Folie wesentlich bessere Siegelfähigkeit.

Beispiele 2 bis 6

45 Unter analogen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurden 25 μ dicke Folien hergestellt, die verschiedene Mengen an Polypropylen und Polyäthylen enthielten. Diese Folien wurden, um sie heißsiegelfähig zu machen, in gleicher Weise mit einer wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisats aus 60 Teilen Vinylchlorid und 40 Teilen Vinylacetat beschichtet. Die Tabelle zeigt die erhaltenen Siegelfestigkeiten dieser Folien.

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Beispiel Nr.	Zusatz aus PÄ	Siegelfestigkeit p/cm
2 3 4 5 6	2 4 6 8 10	80 bis 100 90 bis 120 60 bis 100 80 bis 100 70 bis 100

Die entsprechende Siegelfestigkeit einer 25 μ dicken Folie aus reinem Polypropylen lag bei nur 50 bis 60 p/cm. Die mechanischen und optischen Werte der Beispiele 2 bis 4 waren innerhalb der Meßgenauigkeit praktisch gleich denen der reinen Polypropylenfolie.

Beispiel 7

Aus einer Mischung von 96,5% linearem Polypropylen der Dichte 0,906 und 3,5% Polyäthylen der Dichte 0,929 wurde eine biaxial gestreckte Folie von 20 μ Dicke hergestellt, Die Folie wurde nach üblicher Corona-Behandlung mit einer wäßrigen Polyvtnylidenchlorid-Dispersiün beidseitig beschichtet, Die Siegelfestigkeit betrug 90 p/cm. Die mechanischen Werte entsprachen innerhalb der Fehlergrenzen denen der Folie im Beispiel J. Demgegenüber wies eine Folie aus reineirt Polypropylen nur eine Siegelfestigkeit von etwa 50 p/cm auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Heißsiegelfähige Folie mit verbesserter Heißsiegelfestigkeit und verbesserter Haftung zwischen Trägerfolie und Heißsiegelschicht, bestehend aus einer durch übliche Vorbehandlung polar gemachten biaxial gestreckten Polypropylenträgerfolie und wenigstens einer hierauf aufgebrachten bekannten Heißsiegelschicht,dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie aus 2 bis 8% eines Polyäthylens einer Dichte zwischen 0,91 und 0,93 und 98 bis 92% Polypropylen besteht und eine Trübung unter 8 % aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelfähigen Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Trägerfolie aus 2 bis 8% Polyäthylen einer Dichte zwischen 0,91 und 0,93 und 98 bis 92",; Polypropylen einer die Oberfläche polarmachenden Vorbehandlung unterwirft und anschließend eine an sich bekannte Heißsiegelschicht aus einem thermoplastischen Polymeren aus organischem Lösungsmittel oder aus wäßriger Dispersion aufbringt.

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