DE19535503A1

DE19535503A1 - Siegelbare Kaschierfolie enthaltend mit Metallocen-Katalysatoren hergestellte Copolymere

Info

Publication number: DE19535503A1
Application number: DE19535503A
Authority: DE
Inventors: Gregor Dipl Ing Dr Kaschel; Heiko Dipl Ing Tamke
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co oHG
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-03-27
Also published as: EP0764679A1; ATE262003T1; ES2217294T3; DK0764679T3; US5885707A; EP0764679B1; DE59610937D1

Description

Zahlreiche Produkte sind in Folien abgepackt. Die Verarbeitung auf den Ver packungsmaschinen erfordert häufig Folien, die siegelbar sind. Der Siegelschicht wird eine große Bedeutung beigemessen, da sie maßgeblich die Verarbeitungsbe dingungen auf den Verpackungsmaschinen bestimmt. Hier kommt insbesondere der Festigkeit, dem Siegelbeginn und der Hot-Tack-Eigenschaften der Siegel schicht besondere Bedeutung zu. Normalerweise lassen sich nicht alle an eine Verpackung gestellten Anforderungen durch ein Polymer erfüllen. Daher werden Polymere unterschiedlicher Sorten kombiniert. Wünschenswert ist die Verwendung ähnlicher Polymere, um die stoffliche Wiederverwertung der Folie zu verbessern.

Viele Folien enthalten Siegelschichten auf Basis von Polyethylen oder deren Copolymeren. Die Versiegelung erfolgt in der Regel durch ein oder zwei beheizte Siegelbacken, die die zu versiegelnden Flächen über eine definierte Zeit zusam mendrücken. Der Vorteil einer polyethylenischen Siegelschicht liegt unter anderem in der im Vergleich zu anderen Polymeren niedrigen Siegeltemperatur.

Die Beschreibung und Analyse der Vorgänge bei der Versiegelung werden von MEKA/STEHLING (Heat Sealing of Semicrystalline Polymer Films I; J. Appl. Polymer Sci., Vol. 51 (1994) S. 89-103) beschrieben. Die Siegelkurve wird von ihnen un ter anderem beschrieben durch die Siegelanspringtemperatur T_si, der Temperatur zu Anfang des Siegelplateaus T_pi und der Siegelfestigkeit im Bereich des Siegel plateaus SS_p. In einem weiteren Artikel diskutieren STEHLING/MEKA (Heat Sealing of Semicrystalline Polymer Films II; J. Appl. Polymer Sci., Vol. 51 (1994) S. 105-119) unterschiedliche Polymere als Siegelschichten. Insbesondere gehen sie auf die physikalischen Eigenschaften der Polymere und deren Auswirkung auf das Siegelverhalten ein. So stellen STEHLING/MEKA fest, daß die Streckgrenze (Yield- Point) der erhaltenen Folienmuster mit der Siegelfestigkeit korreliert. Es ist daher zu erwarten, daß Siegel schichten mit hohen Streckgrenzen hohe Siegelfestigkeiten und Siegelschichten mit niedrigen Streckgrenzen niedrige Siegelfestigkeiten erge ben.

Weiterhin stellen STEHLING/MEKA fest, daß bei Polyethylenen durch die Zugabe von Comonomeren die Siegelanspringtemperatur abgesenkt werden kann. Durch die Einführung eines Comonomers wird allerdings die Streckgrenze und somit auch die Siegelfestigkeit SS_p erniedrigt.

Die konventionellen Ethylen-Copolymerisate mit α-Olefinen zeigen nach GNAUCK/FRÜNDT (Einstieg in die Kunststoffchemie, Carl Hanser Verlag München, 3. Aufl. 1991, S. 59f) kaum Langkettenverzweigungen, sie zählen daher zu den linearen Polymeren. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften ändern sich annähernd linear zur Dichte bzw. Kristallinität. Eigenschaften und Verwendung dieser Olefin-Copolymerisate entsprechen weitgehend denen der Ethylen-Homo polymerisate.

In jüngster Zeit sind Polyethylen und Copolymere, die aus Ethylen und α-Olefinen bestehen, in Gegenwart von hochstereoregulativen Katalysatoren polymerisiert worden. Solche Katalysatoren sind beispielsweise in der Gruppe der Metallocene zu finden. Metallocen-Katalysatoren sind ein Katalysatorsystem, das aus einem löslichen Metallkomplex mit definierter Struktur, der auf einem Trägermaterial fixiert ist, und dem Aktivator (Alumoxan) besteht. Eine grundlegende Definition dieser Stoffklasse findet sich bei BEYER/WALTER (Lehrbuch der organischen Chemie; Hirzel Verlag Stuttgart 1991, 22. Aufl., S.650 ff). Einen Überblick über den Einsatz der Metallocen-Katalysatoren bei der Polymerisation von Polyolefinen gibt MÜHLHAUPT (Nachr. Chem. Tech. Lab 41 (1993) Nr.12, S. 1341-1351). Unter ande rem wird am Beispiel von Polypropylen die Wirkung unterschiedlicher Me tallocen-Katalysatoren auf den Polymerisationsprozeß geschildert. Die mit konven tionellen Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellten Polymere enthalten häufig in den niedermolekularen Fraktionen höhere Konzentrationen der α-Olefine. In einer weiteren Veröffentlichung wird von HUNGENBERG ET AL. (Die angewandte Makromolekulare Chemie 227 (1995), Nr. 3981, S.159-177) auf die Synthese von Olefinoligomeren und -polymeren, deren Molekulargewichte und Schmelzpunkte eingegangen.

In WO 94/14855 wird eine Folie bestehend aus linerem Polyethylen niedriger Dichte beschrieben. Die Folie besteht aus einem Copolymerisat enthaltend Ethylen und ein α-Olefin mit 3 bis 10 Kohlenstoffatomen. Die Dichte variiert von 0,9 bis 0,929 g/cm³; der Schmelzflußindex von 15 bis 25 g/10 min gemessen bei 190°C gemäß ASTM D-1238, Condition F; die Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n von 2,5 bis 3,0 und der Kristallitschmelzpunkt von 95° bis 135°C. Die Trübung des Films liegt zwischen 3 bis 20 gemäß ASTM D-1003. Die Siegeleigenschaften des Films werden nicht erwähnt. Der verwendete Katalysator enthält ein Träger material, Aluminiumoxan und mindestens ein Metallocen.

EP 0572034 beschreibt ein ethylenisches Copolymer und ethylenische Copolymer zusammensetzung. Der Schmelzindex MFR liegt zwischen 0.1 bis 30 g/10 min, die Dichte zwischen 0,88 bis 0,94 g/cm³. Der für die Herstellung der Polymere ver wendete Katalysator enthält Metallocene. Erwähnt werden die Siegeltemperaturen der Flachfolienmuster. Unerwähnt bleiben Siegelnahtfestigkeiten und Hot-Tack Messungen.

In WO 94/26816 wird ein Copolymer bestehend aus Ethylen und einem C₄ bis C₁₂ Comonomer mit enger Molekulargewichtsverteilung beschrieben, sowie dessen Herstellung und Gebrauch, insbesondere als Stretch-Folie. Der für die Herstellung der Polymere verwendete Katalysator enthält Metallocene. Unerwähnt bleiben Siegeleigenschaften und Hot-Tack Messungen.

EP 0598626 beschreibt ein Ethylen/α-Olefin-Copolymerisat. Der für die Herstel lung der Polymere verwendete Katalysator enthält mindestens zwei spezifische Metallocene. Die Polymerzusammensetzung zeichnet sich durch ihre gute Thermo formbarkeit, hohe Transparenz und Haftung zu polaren Materialien aus. Unerwähnt bleiben Siegeleigenschaften und Hot-Tack Messungen.

Ausgewählte Ethylencopolymere und Ionomere werden von J.R. DE GARAVILLE (TAPPI Proceedings: 1993 Polymers, Lamination Coating Conference, S. 525-538) verglichen mit einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer und einigen linearen Polyethylenen unterschiedlicher Dichte. Ebenfalls in der Prüfung ist ein mit Metallocen-Katalysatoren produziertes Copolymer bestehend aus Ethylen und α- Olefin mit 4 Kohlenstoffatomen. Die Ergebnisse der Studie von DE GARAVILLE be legen, daß Ionomere und säuremodifizierten Ethylencopolymere für die flexible Verpackung in den Aspekten Siegeleigenschaften und Hot-Tack-Performance die bestgeeignetsten Polymere sind. Das mit Metallocen-Katalysatoren produzierte Ethylencopolymer unterscheidet sich von den konventionellen linearen Poly ethylenen durch einen breiteren Siegelbereich, gekoppelt mit niedrigeren Siegel festigkeiten.

Wünschenswert ist allerdings eine siegelbare Folie auf Basis von Polyethylen, die mit Polyethylen verträglich ist. Dies ist bei Ionomeren nicht in allen Fällen gegeben. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine siegelbare Folie bereitzustellen, die folgenden Anforderungen entspricht:

1. Folie bestehend aus Polyethylen oder deren Copolymeren:
Gewünscht wird eine polyolefinische Folie, da Polyolefine weit verbreitete Standardkunststoffe sind. Die verwendeten Copolymere sollen ebenfalls zum überwiegenden Teil aus Olefinen bestehen und mit Polyethylen ver träglich sein. Somit wird dem Gedanken der stofflichen Vereinheitlichung entsprochen.
2. niedrige Siegeltemperatur:
In der Regel werden niedrige Siegeltemperaturen zur schonenden Behand lung der Packstoffe und Füllgüter gewünscht. Die Beurteilung entsprechend dieses Anforderungsprofiles kann durch die Siegelanspringtemperatur T_si erfolgen.
3. hohe Siegelfestigkeit:
Die Siegelschicht soll nicht nur bei niedrigen Temperaturen siegeln, sie soll auch hohe Siegelfestigkeiten aufweisen. Ein Maß für die Siegelfestigkeit ist die Höhe des Siegelplateaus SS_p, je höher das Plateau, umso höher kann die Siegelnaht mechanisch belastet werden.
4. hohe Siegelfestigkeit unmittelbar nach der Versiegelung:
Bei einer Vielzahl von Verpackungslösungen wird eine hohe Siegelfestig keit bei der noch warmen Siegelnaht gefordert. Die Prüfung des Hot-Tack ist ein geeignetes Beurteilungskriterium.
5. optische Anforderung:
Die Verpackung darf die Präsentation des Inhaltes nicht nachteilig be einflussen. In der Regel wird eine transparente Folie gefordert. Der Inhalt muß durch die Folie möglichst naturgetreu zu sehen sein. Hierzu ist ein geeignetes Beurteilungskriterium die Absorption des sichtbaren Lichtes (Trübung).

Im Rahmen der Erfindung gelten folgende Definitionen:

Alle genannten Polymere sind kommerziell erhältliche Handelsprodukte. Bei Mi schungen werden, wenn nicht anders angegeben, die Konzentrationen der einzel nen Polymere in Gew.-% ausgedrückt. Die angegeben Dichten sind entsprechend ISO 1183 bei 23°C bestimmt. Die Schmelzflußindex MFR wird entsprechend ISO 1133 bei einer Temperatur von 190°C und einem Auflagegewicht von 2,16 kg gemessen, wenn nicht anders vermerkt. Die Polymere werden entsprechend der vereinbarten Konvention abgekürzt. Unterschiedliche Polymere gleicher Klasse werden durch einen Bindestrich und eine Zahl ausgewiesen (Beispiel: LLDPE-2).

Als "Siegelschicht" wird die außenliegende Schicht der Folie mit dem niedrigsten Schmelzpunkt bezeichnet. Enthalten die Außenschichten Polymermischungen, so wird als Siegelschicht die Folienaußenseite bezeichnet, die die niedrigst schmel zende Komponente enthält. Bei der Abgabe von Folienaufbauten wird die Siegel schicht rechts geschrieben, wenn nicht anders angegeben.

Als "LDPE" wird Polyethylen niedriger Dichte bezeichnet, das im Dichtebereich von 0,86 bis 0,93 g/cm³ liegt. Die LDPE-Moleküle zeichnen sich durch einen hohen Verzweigungsgrad aus.

Als "LLDPE" werden die linearen Polyethylene niedriger Dichte bezeichnet, die neben Ethylen als Comonomere ein oder mehrere α-Olefine mit mehr als 3 C- Atomen enthalten. Als α-Olefine seien hier stellvertretend genannt Buten-1, Hexen-1,4-Methylpenten-1 und Octen-1. Aus der Polymerisation der genannten Stoffe ergibt sich die für LLDPE typische molekulare Struktur, die durch eine lineare Hauptkette mit daranhängenden Seitenketten gekennzeichnet ist. Die Dichte variiert zwischen 0,86 bis 0,935 g/cm³. Der Schmelzflußindex MFR liegt üb licherweise zwischen 0,3 bis 8 g/10 min. In einigen Veröffentlichungen werden die linearen Ethylen/α-Olefin-Copolymerisate entsprechend ihrer Dichte unterteilt in VLDPE oder ULDPE. Da aber nach GNAUCK/FRÜNDT (Einstieg in die Kunststoff chemie, Hanser Verlag 1991, S. 58) Eigenschaften, Verarbeitung und Verwendung dieser Copolymerisate weitgehend den Ethylen-Homopolymerisaten entspricht, wird hier auf eine genauere Unterscheidung verzichtet.

Mit "MPE" wird hier ein Ethylen-Copolymerisat bezeichnet, das mittels Metallocen-Katalysatoren polymerisiert wurde. Als Comonomer wird vorzugsweise ein α-Olefin mit vier oder mehr Kohlenstoffatomen eingesetzt. Die mit kon ventionellen Ziegier-Natta-Katalysatoren hergestellten Polymere enthalten häufig in den niedermolekularen Fraktionen höhere Konzentrationen der α-Olefine. Als Folge der sehr einheitlichen katalytisch wirksamen Metallocen-Zentren findet man enge Molekulargewichtsverteilungen und bei Fraktionierungen sehr einheitlichen Einbau der α-Olefine sowohl in den hoch- als auch in den niedermolekularen Fraktionen. Die Dichte liegt vorzugsweise unter 0,92 g/cm³. Die Molekularge wichtsverteilung M_w/M_n ist kleiner 3, vorzugsweise kleiner 2,5.

Mit "EAA" werden Copolymerisate bestehend aus Ethylen und Acrylsäure und mit "EMAA" Copolymerisate bestehend aus Ethylen und Methacrylsäure bezeichnet. Der Ethylengehalt liegt vorzugsweise zwischen 60 und 99 Mol-%.

Mit "EVA" wird ein Copolymerisat bestehend aus Ethylen und Vinylacetat be zeichnet. Der Ethylengehalt liegt vorzugsweise zwischen 60 und 99 Mol-%.

Als "Zwischenschicht", "Verbindungsschicht", oder "mittlere Schicht" wird die Schicht oder die Schichten aufgefaßt, die zwischen den Folienaußenseiten liegt oder liegen. Die Schichten einer Folie werden durch einen "/"-Strich getrennt. Polymermischungen werden durch ein "+" gekennzeichnet, wobei die beteiligten Polymere durch runde Klammern zusammengefaßt sind. Die mengenmäßig über wiegende Komponente ist zuerst genannt.

Es folgt ein Beispiel für die vereinbarte Schreibweise von Folienaufbauten. Der dreischichtige Aufbau LDPE/LLDPE/(MPE+LLDPE) hat als Außenschichten LDPE und die Mischung (MPE+LLDPE) und als Zwischenschicht LLDPE. Die Siegelschicht ist die Mischung (MPE+LLDPE), wobei die Komponente MPE gegenüber der Komponente LLDPE überwiegt.

Erfindungsgemäß gelang die Bewältigung der gestellten Aufgabe durch eine sie gelbare Kaschierfolie enthaltend ein Copolymerisat bestehend aus Ethylen und α- Olefin dadurch gekennzeichnet,
daß das Copolymerisat MPE wie folgt charakterisiert ist:

- polymerisiert mit Metallocen-Katalysatoren,
- Kristallitschmelzpunkt kleiner 110°C, vorzugsweise kleiner 105°C,
- Schmelzindex MFR von 0,5 bis 10 g/10 min,
- Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n kleiner 3, vorzugsweise kleiner 2,5.

Das in der Siegelschicht enthaltene lineare Ethylencopolymerisat niedriger Dichte MPE besteht aus Ethylen und einem oder mehreren α-Olefinen mit mehr als 3 C- Atomen. Als Beispiele für die α-Olefine seien hier genannt Buten-1, Hexen-1, 4- Methylpenten-1 und Octen-1.

Die erfindungsgemäße Folie kann aus einer oder mehreren Schichten aufgebaut sein. Sie ist immer dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymerisat MPE in der Siegelseite enthalten ist. Das Copolymerisat MPE kann mit anderen auf Ethylen basierenden Polymerisaten wie z. B. LDPE oder LLDPE gemischt werden. Mit "S" wird die erfindungsgemäße Siegelschicht enthaltend MPE oder eine Mischung aus MPE mit LDPE oder LLDPE gekennzeichnet.

Tabelle 1

Auswahl möglicher zwei- oder dreischichtiger Folienaufbauten der er findungsgemäßen Folie

Die mit i=1 bezeichnete Schicht ist die Siegelschicht. Die aufgeführten Folien aufbauten geben keinen vollständigen Überblick zu allen möglichen Variationen.

Insbesondere bei der Wahl der Polymere wird darauf geachtet, daß die Beziehung

F_pi=1 < F_pi=2 < . . . < F_pi < . . . < F_pi=n (Schichten i=1 . . . n) (Gleichung 1)

genügt, wobei F_pi der Kristallitschmelzpunkt des Polymers aus der Schicht i ist. Die Siegelschicht (i=l) besitzt dabei den niedrigsten Kristallitschmelzpunkt F_pi=1. Sind in einer Schicht mehrere Polymere enthalten, so wird der Kristallitschmelz punkt F_p der Komponente angegeben, die die größte Schmelzenthalpie erfordert.

Die Foliendicke liegt vorzugsweise im Bereich von 10 µm bis 150 µm.

Zur Verbesserung der Konfektionierung können einer oder beiden Deckschichten der Folie übliche Additive zugesetzt werden. Dies sind zum Beispiel organische oder anorganische Antiblockmittel oder aber ein Gleitmittel oder aber Antistatika. Bekannte Antiblockmittel sind beispielsweise organische, unverträgliche Poly merisate wie Polyester, Polycarbonat und dergleichen oder organische Sub stanzen wie Siliziumdioxid (z. B. natürliche oder künstliche Kieselsäure) oder Silicate. Gleitmittel sind beispielsweise Fettalkohole, Fettsäurediamide (z. B. Öl- oder Erucasäureamid) oder andere Stoffe, wie sie bei PIRINGER angegeben werden (PIRINGER: Verpackungen für Lebensmittel, VCH Verlagsgesellschaft 1993, siehe S. 53). Bekannte Antistatika sind nach DOMININGHAUS (S. 23) bei den sogenannten inneren Antistatika ethoxylierte tertiäre Amine von Fettsäuren oder ethoxylierte Glykolester von Fettsäuren oder aber bei den äußeren Antistatika quaternäre Ammoniumsalze von Fettsäuren.

Gerade die Gleitfälligkeit ist von besonderer Bedeutung für diese Kaschierfolien. MPE mit einem Kristallitschmelzpunkt von weniger als 110°C besitzt in der Regel einen sehr hohen Reibungskoeffizienten, der nur durch Zugabe von Additiven wie zum Beispiel Antiblockmitteln und Gleitmitteln reduziert werden kann.

Die erfindungsgemäße Folie ist transparent. Sie kann durch die Zugabe von Farbmitteln eingefärbt werden. In DOMININGHAUS (S. 26 ff) wird ein Überblick zum Thema Farbmittel gegeben. Üblicherweise werden die Farbmittel über die Zugabe von Masterbatchen der Folie zudosiert.

Die Mischung verschiedener Polymere oder Polymeren mit Masterbatchen, die Additive in erhöhter Konzentration enthalten, erfolgt zweckmäßigerweise durch die intensive Vermengung des Granulats vor der Zugabe in den Extruder. Im Extruder werden dann die Stoffe intensiv gemischt bzw. die Additive dispergiert.

Die der Siegelseite abgewandte Folienaußenseite kann einer physikalischen Ober flächenbehandlung unterzogen werden. Man unterscheidet hier die elektrischen (Corona-Vorbehandlung) und thermische Verfahren (siehe hierzu G. HABENICHT: Kleben, Springer-Verlag Berlin, 1986, S. 341 ff). Dadurch wird die Folieaußenseite derart modifiziert, daß der für die Kaschierzwecke benötigte Klebstoff besser auf der Folienaußenseite haftet.

Die erfindungsgemäße Folie kann ebenfalls bei niedrigen Temperaturen mit einer Folie versiegelt werden, die eine auf Ethylen basierende Siegelschicht enthält. Als Beispiel seien hier die Polymere LDPE, LLDPE und EVA oder Mischungen aus diesen Polymeren genannt. Die erfindungsgemäße Folie ist je nach verwendetem Substrat tiefziehbar.

Die erfindungsgemäße Folie kann verschiedenste Substrate enthalten. Als Substrate können zum Beispiel eingesetzt werden Papier, Aluminiumfolie, Zellglas, biaxial orientiertes Polypropylen (BOPP), biaxialorientiertes Polyalkylenterephthalat, ge recktes und ungerecktes Polyamid, Polycarbonat, Polyvinylalkohol, Polystyrol oder orientiertes Polystyrol, metallisierte Filme sowie Kombinationen aus den ge nannten Substraten. Alle aufgeführten Substrate können ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Die Substrate können eingefärbt, lackiert oder bedruckt sowie in beliebiger Kombination eingefärbt, lackiert und bedruckt sein.

Überraschenderweise ist es mit der erfindungsgemäße Folie möglich, sehr transpa rente Folien mit ausgezeichneten Siegeleigenschaften herzustellen. Die genannten Anforderungen werden durch die erfindungsgemäße Folie in besonderer Weise er füllt.

Es war nicht zu erwarten, daß die erfindungsgemäße Folie bereits bei niedrigen Temperaturen siegelt und dabei sehr hohe Hot-Tack-Festigkeiten erreicht. Weiter hin war nicht zu erwarten, daß trotz der geringen Streckgrenze der Siegelschicht sehr hohe Siegelfestigkeiten erreicht werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung der erfindungs gemäßen Folie als Siegelschicht in Kombination mit verschiedensten Substraten für die Verpackung trockener Produkte (z. B. Snack-Artikel, Teigwaren etc.) oder feuchter Produkte (z. B. Fleisch, Käse, Fertiggerichte etc.) oder tiefgefrorener Pro dukte (z. B. Fertiggerichte) oder pharmazeutischer Produkte.

Herstellverfahren

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Folie kann auf allen ein- oder mehr schichtigen Blas-, Flachfolien-, Beschichtungs- oder Extrusionskaschieranlagen er folgen. Weiterhin ist es möglich, ein oder mehrere der genannten Fertigungsver fahren zu kombinieren. Die Folie kann zum Beispiel auf einer Tiefdruck- oder Flexodruck-Maschine bedruckt werden.

Prüfmethoden

Die Bestimmung der Streckgrenze erfolgt analog DIN 53455 aus dem Zugversuch an einem 15 mm breiten Folienstreifen. Die Streckgrenze ist die Zugspannung, bei der die Steigung der Kraft-Längenänderungskurve zum erstenmal gleich Null wird. Abgegeben ist der Mittelwert aus den Messungen längs und quer zur Laufrichtung der Folie.

Die Siegelfestigkeit dient der Bestimmung der Festigkeit von Siegelnähten. Unter der Siegelfestigkeit (SF) wird die Höchstkraft angegeben in N verstanden, die erforderlich ist, um eine unter definierten Bedingungen (Druck, Zeit, Temperatur) hergestellte Siegelnaht zu trennen. Aus der Bahnmitte werden zwei fehlerfreie, saubere Probestreifen entnommen. Zur Siegelung werden sie mit den zu versie gelnden Flächen aufeinandergelegt und so gehalten, daß die Probe an jeder Seite mindestens 1 cm übersteht. Die Siegelung muß senkrecht zur Folienlaufrichtung erfolgen. Bei der Siegelfestigkeitsbestimmung wird ein Druck von 50 N/cm² bei einer Siegelzeit von 0,5 s bei der jeweils vorgewählten Temperatur eingestellt. Aus der so hergestellten Siegelnaht wird aus der Mitte ein exakt 15 mm breiter Prüfstreifen herausgeschnitten. Mit einer Zugfestigkeitsprüfmaschine wird der Prüf streifen auf die Siegelfestigkeit untersucht, indem er senkrecht zur Laufrichtung mit Prüfgeschwindigkeit von 100 mm/min getrennt wird. Es ist der Maximalwert der beim Zerreißen auftretenden Kraft anzugeben.

Bei der Angabe von der Siegelanspringtemperatur T_si und Siegelfestigkeit SS_p wird die von STEHLING/MEKA getroffene Definition übernommen. Als Siegel anspringtemperatur wird die Temperatur verstanden, bei der die Siegelfestigkeit größer 1 N/15 mm beträgt. Die Siegelfestigkeit wird aus der graphischen Auf tragung aller Siegelfestigkeiten als Funktion der Temperatur analog zu STEHLING/MEKA (siehe Bild 1, S. 106) bestimmt.

Die Hot-Tack-Messung dient zur Beurteilung von Siegelnähten, die direkt nach der Fertigung belastet werden. Aus dem zu prüfenden Material wird in Laufrichtung ein ca. 100 mm breiter Probestreifen entnommen. Die Testfeder wird mittig auf die Siegelseite der Probe gelegt. Danach werden Probestreifen und -feder gemein sam so zusammengebogen, daß die Enden der Feder aneinander liegen, der Probe streifen sie stramm umspannt und seine beidseitig überstehenden Enden mit der Siegelseite übereinander liegen. Die überstehenden Enden werden zwischen die Siegelwerkzeuge des Siegelgerätes gehalten und unter den oben genannten Bedin gungen versiegelt. Es ist zu beachten, daß die Federenden sich gerade berühren, der Probestreifen stramm um die Feder gelegt ist und die Siegelung direkt an den Federenden erfolgt. Sobald die Siegelbacken geschlossen sind, wird die Probe los gelassen. Angegeben wird die Nummer der Feder, der die Naht gerade standhält. Die Feder-Nr. ist ein Maß für die Federkraft wobei die Federkraft mit ansteigender Feder-Nr. größer wird. Es bedeuten bei der Feder mit der geringsten Kraft (Feder- Nr. 1) eine Kraft von 0,5 N und bei der Feder mit der größten Kraft (Feder-Nr. 8) eine Kraft von 5 N. In den Tabellen wird die Feder angegeben, bei der sich die Siegelnaht um mehr als 1 mm öffnet.

Als Trübung wird die Lichtmenge in % angegeben, die die Probe nach Durch leuchten mit einem Zentralstrahl unter einem Raumwinkel <8° bis max. 160° verläßt. Sie wird bezogen auf die insgesamt durchtretende Lichtmenge. Die Mes sung erfolgt entsprechend der ASTM-Prüfnorm D 1003-61, Procedure A.

Beispiele und Vergleichsbeispiele

Alle genannten Polymere sind kommerziell erhältliche Handelsprodukte. Bei Mi schungen werden, wenn nicht anders angegeben, die Konzentrationen der einzel nen Polymere in Gew.-% ausgedrückt.

Tabelle 2

Liste der in den Siegelschichten verwendeten Polymere

Die Dichte der Polymere wird entsprechend ISO 1183 angegeben. Der Schmelz index MFR wird entsprechend ISO 1133 bei 190°C und einem Auflagegewicht von 2,16 kg in g/10 min angegeben. Der Kristallitschmelzpunkt F_p wird aus einer DSC-Messung (Differential-S canning-Calorimetrie) bestimmt. Die Molekularge wichtsverteilung M_w/M_n wird mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) bestimmt.

Alle Siegelschichten sind auf einer Blasfolienanlage hergestellt werden. Die Foliendicke beträgt 50 µm. Die Blasfolien enthalten Gleit- und Antiblockmittel (natürliche Kieselsäure und Ölsäureamid). Die Düsentemperatur beträgt wie die Schmelztemperatur 200°C bis 210°C. Das Aufblasverhältnis beträgt 2 bis 2,3. Die Düsenspaltweite ist 0,7 mm. Die Abzugsgeschwindigkeit liegt zwischen 7 und 10 in/min. Die Blasfolie wird auf einer Kaschiermaschine mit einem 30 µm dicken, ungerecktem PA6-Flachfilm bzw. 15 µm dicken PAXXL-Film verklebt. Mit PAXXL wird eine 15 µm dicke, coextrudierte Folie (Aufbau: PA6/EVOH/PA6) bezeichnet, die in Längsrichtung monoaxial verstreckt ist. Der Einfluß des Kleb stoffes kann auf Grund seiner im Vergleich zu den anderen Folienschichten geringen Dicke (kleiner 4 µm) für die hier zugrundeliegenden Betrachtungen ver nachlässigt werden.

Alle im Sinne dieser Erfindung aufgeführten Folien werden mit "Beispiel" gekenn zeichnet, "Vergleichsbeispiele" spiegeln den Stand der Technik wieder.

Tabelle 3

I. Versuchsreihe

Die I. Versuchsreihe zeigt die nicht zu erwartenden Siegeleigenschaften des MPE im Vergleich zu anderen Polymeren.

Tabelle 4

II. Versuchsreihe

Die II. Versuchsreihe zeigt die nicht zu erwartenden guten Siegeleigenschaften der Mischung 60% LDPE-1 mit 40% MPE-1.

Tabelle 5

III. Versuchsreihe

Die III. Versuchsreihe zeigt auf daß durch die erfindungsgemäße mehrschichtige Folie die Siegeleigenschaften nochmals verbessert werden können, wenn die ein zelnen Siegelschichten entsprechend der Gleichung 1 angeordnet sind.

Wie beschrieben bietet die erfindungsgemäße Siegelschicht verglichen mit konven tionellen Siegelschichten eine deutlich Verbesserung in den Punkten Siegelan springtemperatur, Siegelfestigkeit und Hot-Tack dar, die auf Grund von Veröffent lichungen nicht zu erwarten war. Die erfindungsgemäße Siegelschicht ist eine sehr vorteilhafte Erweiterung des bestehenden Kaschierfolienprogrammes. So können zum Beispiel auf bestehenden Verpackungsmaschinen die Produkte bei niedrige ren Temperaturen gesiegelt und mit höheren Taktgeschwindigkeiten gefahren wer den, ohne Einbußen bei der Qualität der Verpackung zu machen. Alles dies sind Vorteile in ökologischer und ökonomischer Hinsicht. Die erfindungsgemäße Siegelschicht ist nicht beschränkt auf eine bestimmte Verpackungsmaschine, sie kann auf allen Tiefziehmaschinen, Schlauchbeutel oder anderen Maschinen mit Siegeleinrichtung eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Siegelschicht eignet sich für die Verpackung trockener Produkte (z. B. Snack-Artikel, Teigwaren etc.) oder feuchter Produkte (z. B. Fleisch, Käse, Fertiggerichte etc.) oder tiefgefrorener Produkte (z. B. Fertiggerichte) oder pharmazeutischer Produkte.

Claims

1. Siegelbare Kaschierfolie enthaltend ein Copolymer bestehend aus Ethylen und α-Olefin, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer MPE wie folgt charakterisiert ist:

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Metallocen- Katalysator polymerisierte Copolymer eine Dichte kleiner 0,92 g/cm³ und einen Schmelzindex MFR von 0,5 bis 5 g/10 min gekennzeichnet sind.

3. Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn zeichnet, daß 40 bis 99 Gew.-% MPE mit 1 bis 60 Gew.-% LDPE ge mischt werden.

4. Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß 40 bis 99 Gew.-% MPE mit 1 bis 60 Gew.-% LLDPE gemischt werden.

5. Coextrudierte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Siegelschicht angrenzende Schicht LDPE oder LLDPE oder eine Mischung aus den beiden genannten Polymeren enthält.

6. Coextrudierte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Siegelschicht angrenzende Schicht und alle weiteren Schichten LDPE oder LLDPE oder eine Mischung aus den beiden genannten Polymeren enthält.

7. Coextrudierte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Siegelschicht angrenzende Schicht eine Mi schung aus MPE mit LDPE oder LLDPE enthält.

8. Coextrudierte Folie nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallitschmelzpunkte F_pi jeder Schicht i der Gleichung F_pi=1 < F_pi=2 < . . . < F_pi < . . . < F_pi=n (Schichten i=1 . . . n)genügen, wobei F_pi=1 der Kristallitschmelzpunkt der Siegelschicht ist.

9. Folie nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie bedruckt oder mindestens eine Schicht einge färbt ist.

10. Folie nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die der Siegelschicht abgewandte Folienseite plasma vorbehandelt ist.

11. Folie nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie als Substrat Papier, Aluminium, Zellglas, Polypropylen, Polyalkylenterephthalat, Polyamid, Polycarbonat, Polyvinyl alkohol, Polystyrol, metallisierte Filme sowie Kombinationen aus den genannten Substraten, wobei die Thermoplaste gereckt oder ungereckt sein können, enthält.

12. Folie nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäße Folie für die Verpackung von medizinischen Geräten oder anderer Produkte, die eine Wasserdampf barriere oder Schutz vor mikrobieller Kontamination benötigen, eingesetzt wird.