DE1786278A1

DE1786278A1 - Verpackungsfilm und Verpackung

Info

Publication number: DE1786278A1
Application number: DE19681786278
Authority: DE
Inventors: Lefevre Lloyd Edward; Widiger Almar Thomas
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1967-09-21
Filing date: 1968-09-11
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE1786278C3; NL6812199A; DE1786278B2; CH535812A; IT941515B; DK137172C; US3558330A; SE359107B; GB1238215A; BE721154A; NL159327B; FR1579772A; JPS5116477B1; BR6802446D0; DK137172B

Description

/ft. t

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. vZl-ickmann,

Dipping. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

S MÜNCHEN «6, DEN " 2, ΟβΖ, 1971 POSTFACH 860 »20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 4Ϊ 3921/22

<983921/22>

Sch/Gl/ZW
Case 12,763-P

THE DOW CHEMICAL COMPANY, Midland, Michigan, USA

Verpackungfjfilm und Verpackung

Häufig ist es erwünscht, einen Verpackungsfilm durch Vakuumverformung oder nach einem anderen Wärmeverfahren herzustellen, um eine Aussparung herzustellen, in welche das zu verpackende Material gegeben wird. Anschließend wird die Verpackung durch Versiegeln, beispielsweise Heißsiegeln, verschlossen und gleichzeitig von einer oder mehreren Pilmbahnen, welche zur Verpackung mittels einer Verpackungsmaschine verwendet werden, abgetrennt. Viele Schichtstoffe haben eine oder mehrere der für eine derartige Verpackung gewünschten Eigenschaften, wobei jedoch keiner der bisher bekannten Schichtstoffe alle gewünschten Eigenschaften in sich zu vereinen vermag, beispielsweise eine einfache Herstellung, eine Steuerung der DLekea/orhäLtnisse, DuronsLchtigkeit, Verschiie£- bnrKeLi, IarrAium^iihil ty^nnogen D ei. den Vv. c? ihl ießunjß tsiiipy cafcuron, d'u 7i'r:u:Jtjen, ".auerr. tof f im I ',hiRvr>L\\~iAi>£ abzuhalten Bowle [·'»;; 11-;! ei t, und UchriH Id bar. IwI t, um saubere Ka/ifern zu ei-

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möglichen. Ein breiter Heißsiegelungstemperaturbereich ist besonders erwünscht, da in diesem Falle der Film von dem Bedienungspersonal weniger Sorgfalt und Aufmerksamkeit erfordert, als diep bei einem Film mit einem engen Heißsiegeltemperaturbereich der Fall ist. Außerdem läßt ein derartiger Film weniger.genaue Kontrollen der Heißsiegelungsschuhe in einer Verpackungsmaschine zu und ermöglicht eine Variation der Verpackungsgeschwindigkeit, ohne daß dabei die Eempera-

^ türen der Heißsiegelungsvorrichtung erneut eingestellt wer-

™ . den müssen.

Erfindungsgemäß werden diese wünschenswerten Eigenschaften im wesentlichen durch die Schaffung eines verbesserten Verpackungsfilms erzielt, der eine erste Oberflächenschicht aus einem Harz mit einer Schmelztemperatur von wenigstens 16⁰C unterhalb der Schmelztemperatur des Harzes besitzt, welches die zweite Oberflächenschicht bildet, wobei eine Zwischenschicht aus einem Gasbarriereharz vorgesehen ist. Die drei Schichten sind unter Bildung eines durchsichtigen Verpackungsfilms miteinander verbunden. In den Rahmen der Erfindung fallen ferner Verpackungen für Nahrungsmittel, die aus einem erfindungege-) mäßen Film, welcher ein nahrungsmittel umgibt und einschließt, bestehen.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die äußeren Schichten auf gegenüberliegenden Seiten des Filme3 ein Heißsiegelungsdifferential von wenigstens 16⁰C und vorzugsweise mehr besitzen. Dies bedeutet, daß die Seite des Films, welche die Oberflächenschicht aus einem Harz mit einer niedrigen Schmelztemperatur besitzt, einen minimalen HeißsiegeLungswerfc von wenigstens 16⁰C unterhalb der minimalen Heißsiegeiungstemperatur des Harzes besitzt, dae auf der gegenüberliegend mi Seite vorgesehen ist. Auf diese Weise Iä3t sLch der erhaltene zusammengesetzte Film in einfacher Weise ohne Gofahr siner 7o!»drehung in dem Temperaturbereich zwischen

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den Heißsiegelungstemperaturen der sich gegenüberstehenden Seiten heißsiegeln. Wird das Harz mit hoher Schmelztemperatur unterhalt) seiner Heißsiegelungsteinperatur gehalten, dann behält es eine ausreichende Steifigkeit bei,- so daß es in automatischen Vorrichtungen ohne Einschnüren, Verdrehen oder eine anderweitige Verformung verwendet werden kann, wobei es außerdem noch ermöglicht, daß der zusammengesetzte Film sauber geschnitten werden kann. Infolge des Heißsiegelungsbereiches des zusammengesetzten Films können die Temperaturen von Hei3-siegelungsstäben in automatischen Anlagen derart einreguliert werden, daß Geschwindigkeitsveränderungen der Verpackungen oder Einheiten pro Minute möglich sind. Dies ist bei Verwendung von anderen nichtorientierten Verpackungsfilmen nicht möglich.

In vorteilhafter Weise wird der erfindungsgeniäSe Film durch gleichzeitiges Strangpressen unter Bildung eines nichtorientierten Films, beispielsweise durch Gießen auf eine .Abkühlwalze oder durch Strangpressen eines Rohres, worauf der Film mit der eingeschlossenen Luft unter Bedingungen verstreckt wird, welche keine Orientierung zur Folge haben, hergestellt. Im allgemeinen trägt das Fehlen einer Orientierung merklich zur Verformbarkeit des erhaltenen Films bei, worauf oft viele Kerstellungs- und Handhabungsprobleme merklich reduziert oder beseitigt werden. Unter dem Begriff "NichtOrientierung" ist su verstehen, daß keine merkliche Orientierung vorliegt, welche eine erhebliche Schrumpfung bei den Heißsiegelungstemperaturen zur Folge hat. Dies bedeutet, daß das Ausmaß der Molekülorientierung wesentlich geringer ist als das Ausmaß, welches dann erhalten wird, wenn ein orientierter Film gewünscht wird.

Für die meisten Anwendungsgebiete kann eine Vielzahl von Barrierematerialien in der Hittelschicht des erfindungsgeiaäSen Films verwendet werden. Besonders geeignet als Barriereschichten .sind Kombinationen aus Vinyliden/chloridpolyrauren, Vinylchloridpoly-

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meren, Vinylidenfluoridpolymeren und extrudierbaren Mischungen derartiger Polymerer. Die Anforderung an die Mittelschicht besteht darin, daß das Material innerhalb einer Hülle aus einem anderen Polymeren extrudierbar ist, wobei die Masse die Eigenschaft besitzen muß, Gase und Feuchtigkeit aufzuhalten. Besonders vorteilhaft sind extrudierbare Massen aus Vinylidenchloridpolymeren, wobei die Polymeren wenigstens ungefähr 70 Gewichts-^ Vinylidenchlorid enthalten und der Rest aus einem oder mehreren olefinisch ungesättigten Monomeren, die mit w Vinylidenchlorid copolymerisierbar sind, besteht. Andere Barrieremassen, 'die in zufriedenstellender Weise verwendet werden können, sind Vinylchloridpolymere, welche eine überwiegende Menge an Vinylchlorid enthalten, Fluorkohlenstoffpolymere, Fluorkohlenwasserstoffpolymere sowie Fluorhalogenkohlenwasserstoff polymere. Die Vinylidenchloridpolymeren werden vorzugsweise verwendet, da sie leicht zur Verfügung stehen und relativ billig sind.

Es ist häufig vorteilhaft, in das Polymere eine kleinere Menge eines Weichmachers einzumengen, wobei oft auch die Zumengung eines Wärmestabilisierungsmittels und eines Lichtstabilisiek rungsmittels zu empfehlen ist. Derartige Additive sind bekannt und im allgemeinen insofern vorteilhaft, als die Temperatur, welche für das Strangpressen erforderlich ist, erheblich reduziert werden kann, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Zersetzung des Polymeren in der Strangpresse vermindert wird.

Die äußeren Schichten des Films können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, wobei jedoch die Polyolef-Tnharze besonders vorteilhaft sind. Unter dem Begriff "Polyolefinharze" sollen Polyäthylen, Polypropylen, harz-artige Polymeren aus Ä'thylen und Propylen sowie Polymere aus Äthylen und/oder Propylen mit kleineren Mengen an anderen olefinisch ungesättigten Monomeren verstanden werden. . .

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Andere Earze, die für die Oberflächenschichten geeignet sind, sind beispielsweise Polyamide, extrudierbare Polyesterharze, extrudierbare Polyurethane, Polyvinylfluorid, fluoriertes Polyäthylen, Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen sowie steife Vinylchloridpolymere.

Besonders vorteilhafte Polymere zur Herstellung des erfindungsgemäßen Films sind Polymere aus einer Hauptmenge, vorzugsweise 60 bis 96 Gewichts-^, Äthylen und einem kleineren Anteil, vor- λ zugsweise 4_#bis 40 Gewichts-^, Vinylacetat. Das Äthylen/Vinylacetat-Polymere ist außerordentlich gut zur Verwendung als Harz mit der niedrigeren Schmelztemperatur sowie als Klebstoff zwischen der Barriereschicht und dem Harz mit der höheren Schmelztemperatur geeignet. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Vierschichtenfilm mit einer Oberfläche aus einem Äthylen/Vinylacetat-Polymeren, einer Oberfläche aus einem Harz mit einer Schmelztemperatur, die wenigstens 16⁰C höher als diejenige des Äthylen/Vinylacetat-Polymeren ist, einem Barriereharz, das der Äthylen/Vinylacetat-Polymerenoberflache benachbart ist, und einer Schicht aus einem Äthylen/Vinylacetat-Polymeren, welche das bei hoher Temperatur schmelzende Harz mit der Barriere verbindet. ^

Erfindungsgemäß geeignete Polymerenfilme lassen sich in einfacher Weise dadurch ermitteln, daß sie einem Heißsiegeltest unterzogen werden, welcher dadurch durchgeführt wird, daß eine stabartige Heißsiegelungsvorrichtung mit einem erhitzten Stab mit einer Abmessung von 2,5 x 25 cm verwendet wird, wobei ein Film mit einer Dicke von 0,05 mm verwendet wird. Der Heiß-Biegelungsötab ist derart ausgelegt, daß er in selektiver Weise an eine nicht erhitzte thermisch isolierte Backe, die mit Polytetrafluoräthylen überzogen ist und eine federnde unterlage besitzt, anstö2t. Ein Hei3siegelimr;3fce3t wird in dor Weise durchgeführt, daß zwei Filmschichten zv/ischen die Backen, welche am' eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt warden, ge-

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legt werden, wobei die Backen einen Druck von 2,1 kg/cm auf den zu testenden Film bei der gewünschten Temperatur während einer Zeitspanne von 1 Sekunde (Yerweilzeit) ausüben. Proben aus einem gegebenen Film werden dann während wechselnder Zeitspannen in der Siegelungsvorrichtung (Heißsiegelstabtemperatur) bearbeitet, worauf die Festigkeit der erhaltenen Heißsiegelung bestimmt wird. Der Heißsiegelungsbereich wird dann als innerhalb eines Bereiches liegend angenommen, in welchem eine Siegelung für ungefähr die Hälfte der maximalen Festigkeit der Wärmesiegelung bei niedrigen Temperaturen erhalten wird. Die obere Grenze des Siegelungsbereiches wird in ähnlicher Weise bestimmt. Ein Versagen in dem höheren Temperaturbereich ist im allgemeinen auf ein Schmelzen des Films zurückzuführen. Der Heißsiegelungsbereieh, der mittels des vorstehend beschriebenen Tests ermittelt wird, ist nicht in notwendiger Weise der geeignete Heißsiegelungsbereieh des gleichen Films in einer automatischen Verpackungsmaschine, in welcher die Verweilzeit, die Drucke, die Geschwindigkeit, die Verunreinigung oder dergleichen variieren können. Jedoch wird für eine jeweilige Maschine und eine jeweilige Filmdicke der Heißsiegeltemperaturbereich, wie er anhand des vorstehend beschriebenen Experiments ermittelt wird, im allgemeinen als bequemer Maßstab verwendet. Nachdem die Siegelungsbedingungen für einen Film bestimmt worden sind, wird ein Faktor erhalten, der sich in einfacher Weise auf andere Filme tibertragen läßt, wobei Variablen, wie beispielsweise die Filmdicke, Veränderungen, die Filmtemperatur sowie eine Luftbewegung, berücksichtigt werden müssen.

Beispielsweise läßt sich ein vielschichtiger Film (1) durch gleichzeitiges Strangpressen und Gießen auf eine Abkühlwalze unter Bildung eines vielschichtigen Films herstellen, der eine bei hoher Temperatur schmelzende Schicht aus einem Copolymeren aus 9515 Gewichts-^ Propylen und 4,5 Gewichts-^ Äthylen mit einer Dicke von 0,05 mm besitzt, die an einer Schicht aus einem Copolymeren aus 72 Gewichts-^ Äthylen und 28 Gewichts-% Vinyl-

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acetat mit einer Dicke von 0,01 mm anhaftet. Diese Schicht haftet ihrerseits an einer Schicht aus einem Copolymeren aus 85 Gewichts-^ Vinylidenchlorid und 15 Gewichts-^ Vinylchlorid an, welches mit 1 Teil pro 100 Teile Tetranatriumpyrophosphat und 3 Teilen pro 100 Teile eines Copolymeren aus 78 Gewichts-^ Äthylen und 32 G-ev;ichts-# Vinylacetat formuliert worden ist. Die Vinylidenchlorid/VinylAJhlorid-Schicht haftet ihrerseits an einer bei einer niedrigen Temperatur schmelzenden Schicht mit einer Dicke von 0,038 mm aus einem Copolyraeren aus 72 Gewicht s-$ Äthylen und 28 Gewichts-^ Vinylacetat an. Der zusammengesetzte Film besitzt eine Dicke von 0,114 mm. Die Äthylen/Propylen-Polymerenschicht besitzt einen Heißsiegelbereich von 152 bis 190⁰C, während der Heißsiegelbereich der Äthylen/Vinylacetat-Oberflache 66 bis 138⁰C beträgt. Zu Vergleichszwecken werden zwei 0,114 mm dicke vielschichtige Filme

(2) hergestellt, v/obei die vorstehend identifizierte Vinylidenchlorid/VinyjLachlorid-Copolymerenmasse mit einem Polyäthylen mit niedriger Dichte als äußere Schichten verwendet wird. Ferner haftet (3) ein Film aus-einem fünfschichtigen Laminat des vorstehend identifizierten Propylen/Äthylen-Copolymeren an einer Vinylidenehloridmittelschicht an, wobei die Äthylen/Propylen-Schicht auf den äußeren Oberflächen vergesehen ist. Die drei Filme werden anschließend in einer automatischen Verpackungsmaschine unter Erzielung der folgenden Ergebnisse verarbeitet: Der vierschichtige erfindungsgemäße Film (1) besitzt bei der Siegelungstemperatür eine Siegelungsfestigkeit von 105 kg/cm . Außerdem läßt er sich sehr gut abschneiden und in ausgezeichneter Weise durch Wärme verformen. Die Vergleichsfilrae (2) und

(3) besitzen jeweils eine Siegelfestigkeit bei der Siegeltemperatur von 35 kg/cm und lassen sich nur schlecht schneiden. Der mit einer Äthylenoberfläche versehene dreischichtige Film (2) besitzt sehr schlechte Wärmeverformunes- oder Vakuumzieheigenschaften, während der Film (3) mit den Propylen/ Äthylen-Copolymerenoberflachen gute Wärmeverfornungseigen-Bchaften zeigt.

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Ähnlich-günstige Ergebnisse werden unter Verwendung eines Fünfschichten-Films mit einer ersten Schicht oder Oberflächenschicht mit einer Dicke von 0,04 mm aus einem Propylen/Äthylen-Copolymeren, 4,5 Gewichts-^ Äthylen, 95,5 Gewichts-# Propylen, das an einer Klebeschicht aus 28 $ eines Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren mit einer Dicke von 0,01 mm anhaftet, welche ihrerseits mit einer 0,011 mm dicken Schicht aus dem Vinylidenchlorid/ Vinylchlorid-Copolymeren verbunden ist, das seinerseits an einer 0,011 mm dicken Schicht aus einem Copolymeren aus Äthylen

W . und Vinylacetat mit 28 Gewichts-56 Vinylacetat anhaftet, die ihrerseits mit einer 0,041 mm dicken Schicht aus einem Polyäthylen verbunden ist, das eine Dichte von 0,920 besitzt, erzielt. Dabei wird ein Film mit einer Gesamtdicke von 0,114 mm erhalten. Dieser Fünfschichtenfilm wird ebenfalls durch gleichzeitiges Strangpressen in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt.

Ein geeigneter Verpackungsfilm mit einem breiten Heißsiegelbereich wird durch gleichzeitiges Strangpressen eines Polyäthylens mit hoher Dichte, eines Copolymeres aus Äthylen und Vinylacetat mit 28 Gewichts-^ Vinylacetat und eines Copolymeren aus 85 Gewichts-^ Vinylidenchlorid und 15 Gewichts-^ Vinylchlorid unter Bildung eines Vierschichtenfilms mit einer Dicke von 25,4 μ aus einem Polyäthylen mit hoher Dichte auf eine Oberfläche, die an einer 0,005 mm dicken Schicht aus einem Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren anhaftet, das seinerseits an einer 0,01 mm dicken Schicht aus einem Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Vinyl-chlorid befestigt ist, die ihrerseits mit einer Oberfläche oder einer Heißsiegelschicht mit einer Dicke von 0,023 mm aus einem Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren befestigt ist, hergestellt. Der erhaltene Film ist besonders zum Verpacken von Kaffee, Käse, Fleisch oder dergleichen geeignet und läßt sich in einfacher Weise durch gleichzeitiges Strangpressen herstellen.

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Claims

Patentansprüche

1. Aus einem Schichtstoff bestehender Film, dadurch gekennzeichnet, daß er eine erste und eine zweite Oberflächenschicht und eine Zwischenschicht aus einem Gasbarriereharz aufweist, wobei die erste Oberflächenschicht aus einem Harz mit einer Schmelztemperatur, die wenigstens 16⁰C unterhalb der Schmelztemperatur des Harzes liegt, welches die zweite Oberflächenschicht bildet, wobei die drei Schichten miteinander verbunden sind, besteht.

2. PiIm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz, welches die zweite Oberflächenschicht bildet, aus Polypropylen, Polyäthylen oder einem harzartigen Copolymeren aus Propylen mit einer kleineren Menge Äthylen besteht.

3. Film nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die erste Oberflächenschicht bildende Harz ein Polymeres aus einer größeren Menge Äthylen und einer kleineren Menge Vinylacetat ist.

4. Film nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gasbarriereharz ein Halogenkohlenwasserstoffpolymeres ist.

5« Film nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenkohlenwasserstoffpolymere ein Vinylidenehloridpolymeres ißt.

6. Film nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz, welches die erste Oberflächenschicht bildet, sin Polymeres aus 96 bis 60 Gewichts-^ Äthylen und 4 bis 40 Gewichts-^ Vinylacetat ist, die Barriereschicht ein Polymeres ist, das wenigstens 70 Gewichts-^ Vinylidenchlorid enthält, und das die zweite Oberflächenschicht bildende Harz ein Polymeres aus

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90 b'is 98 Gewichts-% Propylen und 10 bis 2 Gewichts-% Äthylen ist.

7. PiIm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Schicht aus dem Äthylen/Vinylacetat-Copolymeren enthält, welche sich zwischen der zweiten Oberflächenschicht und dem Gasbarriereharz befindet.

8. PiIm nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberflächenschicht für eine Verwendung des Films zum Einpacken von Nahrungsmitteln sich in Nächbarstellung zu dem Nahrungsmittel befindet und eine hermetisch abgeschlossene Verpackung darstellt.

9. PiIm nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgeformter becherartiger Teil und ein flacher Teil vorgesehen ist, wobei der vorgeformte Teil und der flache Teil aneinander heißgesiegelt werden, wobei die erste Oberfläche eines jeden Teils sich Seite an Seite gegenübersteht.

10. Film nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß er zum Verpacken eines verarbeiteten Fleisches bestimmt ist.

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