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Wasserdampf- und gasdichte, gut tiefziehfähige Verbundfolie Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Verbundfolie, die sowohl wasserdampf- und gasdicht als auch
gut tiefziehfähig ist.
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Die hohe Wasserdampfdichtigkeit macht sie besonders geeignet zur Herstellung
von tropenfesten Packungen, während die gute Tiefziehfähigkeit ihre Verarbeitung
auf Tiefziehmaschinen, insbesondere zur Herstellung von Tablettendurchdrückpackungen,
ermöglichst, und zwar speziell auf Vakuumtiefziehmaschinen, die bekanntlich sehr
hohe Ansprüche an die Tiefziehfühigkeit des zu verarbeitenden Materials steilen.
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Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, der Verbundfolie
außerdem eine gute Gasdichtigkeit zu verleihen.
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Es ist bekannt, unter Verwendung teurer, fluorhaltiger Polymerfolien
Verbundfolien herzustellen, die die beiden Erfordernisse hoher Wasserdampfdichtigkeit
und guter Tiefziehbarkeit gleichzeitig erfüllen, wobei die gute Tiefziehbarkeit
aber nur auf Druckluft-Tiefziehmaschinen gegeben ist.
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Die gängigen wasserdampfdichten Kunststoffe wie Polyäthylen oder Polypropylen
verdanken ihre Dichtigkeit gegen Wasserdampf in erster Linie ihrem hohen Anteil
an"kristallinem"Material. Dieser hohe "kristalline"Anteil bedingt aber einen engen
Schmelzbereich, der für das Tief ziehen ausgesprochen ungünstig ist.
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Solche Kunststoffe können daher auf Vakuumtiefziehmaschinen ohne Zusatzeinrichtungen
nicht in wirtschaftlicher Weise verarbeite-t werden. Die Zusatzeinrichtungen, wie
z. B. Vorstreckstempel, besondere Heizstationen mit langen Heizzeiten verteuern
aber die Anlage und lassen sich nur schwierig in bereits vorhandene, ältere Maschinen
einbauen. Dies trifft besonders für Vakuumtiefziehmaschinen der Abpackbetriebe für
Tabletten und Suppositorien zu.
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Andererseits sind die gut tiefziehbaren Kunststoffe Polyvinylchlorid,
Polystyrol und Polystyrol-topolymere, wie Acrylnitril-Butadien-Sytrol-Copolymere
und Styrol-Acrylnitril-Copolymere, wesentlich durchlässiger für Wasserdampf als
die erstgenannten Kunststoffe mit hohem"kristallinen"Anteil.
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Es sind bereits Kombinationen von Folien aus Polyolefinen mit hohem"kristallinen"Anteil,
wie Niederdruck-Polyäthtylen oder Polypropylen, mi.t Folien aus Kunststoffen mit
breiten Schmelzbereich, z. 3. aus Polyamid oder aus Polyestern bekannt (DBGM 7 121
987), doch besitzen Polyamid- oder Polyesterfolien und damit auch deren Verbunde
mit Niederdruck-Polyäthylen oder mit Polypropylen keine gute Tiefziehfähigkeit,
wie z. B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 636 055 hervorgeht. Nach dieser
Schrift wird zur Verbesserung der Tiefziehfähigkeit eine Polyäthylenfolie mit einer
Polyamidfolie und zusätzlich noch mit einer Polyesterfolie verbunden, weil erst
die Kombination dieser drei verschiedenen Folien eine verbesserte Tiefziehfähigkeit
des Verbundes ergibt. Gemäß dcm einzigen Ausfühnrngsbeispiel der Offenlegungsschrift
(Seite 5, Letzter Absatz) besitzen die beiden Folien aus Polyamid und Polyester
zusammen die
gleiche Schichtdicke wie die Polyäthylenfolie allein,
nämlich jeweils so µ. Offenbar ist man in Fachkreisen der Ansicht, daß den Kunststoffen
mit hohem II kristallinen" Anteil nur dann durch Verbund mit einem gut tiefziehfähigen
Kunststoff eine ausreichende Tiefziehfähigkeit verliehen werden kann, wenn der gut
tiefziehbare Kunststoff mindestens in der gleichen Schichtdicke vorliegt wie der
Kunststoff mit hohem "kristallinen" Anteil, Da aber zur Erzielung einer ausreichenden
Wasserdampfdichtigkeit schon der Kunststoff mit hohem " kristallinen" Anteil selbst
eine gewisse Mindestschichtdicke aufweisen muß - diese liegt im allgemeinen bei
etwa 200 >i - war zu erwarten, daß eine Verbundfolie aus einem kristallinen und
einem gut tiefziehfähigen Kunststoff, die sowohl genUgend wasserdampfdicht als auch
gut tiefziehfähig sein soll, eine Gesamtdicke von 400 bis 500 µ aufweisen müßte.
Eine solche Verbundfolie wäre aber für eine technisch-wirtschaftliche Verarbeitung
zu dick und zu steif. Die hohe Steifigkeit würde bei der Umlenkung über die Umlenkwalzen
bzw. auf den Vakuumzylindern Schwierigkeiten bereiten und solche Verbundfolien vor
allem für Durchdrückpackungen ungeeignet machen. Außerdem würde die größere Dicke
einen zu häufigen Rollenwechsel erfordern, weil zu wenig laufende Meter Folie auf
einem gegebenen Rollendurchmesser untergebracht werden können. Darüber hinaus würde
ihre hohe Wärmekapazität und die schlechte Wärmedurchgangszahl eine lange Aufheizzeit
und damit eine zu niedrige Takt zahl auf der Tiefziehmaschine bewirken. Auch wäre
eine so dicke Folie schlecht stanzbar, ganz abgesehen davon, daß ihr hohes Quadratmetergewicht
einen wirtschaftlich untragbar hohen Preis bedingen würde.
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Die erwähnten Nachteile werden durch die erfindungsgemäßen Verbundfolien
völlig überwunden. Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß man Verbundfolien
mit ausgezeichneter Wasserdampfdichtigkeit und sehr guter Tiefziehfähigkeit durch
eine bestimmte Auswahl sowohl des ;-asserdawpfdichten wie auch des gut tiefziehfähigen
Anteiles der Verbundfolie erhalten kann. Erfindungsgemäß wird als wasserdampfdichter
Kunststoff
Niederdruck-Polyäthylen oder Polypropylen verwendet,
und zwar in einer Dicke von loo bis DOOu, vorzugsweise 150 bis 250/i.
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Als Kunststoffe mit breitem Schmelzbereich, deren Einbau in die Verbundfolie
dieser die erfindungsgemäßen guten Tiefzieheigenschaften verleiht, werden insbesondere
Hart-Polyvinylchlorid/oder Polystyrol bzw. Polystyrol-Copolymere, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere
oder Acrylnitril-Styrol-Copolymere verwendet, und zwar in einer Dicke von 10 bis
75 , vorzugsweise 10 bis 50 % der Dicke der Niederdruc-Polyäthylen-bzw. Polypropylen-Schicht.
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Wird als wasserdampfdichter Anteil Polypropylen verwendet,dann ist
es zweckmäßig, die Dicke der Schicht des Kunststoffes mit breitem Schmelzbereich
nicht höher als etwa 50 % der Dicke des Polypropylen zu wählen.
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Sowohl für Verbundfolien mit Niederdruck-Polyäthylen wie auch für
solche mit Polypropylen als $'kristallinem" Anteil liegt der bevorzugte Bereich
für die gut tiefziehfähigen Kunststoff-Anteile zwischen 15 - 30 , insbesondere bei
ca. 25 ffi der Dicke des " kristallinen " Anteils. Solche Verbundfolien besitzen
eine gute Geschmeidigkeit und Elastizität, lassen sich ohne Schwierigkeiten auf
Vakuumtiefziehmaschinen verarbeiten und zeichnen sich wegen ihrer vorteilhaften
Eigenschaften durch eine besonders gute praktische Verwertbarkeit aus, insbesondere
für die Herstellung von Durchdrckpackungen, wie sie z.B. zum Verpacken von Tabletten
gebraucht werden.
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Diese Vorteile können erzielt werden aufgrund der überraschenden Erkenntnis,
daß das Verbinden einer Folie aus einem bestimmten Kunststoff mit hohem " kristallinen
" Anteil, im folgenden kurz " kristallines " Material genannt, mit einer Folie aus
einem der erfinduflgE:gemäß ausgewählten gut tiefziehfähigen Materialien die Tiefziehfühigkeit
der letzteren praktisch nicht beeinträchtigt, selbst wenn die Folie aus " lcristallinem
' Material nicht nur gleich dick ist wie die aus gut tiefziehfähigem Kunststoff,
sondern auch, wenn sie noch wesentlich dicke ist.
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Eine für die meisten Zwecke ausreichende Tiefziehfähigkeit der Verbundfolie
bleibt bei der erfindungsgemäßen Auswahl der Kunststoffe,
wie weiter
gefunden wurde, sogar noch erhalten,, wenn die Dicke der tiefziehbaren Folie nicht
wesentlich mehr beträgt als ca. 10 % der Dicke der Folie aus 11kristallinem " Material.
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Andererseits wird die Tiefziehbarkeit der Verbundfolie durch Erhöhung
der Schichtdicke des tiefziehbaren Anteils auf über etwa 75 % der Dicke des "kristallinen"
Anteils nicht mehr weiter erhöht und bringt daher keine weiteren Vorteile.
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Je nach den Anforderungen an die Dichtigkeit gegenüber Wasserdampf
kann die Schichtdicke des kristallinen Materials variiert werden, jedoch sind auch
dieser Variationsbreite aus technisch-wirtschaftlichen Gründen relativ enge Zweckmäßigkeitsgrenzen
gesetzt. Eine Erhöhung der Dicke des "kristallinen" Materials über 300 p bringt
für alle praktischen Anwendungsfälle keine wesentliche Verbesserung mehr, während
bei wesentlicher Unterschreitung einer Dicke des "kristallinen" Materials von 100
µ die Tjasserdampfdichtigkeit nicht mehr in dem für die meisten Zwecke erforderlichen
Ausmaß gegeben ist.
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Vorzugsweise wird daher die Folie aus "kristallinem" Material in einer
Dicke von 150 bis 250 µ eingesetzt. Optimale Resultate werden im allgemeinen mit
einer Schichtdicke von ca. 200 µ erzielt. Bei solchen Schichtdicken des"kristallinenX
Materials ist eine Foliendicke für den gut tiefziehfähigen Kunststoff von 30 bis
60 zur insbesondere von ca. 50 p im allgemeinen optimal.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Verbundfolie
außerdem eine gute Gasdichtigkeit verliehen werden, indem diese in an sich bekannter
Weise mit einer Schicht eines besonders gasdichten Materials, wie z.B. Polyvinylalkohol
oder vorzugsweise Polyvinylidenchlorid bzw. Vinylidenchlorid-Copolymere, versehen
wird. Diese Schicht aus gasdichtem Material wird zweckmäßigerweise auf der ggf.
elektrisch vorbehandelten Verbundfolie in an sich bekannter Weise mittels Primern
verankert.
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Insbesondere ist es notwendig, für den bevorzugten Anwendungszweck
der erfindungsgemäßen Verbundfolie, nämlich für die Herstellung von Tablettendurchdrückpackungen,
die gasundurchlässige Schicht auf der oder in die Verbundfolie m:Lndestens so fest
zu
verankern, daß der Verbund in sich fester zusammenhält als gegenüber der auf die
Durchdrückpackung aufgesiegelten Aluminiumfolie In diesem Fall ist durch geeignete
Wahl der Vorbehandlung und/ oder der Primer und/oder der Kleber dafür zu sorgen,
daß die gasundurchlässige Schicht eine Haftfestigkeit auf der Trägerfolie von mindestens
200 p/15 mm aufweist.
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Die Schicht aus gasundurchlässigem Material kann in einer wesentlich
geringeren Dicke vorliegen als die Schicht aus n kristallinem" und auch die aus
gut tiefziehfähigem Material.
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Eine größere Schichtdicke als 20 p ist in keinem Fall notwendig.
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Schon Schichtdicken von 8 bis 15 , >1> insbesondere von etwa
12 genügen, um eine für die meisten technischen Anwendungen ausreichende Gasdichtigkeit
zu gewährleisten. Diese Schichten werden zweckmäßig in an sich bekannter Weise durch
Auftrag, ggf. durch mehrfachen Auftrag aus einer Dispersion aufgebracht, Die Erfindung
wird anhand der folgenden Beispiele erläutert, ohne jedoch auf sie beschränkt zu
sein.
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Beispiel l Eine 200 µ dicke, beidseitig elektrisch vorbehandelte Niederdruck-Polyäthylenfolie
wurde auf einer Seite mit einem Polyurethan-Primer beschichtet und darauf wurden
nacheinander zwei Striche von je 10 g/m2 einer Polyvinylidenchlorid-Copolymeren-Dispersion
mit einem Gehalt von 89 % Polyvinylidenchlorid im festen Anteil der Dispersion aufgetragen.
Die unbeschichtete Seite der Folie wurde mit einer 5o P dicken Hart-Polyvinylchloridrolie
mit Hilfe eines Polyurethan-Kaschierklebers trocken kaschiert.
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Die auf diese Weise hergestellten Verbundfolien hatten folgende Eigenschaften
a) Wasserdampfdurchlässigkeit 0,4 4 g m-2 24 h~ bei 38°C und 90 % rel.Feuchte gemessen
nach der Trägergasmethode (DBGM 6 909 912) b) Sauerstoffdurchlässigkeit < 5 N
cm³.m-2.24h-1.atm-1 bei 20 C
c) Siegelnahtfestigkeit >1000 p/15
mm Polyvinylidenchlorid gegen Polyvinylidenchlorid bei 100 mm/min Abzugsgeschwindigkeit
bei Schälbeanspruchung und einem Winkel von 900 zwischen den getrennten Teilen und
dem ungetrennten Teil des Folienstreifens Beispiel 2: Eine 200 X dicke einseitig
elektrisch vorbehandelte Niederdruck-Polyäthylen-Folie wurde auf der vorbehandelten
Seite mit einem Polyurethan-Primer beschichtet und darauf wurde ein Strich von 10
g/m² einer Polyvinylidenchlorid-Dispersion mit einem Gehalt von 89 % Polyvinylidenchlorid
im festen Anteil der Dispersion aufgetragen, Auf die Polyvinylidenchlorid-Schicht
wurde eine 25,» dicke Polyvinylchlorid-Folie mit Hilfe eines Polyurethanklebers
trocken kaschiert.
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Die auf diese Weise hergestellten Verbundfolien zeigten folgende Eigenschaften:
a) Wasserdampfdurchlässigkeit 0,4 g . m-2.24 h-1 bei 38°C und 90 % rel. Feuchte
gemessen nach der Trägergasmethode (DBGM 6 909 912) b) SauerstoffdurchlässLgkeit
bei 20°C <5 N cm³.m-2.24h-1.atm-1 Beispiel 3: Eine 200 µ dicke beidseitig elektrisch
vorbehandelte Niederdruck-Po lyäthylen-Folie wurde mit einer selbstverankernden
Polyvinyliden-Dispersion geprimert und darauf wurden nacheinander zwei Striche von
je 10 g/m² eines Polyvinylidenchlorid-
Copolymeren als Dispersion
mit einem Gehalt von 89 % Polyvinylidenchlorid in festem Anteil der Dispersion aufgetragen.
Die unbeschichtete Seite der Folie wurde mit einer 50 ji did en Polyvinylchlorid-Folie
mit Hilfe eines Polyurethan-Kaschierklebers trocken kaschiert.
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Die auf diese Weise hergestellten Verbundfolien zeigten folgende Eigenschaften:
a) Wasserdampfdurchlässigkeit 0,4 g . m-2. 24 h-1 bei 38°C und 90 % rel. Feuchte
gemessen nach der Trägergasmethode (DBGM 6 909 912) b) Sauerstoffdurchlässigkeit
bei 20°C <5 N cm³.m-2.24h-1.atm-1