DE2324278A1 - Biegsamer schichtstoff und dessen verwendung - Google Patents

Biegsamer schichtstoff und dessen verwendung

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DE2324278A1 DE2324278A DE2324278A DE2324278A1 DE 2324278 A1 DE2324278 A1 DE 2324278A1 DE 2324278 A DE2324278 A DE 2324278A DE 2324278 A DE2324278 A DE 2324278A DE 2324278 A1 DE2324278 A1 DE 2324278A1
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Description

KONINKLIJKS EMBALLAGE INDUSTRIE VAN LEER B.V. Amstelveen / Niederlande
11 Biegsamer Schichtstoff und dessen Verwendung "
Priorität: 15. Mai 1972, Grossbritannien, Nr. 22 729/72
Die Erfindung betrifft allgemein biegsame Schichtstoffe, insbesondere zur Verwendung in oder als Verpackungsmaterialien.
Es besteht eine steigende Nachfrage nach biegsamen Materialien, die^ in oder als Schichtstoffe für Verpachtungen von festen, halbfesten, flüssigen oder saftigen Produkten und insbesondere für solche 'Materialien geeignet sind, die zur Herstellung von Beuteln und Packungen für Produkte, wie Erfrischungstücher , pharmazeutische Präparate , Fruchtsäfte und -konzenträte , Pasten, Fleisch, Fisch und dergleichen, geeignet sind.
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Einige dieser Produkte erfordern Verpackungen, die längere Zeit unter gemässigten Klimabedingungen, z.B. 6 Monate bei Raumtemperatur, oder unter tropischen Bedingungen, z. B. einen Monat bei 37°C und 90 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit, gelagert oder z.B. in einem Autoklaven 30 Minuten bei 12O bis 125 C sterilisiert v/erden können.
Beim Verbrauch oder bei der Verwendung derartiger Produkte durch den Einzelverbraucher oder in Haushalten müssen sich die Verpackungen öffnen lassen, ohne dass der Inhalt verdirbt oder verloren geht und vorzugsweise auch ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen, wie Scheren, Messer oder dergleichen.
Die Mehrzahl der u.a. für den angegebenen Zweck im Handel befind-
biegsaiaen
liehen/Verpackungsmaterialien werden aus Schichtstoffen aus mindestens drei Lagen hergestellt, von denen eine häufig als Sperrschicht aus einem entsprechenden Material hergestellt ist, um ein Durchlassen von Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen von aussen ' nach innen oder von innen nach aussen zu verhindern.
Ein derartiges Sperrmaterial besteht häufig aus einer Aluminiumfolie oder einer Polyvinylidenchloridfolie. Die zweite Schicht besteht aus einer Polymerisatfolie, gewöhnlich aus einem Polyolefin, wie Polyäthylen niedriger Dichte oder Polypropylen. Diese Polymerisatfolie ist mit einer Sperrschicht mittels eines Klebstoffes verbunden und wirkt häufig als Siegelschicht bei der Vereinigung von aus derartigen komplexen Folien hergestellten
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Verpackungen. Die dritte Schicht ist üblicherweise eine Folie aus Polyester, regenerierter Cellulose, Polyamiden und dergleichen, die mit der anderen Seite der Sperrschicht verbunden ist und im allgemeinen als Verstärkungs- oder Schutzschicht ^ für das Spernnaterial dient.
Die im Handel befindlichen Schichtstoffe, insbesondere wenn sie als Verpackungen, wie Beutel , vorliegen, v/eisen grosse Unzulänglichkeiten oder Schwierigkeiten auf bei der Sterilisation und/oder bei längerer Lagerung unter gemässigten oder tropischen Klimabedingungen, da flüchtige Teile und Flüssigkeiten aus dem in derartigen Schichtstoffen verpackten Inhalt entweichen bzw. der Inhalt nicht vor Verderben geschützt ist. Diese Nachteile werden durch ein starkes Verschlechtern der Verbundfestigkeit zwischen der Polymerisat- und der Sperrfolie aufgrund der Einwirkung des Verpackungsxnhalts auf den Klebstoff und/oder durch unterschiedlxches Schrumpfen dieser Schichten während und nach der Sterilisation verursacht. Dies führt zu einer Trennung zwischen der Polymerisat- und der Sperrschicht.
Eine andere Schwierigkeit, die sich aus dieser Schichtentrennung ergibt, besteht darin, dass die aus derartigen Schichtstoffen hergestellten Verpackungen häufig nur unsauber und mühsam unter Verlust oder Verschütten des Inhalts geöffnet werden können. Wenn z.B. ein aus einem Schichtstoff aus Aluminium und Polypropylen hergestellter Beutel mit einem Inhalt von Äthanol, 70prozentigem Isopropanol oder Flüssigkeiten ähn-
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licher Flüchtigkeit vier Wochen einer Temperatur von 37°C und einer 90prozentigen relativen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird, (Alterungsprüfung unter tropischen Bedingungen, die im allgemeinen einer Lagerung von 6 Monaten bei Raumtemperatur entspricht), kann die Klebverbundstärke zwischen der Aluminiumfolie und der innenliegenden Folie von 600 g/cm auf 20 g/cm absinken» Wenn ein solcher Beutel 30 Minuten in einem Autoklaven bei 121°C sterilisiert wird, findet ein Schrumpfen der Innenfolie statt, wobei grössere Flächen abgetrennt werden.
Die vorgenannten Schwierigkeiten und Nachteile bei Verpackungen und Beuteln können weitgehend durch die erfindungsgemässen Schichtstoffe überwunden werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein biegsamer Schichtstoff, bestehend aus mindestens zwei miteinander mittels Klebstoff verbundenen Schichten, von denen eine Schicht aus einer uuiaxial gereckten Polyolefinfolie besteht. Bevorzugte Klebstoffe sind solche auf Basis von Polyurethan, Epoxyverbindungen oder Polyestern.
Für bestimmte Zwecke muss die andere Schicht eine Sperrschicht sein, die für Wasser, Wasserdampf, Dämpfe organischer Verbindungen und/oder Gase undurchlässig ist. Die Klebstoffe können in einer Menge von-etwa 1 bis 6 g/m verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Schichtstoff aus einer uniaxial gereckten Folie aus Polyäthylen
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hoher Dichte, die mit einer Sperrschicht, wie einer Aluminiumfolie, mittels eines Klebstoffs auf Polyurethanbasis verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Sperrschicht kann der Schichtstoff z.B. eine Folie aus Polyester oder regenerierter Cellulose aufweisen, die als Schutzschicht und/oder als Verstärkungsschiclit wirkt.
Eine bevorzugte, uniaxial gereckte Polyolefinfolie ist eine Folie aus Polyäthylen hoher Dichte, die uniaxial bei einer Temperatur unterhalb der Kristallisationstemperatur von Polyäthylen hoher Dichte gereckt worden ist.
Jede Folie des Schichtstoffes kann eine Dicke von 10 bis lÜO.u
i *
aufweisen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass derartige Schichtstoffe eine unerwartet hohe Klebefestigkeit der Schichten aufweisen, die auch in befriedigender Weise aufrecht erhalten werden kann, so dass eine Schichtentrennung verhindert und andererseits sichergestellt wird, dass die uniaxiale Reckung der Polyolefinfolie eine bevorzugte Einreissrichtung schafft, wodurch ein Öffnen der Verpackungen oder Beutel ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen in vorgezeigter Weise erleichtert wird.
Die Vorzüge dieser Schichtstoffe können, selbst v/enn diese rait
flüchtigen und durchdringenden Flüssigkeiten in Berührung stehen, in überraschender und durchaus befriedigender Weise während längerer Lagerung unter gemässigten oder tropischen Klimabedingungen und/oder während und nach einer Sterilisation er-
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halten werden,
Die Schichtstoffe eignen sich besonders gut für Verpackungen und Beutel zum Abpacken von Materialien, die flüchtige, insbesondere alkoholische Flüssigkeiten enthalten und längere Zeit gelagert werden müssen, sowie für Materialien, die sterilisiert werden müssen. Verpackungen und Beutel für derartige Materialien müssen sich leicht öffnen lassen, um den Verbrauch oder die Verwendung des verpackten Materials zu erleichtern. Durch die Anordnung der uniaxial gereckten Schicht an der Innenseite wird eine bevorzugte Einreissrichtung geschaffen. Zum Beispiel kann die Reckrichtung der uniaxial gereckten Polyolefinfolie parallel zur Aufreisskante verlaufen oder mit.den Kanten des rechteckigen Beutels einen spitzen Winkel bilden, so dass eine abreissbare Ecke entsteht. Eine Kerbe oder ein kurzer Einschnitt können das Einreissen in der gewünschten Richtung an einer bevorzugten Stelle weiter erleichtern.
Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden Prüfungen und Beispiele näher erläutert.
Die nachstehenden Prüfungen dienen zur Yeranschaulichung der überraschenden Eigenschaften der erfindungsgemässen Schichtstoffe.
Es werden Schichtstoffe aus Polyesterfolien von 15/U Dicke, Aluminiumfolien von 15/u Dicke und uniaxial gereckte Folien
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aus Polyäthylen hoher Dichte von einer Dicke von 30 "bzw. 50yu unter Verwendung von zwei verschiedenen Klebstoffen hergestellt, die unter den Bezeichnungen "EPS 71" und "EPS 800" von der Firma Dr. Kurt Herberts & Co., Wuppertal-Barmen, vertrieben werden. Aus diesen Schichtstoffen v/erden durch Verschweissen Beutel hergestellt, bei denen die Polyäthylenfolie innen angeordnet ist. Die Reckrichtung dieser Folie ist die gleiche wie die gewünschte Öffnungsrichtung der Beutel. Die Verschweissbarkeit der Schichtstoffe sowohl nach dem Impulsschweissverfahren als auch nach d°m Hochfrequenzschweissverfahren ist sehr gut« üas Hochfrequenzschweissverfahren wird z. B. eine Sekunde bei 175°C durchgeführt.
Es werden die folgenden Eigenschaften gemessen :
(a) Die "Grünfestigkeit" und die Festigkeit nach vollständiger Auchärtung des Verbundes zwischen der Aluminiumfolie und der uniaxial gereckten Folie aus Polyäthylen hoher Dichte^
(b) das leichte Öffnen der Beutel;
(c) die V/irkung einer vierwöchigen Lagerung bei Raumtemperatur und unter tropischen Bedingungen auf die Abschälhöhe und die Widerstandsfähigkeit gegen Schichtentrennung bei Beuteln, die Gin, Brandy, Äthanol, Eau de Cologne, 70-prozentiges Isopropanol und Orangensaftkonzentrat enthalten;
(d) Widerstandsfähigkeit gegen Schichtentrennung während einer Sterilisierung in einem Autoklaven von Wasser enthaltenden Beuteln.
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Ε?" ,η=!^ΒΕΤΗ JUNG
DR. JÖRGEN SCHIRDEWAHN
PATENTANWÄLTE 6 Mönchen 40, Ctomensstr. 5« T""°":345Oe7
PrUfmethoden
1 . Abschälprüfung
P 23 2k 278.6
Kon. Smtellr.ge Ind. Von Leer· BV
T £
'~> · Juni Iy f.?
(Uli
Diese Prüfung wird bei einer Klemmkopfgeschwindigkeit von 10 cm/Minute durchgeführt; Trennwinkei 90°, Probenbreite 2 cm,
Bei der wGrünfestigkeit" tritt das Abschälen sofort nach der Beschichtung auf. Bei der Festigkeit des voll ausgehärteten Schichtstoffea tritt das Abschälen erot nach einer Woche auf.
2. Leichtes Öffnen
Ia jeden Beutel wird eine Kerbe eingeschnitten» um so einen Ausgangspunkt für ein Öffnen mit Hand zu erhalten.
3· Tropisches Altern
Die Beutel werden vier Wochen einer Temperatur von 37 C und einer SOprozentigen relativen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Üblicherweise wird in. der Industrie bei der Prüfung eines neuen Schichtstoffes ein daraus gefertigter Beutel verwendet, der 70pro2entiges Isopxopanol als Flüssigkeit enthält, in?:: Grund hierfür liegt darin, dass diese Flüssigkeit wegen ihrer Angriffsfreudigkoit auf den Klebstoff das ar.t schwierigsten zu verpackende Ilatcrial darstellt.
4» Sterilisier-mig
Di-: Sterili ü.i orung wird in eiacru Autoklaven durch 1 rj-iaiw-U i gen Vorerhitzen auf 1210C, 30-miMitiges Erhitzen bei 1?1°C und dann 1 ^-minütigeo Abkühlen durchgeführt. Die Gcsarntdauer be~
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trägt 60 Minuten.
Es werden die nachstehenden Ergebnisse erhalten
Zu 1.)
Tabelle I
Klebstoff Dicke der ge
reckten Poly
äthylenfolie
in Ai 		Abschälfestigkeit, g/2 cm QR<2> Festigkeit des
vollständig		 QR
EPS 7.1 "Grünfestigkeit" 500 ausgehärteten
Schichtstoffs		 1100
EPS 71 50 MR <1> 500 , MR 1100
EPS 800 30 430 150 750 700
EPS 800 50 430 150 750 700
30 150 700
150 700
(1) MR = in Maschinenrichtung
(2) QR = quer zur Maschinenrichtung -
Die mittels Klebstoff "EPS 71" mit der gereckten Polyäthylenfolie erhaltenen Werte für die Festigkeit des vollständig ausgehärteten Schichtstoffes liegen um etwa 30 Prozent höher als diejenigen, die für mit dem Klebstoff "EPS 71" geklebte . Folien aus Polyäthylen niedriger Dichte, Polypropylen, für ungereckte Folien aus Polyäthylen hoher Dichte und für Folien aus einer. Ionomer erhalten worden sind, das unter dem Handelsnamen "Surlyn AM von der Firma E.I. du Pont de Nemours & Comp.,
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Wilmington, V.St.A., vertrieben wird.
Zu 2.) -
Die aus den unter 1.) genannten Schichtstoffen hergestellten Beutel werden durch Aufreissen an der Kerbe geöffnet. Alle Prüfungen sind qualitativ. Me Ergebnisse werden so vermerkt, ob der Beutel die Öffnungseigenschaften beibehält oder nicht. Alle Probebeutel aus den erfindungsgemässen Schichtstoffen, die einem tropischen Altern und· einer Sterilisation unterworfen wurden, lassen sich leicht öffnen. Diese Eigenschaft nimmt jedoch ab bei Beuteln aus Schichtstoffen von Aluminiumfolien mit Folien aus Polyäthylen niedriger Dichte, Polypropylen, ungerecktei Folien aus Polyäthylen hoher Dichte und aus "Surlyn A"♦ Die anfänglichem Öffnungseigenschaften yon Beuteln aus den erfindungsgemässen Schichtstoffen auch ohne Einkerbung sind denen anderer ebenfalls überlegen.
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Tabelle TI
Kleb
stoff		 Abschälfesti
vor der
Lagerung		 gkeit, g/2 cm
nach 4 Wochen
Lagerung bei
370C, 90 Pro
zent relativer
Luftfeuchtigkeit		 Flüssig
keit im
Beutel		 Schich
ten
trennung
EPS 71 >800 350 - 400 Gin keine
EPS 71 >800 300 - 350 Brandy It
EPS 71 >δυο 300 Eau de
Cologne		 1«
EPS 71 >800 200 - 250 Isopro-
panol,
70pro-
zentig		 «
EPS 71 >800 800 Orangen
saft		 ti
EPS 800 >700 250 - 300 Äthanol,
techn.		 »t
Bei Verwendung der Klebstoffe "EPS 71" oder "EPS 800" sinkt die KIeLfestigkeit auf 10 bis 30 g/2 cm ab, wenn eine uniaxial gereckte Folie aus Polyäthylen hoher Dichte ersetzt
eine Folie aus
wird durch/Polyäthylen niedriger Dichte, Polypropylen, eine ungereckte, Folie aus Polyäthylen hoher Dichte oder aus "Surlyn A".
Die Filmdicke hat offensichtlich keinen Einfluss auf die Fähigkeit der erfindungsgemassen Schichtstoffe, die Abschäl festigkeit beizubehalten, denn die Ergebnisse bei uniaxial
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geredeten Folien aus Polyäthylen hoher Dichte von 50/U Dicke Bind identisch mit denen von 50/U Dicke.
Zu 4.)
Bei den mit den Klebstoffen »EPS 71" und "EPS 800" hergestellten Proben tritt keine Schichtentrennung auf.Die Klebfestigkeit
um
nimmt nur/15 Prozent bei beiden Klebstoffen ab. Mit dem Klebstoff "EPS 71" wird eine Klebfestigkeit von etwa 850 g/2 cm und mit dem Klebstoff "EPS 800" eine Klebfestigkeit von etwa 500 g/2 cm erhalten.
Die in der Praxis erforderliche Klebfestigkeit beträgt vorzugsweise 400 g/2 cm oder mehr.
Wenn gereckte Folien mit einer Aluminiumfole beschichtet und anschliessend sterilisiert werden, tritt üblicherweise infolge unterschiedlichen Schrumpfens eine Schichtentrennung auf. Aus diesem Grunde werden üblicherweise gegossene Folien verwendet, z.B. gegossene Folien aus Polypropylen und Polyäthylen hoher Dichte.
Produkte, die ein Sterilisieren im Autoklaven erfordern, sind Fischprodukte, Würste, Pasteten, einige Fruchtsäfte, pharmazeutische Produkte, wie Vaseline,usw.
Der Grund, warum die erfindungsgemässen Schichtstoffe eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber einer -— Lage-
unter tropischen Bedingungen
rung/als Schichtstoffe aus Aluminiumfolien mit anderen Folien
haben, ist nicht recht erklärlich. In diesem Zusammenhang
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( I
(I
können zwei Paktoren einen Einfluss haben ;
(1) Die Geschwindigkeit der Wasserdampfdurchlässigkeit bei uniaxial gereckten Folien aus Polyäthylen" hoher Dichte iet beträchtlich niedriger (50 Prozent) als bei den meisten anderen folien gleicher Dicke. Lediglich eine Polypropylenfolie hat eine ähnliche Durchlässigkeit.
(2) Die Oberflächeneigenschaften einer uniaxial gereckten Pol ie aus Polyäthylen hoher Dichte führen zu einer um mindestens 30 Prozent höheren Klebefestigkeit.
Diese beiden Faktoren beziehen sich auf kalt
gereckte Pollen, die für die Herstellung der erfinuungsgemässen Schichtstoffe verwendet werden.
Das leichte öffnen der Beutel wird durch die Tatsache gefördert, dass der Film stark in der Einreissrichtung gereckt ist.
Eine Lagerung unter tropischen Bedingungen scheint die Abschälfestigkeit nicht nachteilig zu beeinflussen. Das leichte öffnen bleibt deshalb in vollem Umfang erhalten.
Das leichte,öffnen bleibt sogar aufgrund der oben genannten Faktoren nach der Sterilisierung in einem Autoklaven bei einer Temperatur von 121°C erhalten. Abgesehen von Folien aus Polyäthylen niedriger Direkte sind uniaxial gereckte Folien aus PoIy-
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äthylen hoher Dichte sogar preiswerter als andere zu Vergleichszwecken genannte Folien gleicher Dicke.
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Claims (1)

  1. Pat entansprü.che
    11. i Biegsamer Schichtstoff, bestehend aus mindestens zwei miteinander mittels Klebstoff verbundenen Schichten, von denen eine Schicht aus einer uniaxial gereckten Polyolefinfolie besteht·
    2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff auf Basis von Polyurethan, einer Epoxyverbindung oder eines Polyesters besteht.
    3· Schichtstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die uhiaxial gereckte Polyolefinfolie aus einer uniaxial gereckten Folie aus Polyäthylen hoher Dichte besteht.
    4. Schichtstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus einer unterhalb der Kristallisationstemperatur gereckten Folie aus Polyäthylen hoher Dichte besteht.
    5. Schichtstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seite der utfiaxial gereckten Polyolefinfolie eine für flüchtige Produkte undurchlässige Sperrschicht angeordnet ist.
    6. Schichtstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht eine Aluminiumfolie ist.
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    7· Schichtstoff nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der anderen Seite der Sperrschicht eine Schutzschicht und/oder Verstärlcungsschicht angeordnet ist.
    8. Schichtstoff nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht und/oder die yerstärkungsschicht eine Folie aus Polyester oder regenerierter Cellulose ist.
    9· Schichtstoff nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die uniaxial gereckte Polyolefinfolie eine Dicke von 10 bis 100/U aufweist«
    10. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 "bis
    9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht eine Dicke von 10 "bis 100/u aufweist.
    11. Schichtstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis
    10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht und/oder die Verstärkungsschicht eine Dicke von 10 bis 100/U aufweist. /
    12. Verwendung des biegsamen Schichtstoffs nach den Ansprüchen 1 bis 11 als Beutel, bei dem die uniaxial gereckte PoIyo]efinfolie auf der Innenseite des Beutels angeordnet ist, und bei dem die Nähte durch Verkleben oder Hochfrequenzverschweissen versiegelt sind·
    309848/1118
    13· Beutel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reekrichtung der uniaxial gereckten Polyolefinfolie bei dem Beutel derart verläuft, dass "beim Öffnen des Beutels die Einreissrichtung parallel zu einer Kante oder über eine Ecke verläuft»
    309848/1118
DE2324278A 1972-05-15 1973-05-14 Biegsamer schichtstoff und dessen verwendung Withdrawn DE2324278A1 (de)

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