DE2726605A1 - Verfahren zur herstellung einer al- kunststoffverbundfolie sowie ausbildung derselben - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer al- kunststoffverbundfolie sowie ausbildung derselben

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Description

Verfahren zur Herstellung einer Al-Kunststoffverbundfolie sowie Ausbildung derselben '
Priorität: Schweiz, Nr. 7501/76, vom 14.6.1976
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Al-Kunststoffverbundfolie sowie auf die Ausbildung derselben, insbesondere zur Fertigung von der Aufnahme von empfindlichen Füllgütern wie Lebensmittel, Pharmazeutika. Chemikalien und dergleichen mehr dienenden Behältern mit hoher Sperrwirkung gegenüber Licht, Sauerstoff, Wasserdampf, Aromaverlust und Fremdaroma.
Al-Kunststoffverbundfolien werden heute für steife oder flexible Verpackungen von empfindlichen Füllgütern wie Lebensmittel, Pharmazeutika, Chemikalien, etc. vielfach verwendet, wobei die hohe Sperrwirkung der bekannten Al-Verbundfolien gegenüber Licht, Sauerstoff, Wasserdampf, Aromaverlust und Fremdaroma das Füllgut vor Qualitätsveränderung und Verderb über lange Lagerzeiten schützt. In solchen Packungen können sterilisierte Lebensmittel,
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wie beispielsweise Fertiggerichte, Fleisch- und Gemüseprodukte über 1 bis 2 Jahre bei Raumtemperatur gelagert werden, ohne dass merkliche Geschmacks- oder Oualitätsveränderungen eintreten.
Um der Al-Folie in der Al-Kunststoffverbundfolie eine möglichst hohe Dehnung zu verleihen und sie dadurch widerstandsfähiger gegen mechanische Beanspruchung wie Zug-, Falzung- und Knickvorgänge zu machen, wurden bisher Kunststoffolien mit relativ geringer Bruch-Dehnung von 20 bis
2 max. 100 % und einer Zugfestigkeit von 10 bis 20 kp/mm empfohlen. Durch Kaschierung mit einem Zweikomponentenkleber konnten Al-Verbundfolien hergestellt werden, die bei Dehnung von 20 - 30 % noch keine Schädigung der Al-Folie zeigen und daher bei den unvermeidbaren Knick- und Zugbeanspruchungen ihre Sperrwirkung nicht verlieren. - Siehe u.a. Aluminium Bd. 45, Nr. 5, Mai 1969, Seite 284 unten links und die DT-PS 1 236 904, Spalte 4, letzter Absatz.
Bei den bisher bekannten Al-Verbundfolien hat sich gezeigt, dass die empfindliche Al-Folie im Verbund mit Kunststoff- folien weitgehend gegen mechanische Einwirkung geschützt ist, dass jedoch die begrenzte Dehnbarkeit der Al-Folie
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die Eigenschaften der Al-Verbundfolie sehr beeinträchtigt, indem die Anwendung derselben zur Herstellung von flexiblen oder halbsteifen Behältern mit Hilfe der bei Kunststoffolien bekannten Tiefziehverfahren unmöglich ist. Obwohl beispielsweise aus solchen Al-Verbundfolien eine Vielzahl von Verpackungsformen wie Flachbeutel, Schlauchbeutel, Seiten-, bzw. Boden-Falzbeutel, Streifenpackungen, etc. hergestellt werden können, bleiben der Al-Verbundfolie doch wichtige Bereiche der Verpackungstechnik verschlossen.
Wegen der geringen Dehnbarkeit der Al-Folie war es bisher mit halbsteifen oder flexiblen Al-Verbundfolien nicht möglich, muldenförmige, der Aufnahme des Füllgutes dienende Behälter tiefzuziehen, wie dieses beispielsweise bei der Herstellung von Behältern aus Kunststoffolien bewerkstelligt wird, weil sich bei dem hierbei erforderlichen Abstrecken in der Al-Folie Risse und Poren bilden, durch welche die Sperrwirkung derselben verloren geht.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Al-Kunststoffverbundfolie zu schaffen, mit welcher die den bisher bekannten Al-Verbundfolien anhaftenden, vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden und die nicht nur eine
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sehr hohe mechanische Widerstandsfähigkeit gegen Zug-, Knick- und Stauchbeanspruchung aufweist, sondern die darüberhinaus unter Ausnützung der hohen Dehnung der Al-Verbundfolie ein Tiefziehen unter Abstrecken ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine Al-Folie ein- oder beidseitig mit Kunststoffolien, deren Reissdehnung 80 - 180 % beträgt und deren Kraftaufnahme grosser ist als die Kraftaufnahme der Al-Folie, mittels einer haftvermittelnden, eine Scherfestig-
2
keit von mindestens 0,3 N/mm erreichenden Zwischenschicht, kraftschlüssig verbunden wird.
Die nach dem vorbezeichneten Verfahren hergestellte Al-Kunststoff verbundfolie ist dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Al-Folie, mindestens eine Schicht eines ausgehärteten Zweikomponentenklebers sowie mindestens eine Kunststoffolie mit einer Reissdehnung von 80 - 180 % umfasst, deren Kraftaufnahme grosser ist als die Kraftaufnahme der Al-Folie.
Es wurde nun gefunden, dass die Reissdehnung der Al-Folie im Kunststoffverbund wesentlich erhöht werden kann, wenn
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a) die Reissdehnung der Kunststoffolie 100 - 180 % beträgt,
b) die Kraftaufnahme der Kunststoffolie über die gewünsch-•te Längenänderung grosser ist als die Kraftaufnähme der Al-Folie und
c) der Kaschierkleber eine Scherfestigkeit von mehr als
0,3 N/mm erreicht.
Unter Beachtung dieser drei Kriterien können flexible Al-Kunststoff verbundfolien hergestellt werden, die im Zugversuch eine Längenänderung von 40 - 120 % erreichen, ohne dass die Al-Folie reisst oder Makroporen bildet.
Bei allseitiger Zugbeanspruchung dieser Al-Verbundfolien beispielsweise durch Druckluft- oder Stempelverformung - ist eine Flächenzunahme von 20 - 60 % möglich, wobei formstabile Behälter erzielt werden, die eine intakte Al-Folie zeigen.
Es wurde weiterhin gefunden, dass die Reissdehnung und Reissfestigkeit der Kunststoffolie keine geeigneten Messgrössen sind für die Auswahl der Kunststoffolien, die im Verbund die Al-Folie vor Riss- und Porenbildung schützen können. Vielmehr
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ist bei der Auswahl der Kunststoffolien zu beachten, dass die Kunststoffolie über die angestrebte Längenänderung eine höhere Kraftaufnahme erreicht als die Al-Folie, d.h. dass die Kraftaufnahme der Kunststoffolie grosser sein sollte als der Formänderungswiderstand der Al-Folie.
Ausserdem ist es notwendig, dass die Kunststoffolie mit der Al-Folie über einen Kaschierkleber verbunden ist, der eine
Scherfestigkeit von mehr als 0,3 N/mm erreichen sollte. Die üblicherweise bei Al-Verbundfolien zur Bestimmung der Verbundhaftfestigkeit gemessene Schälfestigkeit ist keine geeignete Messgrösse für die Auswahl der geeigneten Kaschierkleber.
2 Sofern die Scherfestigkeit unter 0,3 N/mm beträgt - so wurde gefunden - kommt es auch bei Verwendung von Kunststoffolien mit optimalen Kraft-Dehnungsverhaltung zur Riss- und Porenbildung bei geringer Dehnung der Al-Verbundfolie.
Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen der Al-Verbundfolie sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellungsweise, und zwar:
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Fig. 1 einen Schnitt durch eine Al-Verbundfolie und
Fig. 2 ein Kraft-Längenänderungs-Diagramm, gemessen an 15 mm breiten Probestreifen nach DIN 53455.
Gemäss dem Verfahren zur Herstellung der in der Fig. 1 gezeigten Al-Verbundfolie 1 wird ein Zweikomponenten-Kaschierkleber 2 auf der Basis eines Polyätherurethans,
2 welcher eine Scherfestigkeit von 2.50 N/mm erreicht, auf eine 20/um dicke Al-Folie 3 - vorzugsweise 99,2 % Al,
weichgeglüht - in einer Menge von 1,5 - 2,5 g/m (Trockengewicht) mittels einer nicht näher dargestellten Rasterwalze aufgetragen. Anschliessend wird der Kaschierkleber bei 100 - 120 C zunächst getrocknet, bzw. gehärtet und hiernach eine 12,5 Aim dicke Polyäthylenterephthalat-Folie mit Coronaentladung so behandelt, dass diese eine Oberflächenspannung von 56 dyn/cm aufweist und sofort nach dieser Behandlung durch Anlegen an eine 85-90 C heisse Kaschierwalze mit Hilfe einer Gummianpresswalze (nicht dargestellt) aufkaschiert.
Die Polyester-, bzw. Polyäthylenterphthalat-Folie 4 hat eine Reissdehnung von 150 % und zeigt folgende Dehnspannungen:
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10 % Dehnspannung 97 N/mm
30 % Dehnspannung 108 N/mm
60 % Dehnspannung 125 N/mm2
100 % Dehnspannung 147 N/mm2
140 % Dehnspannung 158 N/mm
150 % Dehnspannung 165 N/mm2
In bevorzugter Weise wird die Al-Folie beidseits mit derselben Polyesterfolie kaschiert.
Anschliessend wird auf eine der Polyesterfolien 4 des Al-Verbundes 1 derselbe Kaschierkleber 2 mit einem Trockengewicht von 2.0 - 3.5 g/m aufgetragen, bei 110° C getrocknet und mit einer 50/um dicken, unverstreckten Polypropylenfolie 5, die nach vorheriger Coronabehandlung eine Oberflächenspannung von 50 - 53 dyn/cm aufweist, durch Anpressen mittels einer nicht dargestellten Gummianpresswalze bei einer Walztemperatur von 105° C aufkaschiert.
Nach der Aushärtung des Kaschierklebers 2 zeigt die Al-Kunststoff verbundfolie 1 ein Kraft-Längenänderungs-Diagramm gemäss Fig. 2. Subtrahiert man nun die Kraft der entsprechenden Dehnspannungen der Polyester-Folie 4 und der
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Polypropylen-Folie 5 von der Kraft-Längenänderungskurve der Al-Verbundfolie, so erhält man die Kraft-Längenänderungskurve für die Al-Folie 3. Aus dem in der Fig. 2 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass die Zugkräfte der Polyesterfolien 4 über alle Dehnspannungen grosser sind als die Zugkraft der Al-Folie 3 bei gleicher Dehnspannung. - Die Reissdehnung der Polyesterfolie kann je nach Anwendungsfall zwischen 80 und 180 % betragen.
Die erfindungsgemässe Al-Kunststoffverbundfolie ist besonders gut für die Herstellung von Behältern mit Hilfe des bekannten Tiefziehverfahrens geeignet.
Zur Herstellung von Behältern wurde die Al-Kunststoffverbundfolie 1 über einer Negativform mit einer Einzugsfläche von 125 χ 125 mm eingespannt und mit Druckluft von 3,2 bar bis auf eine Formtiefe von 30 mm zu einer Mulde ausgeformt.
Der in der vorbeschriebenen Weise hergestellte, nicht näher dargestellte Behälter war nach dem Tiefzug formbeständig und zeigte in vorteilhafter Weise keine Makroporen oder Risse in der Al-Folie 3. Bei einem mit einem Fertiggericht (Reis mit Fleischkiössen) gefüllten, mit einer Deckelfolie mit dem
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Aufbau: Polyäthylenterphthalat mit einer Dicke von 12yum/Al 12/um/Polypropylen 75yum, versiegelt und bei 121° C über 30 min im Gegendruckautoklaven bei 2,6 bar sterilisiert, zeigte sich nach 1 Jahr Lagerung bei 20 - 25° C noch eine einwandfreie Beschaffenheit des Füllgutes.
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Claims (6)

Ansprüche
1.j Verfahren zur Herstellung einer Al-Kunststoffverbundfolie, welche mit mindestens einer auf einer Seite einer Al-Folie aufkaschierten Kunststoffolie versehen ist, insbesondere zur Herstellung von der Aufnahme von empfindlichen Füllgütern, wie Lebensmittel, Pharmazeutika, Chemikalien und dergleichen mehr dienenden Behältern mit hoher Sperrwirkung gegenüber Licht, Sauerstoff, Wasserdampf, Aromaverlust und Fremdaroma, dadurch gekennzeichnet, dass eine Al-Folie (3) mit Kunststoffolien (4, 5) deren Reissdehnung 80 - 180 % beträgt und deren Kraftaufnahme grosser ist als die Kraftaufnahme der Al-Folie (3), mittels einer haftvermittelnden, eine Scherfestigkeit
von mindestens 0,3 N/mm erreichenden Zwischenschicht kraftschlüssig verbunden wird.
2. Al-Kunststoffverbundfolie mit mindestens einer auf einer Seite einer Al-Folie aufkaschierten Kunststofffolie, die nach dem Verfahren des Anspruchs 1 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundfolie (1) eine Al-Folie (3), mindestens eine Schicht
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eines Zweikomponentenklebers (2) sowie mindestens eine Kunststoffolie (4) mit einer Reissdehnung von 80 - 180 % umfasst, deren Kraftaufnähme grosser ist als die Kraftaufnahme der Al-Folie (3).
3. Al-Kunststoffverbundfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Polyesterfolie (4) eine unverstreckte Polypropylenfolie (6), die nach vorheriger Coronabehandlung eine Oberflächenspannung von 50 - 53 dyn/cm aufweist, mit Hilfe eines Kaschierklebers (5) aufkaschiert ist.
4. Al-Kunststoffverbundfolie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Polyesterfolie (4) aufgetragene Kaschierkleber (5) ein Trocken-
gewicht von 2-3,5 g/m aufweist.
5. Al-Kunststoffverbundfolie nach Anspruch 3 O(jer· 4,
dadurch/
/gekennzeichnet, dass die Polypropylenfolie eine
'-Ν
Dicke in einem Bereich zwischen 40 - 60 /um aufweist,
6. Al-Kunststoffverbundfolie nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwei—
!component en-
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Kaschierkleber (2) auf der Basis eines Polyäther-
urethans zur Anwendung gelangt, welcher eine Scher-
festigkeit von 0,3 N/mm erreicht.
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