DE1786278C3

DE1786278C3 - Vakuumverformbare, thermoplastische Verpackungsfolie

Info

Publication number: DE1786278C3
Application number: DE1786278A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Edward Bay City Mich. Lefevre
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1967-09-21
Filing date: 1968-09-11
Publication date: 1981-10-22
Also published as: DE1786278B2; CH535812A; SE359107B; IT941515B; DK137172C; BR6802446D0; US3558330A; NL6812199A; NL159327B; DE1786278A1; BE721154A; FR1579772A; JPS5116477B1; GB1238215A; DK137172B

Description

Die Erfindung betrifft eine vakuumverformbare, thermoplastische, durchsichtige und durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellte, nicht merklich orientierte Verpackungsfolie gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Häufig ist es erwünscht, eine Verpackungsfolie durch Vakuumverformen oder mit Hilfe eines anderen Wärmeverfahrens, zu bilden um eine Aussparung zu erzeugen, in welche das zu verpackende Material eingebracht wird. Anschließend wird die Verpackung durch Versiegeln, beispielsweise Heißsiegeln, verschlossen und gleichzeitig von einer oder mehreren Folienbahnen, die unter Verwendung einer Verpakkungsmaschine zugeführt werden, abgetrennt Viele Schichtstoffe besitzen eine oder mehrere für eine solche Verpackung gewünschte Eigenschaften, wobei jedoch keiner der bisher bekannten Schichtstoffe sämtliche gewünschten Eigenschaften in sich zu vereinen vermag, beispielsweise die einfache Herstellung, die Steuerung der Dickenverhältnisse, die Durchsichtigkeit, die Verschließbarkeit, das Zusammenhaltvermögen bei den Versiegelungstemperaturen, das Vermögen Sauerstoff und Wasserdampf abzuhalten, sowie Festigkeit und Schneidbarkeit, um saubere Kanten zu ermöglichen. Insbesondere ist ein breiter Bereich der Heißsiegelungstemperaturen erwünscht, da in diesem Fall die Anwendung der Folie weniger Sorgfalt und Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals benötigt, als dies bei einer Folie mit einem engen Heißsiegeltemperaturbereich der Fall ist Außerdem läßt eine solche Folie weniger genaue Kontrollen der Heißsiegelungsschuhe der Verpackungsvorrichtung zu und ermöglicht Variationen der Verpackungsgeschwindigkeit, ohne daß dabei die Temperaturen der Heißsiegelungsvorrichtung erneut eingestellt werden müssen.

Aus der DE-AS 10 93 082 ist eine plastische Polyolefinmasse zur Herstellung von sauerstoff-, stickstoff- und wasserdampfundurchlässigen und reißfesten Formkörpern bekannt. Sie offenbart jedoch nicht

durchsichtige und mehrschichtige Verpackungsfolien.

In »Verpackungs-Rundschau«, Heft 10 (1965) Sehe

1247 sind Anwendungen für Hel3schme!z-Beschichtungen besehrieben, namentlich die Verwendung von Mischungen aus Paraffin und diversen Copolymeren für die Papierveredelung. Auch dieser Stand der Technik betrifft keine durchsichtigen mehrschichtigen Verpakkungsfolien.

Aus der US-PS 33 21 804 ist die Herstellung von

ίο breiten, thermoplastischen Harzfolien durch Strangpressen bekannt, und zwar in der Weise, daß eine Strangpresse eingesetzt werden kann, deren Schlitzbreite wesentlich geringer ist als die Breite der letztendlich gebildeten Folie, indem ein gefalteter Schichtaufbau hergestellt und dann ziehharmonikaartig auseinandergezogen wird, bis sich eine glatte Folie ergibt Hierbei müssen zwar zwei verschiedene Polymerisate eingesetzt werden, um das Auseinanderziehen des Schichtaufbaus zu ermöglichen, jedoch offenbart dieser Stand der Technik keine mehrschichtige Verpackungsfolie, die durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellt worden ist

In der US-PS 32 74 004 ist zwar eine mehrschichtige Verpackungsfolie beschrieben, die jedoch nicht durch gleichzeitiges Strangpressen herstellbar ist, da der wesentliche tragende Bestandteil aus Cellophan besteht, einem Material, das nicht durch Strangpressen verformt werden kann.

Aus der US-PS 23 70 419 ist es bekannt, zur Bildung einer mehrschichtigen Verpackungsfolie Polymerisate mit unterschiedlichen Schmelzbereichen zu verwenden, um die Heißversiegelung des fertigen Produkts zu begünstigen. Auch diese Folie kann nicht durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellt werden.

Die DE-AS 11 61 679 offenbart ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer siegelfähigen Verbundfolie, die zwischen zwei Polymerisatfolien eine haftvermittelnde Kunststoffschicht aufweist. Dabei bestehen die Einzelfolien aus kristallinen Hochpolymerisaten, wobei eine dieser Folien gereckt ist, so daß auch diese Folie nicht durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellt werden kann.

Schließlich offenbart die FR-PS 14 84 153 eine große Vielzahl von durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellten Verpackungsfolien, die eine erste oder eine zweite Oberflächenschicht aus einem Olefin-Polymerisat, eine Barriereschicht aus einem wenigstens 70 Gew.-% Vinylidenchlorid enthaltenden Vinylidenchloridpolymerisat und dazwischen angeordnete Äthylen/

so Vinylacetatcopolymerisate als Klebstoffschichten aufweisen. Auch diese Verpackungsfolien vermögen in ihrer Heißsiegelungsfestigkeit und ihrer Wärmeverformbarkeit nicht zu befriedigen, da bei ihrer Versiegelung Einschnürungen, Verdrehungen oder anderweitige Verformungen auftreten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine vakuumverformbare, thermoplastische, durchsichtige und durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellte, nicht merklich orientierte Verpackungsfo-He der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die nicht an diesen Nachteilen leidet und die insbesondere einen breiten Temperaturbereich der Heißversiegelung aufweist, eine hohe Siegelungsfestigkeit besitzt und besser verformbar ist, ohne daß Schrumpfungen oder unerwünschte Verformungen auftreten.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß bei Auswahl bestimmter Materialien für die verschiedenen Schichten der mehrschichtigen Verpackungsfolie über-

ίο

raschend vorteilhafte Eigenschaften erreicht werden können, nämlich dann, wsnn die erste Oberflächenschicht aus einem Copolymerisat aus 60 bis 96 Gew.-°/o Äthylen und 4 bis 40 Gew.-% Vinylacetat und die zweite Oberflächenschicht aus einem Copolymerisat aus 90 bis 98 Gew.-% Propylen und 2 bis 10 Gew.-% Äthylen besteht, wobei die Schmelztemperatur des Copolymerisats der ersten Oberflächenschicht wenigstens 16° C unter der Schmelztemperatur des Copolymerisate der zweiten Oberflächenschicht liegt

Gegenstand der Erfindung ist daher die Verpackungsfolie gemäß Patentanspruch.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die äußeren Schichten auf gegenüberliegenden Seiten der Folie einen Unterschied der Schmelztemperatur von wenigstens 16° C und vorzugsweise mehr besitzen. Dies bedeutet, daß die Seite der Folie, die die Oberflächenschicht aus einem Polymerisat mit einer niedrigen Schmelztemperatur besitzt, eine minimale Heißsiegelungstemperatur aufweist, die wenigstens 16° C unterhalb der minimalen Heißsiegelungstemperatur des Polymerisats liegt, das auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist Auf diese Weise läßt sich die erhaltene zusammengesetzte Folie in einfacher Weise ohne Gefahr von Verdrehungen in dem Temperaturbereich zwischen den Schmelztemperaturen der sich gegenüberstehenden Seiten heißsiegeln. Wird das Polymerisat mit hoher Schmelztemperatur unterhalb seiner Heißsiegelungstemperatur gehalten, dann behält es eine ausreichende Steifigkeit bei, so daß es ohne die Bildung von Einschnürungen, Verdrehungen oder anderweitigen Verformungen in automatischen Vorrichtungen verwendet werden kann, wobei sich der weitere Vorteil ergibt, daß die mehrschichtige Folie sauber geschnitten werden kann. Infolge des Heißsiegelungsbereiches der mehrschichtigen Folie können die Temperaturen von Heißsiegelungsstäben in automatischen Anlagsn derart einreguliert werden, daß Geschwindigkeitsänderungen bzw. die Anzahl der Verpackungen oder Einheiten pro Minute möglich sind. Dies ist bei Verwendung von anderen nicht orientierten Verpackungsfolien nicht möglich.

In vorteilhafter Weise wird die erfindungsgemäße Folie durch gleichzeitiges Strangpressen unter Bildung nichtorientierten Folie, beispielsweise durch

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Gießen auf eine Abkühlwalze oder durch Strangpressen eines Rohres, worauf die Folie mit der eingeschlossenen Luft unter Bedingungen verstreckt wird, welche keine Orientierung zur Folge haben, hergestellt. Im allgemeinen trägt das Fehlen einer Orientierung merklich zur so Verformbarkeit der erhaltenen Folie bei, wobei häufig viele Herstellungs- und Handhabungsprobleme merklich reduziert oder beseitigt werden, unter dem Begriff »nicht merklich orientiert« ist zu 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 eine orientierte Folie gewünscht wird.

Die Anforderung an die Barriereschicht der erfindungsgemäßen Verpackungsfolie 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. Sie besteht aus einer extrudierbaren Masse aus einem Vinylidenchloridpolymerisat, das wenigstens 70 Gew.-°/o Vinylidenchlorid enthält und zum Rest aus einem oder mehreren olefinisch ungesättigten Monomeren, die mit Vinylidenchlorid copolymerisierbar sind, besteht

Es ist häufig vorteilhaft in das Polymerisat eine geringe Menge eines Weichmachers einzumengen, wobei oft auch die Zumengung eines Wärmestabilisators und eines Lichtstabilisators zu empfehlen ist Derartige Additive sind bekannt und im allgemeinen insofern vorteilhaft, als die Temperatur, welche für das Strangpressen erforderlich ist, erheblich vermindert werden kann, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Zersetzung des Polymerisats in der Strangpresse vermindert wird.

Die erste Oberflächenschicht der erfindungsgemäßen Folie besteht aus einem Copolymerisat aus 60 bis 96 Gew.-°/o Äthylen und 4 bis 40 Gew.-% Vinylacetat Dieses Äthylen/Vmylacetät-Copolymerisat ist außerordentlich gut zur Verwendung als Copolymerisat mit der niedrigeren Schmelztemperatur sowie als Klebstoff zwischen der Barriereschicht und dem Polymerisat mit der höheren Schmelztemperatur geeignet welch letzteres ein Copolymerisat aus 90 bis 98 Gew.-°/o Propylen und 2 bis JO Gew.-% Äthylen ist Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Vierschichtenfolie mit einer ersten Oberfläche aus dem Äthylen/Vinylacetat-Polymerisat, einer zweiten Oberflächenschicht aus dem Propylen/Äthylen-Copolymerisat mit einer Schmelztemperatur, die wenigstens 16°C höher als diejenige des Äthylen/Vinylacetat-Polymerisats liegt einer Barriereschicht die der Oberflächenschicht aus dem Äthylen/Vinylacetat-Polymerisat benachbart ist, und einer Schicht aus einem Äthylen/Vinylacetat-Polymerisat welche das bei hoher Temperatur schmelzende Polymerisat mit der Barriereschicht verbindet

Erfindungsgemäß geeignete Polymerenfolien lassen sich in einfacher Weise dadurch ermitteln, daß sie einem Heißsiegeltest unterzogen werden, welcher in der Weise durchgeführt wird, daß man eine stabartige Heißsiegelungsvorrichtung mit einem erhitzten Stab mit den Abmessungen 2,5 χ 25 cm verwendet wobei man eine Folie rait einer Dicke von 0,05 mm verwendet. Der Heißsiegelungsstab ist derart ausgelegt daß er in selektiver Weise an eine nichterhitzte, thermisch isolierte Backe, die mit Polytetrafluoräthylen überzogen ist und eine federnde Unterlage besitzt, anstößt Der Heißsiegelungstest wird in der Weise durchgeführt daß zwei Folienschichten zwischen die Backen, welche auf eine vorherbestimmte Temperatur erhitzt werden, gelegt werden, wobei die Backen einen Druck von 2,1 kg/cm² auf den zu testenden Film bei der gewünschten Temperatur während einer Zeitspanne von 1 Sekunde (Verweilzeit) ausüben. Proben aus einer gegebenen Folie 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 etwa 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 der Folie zurückzuführen. Der Heißsiegelurtgsbereich, der mittels des vorstehend beschriebenen Tests ermittelt wird, ist nicht in notwendiger Weise der geeignete Heißsiegelungsbereich der gleichen Folie in

einer automatischen Verpackungsmaschine, in welcher die Verweilzeit, die Drücke, die Geschwindigkeit, die Verunreinigung oder dergleichen variieren können. Jedoch wird für eine jeweilige Maschine und eine jeweilige Foliendicke der Heißsiegelungstemperaturbereich, wie er anhand des vorstehend beschriebenen Experimentes ermittelt wird, La allgemeinen als bequemer Maßstab verwendet Nachdem die Siegelungsbedingungen für eine Folie bestimmt worden sind, wird ein Faktor erhalten, der sich in einfacher Weise auf andere Folien übertragen läßt, wobei Variable, wie beispielsweise die Foliendicke, Veränderungen, die Folientemperatur sowie eine Luftbewegung, berücksichtigt werden müssen.

Beispielsweise läßt sich eine vielschichtige Folie (1) durch gleichzeitiges Strangpressen und Gießen auf eine Abkühlwalze unter Bildung einer vielschichtigen Folie herstellen, die eine bei hoher Temperatur schmelzende Schicht aus einem Copolymerisat aus 95,5 Gew.-% Propylen und 4,5 Gew.-°/o Äthylen mit einer Dicke von 0,05 mm besitzt, die an einer Schicht aus einem Copolymerisat aus 72 Gew.-°/o Äthylen und 28 Gew.-% Vinylacetat mit einer Dicke von 0,01 mm anhaftet Diese Schicht haftet ihrerseits an einer Schicht aus einem Copolymerisat aus 85 Gew.-% Vinylidenchlorid und 15 Gew.-% Vinylchlorid an, welches mit 1 Teil pro 100 Teile Tetranatriumpyrophosphat und 3 Teilen pro 100 Teile eines Copolymerisats aus 78 Gew.-% Äthylen und 32 Gew.-% Vinylacetat formuliert worden ist Die Vinylidenchlorid/Vinylchlorid-Schicht haftet ihrerseits an einer bei einer niedrigen Temperatur schmeißenden Schicht mit einer Dicke und 0,038 mm aus einem Copolymerisat aus 72 Gew.-% Äthylen und 28 Gew.-%

Vinylacetat an. Die zusammengesetzte Folie besitzt eine Dicke von 0,114 mm. Die Äthylen/Propylen-Polymerisatschicht besitzt einen Heißsiegelbereich von 152 bis 190" C, während der Heißsiegelbereich der Äthylen/Vinylacetat-Oberfläche 65 bis 138°C beträgt Zu Vergleichszwecken werden 2 0,114 mm dicke vielschichtige Folien (2) hergestellt, wobei die vorstehend angegebenen VinylidenchloricVVinylchlorid-Copolymerisatmasse mit einem Polyäthylen mit niedriger Dichte als äußere Schicht verwendet wird. Ferner haftet (3) eine Folie aus einem fünfschichtigen Laminat des vorstehend identifizierten Propylen/Äthylen-Copolymerisats an einer Vinylidenchloridmittelschicht an, wobei die Äthylen/ Propylen-Schicht auf den äußeren Oberflächen vorgesehen ist Die 3 Folien werden anschließend in einer automatischen Verpackungsmaschine unter Erzielung der folgenden Ergebnisse verarbeitet: Die vierschichtige erfindungsgemäße Folie (1) besitzt bei der Siegelungstemperatur eine Siegelungsfestigkeit von 105 kg/cm². Außerdem läßt sie sich sehr gut schneiden und in ausgezeichneter Weise durch Wärme verformen. Die Vergleichsfolien (2) und (3) besitzen jeweils eine Siegelfestigkeit bei der Siegeltemperatur von 35 kg/cm² und lassen sich nur schlecht schneiden. Die mit einer Äthylenoberfläche versehene dreischichtige Folie (2) besitzt sehr schlechte Wärmeverformungs- oder Vakuumzieheigenschaften, während die Folie (3) mit den Propylen/Äthylen-Copolymerisatoberflächen gute Wärmeverformungseigenschaften zeigt

Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie ist besonders zum Verpacken von Kaffee, Käse, Fleisch oder dergleichen geeignet und läßt sich in einfacher Weise durch gleichzeitiges Strangpressen herstellen.

Claims

Patentanspruch:

Vakuumverformbare, thermoplastische, durchsichtige und durch gleichzeitiges Strangpressen hergestellte, nicht merklich orientierte Verpakkungsfolie mit einer ersten und einer zweiten Oberflächenschicht aus einem Olefin-Polymerisat und einer Barriereschicht aus einem wenigstens 70 Gew.-% Vinylidenchlorid enthaltenden Vinylidenchloridpolymerisat, wobei die Barriereschicht mit einer an diese angrenzenden Klebeschicht aus einem Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat verbunden ist und diese Klebeschicht mit der zweiten Oberflächenschicht verklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberflächenschicht aus einem Copolymerisat aus 60 bis 96 Gew.-°/o Äthylen und 4 bis 40 Gew.-% Vinylacetat und die zweite Oberflächenschicht aus einem Copolymerisat aus 90 bis 98 Gew.-% Propylen und 2 bis 10 Gew.-% Äthylen besteht, wobei die Schmelztemperatur des Copolymerisate der ersten Oberflächenschicht wenigstens 16° C unter der Schmelztemperatur des Copolymerisats der zweiten Oberflächenschicht liegt