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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Polymerzusammensetzung für eine Folie, die dazu geeignet ist, mittels eines Hochfrequenzversiegelungsverfahrens versiegelt zu werden.
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Bei Verpackungsanwendungen kann es manchmal gewünscht sein, eine Folienverpackung zu versiegeln, ohne dabei eine separate Klebstoffschicht auf der Verpackung einsetzen zu müssen. Ein solcher Versiegelungsprozess kann unter Verwenden von Materialien, die selbstklebend sind, oder Materialien, die mit einem anderen Material verklebt werden können, ausgeführt werden. Ein solcher Prozess ist ein Prozess, bei dem Hochfrequenz-(radio frequency, RF-)Energie auf ein geeignetes Material aufgebracht wird und nach der Absorption der RF-Energie kann das Material anschließend selbstklebend sein oder auf verschiedene Substrate aufgebracht werden, um so eine Versiegelung zu bilden. Dieser Prozess ist als RF-Schweißen bekannt und geeignete Materialien für einen solchen Prozess sind in der kommerziellen Praxis bekannt. Zum Beispiel ist Polyvinylchlorid (PVC) ein Material, das RF-Energie aufnehmen und für das RF-Schweißen äußerst geeignet sein kann. PVC ist jedoch ein nicht verträgliches Material, da es aufgrund seines Chlorgehalts großen Anlass zu Umweltbedenken gibt.
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Der Bereich der Hochfrequenzen (RF) liegt üblicherweise bei 1 bis 100 MHz. Bei den meisten kommerziellen Anwendungen liegt der Bereich bei 10 bis 50 MHz.
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Ein Austausch des PVC ist daher wünschenswert, aber nicht leicht. Die folgenden Kriterien sollten erfüllt werden:
- 1. Fähigkeit, wenn RF-Energie aufgebracht wird, sowohl A mit A, als auch A mit B zu versiegeln (zu verschweißen), wobei A die erste Außenseite der Folie ist und B die andere Außenseite der Folie.
- 2. Gute physikalische und mechanische Eigenschaften.
- 3. Eine geeignete Verarbeitbarkeit in den Produktionslinien und eine normale Klebekraft.
- 4. Eignung, ohne das Auftreten eines Lichtbogenbildungseffekts versiegelt (verschweißt) zu werden.
- 5. Das Material sollte bedruckbar sein und daher in der Lage sein, auf ansprechende Weise als Verbraucherverpackung präsentiert zu werden.
- 6. Das Material sollte dazu in der Lage sein, das Austreten von Geruchsstoffen aus der Verpackung zu ermöglichen. Dies könnte, z. B. im Falle von Seifenprodukten, wichtig sein, bei denen die Freisetzung von Aromen in die Umgebung einen Marketingeffekt darstellen könnte.
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Stand der Technik
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Um die vorstehend angegebenen Ziele zu erreichen, wurden viele verschiedene Polymerstrukturen für Folien vorgeschlagen.
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Die
US 6572959 schlägt die Verwendung von Außenschichten aus EVA mit einem EVA, das 14 bis 22 Gew.-% Vinylacetat enthält, und einer Innenschicht aus Polyvinylidenchlorid vor. Diese Folienstruktur kann den Chloranteil reduzieren, jedoch ist PVDC immer noch ein chlorhaltiges Material. Daneben ist PVDC äußerst schwierig zu extrudieren und sehr teuer.
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Die
EP 0122968 schlägt die Verwendung eines aufbrechbaren Beutels vor, der mittels Hochfrequenz versiegelt wurde, wobei die Außenschicht der Struktur ein Material ist, das RF-Energie aufnehmen kann (wie beispielsweise Nylon), und die Innenschicht Polyolefin-Homopolymere oder -Copolymere enthalten könnte. Der Schmelzpunkt der Außenschicht sollte wenigstens um etwa 20°C höher sein als der der Innenschicht. Die Probleme, die sich aus dieser Lösung ergeben, sind, dass die Co-Extrusion von Harzen mit einem hohen Schmelzpunkt und Harzen mit einem niedrigen Schmelzpunkt zu bestimmten Problemen führt, da die hohen Verarbeitungstemperaturen, die zum Schmelzen der hochschmelzenden Harze verwendet werden, die niedrigschmelzenden Harze zersetzen können. Ein weiterer Nachteil ist, dass, obwohl die Innenseite mit sich selbst versiegelt werden kann, es aufgrund der chemischen Nicht-Kompatibilität der Polymere der Innenseite und der Polymere der Außenseite nicht möglich sein könnte, die Innenseite mit der Außenseite zu versiegeln, um eine geeignete überlappend versiegelte Verpackung herzustellen.
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Die
EP 0471607 schlägt eine Folie aus drei Schichten vor, bei der die beiden Außenschichten ein EVA umfassen können, während die Innenschicht ein Polyolefin sein kann. Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass ein großer Teil der Folie keine RF aufnehmen kann, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, wodurch die Erzeugung einer geeigneten Wärme während des RF-Prozesses, der das Schmelzen der Außenschichten ermöglicht und eine einheitliche Versiegelung ergibt, schwierig wird.
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Die
EP 0918705 schlägt die Verwendung einer Mischung aus Ethylenvinylacetat und einem Polyen als Außenschicht und einer EVA-Schicht als Innenschicht vor. Es gibt wiederum eine Barriereschicht, die Polyolefine umfasst, wie beispielsweise lineares Polyethylen mit einer geringen Dichte oder, alternativ dazu, Nylon. Erneut erschwert der Einbau der Polyolefine die Entwicklung einer geeigneten Wärme zum Schmelzen der Folie in einem RF-Versiegelungsprozess. Ferner lässt die Verwendung von Nylon kein Entweichen von Aromen in die Umgebung zu.
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Das Ergebnis dieser Analyse ist, dass immer noch der Bedarf nach Materialien besteht, die PVC auf effiziente Weise ersetzen könnten.
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Zusammenfassung der Erfindung,
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Die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene mehrschichtige Folie umfasst wenigstens 90 Gew.-% Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 30 Gew.-% des Ethylenvinylacetat-Copolymers einen Anteil an Vinylacetat (VA) von mehr als 22 Gew.-% aufweisen.
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Definitionen:
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In der Anmeldung werden die folgenden Definitionen verwendet: Der Begriff „Folie” bezeichnet eine flache oder schlauchförmige, biegsame Struktur aus einem thermoplastischen Material.
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Der Begriff „unter Hitze schrumpfbar” bezeichnet eine Folie, die, wenn sie 4 Sekunden lang auf 90°C erwärmt wird, in wenigstens entweder der Längs- oder der Querrichtung um wenigstens 10% schrumpft.
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Das Schrumpfvermögen wird in Wasser gemäß ASTM 2732 gemessen. Bei Temperaturen wie 100°C oder höher wird Glyzerin als Referenzflüssigkeit verwendet.
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Der Begriff „gesamtes Schrumpfvermögen unter Wärme” bezeichnet die Summe aus dem Schrumpfvermögen unter Wärme in der MD-Richtung und dem Schrumpfvermögen unter Wärme in der TD-Richtung. In beiden Fällen wird ASTM 2732 zur Messung des Schrumpfvermögens verwendet.
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Der Begriff „mehrschichtig” bezeichnet eine Folie, die 2 oder mehr Schichten umfasst.
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Der Begriff „Längsrichtung” oder „Maschinenrichtung”, der hierin mit „MD” abgekürzt wird, bezeichnet eine Richtung entlang der Länge der Folie.
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Der Begriff „Außenschicht” bezeichnet diejenige Schicht der Folie, die in unmittelbaren Kontakt mit der Außenumgebung (Atmosphäre) oder dem verpackten Produkt kommt. Eine Folie weist daher zwei Außenschichten auf, die gemäß der Erfindung mittels RF miteinander verschweißbar sind.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Homopolymer” ein Polymer, das aus der Polymerisierung einer einzigen Art an Monomeren resultiert.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Copolymer” ein Polymer, das aus der Polymerisierung zweier verschiedener Polymere resultiert.
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Wie er hierin verwendet wird, schließt der Begriff „Polymer” beide der vorstehend angegebenen Typen ein.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff Polyolefin ein beliebiges polymerisiertes Olefin, das linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch, substituiert oder nicht substituiert sein kann. Genauer gesagt werden von dem Begriff Polyolefin Homopolymere von Olefin, Copolymere von Olefin, Copolymere von einem Olefin und einem nicht-olefinen Comonomer (wie beispielsweise einem Ester) usw. erfasst.
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Spezielle Beispiele schließen Polyethylen-Homopolymer, Polypropylen-Homopolymer, Polybuten-Homopolymer, Ethylen-alpha-olefin-Copolymer, Propylen-alpha-olefin-Copolymer, Buten-alpha-olefin-Copolymer, Ionomer, Ethylenester-Copolymer, usw. ein.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Polyethylen” diejenigen Polymere, die im Wesentlichen aus einer Ethylen-Wiederholungseinheit bestehen. Diejenigen, die eine Dichte von mehr als 0,940 aufweisen, werden hochdichte Polyethylene (high density polyethylene, FTDPE) genannt und diejenigen, die eine Dichte von weniger als 0,940 aufweisen, werden Polyethylen mit einer geringen Dichte (low density polyethylene, LDPE) genannt.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Ethylen-alpha-olefin-Copolymer” Polymere, wie beispielsweise lineares Polyethylen mit einer geringen Dichte (linear low density polyethylene, LLDPE), Polyethylen mit einer mittleren Dichte (medium density polyethylene, MDPE), Polyethylen mit einer sehr geringen Dichte (very low density polyethylene, VLDPE), Polyethylen mit einer äußerst geringen Dichte (ultra low density polyethylene, ULDPE), Metallocen-katalysierte Polymere und Polyethylenplastomere und – Elastomere.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „homogene Ethylen-alpha-olefin-Copolymere” Ethylen-alpha-olefin-Copolymere mit einer Molekulargewichtsverteilung von weniger als 2,7, wie mittels GPC gemessen wird. Typische Beispiele für solche Polymere sin AFFINITY von DOW oder Exact von Exxon.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Styrol-Polymere” ein Styrol-Homopolymer, wie beispielsweise Polystyrol, und Styrol-Copolymere, wie beispielsweise Styrol-Butadien-Copolymere, Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere, Styrol-Isopren-Styrol-Copolymere, Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Copolymere, Ethylen-Styrol-Copolymere und dergleichen.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Ethylenmethylacrylat-Copolymere” Copolymere aus Ethylen und Methylacrylat-Monomer. Der Monomeranteil beträgt weniger als 40%.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Ethylenvinylacetat-Copolymer” oder EVA Copolymere aus Ethylen und Vinylacetat. VA bedeutet Vinylacetat. Im Begriff EVA, wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, ist auch auf mit Maleinsäureanhydrit gepfropftes EVA basierendes Material, wie beispielsweise Bynel 3861 von Dupont, eingeschlossen.
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Wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „Ethylenester-Copolymer” jedes beliebige Polymer, das aus Ethylen- und Ester-Monomeren hergestellt ist. Es ist offensichtlich, dass dieser Begriff EVAs und EMAs und weitere Polymere einschließt.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Sauerstoffbarriere-Polymer” Polymere, die die Eigenschaft besitzen, den Durchtritt von Sauerstoff durch eine Folie oder eine Schicht, die das Polymer enthalten, einzuschränken. Typische Materialien sind EVOH, PVDC oder Polyamid.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff EVOH verseifte Produkte aus Ethylenviriylester-Copolymeren. Der Ethylenanteil liegt üblicherweise in einem Bereich von 25 bis 50% pro Mol. Alle weiteren Angaben bezüglich des Anteils an Ethylen im EVOH sind in % pro Mol gemacht.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff PVDC ein Vinylidenchlorid-Copolymer, bei dem die größte Menge des Copolymers Vinylidenchlorid umfasst und eine kleinere Menge des Copolymers eines oder mehrere Monomere, wie beispielsweise Vinylchlorid und/oder Alkylacrylate und Methacrylate, umfasst.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Polyamid” Homopolymere und Copolymere. Für die Erfindung sind insbesondere Polyamid 6, Polyamid 66, Polyamid 12, Polyamid 6/66, Polyamid 6/12, Polyamid-Elastomere, MXD-Polyamide und weitere Copolymere von Nutzen.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Polyester” Polymere, die Terephthalat-Einheiten umfassen. Beispiele für Polyester sind PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat). Polyester-Elastomer (ein Block-Copolymer, das Ester- oder Esher-Einheiten umfasst), PTT und weitere ähnliche Polymere.
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Wie er hierin verwendet wird, umfasst der Begriff „Ionomer” die Copolymere von Ethylen und Methacryl- oder Acrylsäure, die metallisch neutralisiert sind. Ein Beispiel für ein solches Material ist Surlyn von Dupont.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Polypropylen” Polymere, die Propylen-Struktureinheiten einschließen. Beispiele hierfür sind Homo-Polypropylene, statistische oder Random-Copolymere von Propylen und Ethylen, Block-Copolymere von Propylen und Ethylen, Copolymere oder Mischungen oder Elends von Propylen und Gummi (wie beispielsweise Mischungen oder Elends von Polypropylen und Ethylen-Propylen-Gummi), Propylenethylen-alpha-olefin-Terpolymere und weitere.
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Diese Polymere können isotaktisch, syndiotaktisch oder ataktisch sein. Die isotaktische Konfiguration ist bevorzugt.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „im Wesentlichen nicht rückfederndes oder nicht elastisches Material” Materialien oder Materialverbindungen, die wenigstens 40 Gew.-% anorganische Substanzen, wie beispielsweise Calciumcarbonat, Titandioxid, Wollastonit, Glimmererde, Glasfasern, Dolomit und dergleichen, umfassen. Die restlichen Gew.-% können Polyethylen, Polypropylen, Styrol-Polymer oder ein weiteres thermoplastisches Material sein.
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Wie er hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff „Klebrigmacher” niedermolekulare Materialien, die dazu verwendet werden, das Klebevermögen oder die Klebekraft der Oberfläche eines Klebstoffs zu erhöhen. Typische Beispiele sind Kolophonium oder Terpentinharze oder Geigenharze und deren Derivate, Terpene und modifizierte Terpene, hydrierte Kohlenwasserstoffharze, aliphatische C5-Harze, aromatische C9-Harze, C5/C9-Harze, Terpen-/Phenolharze und dergleichen.
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Alle hierin angegebenen Messverfahren sind für einen Fachmann leicht erhältlich. Zum Beispiel können sie vom American National Standards Institute (dem Amerikanischen Institut für nationale Standardverfahren) unter www.webstore.ansi.org erhalten werden.
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Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht pro Gewichtsanteil.
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Beschreibung der Erfindung
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Die mehrschichtige Folie, die von der bestimmten Erfindung vorgeschlagen wird, umfasst wenigstens 90 Gew.-% Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 30% des Ethylenvinylacetat-Copolymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mehrschichtige Folie wenigstens 90% Ethylenvinylacetat, wobei wenigstens 30% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg Gewicht – aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die mehrschichtige Folie wenigstens 90 Gew.-% Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 30% des Ethylenvinylacetat-Copolymer ein EVA-Copolymer ist mit einem Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg Gewicht – aufweist und wobei die restlichen maximal 70 Gew.-% aus Ethylenvinylacetat-Copolymer mit einem VA-Anteil an 14 bis 22 Gew.-% bestehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die mehrschichtige Folie wenigstens 90% Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 30% des Ethylenvinylacetat-Copolymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg Gewicht – aufweisen, und wobei die restlichen maximal 70% aus Ethylenvinylacetat-Copolymer mit einem Anteil an VA von 14 bis 22 Gew.-% bestehen und einen Schmelzflussindex von 0,2 bis 3 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg – aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die mehrschichtige Folie wenigstens 90% Ethylenvinylacetat, wobei wenigstens 30 Gew.-% des gesamten EVA einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% aufweisen und wobei wenigstens 30% des gesamten EVA aus Ethylenvinylacetat-Copolymer mit einem Anteil an VA von 14 bis 22 Gew.-% bestehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die mehrschichtige Folie wenigstens 90% Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 30 Gew.-% des gesamten EVA einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg – aufweisen, und wobei wenigstens 30% des gesamten EVA aus Ethylenvinylacetat-Copolymer mit einem Anteil an VA von 14 bis 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von 0,2 bis 3 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg – bestehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Folie den Aufbau auf:
AUSSENSCHICHT/INNENSCHICHT/AUSSENSCHICHT
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Folie den Aufbau auf:
AUSSENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/ZWISCHENSCHICHT/INNENSCHICHT/ZWISCHENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/AUSSENSCHICHT
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Folie den Aufbau auf:
AUSSENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/INNENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/INNENSCHICHT
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Folie den Aufbau auf:
AUSSENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/ZWISCHENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/INNENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/ZWISCHENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/AUSSENSCHICHT
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Folie den Aufbau auf:
AUSSENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/ZWISCHENSCHICHT/INNENSCHICHT/ZWISCHENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/INNENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/ZWISCHENSCHICHT/INNENSCHICHT/ZWISCHENSCHICHT/HAFTVERMITTLER/AUSSENSCHICHT
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Außenschichten der Folie wenigstens 90% Ethylenvinylacetat-Polymer auf, wobei wenigstens 50 Gew.-% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Außenschichten wenigstens 90% Ethylenvinylacetat auf, wobei wenigstens 50% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg Gewicht – aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Innenschicht Ethylenvinylacetat auf, wobei wenigstens 50% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von zwischen 14 und 22 Gew.-% aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Innenschicht Ethylenvinylacetat auf, wobei wenigstens 50% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von zwischen 14 und 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von 0,2 bis 3 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg – aufweisen.
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Ausführliche Beschreibung der Schichten:
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Außenschicht
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Die wesentlichsten Merkmale der Außenschicht sind:
- 1. Die Absorption der RF-Energie zu maximieren
- 2. Die Energie schnell zu absorbieren und diese aus den anderen Schichten, wie beispielsweise den Haftvermittler-Schichten, den Zwischenschichten und den Innenschichten, abzuleiten, um ein Schmelzen und damit eine Versiegelung bereitzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Außenschicht wenigstens 90 Gew.-% Ethylenvinylacetat-Polymer auf, wobei wenigstens 50 Gew.-% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Außenschicht wenigstens 90 Gew.-% Ethylenvinylacetat auf, wobei wenigstens 50 Gew.-% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von mehr als 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von wenigstens 2 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg Gewicht – aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann jede Außenschicht eine Dicke von zwischen 10 Mikrometern und 150 Mikrometern aufweisen.
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Der zusätzliche Nicht-EVA-Teil einer jeden Außenschicht kann allgemein bekannte Additive, wie beispielsweise Gleitmittel, Antiverblockungsmittel, UV-Absorptionsmittel, Antibeschlagmittel und dergleichen umfassen.
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In einer werteren bevorzugten Version kann das Nicht-EVA-Gegenstück ein Ethylen-alpha-olefin-Copolymer mit einer Dichte von weniger als 0,9 g/cm3 und ganz besonders bevorzugt von weniger als 0,880 g/cm3 umfassen. Bevorzugte alpha-Olefine sind Buten, Hexen oder Octen.
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In einer weiteren bevorzugten Version kann das Nicht-EVA-Gegenstück ein mit Maleinsäureanhydrit gepfropftes Polyolefin umfassen. Beispiele sind ein mit Maleinsäureanhydrit gepfropftes Copolymer von linearem Polyethylen mit geringer Dichte.
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In einer weiteren bevorzugten Version kann das Nicht-EVA-Gegenstück Styrol-Copolymere mit einem Styrolanteil von weniger als 50 Gew.-% umfassen. Typische Beispiele sind Styrolbutadienstyrol-Copolymere, Styrolisoprenstyrol-Copolymere, Styrolethylenbutadien-Copolymere und dergleichen.
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In einer weiteren bevorzugten Version umfasst das Nicht-EVA-Gegenstück Ethylenmethylacrylat-Copolymer mit einem Anteil an Methylacrylat von wenigstens 20 Gew.-%.
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In einer weiteren bevorzugten Version kann das Nicht-EVA-Gegenstück Ethylenbutylacrylat-Material mit einem Anteil an Butylacrylat von wenigstens 15 Gew.-% umfassen.
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In einer weiteren bevorzugten Version kann das Nicht-EVA-Gegenstück Polyisobutylen-Polymer (PIB) oder Polybuten-Copolymer umfassen.
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In einer weiteren Version kann die Außenschicht Klebrigmacher, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze, Kolophonium oder Terpentinharze oder Geigenharze und dergleichen, umfassen. Typische Beispiele sind EscorezTM-Materialien von Exxon.
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In einer weiteren Version kann die Außenschicht „im Wesentlichen nicht rückfedernde oder nicht elastische Materialien” umfassen.
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In einer weiteren Version kann die Außenschicht einen kleinen Anteil an EVOH- oder PVDC-Materialien umfassen. Der Anteil sollte jedoch kleiner als 30%, vorzugsweise kleiner als 20%, vorzugsweise kleiner 10%, vorzugsweise kleiner als 5% sein, so dass er die Folie nicht undurchlässig für Aromen und Geruchsstoffe macht.
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Innenschicht
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Die Innenschicht gemäß der vorliegenden Erfindung soll zwei Eigenschaften besitzen:
- 1. Wärme zu erzeugen, wenn sie RF-Energie ausgesetzt wird.
- 2. Eine Wärmeabfuhr an die versiegelbaren Außenschichten zuzulassen.
- 3. Zu einer leichten Verarbeitung beizutragen, indem (im Vergleich zu den Außenschichten) eine Zunahme der Schmelzfestigkeit einer geblasenen Folie zugelassen wird.
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In einer bevorzugten Version umfasst die Innenschicht Ethylenvinylacetat-Copolymer, wobei wenigstens 50% des Ethylenvinylacetat-Polymers ein EVA-Copolymer sind und einen Anteil an VA von zwischen 14 und 22 Gew.-% aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Version umfasst die Innenschicht Ethylenvinylacetat, wobei wenigstens 50% des Ethylenvinylacetat-Polymers einen Anteil an VA von zwischen 14 und 22 Gew.-% und einen Schmelzflussindex von 0,2 bis 3 – gemessen bei 190°C und 2,16 kg – aufweisen.
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Die Innenschicht kann auch verschiedene Additive, wie beispielsweise Gleitmittel, Antiverblockungsmittel, UV-Absorptionsmittel, Antibeschlagmittel und dergleichen umfassen.
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Die Innenschicht kann ferner andere als die für die Außenschicht beschriebenen Nicht-EVA-Materialien umfassen, jedoch immer nur in geringen Anteilen.
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Zwischen- und Haftvermittler-Schichten
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Die Zwischen- und Haftvermittler-Schichten können ein beliebiges Material, das für die Innen- und die Außenschichten verwendet wird, umfassen. In einer bevorzugten Version der Erfindung weisen alle Zwischen- und Haftvermittler-Schichten wenigstens 50 Gew.-% EVA auf.
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Die Innenschicht kann ferner andere als die für die Außenschicht beschriebenen Nicht-EVA-Materialien umfassen, jedoch immer nur in geringen Anteilen.
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Allgemein
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Das bevorzugte Herstellungsverfahren für die Folie ist das Heißblasfolienverfahren, das im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Weitere Verfahren, wie eine Extrusion durch eine flache Gussform, sind ebenfalls möglich.
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Additive, die in der Wissenschaft allgemein bekannt sind, können in einer oder in mehreren Schichten der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gleitmittelzusätze, Antiverblockungsmittel-Zusätze, Antibeschlag-Zusätze, Polymerverarbeitungshilfen können, wenn sie geeignet sind, verwendet werden. Antimikrobielle Zusätze können ebenso in einer oder in mehreren Schichten verwendet werden, um die Bildung von Mikroben zu verhindern. Vorzugsweise wird das antimikrobielle Mittel auf diejenige Seite aufgebracht, die sich in unmittelbarer Nähe von Abfällen befindet.
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Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, kann die Folie mit Hilfe der folgenden Methoden vernetzt werden.
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Bestrahlung mit Elektronenstrahlen, Gammastrahlen, Vernetzung unter Feuchtigkeit unter Verwenden von Silanpfropf-Verbindungen, Vernetzung mittels Peroxid.
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Die Folie kann schlauchförmig sein oder an den Rändern versiegelt werden oder als einzelnes Blatt aufgebaut sein. Ein Aufbau mit Mittelfalz ist ebenfalls möglich.
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Eine grundlegende Eigenschaft der Folie ist eine Dickentoleranz von maximal +/–12% von ihrem Mittelwert. Das bedeutet, dass, wenn die mittlere Dicke 250 Mikrometer beträgt, die minimal gemessene Dicke nicht weniger als 220 Mikrometer betragen sollte, während die maximale Dicke nicht mehr als 280 Mikrometer betragen sollte. Eine größere Dickentoleranz könnte zu einer Lichtbogenbildung führen, was zu einer Unterbrechung der Versiegelungseinheit führen würde.
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In einer bevorzugten Version der Folie, weist die Folie kein fremdes Material auf, das auf ihre Oberfläche gesprüht wurde, wie zum Beispiel Partikel eines Antiverblockungsmittels. In einer weiteren bevorzugten Version befinden sich Partikel des Antiverblockungsmittels auf der Oberfläche der Folie, die während des Extrusionsprozesses oder danach aufgesprüht wurden. Diese bevorzugte Version funktioniert jedoch nur, wenn in der RF-Versiegelungseinheit Mittel zur Unterdrückung einer Lichtbogenbildung verwendet werden.
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BEISPIEL 1
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Nach folgender Anleitung wird in einer herkömmlichen Anlage zum Heißblasen von Folien eine mehrschichtige Schicht hergestellt.
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Außenschicht, 93% EVA1 + 5% Gleitmittel-Zusatz + 2% Antiverblockungsmittel-Zusatz, Dicke 53 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA2, Dicke 10 Mikrometer
Innenschicht, 93% EVA2 + 7% weißes Farbgranulat, Dicke 42 Mikrometer
Haftvermittler, 100% ADH1, Dicke 12 Mikrometer
Zwischenschicht, 100% EVA1, Dicke 32 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA2, Dicke 11 Mikrometer
Innenschicht, 93% EVA2 + 7% weißes Farbgranulat, Dicke 40 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA2, Dicke 11 Mikrometer
Außenschicht, 93% EVA1 + 5% Gleitmittel-Zusatz + 2% Antiverblockungsmittel-Zusatz, Dicke 50 Mikrometer
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Der Anteil an EVA1 in der Struktur beträgt 49 Gew.-%. Der Anteil an EVA2 in der Struktur beträgt 46 Gew.-% Der Gewichtsanteil an weißem Farbgranulat beträgt 2,3%, der Anteil an Gleitmittel-Konzentrat 2% und der Anteil an Antiverblockungsmittel beträgt 0,7%.
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Zur Erläuterung der verwendeten Harze, siehe Tabelle 1.
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Die Dicke der Struktur beginnt bei der Innenschicht und erstreckt sich bis zur Außenschicht. TABELLE 1
| Typ | Beschreibung | Gewichtsanteil an Vinylacetat | Schmelzflussindex bei 190°C, 2,16 kg |
| EVA1 | EVA-Copolymer | 28% | 6 |
| EVA2 | EVA-Copolymer | 18% | 0,7 |
| EVA3 | EVA-Copolymer | 14% | 0,45 |
| LLDPE1 | Ethylenoctan-Copolymer mit einer Dichte von 0,92 | | 1 |
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Beurteilung der Folie
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Die Verarbeitbarkeit und die Schmelzfestigkeit der Folie waren sehr gut.
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Die Durchlässigkeit für Aromen wurde mit A = sehr gut beurteilt.
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Die Folie konnte leicht bedruckt werden.
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Die Folie wurde in einer RF-Versiegelungseinheit geprüft, wo sie sehr gute Ergebnisse lieferte.
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Das Versiegelungsvermögen war daher ausgezeichnet.
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Der Folie wurden keine Fremdstoffe, z. B. ein Antiverblockungs-Pulver, zugesetzt.
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BEISPIEL 2
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Nach folgender Anleitung wird in einer herkömmlichen Anlage zum Heißblasen von Folien eine mehrschichtige Schicht hergestellt.
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Außenschicht, 93% EVA1 + 5% Gleitmittel-Zusatz + 2% Antiverblockungsmittel-Zusatz, Dicke 53 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA3, Dicke 10 Mikrometer
Innenschicht, 93% EVA2 + 7% weißes Farbgranulat, Dicke 42 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA3, Dicke 12 Mikrometer
Zwischenschicht, 100% EVA1, Dicke 32 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA3, Dicke 11 Mikrometer
Innenschicht, 93% EVA2 + 7% weißes Farbgranulat, Dicke 40 Mikrometer
Haftvermittler, 100% EVA3, Dicke 11 Mikrometer
Außenschicht, 93% EVA1 + 5% Gleitmittel-Zusatz + 2% Antiverblockungsmittel-Zusatz, Dicke 50 Mikrometer
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Beurteilung des Beispiels 2
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Erneut wurde das Material anhand seiner Verarbeitbarkeit, seiner Schmelzfestigkeit, seiner Durchlässigkeit für Aromen, seiner Bedruckbarkeit und seines Versieglungsvermögens in einer RF-Versiegelungseinheit beurteilt.
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Es wurden zwei Versionen des Materials hergestellt. Bei der einen wurden Stärkepartikel aufgesprüht, um einen Antiverblockungseffekt zu bewirken.
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Durch Testen in der RF-Versiegelungslinie wurde bestätigt, dass das mit Stärke versehene Material die Versiegelungstests zwar bestand, es jedoch schwieriger die ganze Herstellungslinie durchlaufen konnte, da es aufgrund des Lichtbogenbildungseffekts zu vielen Unterbrechungen kam. Man vermutet, dass dies mit Hilfe von die Lichtbogenbildung unterdrückenden Mitteln verhindert werden könnte.
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BEISPIEL 3
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Beispiel 3 entspricht Beispiel 1, jedoch wurde in jeder Schicht anstelle von EVA2 EVA1 verwendet.
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Beurteilung des Beispiels 3
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Die Folie aus Beispiel 3 wies alle günstigen Eigenschaften des Beispiels 1 auf (siehe Beurteilung des Beispiels 1), es zeigte jedoch eine etwas schlechtere Verarbeitbarkeit in der Heißblasfolien-Anlage. Dies wurde der geringeren Schmelzfestigkeit des Materials zugeschrieben.
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BEISPIEL 4 (Vergleichsbeispiel)
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Beispiel 4 entspricht genau dem Beispiel 1, jedoch wurde in den beiden Innenschichten anstelle von EVA2 ein LLDPE-Material verwendet. Siehe Tabelle 1 zu den Angaben bzgl. LLDPE1. Der Gesamtgewichtsanteil an EVA beträgt daher weniger als 90%.
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Das Material bestand die Beurteilungen hinsichtlich seiner Verarbeitbarkeit, seiner Schmelzfestigkeit, seiner Durchlässigkeit für Aromen und seiner Bedruckbarkeit. Es wurde in der RF-Versiegelungseinheit getestet, es stellte sich jedoch heraus, dass es keine durchgehenden Versiegelungen erzeugte unter den Bedingungen, unter denen die Beispiele 1 und 2 gute Versiegelungen ergaben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6572959 [0006]
- EP 0122968 [0007]
- EP 0471607 [0008]
- EP 0918705 [0009]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ASTM 2732 [0014]
- ASTM 2732 [0015]
- www.webstore.ansi.org [0041]