DE2101165A1 - Verpackungmaterial - Google Patents
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Description
Firma (776*0
2000 Hamburg 1
Zur Verpackung von Lebensmitteln werden in steigenden Maße
Einwegverpackungen verwendet und diesem Trend zufolge
sind mehr und mehr neue Packstoffe bsw. Packstoff-Kombinationen an die Stelle der früher über viele Jahrsehnte
hindurch benutzten Verpackungsmaterialien getreten. Als Beispiel Böge für die Verpackung flüssiger Lebensmittel
die Qlasflasche dienen; sie ist absolut gas- und armoadleht,
chemisch gegenüber Lebensmitteln völlig innert und auch
ein Liohtsohuts gegenüber dem Füllgut 1st möglich. Die Olasflasohe ist deshalb für die Verpackung von Wein,
Fruchtsäften oder la Falle einer dunkel gefärbten Qlas- M
flasche auch für die Verpackung von Milch, Buttermilch u.a. an sieh bestens geeignet. Die Probleme, die infolge
einer weitgehenden Rationalisierung aufgetreten sind, führten Jedoch sur Einführung anderer Fackstoffkombinationen für die Verpackung der hier genannten Lebensmittel.
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So sind zum Beispiel heute neben Kunststoff-Flaschen insbesondere Kartonverpackungen im Einsatz, welche ein- oder
beidseitig mit Polyäthylen besohiahtet sind und zur Verpackung insbesondere von Milch in steigenden Mengen verwendet werden. Der zugrunde liegende Rohkarton 1st malet
gebleicht und hat ein Gewicht von l60 bis 250 g/m. In der
Hegel wird dieser Karton bedruckt und anschllessend mit
Kunststoff beschichtet. Der fast ausschliesslieh für diese
Art der Verpaokungsherstellung verwendete Kunststoff 1st Nieder- oder Hochdruck-Polyäthylen mit einen Molekulargewicht um ca. 50.000* entsprechend einem Schmelzindex von
0,2 - 20 und einer Dichte von 0,91 bis 0,97. Diese« Polyäthylen wird in der Regel In Oranulatf ortn in «Inen B·-
achiohtungsextruder eingefüllt und nach Durchlaufen der
verschiedenen Plastifizierungsionen über eine Breitschlitzdüse zu einem Film ausgereckt, der sofort In heiBee Zustand
mit der zu beschichtenden Kartonbahn vereinigt wird. Im Falle der einseitigen Beschichtung des Kartons wird
häufig noch die unbeschichtete Seit· alt ein·« anderen Besohiohtungs- oder Imprägnierungsmittel g·trinkt, In der
Regel mit Paraffin, und anschließend «erden tu· de« so
behandelten Karton tetraeder- oder sy1InderfOrel*· oder
rechteckige Packungen hergestellt, dl· „J· nach des) Verarbtltungsverfahren entweder direkt bei der endfOltlfen Fc
gebung der Packung mit dem Lebensmittel befullt und heii-
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versiegelt werden, odor aber In speziellen Abfüllautomaten
wird die fertige Packung direkt bafüllt und auch durch
Helßvarsiegelung hermetisch versohlonsen.
Diese Packungen sind ausgesprochen preisgünstig, sehr
zweekmässig und auch für eine ganze Reihe von Lebensmitteln
optimal geeignet. Soll nun aber In eine derartige Packung ein sauer3toffempfindliches Lebensmittel, wie Wein, Buttermilch
oder Fruchtsaft, eingefüllt werden, so kommt es sehr schnell zu einer gescten&ckliehen Beeinflussung des Füllgutes,
weil der Sauerstoff aus der Luft verhältnismKssig
ungehindert die Verpackung durchdringen kann, um dort auf das Lebensmittel einzuwirken«
Der Qaedurchgang durch den polyäthylenbeschichteten Karton
ist aufgrund, der beiden Packstoffkomponenten Karton und Polyethylen!'ilm erklärlich. Der unbeschiehtete Karton
selbst ist porös, so dass nicht nur D&npfe, sondern auch
Luft fast ungehindert hindurchtreten können. Polyethylen hat aufgrund seiner besonderen Struktur ebenfalls nur
schlechte Bsrriereeigensehaften, obwohl Luft nicht direkt
hindurchtreten kann. Der Durchgang der Gase beruht vielmehr auf der Erscheinung der Mol@kular~Diffusion„ Die
Molekular-Diffusion eines Gaoes durch einen festen Körper
unter einem bestimmten Partialdruck erfolgt durch eine
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Adsorption mit aii^chliessender Lösung des Gases im Festkörper,
eine Diffusion dieser Lösung und eine ansohliessende Desorption des Oases auf der Seite ties fackstoffes, die
den niedrigeren Partialdruck aufweist,
Man hat aus diesem Grund die Packungen in der Welse modifiziert,,
dass der Karton nicht nur mit Polyäthylen beschichtet wird, sondern man hat Mehrschichtkombinationen,
bestehend aus Polyäthylenfilm/Karton/Polyäthylenfilm/
Aluminiumfölie/Polyäthylenfilm, geschaffen Ein solcher
Karton weist ausreichenden Lichtschutzp vor allem aber
eine ausgezeichnete Gasbarriere auf* Selbst verständlich
iet es Voraussetzung, dass die raitverwendete Aluminiumfolie
weitgehend porenfrei ist* Für die Verpackung teurer und besonders empfindlicher bzw, auch stark riechender Lebensmittel
stellt diese Verpackungsart eine fast optimale Lösung dar, sie ist Jedoch verstSndlicherweise finanziell
aufwendig· Eine Reihe von Lebensmitteln haben weder aufgrund der Aufbewahrungsdauer vor Genuß noch aufgrund ihrer
Empfindlichkeit eine absolute Barriere gegenüber Gasen und Sauerstoff nötig und es besteht schon seit langem das Bedürfnis
für eine Leberismittelverpackung, die bei niedrigen Gestehungskosten eine wesentlich verbesserte Gasbarriere
gegenüber mit Polyäthylen beschichtetem Karton aufweist.
BAD
20 98 30/0 36 6
Es wurde nunmehr gefunden, daß man ein derartigea preisgünstiges
Verpackungsmaterial mit verminderter Gas- und Aromadurehläasigkeit erhalten kann, wenn man einem weitgehend
amorphen Polyolefin einen Zusatz zufügt, welcher wegen seiner geringen Löslichkeit im Polyolefin in der
Kälte "ausblüht" und dadurch an der Oberfläche eine grobkristalline Sperrschicht bildet.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Verwendung eines
Polyolefins zusammen mit einem chemisch inerten Zusatz, welcher sich in der Wärme im Polyolefin löst, bei Normaltemperatur
jedoch an der Oberfläche der Polyolefinachicht zu einer kristallinen Sperrschicht auskriatallioiert, zur
Herstellung von Verpackungsmaterialien. Vorzugsweise findet die erfindungsgemäße Polyolefinmasse zur Beschichtung
von Trägermaterialien, insbesondere Papier oder Karton,
Verwendung.
Das Gewichtsverhältnis von Polyolefin zu dem Zusatz kann
im Bereich von etwa 1:1 bis 9,^:Ο,Ί, vorzugsweise bei ungefähr
4:1 liegen. Der Gehalt an Zusätzen betragt somit
etwa 4 bis 50 Gew.:?, vorzugsweise etwa B bis 2f>
Gew.*.
Als Polyolefin wird ein Hoch- oder Niederdruckpolyäthylen
mit einer Dichte von etwa 0,87 bis 0,97 verwendet. Polyäthylene mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht in
der Größenordnung von etwa 20 000 bis 80 000 sind besonders fte#»jpn#»t. Der ßchrnelaindex liegt dabei in der Größenordnung
von 0,3 bis ?c>. Ferner i:Jt Polypropylen brauchbar.
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Als geeignete, bei niedrigen Temperaturen in Polyolefinen
weitgehend unlösliche chemisch inerte Zusatzstoffe kommen in erster Linie C^g bis C^0 Carbonsäuren (z.B. Stearinsäure
und Montansäure) und deren Salae und Ester sowie insbesondere
Paraffinkohlenwasserstoffe in Präge. Auch Gemische dieser Zusätze sind geeignet. Die durchschnittliche Kettenlänge
der Paraffinkohlenwasserstoffe richtet sich vor allem nach praktischen Gesichtspunkten; vor allem muß sie
so hoch sein, daß die Paraffinkohlenwasserstoffe bei der Anwendung findenden Verarbeitungstemperatur aus der PoIyolefinmasse
noch nicht verdampfen. Da in modernen Beschichtungsex
truder η Filmtemperaturen von ca. 200°C erreicht werden, muß in einem solchen Fall die durchschnittliche
Kohlenstoffatomzahl der Verwendung findenden Paraffinkohlenwasserstoffe mindestens 23 betragen; insbesondere kann sie
zwischen 23 und 80 und besonders bevorzugt bei etwa 30 bis 36 liegen. Die besonders bevorzugten Paraffinkohlenwasserstoffe
können durch die folgenden Kenndaten charakterisiert werden:
Erstarrungspunkt 5O/75°C
Penetration bei 25°C 12 - 25
Viskosität bei 98,9°C H,0 - 8,5 cSt.
Refraktion bei 98,9°C 1,1200 - l,*39O
n-Paraffin-Gehalt größer als 10 %
Spezifisches Gewicht 0,6 - 0,8
8AD ORIGINAL
209830/0366
Ein Zusatz von geeigneten Copolymeren zu Polyolefinen führt
zu erleichterten Herstellungsbedingungen bei der Extrusionsbeschichtung,
da insbesondere die Elastizität des fließenden Films verbessert wird. Man kann die Arbeitsgeschwindigkeit
dann während des Beschichtungsvorganges erheblich heraufsetzen. Copolymere, insbesondere auf Basis Äthylen/
Vinylacetat, Äthylen/Vinylalkohol oder Isobutylen/Acrylat in Mengen von etwa 7 bis 1JO %, bezogen auf das Polyolefin,
verschlechtern allerdings die Gasdichte des Polyäthylens merklich. Auch in diesen Systemen wirkt aber der erfindungsgemäße
Zusatz in Richtung einer Verringerung der Gasdurchlässigkeit, d.h. die Einbußen, die durch den Copolymerzusatz
auftreten, können durch Zusatz von Paraffinen oder langkettigen Carbonsäuren nicht nur ausgeglichen werden, sondern
man kann mit diesen Dreikomponentensystemen weitgehend
gasdichte Deschichtungsfilme erreichen. Besonders geeignet ist ein Äthylen/Vinylacetat-Mischpolymerisat mit einem
Schmelzindex von etwa 0,1 bis 100 und einem Vinylacetatgehalt von etwa 5 bis 40 J.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der inhomogenen Filme
gemäß Erfindung besteht darin, daß für die Heißversiegelung niedrigere Temperaturen ausreichen. Bekanntlich werden bei
steigenden Arbeitsgeschwindigkeiten die Zeiten, die für eine Heißversiegelung notwendig sind, immer kürzer. Es müssen
also die Temperaturen der Siegelwerkzeuge erhöht werden, um die minimal erforderliche Energie in das zu verschweißende
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System hineinzubringen. Dieser Temperaturerhöhung der Siegelwerkzeuge sind jedoch sehr schnell Grenzen gesetzt, da bei
einem überschreiten bestimmter Vierte ein Cracken des Polyolefins und/oder eine thermische Zersetzung des Kartons
auftritt. Die dabei entstehenden Produkte können gegen die hygienischen und gesetzlichen Anforderungen verstoßen.
Die Verarbeitung der erfindungsgemäßen Polyolefinmassen
kann auf verschiedene Weise erfolgen; insbesondere sind die beiden folgenden Arbeitsweisen möglich:
1. Es kann ein inhomogenes System, beispielsweise ein Granulat aus Polyolefin und dem feinverteilten Zusatzstoff
heiß extrudiert werden, wobei sich der Zusatzstoff in . der Hitze in dem Polyolefin löst, bei niederen Temperaturen, z.B. bei Raumtemperatur, jedoch nicht mehr löslich
ist und deshalb auskristallisiert.
2. Das Polyolefin und der Zusatzstoff können im Schmelzfluß einander vereinigt und anschließend entweder direkt
aus der Schmelze weiterverarbeitet oder in einer Granuliervorrichtung in ein Granulat überführt werden. Im
letzteren Fall kommt es bei der Abkühlung des Granulats infolge Unterschreitene der Löslichkeitstemperatür zu
einem Ausblühen des Zusatzstoffes an der Oberfläche, doch tritt bei der erneuten Erhitzung während des Extrudierens wieder eine Auflösung ein.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfolgenden
3eispiele dienen«
a) Vergleichsvarsuoh. Auf einem Beschlchtungsextruder
Typ EOAN-EiI-VJE-PA wurde Polyäthylen mit folgenden
Kennzahlen
Schmelzindex 1,2 - 1,7
Dichte 0,917 - 0,910
auf einen Rohkarton mit 250 g/m Gewicht unter üblichen
Maschinenbsdin3ungen aufgetragen. Das Auftragssewicht des Polyäthylens auf dem Rohkarton
betrug 40 g/m · Ausschnitte aus diesem Material wurden
im GasdurchlSssigkeitsprÜfgerät der Firma Otto Brugger,
München, auf ihre Sauerstoffdurchläsalgkeit geprUft;
es ergab aich ein Durchgang von 1.700 enr/m / 24 3W,
b) Das gleich» Polyäthylen wie im vorhergehenden Versuch a)
wurde nun im SchBslj&fluß unter Zuhilfenahme eines Kneters
mit 10$ Par&ff^kohlenwasserstoffen (Erstarrungspunkt
62/64°C) varmischt und anschliessond au einem Granulat
verarbeitet« Dieses Granulat wurde, wie zuvor beschrieben, zur Beschichtung verwendet. BaI einem Auftragsgewleht
von 40 g/m ergab sich ein Sauerstoff -
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durchgeng von. 800 cnr/m"/ 24 Stdet also eine Verbesse
rung um mehr als
c) Bel Zugabe von 20$ Paraffinkohlanwagsorstoffen wurde
unter sonst gleichen Bedingungen ein Viert von 650 cmVm / 24 Std„ gemessen.
Bei Zusatz von 3Oß Paraffinkohlenwasserstoffen lag der
Wert bei 555 om5/ra2/ 24 Std.
Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, dass das auf Karton aufgetragene inhomogene Material gemäß Erfindung bessere Gasdichten erbringt als das Polyäthylen allein; die Gasdichten
werden um so besser, je mehr Zusatzmittel zugegeben wird, wobei die Abnahme den zugefügten Mengen jedoch nicht proportional
1st. Da die Sxtrudierbarkeit bei zu hohem Schmelz-Index
schlecht wird, können Zusammensetzungen mit Gehalten von weniger als 70$ Polyäthylen nur noch schwer mittels
Extruder auf den TrHgar aufgebracht werden.
a) Der Extruder wurde mit einem Gemisch aus 90ji Polyäthylengranulat
und 10# pulverfb'rmigen Paraffinkohlenwasser stoffen
beschickt, wobei dl· Komponenten In einer Mischtrommel
vor dem Einfüllen in den Hopper vereinigt wurden.
BAD
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Der rir.i'fccn vf&i- nao'ö bee.sdeiisr 'B&82\i'.~ül\t\\:;K mit eine;?
Auffci'ößsnjenG© von jr0 g/s1. Vorleben i-.ii.fl -ifcr Sauerstoff
?.isaii£T betrug- Γ·5θ
<ϊ·ά~/χλ~/ £4 B^A»
te} 8C^ ?oly^/cliylsnerf2.ulal; mr5 2ίΧί p^iverforniige Kohlen -
orrret-axi niiter1 clensel?oan. Bedingungen, eivion
c) 70^ PoiySithjl3:igr&iv.lat und 5C^ pul*.rai.*fö?c;5.ge Kohlenwas-
sersiiorfe er-ge-bcn ^iter· d«5n;:'3ifc«K Bedingungen einen ^f
-ι Ο
Srxua^e^orfdupci^^as^ vovx 570 cnf/tsT/ 24 Sfcd.
(Diese MisofcxiKS Uii1 iillei'dinga ischon sohviierig zu
H::.er' ε^Όή 'ΛΙο vöri-?;l-;-:'sJase Uhnllol:· t?;i0 in Beispiel 1, b)
bris d}f d.h„ r-iifc ί,νϊκ -meiidsr M-3iig« rut Sohlenwasserstoffen
w:lrc1 c=ev ruaue^sfco.^.^durchsiang gv5rirfjer, doch sind die Grenzen au Ue^Ucksiofcti.gx^i,, die du:*«h Ana ties dee. Schneisindex
i',i B"5»ug ^Af die X.fe^äiöS'ba^kei't sessbit sind,
Die Heiß'AJrsiegoluiigstßDpisraturea für erfindungsgemilSö
Besohichi'-urigen imrcler/. in eln^m Halßsieg«lg«rät der Firma
Cito Bx^ugger, München, ermittelv, wobei die Kartonstärke
/K , das Br;sohi.chfc\u'i{i.i.T'.iwioht 4o g/m , der öiegal-
2
di'uck 2fjO g/orn ua« öi© sle-golzeit 0-,^S see. betrugen.
di'uck 2fjO g/orn ua« öi© sle-golzeit 0-,^S see. betrugen.
209830/0366 "*°
Zusammensetzung in
Polyäthylen Zusatz 0C für optimale Verschweißung
100 0 120
90 10 100
80 20 . . 90
70 30 85
60 40 80
Bei steigender Menge an Paraffinkohlenwasserstoffen
fällt also in erwünschter Weise die nötige Heißsiegeltemperatur,
die erforderlich ist, um feste Nähte zu erzielen. In gleichem Maße wird die Gasdichte herauf gesetzt.
ugssni
8AD ORiGlNAL
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Claims (6)
- PatentansprücheL) Verwendung eines Polyolefins zusammen mit einem chemisch inerten Zusatz, welcher in der Wärme im Polyolefin löslich ist, bei Normaltemperatur jedoch an der Oberfläche der Polyolefinschient zu einer kristallinen Sperrschicht auskristalliaiert, zur Herstellung von Verpackungsmaterialien. "
- 2. Verwendung des Gemisches gemäß Anspruch 1 zur Beschichtung von Trägermaterialien, vorzugsweise Papier oder Karton.
- 3» Verwendung nach den Ansprüchen 1 und 2S dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Polyolefin zu Zusatz im Bereich von 1:1 bis 9*6:0,4, vorzugsweise bei etwa 4:1 liegt. ^
- 4. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Hoch- oder Niederdruckpolyäthylen mit einem Schmelzindex im Bereich von etwa 0,3 bis 25, einer Dichte von etwa 0,87 bis 0,97 g/cm* und einem Molekulargewicht im Bereich von 20 000 bis 80 000 ist,209830/0366
- 5. Verwendung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz zu dem Polyolefin im wesentlichen aus Paraffinkohlenwasserstoffen oder aus C^g bis C,Q Carbonsäuren einschließlich deren Derivaten oder einem Gemisch dieser Zusatzstoffe besteht.
- 6. Verwendung gemäß Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Paraffinkohlenwasserstoffe einen Erstarrungspunkt im Bereich von 50 bis 75°C und eine durchschnittliche Kohlenstoffatomzahl je Molekül von mindestens 23 aufweisen.7* Verwendung eines Polyolefingeinisches gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner elastizität»erhöhende Zusätze, insbesondere Copolymere wie Xthylen/Vinylacetat, Äthylen/Vinylalkohoi oder Isobutyl/Acrylat, enthält.ugs:ni:wy209830/0366
Priority Applications (6)
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Cited By (1)
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- 1971-01-12 DE DE19712101165 patent/DE2101165B2/de not_active Ceased
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1972
- 1972-01-10 AT AT16472A patent/AT336994B/de not_active IP Right Cessation
- 1972-01-10 BE BE777889A patent/BE777889A/xx unknown
- 1972-01-11 FR FR7200828A patent/FR2122192A5/fr not_active Expired
- 1972-01-11 IT IT19213/72A patent/IT946444B/it active
- 1972-01-11 CH CH36072A patent/CH568897A5/xx not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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AT336994B (de) | 1977-06-10 |
IT946444B (it) | 1973-05-21 |
ATA16472A (de) | 1976-09-15 |
DE2101165B2 (de) | 1976-11-11 |
CH568897A5 (de) | 1975-11-14 |
BE777889A (fr) | 1972-05-02 |
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BHV | Refusal |