DE2735547A1

DE2735547A1 - Heissiegelbare polypropylenfolie

Info

Publication number: DE2735547A1
Application number: DE19772735547
Authority: DE
Inventors: Nobuo Suzui; Toshiya Yoshii
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1976-08-10
Filing date: 1977-08-06
Publication date: 1978-02-16
Also published as: FR2361225B1; JPS5321688A; JPS5618386B2; FR2361225A1; GB1582186A; BE857623A

Description

GERHARD SCHAUENBIiRG

Raditsiowall KALLE NlederUuung der Hoedisl AG

~02 WHSBAD; N-BIEBRlCH RhengaualriBe IW Telefon (06121) M U 61

-3-

TORAY INDUSTRIES, INC. 2, Nihonbashi-Muromachi 2-Chome Chuo-ku Tokyo 103 /Japan K 2570A+H

Heißsiegelbare Polypropylenfolie

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine heißsiegelbare Polypropylenfolie zum Verpacken verschiedenartiger Produkte auf automatischen Verpackungsmaschinen.

^rj Die Entwicklung der Verpackungstechniken geht vom einfachen manuellen Verpacken bis zum Verpacken mit Beutelmaschinen, bei denen die Beutel in der Maschine hergestellt und dann von Hand mit den Produkten gefüllt werden. Nach den Beutelmaschinen sind automatische Verpackungsmaschinen eingeführt worden. Die automatischen Verpackungsmaschinen, sogenannte Form-Füllmaschinen, sind so konstruiert, daß sie nach dem folgenden Verfahren automatisch und kontinuierlich arbeiten: Verschiedenartige Produkte und ein kontinuierliches Verpackungsfolienband werden gleichzeitig zugeführt. Die Folie wird in die

ID gewünschte Form gebracht, in die die gewünschte Produktmenge eingefüllt wird, und anschließend werden die freien Kanten der Packung heißgesiegelt.

Für den Einsatz beim automatischen Verpacken müssen die Folien wegen des automatischen Betriebs und der hohen Verpackungsgeschwindigkeit eine gute Qualität haben. Es läßt sich leicht feststellen, daß eine für das manuelle Verpacken und für Beutelmaschinen geeignete Folie nicht immer für automatische Verpackungsmaschinen brauchbar sein kann. Insbesondere gilt, 2j daß je höher die Verpackungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist die Anzahl an Ausschußpackungen. Im allgemeinen nimmt also die Ausschußmenge beim Einsatz von automatischen Verpackungsmaschinen zu. Daher müssen die Folien für automatische Verpackungsmaschinen qualitativ hochwertig sein. 30

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Die Folienqualität kann nach dem Prozentanteil an Ausschußpackungen beurteilt werden. Wenn mehr als 1,0 % der Packungen Ausschuß sind, gilt die Folie im allgemeinen als nicht brauchbar für automatische Verpackungsmaschinen. Folien sind z.B. für das industrielle Verpacken ungeeignet, wenn auf 10 000 Packungen mehr als 100 Ausschußpackungen entfallen. Im modernen Verpackungsbetrieb muß der Anteil an Ausschußpackungen auf unter 0,5 %, vorzugsweise unter 0,1 % herabgesetzt werden. Es ist unmöglich, mit den Begriffen der allgemein gebräuchlichen

Ip physikalischen Eigenschaften zu beurteilen, welche Folie für automatische Verpackungsmaschinen geeignet ist, denn für diese Eignung spielt eine Kombination vieler physikalischer Eigenschaften eine Rolle. Aus diesem Grund wird die Qualität der Folien nur nach dem Prozentanteil an Ausschußpackungen im tatsächlichen Fertigungstakt beurteilt.

Für das manuelle Verpacken oder für Beutelmaschinen ist die Situation weniger schwierig, da einige allgemein gebräuchliche physikalische Eigenschaften etwas über die Verpackungseignung aussagen können.

Die Kombination der folgenden Folieneigenschaften steht mit der Eignung der Folie für automatische Verpackungsmaschinen im Zusammenhang:

Reibungskoeffizient, Heißklebetendenz, Wärmeschrumpfung, Moduli, Steifigkeit, Knittertendenz, Rolltendenz, Heißsiegelfähigkeit, Plastizität, Reißfähigkeit, Formbarkeit, Schmelzviskosität, Dickengleichmäßigkeit, Durchhang, elektrostatische Aufladung, Kratzfestigkeit, Kristallisationsmerkmale, usw.

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Nur wenige dieser Eigenschaften sind voneinander unabhängig, d.h. die meisten von ihnen stehen im engen Zusammenhang mit anderen. Die Moduli z.B. sind Teilfaktoren der Steifigkeit, sie entsprechen jedoch nicht der Steifigkeit selbst. Einige ^rj dieser Eigenschaften lassen sich nicht quantitativ ausdrücken.

Die Folienlaufeigenschaft in automatischen Verpackungsmaschinen ist abhängig von dem Reibungskoeffizienten zwischen Folie und Maschine. Eine Folie mit hohem Reibungskoeffizienten knittert li> leicht, wogegen eine Folie mit niedrigem Reibungskoeffizienten leicht zum Teleskopieren führt. Für eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen soll der dynamische Reibungskoeffizient der Folie zwischen 0,1 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 liegen.

Die Heißklebetendenz bezeichnet die Haftung zwischen Folie und Heißsiegelplatte, die gewöhnlich eine Temperatur von 100 bis 200⁰C hat. Für das gute automatische Verpacken ist ein nur geringes Maß an Heißklebetendenz erwünscht. Auf das Maß an Heißklebetendenz kann anhand des Wertes des dynamischen Reibungskoeffizienten zwischen der Folie und einer auf 70 C aufgeheizten verchromten Eisenplatte geschlossen werden. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen zu erzielen, soll der nach diesem Verfahren gemessene dynamische Reibungskoeffizient unter 2,0, vorzugsweise unter 1,2 liegen.

Die Wärmeschrumpfung ist die Schrumpfungseigenschaft der Folie unter Wärmeeinfluß. Wenn die Folie stark schrumpft, werden die Packungen wegen zahlreicher Knitterfalten und vorstehender Teile unansehnlich. Die Wärmeschrumpfung der Folie wird nach

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dem Prozentverhältnis zwischen geschrumpfter Länge und ursprünglicher Länge veranschlagt, nachdem die Folie 15 Minuten lang einer Temperatur von 120°c ausgesetzt wurde. Der Prozentsatz der Wärmeschrumpfung soll in jeder Richtung unter 8 %, vorzugs-'j weise unter 5 % liegen, wenn man eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen erzielen will. Die Moduli stehen im Zusammenhang mit der Folienhärte und sind Teilfaktoren der Steifigkeit. Die Moduli haben einen großen Einfluß auf die Zuführungs- und Laufeigenschaften der Folien 1" in automatischen Verpackungsmaschinen. Für eine gute Verarbeitbarkeit ist es erwünscht, daß der Ε-Modul hoch ist. Zur Darstellung der verschiedenen Moduli wird gewöhnlich der E-Modul verwendet. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen zu erreichen, soll die Summe zweier E-2 Moduli, in Längs- bzw. Querrichtung gemessen, über 400 kg/mm ,

2
vorzugsweise über 450 kg/mm , liegen.

Die Steifigkeit steht im Zusammenhang mit der Folienhärte; sie läßt sich nur sehr schwer quantitativ ausdrücken, weil zuviele Teilfaktoren mitspielen. Praktisch gilt aber, daß sich eine Folie mit hoher Steifigkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen leicht verarbeiten läßt.

Auch die Knittertendenz laßt sich nur schwer quantitativ ausdrücken, eine leicht knitternde Folie weist jedoch nicht nur eine schlechte Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungs-

2j maschinen auf, sondern ergibt auch unansehnliche Packungen. Die Rolltendenz ist das Phänomen des Aufrollens der Folienkanten. Eine Folie, die sich leicht rollt, läßt sich auf automatischen Verpackungsmaschinen schwer verarbeiten.

Das Ausmaß des Rollens wird an der Rollhöhe der Folienkanten

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(Abstand zwischen dem höchsten Punkt und der ebenen Fläche) gemessen, nachdem die Folie 5 Minuten lang einer Temperatur von 80 C ausgesetzt wurde. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf I automatischen Verpackungsmaschinen zu erzielen, soll die RoIlhöhe unter 15 mm, vorzugsweise unter 10 mm, liegen.

Die Heißsiegelfähigkeit ist die Eigenschaft der durch Wärme bewirkten Klebefähigkeit zwischen den Folien, und sie ist daher für das Versiegeln der Packungen unerläßlich. Die Heißsiegelfähigkeit wird durch die Heißsiegelfestigkeit und den Heißsiegeltemperaturbereich numerisch ausgedrückt. Für automa- ' tische Verpackungsmaschinen soll die Heißsiegelfestigkeit über 50 g/cm, vorzugsweise über 100 g/cm, liegen. Der Heißsiegeltemperaturbereich ist der Temperaturbereich zwischen T. und T~ , wobei T, eine Temperatur ist, unter der die Heißsiegelfestigkeit weniger als 50 g/cm beträgt, und T- eine Temperatur ist, über der die fertigen Packungen wegen der erheblichen Wärmeschrumpfung der Folie unansehnlich werden. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen, insbesondere bei hoher Geschwindigkeit, zu erzielen, soll der Heißsiegeltemperaturbereich sich über 30°C, vorzugsweise über mehr als 40 C, erstrecken.

Die Plastizität bezieht sich auf die örtliche Streckung der , Folie, die durch die Folienspannung in den Verpackungsmaschinen erzeugt wird. Wenn eine örtliche Spannung auftritt, verläuft der automatische Packvorgang nicht mehr reibungslos.

Die Reißfähigkeit bezeichnet die Eigenschaft des leichten Reißens, wenn die Folie auf den automatischen Verpackungsmaschinen geschnitten wird. Eine schwer zu schneidende Folie

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ist für automatische Verpackungsmaschinen nicht geeignet, da sich dann nur schwierig Einzelpackungen herstellen lassen.

Mit Formbarkeit ist die Eigenschaft der Folie bezeichnet, auch ^:> nach dem Verarbeiten ihre gute Form beizubehalten. Wenn die Produkte in Folien mit schlechter Formbarkeit verpackt werden, haben die Packungen ein so unregelmäßiges Äußeres, daß man nur schwer attraktive Packungen erhält.

° Die Schmelzviskosität und die Kristallisationsmerkmale stehen im Zusammenhang mit dem 'Aufreißen der Bodennaht" der Packungen auf vertikalen automatischen Verpackungsmaschinen. Wenn die Produkte in die bodenversiegelte Packung eingefüllt werden, darf der bodenversiegelte Teil durch das Gewicht der eingefüllten Produkte auf keinen Fall aufreißen. Dieses Aufreißen des bodenversiegelten Teils wird als "Aufreißen der Bodennaht" bezeichnet. Um ein "Aufreißen der Bodennaht" zu vermeiden, soll die Schmelzviskosität des bodenversiegelten Teils hoch und weitgehend temperaturabhängig sein, und das Schmelzpolymere

^(J des heißversiegelten Teils soll leicht kristallisierbar sein. Die Dickengleichmäßigkeit steht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen. Folien mit einer schlechten Dickengleichmäßigkeit lassen sich schlecht verarbeiten und ergeben unansehnliche Packungen. Um

j eine gute Verarbeitbarkeit auf automastischen Verpackungsmaschinen zu erreichen, soll die Abweichung von der Dickengleichmäßigkeit über die gesamte Folienbreite möglichst unter 15 %, vorzugsweise unter 10 %, liegen, wobei die Dickengleichmäßigkeit wie folgt gemessen wird: (Höchstdicke - Mindestdicke)/

° Durchschnittsdicke χ 100 (%) .

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Der Durchhang ist ein wichtiger Faktor für die Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen. Folien mit starkem Durchhang sind ungeeignet, da der Durchhang viele Knitter und Falten in den Packungen verursacht. Wenn man eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen erreichen will, soll der Durchhang - Durchhanglänge von der Horizontalebene unter 10 mm, vorzugsweise unter 5 mm, liegen.

Die elektrostatische Aufladung ist ein wichtiger Faktor bei der Folienzuführung in automatischen Verpackungsmaschinen. Folien mit hoher statischer Aufladung bleiben leicht an den verschiedenen Teilen der Maschine kleben, so daß sie sich nur schwer zuführen lassen.

^J Der Grad an statischer Aufladung wird nach dem spezifischen Oberflächenwiderstand veranschlagt. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen zu erzielen,

14 soll der spezifische Oberflächenwiderstand unter 10 Ohm/cm,

12
vorzugsweise unter 10 Ohm/cm, liegen.

Die Kratzfestigkeit steht im Zusammenhang mit der Härte der Folienoberfläche. Bei Folien mit geringer Kratzfestigkeit entstehen so leicht Fehler an der Folienoberfläche, daß die Packungen unansehnlich werden. Eine gute Kratzfestigkeit ist daher eine der wichtigen Eigenschaften der Folie für automatische Verpackungsmaschinen.

Einige der obengenannten Folieneigenschaften lassen sich nicht in Zahlen ausdrücken. In diesen Fällen wird in der nachfolgenden Beschreibung eine Dreistufenklassifizierung verwendet. Die drei Stufen A, B, C geben die folgenden Qualitätsbestimmungen

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wieder:

A. Zufriedenstellend für das automatische Verpacken B. Annehmbar für das automatische Verpacken C. Ungeeignet für das automatische Verpacken.

Diese Einstufung erfolgte anhand der Ergebnisse tatsächlicher U¹ automatischer Verpackungstakte.

Die Folien der vorliegenden Erfindung, die für automatische Verpackungsmaschinen geeignet sind, sind Verbundfolien aus biaxial gestreckter isotaktischer Polypropylenfolie (kurz: PP-BO), die auf mindestens einer Seite mit Polymermischungen aus taktischem Polybuten-1 (kurz: PB) und isotaktischem Polypropylen (kurz: PP) beschichtet sind.

Die Folien nach dieser Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Diese Figuren zeigen diese Folien im Querschnitt, wobei PP-BO mit 1 und die PP-PB-Schicht(en) mit 2 bezeichnet sind.

Die Verbundfolien aus der vorliegenden Erfindung eignen sich für automatische Verpackungsmaschinen, und aus diesem Grund iet die Anzahl an Ausschußpackungen sehr gering. Jede Schicht der Verbundfolien aus dieser Erfindung, d.h. PP-BO-Schicht und PP-PB-Schicht, ist für sich bekannt. Die einzelne Folie ist jedoch für automatische Verpackungsmaschinen ungeeignet. Gute Packungen ergeben sich nicht bei Verwendung von PP-BO

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auf diesen Maschinen, da bei PP-BO die Eigenschaften, wie Reibungskoeffizient, Heißklebetendenz, Wärmeschrumpfung, Knittertendenz, Heißsiegelfähigkeit und Kristallisationsmerkmale unzureichend sind.

-' Die einfachen Folien aus Mischungen von PP und PB, die in dem japanischen Patent No. 34-2245 und in der japanischen Offenlegungsschrift 50-14741 beschrieben sind, wo eine gute Heißsiegelfähigkeit nachgewiesen wird, eignen sich nicht für automatische Verpackungsmaschinen, da bei ihnen solche Eigenschäften, wie Wärmeschrumpfung, Modul, Steifigkeit, Knittertendenz , Plastizität und Formbarkeit unzureichend sind. D.h. jede Einzelschicht der vorliegenden Verbundfolien ist für sich allein nicht für automatische Verpackungsmaschinen geeignet, wohingegen die Verbundfolien erstaunlich gut geeignet sind.

Es ist zu beachten, daß die Wärmeschrumpfung und die Knittertendenz, die in jeder Einzelfolie mangelhaft sind, sich bedeutend verbessern, wenn die Folien zu einer Verbundfolie zusammengefügt sind.

in der vorliegenden Erfindung ist PP isotaktisches Polypropylen, das' beim Extrahieren mit siedendem n-Heptan einen Rückstand zwischen 70 und 99 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 90 und 98 Gewichtsprozent, aufweist. Der in Übereinstimmung mit ASTM D 1238-57T bei 230⁰C gemessene Schmelzflußindex beträgt 0,1 bis 30 g/10 min, vorzugsweise 0,5 bis 10 g/10 min. Das PP der Erfindung umfaßt auch ein Copolymeres, dessen Hauptbestandteil Propyleneinheiten sind. D.h. in dieser Erfindung gelten Copolymere, die mehr als 50 Molprozent Propyleneinheiten enthalten, wie z.B. Propylen-Äthylen-Copolymeres, Propylen-Buten-1-Copolymeres und Propylen-Styrol-Copolymeres ale PP.

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Es kommen sowohl statistische (Random)copolymere als auch Blockpolymere in Frage. Das für die PP-BO-Schicht geeignete PP ist ein Propylen-Homopolymeres oder ein Propylen-Äthylen-Randomcopolymeres mit 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent Äthylen, das einen Schmelzflußindex von 0,5 bis 4,0 g/10 min aufweist.

Für den Einsatz in automatischen Verpackungsmaschinen eignet sich insbesondere PP-BO mit einem geringen Gehalt an PB. Der Zusatz einer geringen Menge PB (0,1 bis 10 %, vorzugsweise

Κ" 0,5 bis 5 %, beruhend auf dem Gewicht von PP-BO) zu PP-BO verbessert in den fertigen Verbundfolien solche Eigenschaften, wie z.B. Dickengleichmäßigkeit, Durchhang, Reibungskoeffizient, Knittertendenz und Rolltendenz. Dadurch wird die Folienverarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen erheblich besser.

Das PP-BO dieser Erfindung kann jeden der üblicherweise bei der Herstellung von thermoplastischen Folien verwendeten Zusätze enthalten. Es können also solche Zusätze, wie Antistatikmittel, Stabilisatoren, Weichmacher, UV-Absorber, Schmiermittel, anorganische Füllstoffe, Aufheller, Mittel zur Bildung von Kristallisationskeimen (nucleating agents), Hachse, PoIyterpene, Polyäthylen, Polystyrol und Styrol-Oligomere in der PP-BO-Schicht enthalten sein.

Das für das Mischen mit dem PB für die Heißsiegelschicht(en) der Erfindung geeignete PP ist ein Propylen-Homopolymeres oder Propylen-Äthylen-Copolymeres, vorzugsweise ein Randomcopolymeres mit einem Äthylengehalt von 1 bis 3,5 Gewichtsprozent, oder ein Propylen-Buten-1-Copolymeres mit einem Buten-1-Gehalt von

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2 bis 20 Gewichtsprozent, und sein Schmelzflußindex beträgt 0,5 bis 30 g/10 min, vorzugsweise 1 bis 20 g/10 min.

Der Mischungsbestandteil PB ist taktisches Polybuten-1, das S nach dem Verfahren des US-Patentes Nr. 3,362,940 hergestellt werden kann, wobei die Erfindung durch das PB-Herstellungsverfahren nicht eingeschränkt sein soll. Das für die vorliegende Erfindung geeignete PB hat einen Schmelzflußindex von 0,4 bis 20 g/10 min, vorzugsweise 1,0 bis 10 g/10 min, und es weist beim Extrahieren mit Diäthyläther mehr als 70 Gewichtsprozent Rückstand auf. Das PB der Erfindung umfaßt nicht nur Homo-Polybuten-1, sondern auch Copolymere von Buten-1 und JL -Olefine, wie z.B. Äthylen, Propylen, Buten-2, Penten, Hexen und Octen. Wegen der guten Verarbeitbarkeit und dem guten Betriebsverhalten auf automatischen Verpackungsmaschinen ist für diese Erfindung insbesondere PB geeignet, das mit 0,1 bis 10 Gewichtsprozent langkettigen (4 bis 12 Kohlenstoffatomen) ,/ -Olefinen (z.B. Hexen-1 oder Octen-1) copolymerisiert oder mit 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Äthylen oder Propylen blockcopolymerisiert oder mit 1 bis 15 Gewichtsprozent Polyäthylen gemischt ist.

Für das Mischen von PP und PB ist kein bestimmtes Verfahren festgelegt. Ein homogenes Mischungspolymer ist zu erzielen, wenn man geschmolzene Polymere mit hoher Scherspannung mischt. Granulate, Pulver oder Flocken von PP und PB können mit beliebigen geeigneten Hilfsmitteln miteinander vermischt werden, und anschließend können sie in den Extrudern oder in Banbury-Mischern homogen aufgemischt werden.

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Das Mischungsverhältnis PP : PB für die heißsiegelbare Beschichtung (en ) dieser Erfindung soll bei einem Gesamtgewicht von 100 zwischen 80 : 20 und 20 : 80 liegen. Man hat festgestellt, daß diese Mischungen ein außergewöhnliches, bisher fj unbekanntes Verhalten aufweisen. Z.B. haben die oben beschriebenen PP-PB-Mischungen mit einem Schmelzpunkt von 160 bzw. 120 C einen weiteren neuen Schmelzpunkt bei 80 C. Die Figur 3 zeigt die mit dem Differential-Thermoanalysator (Differential Scanning Calorimeter - DSC) gemessenen Kennlinien von Polymeren, wobei die Kurve A für PP einen Schmelzpunkt in der Nähe von 160⁰C und die Kurve B für PB einen Schmelzpunkt in der Nähe von 120⁰C zeigt. Demgegenüber weist die Kurve C für ein Mischungsverhältnis 50 : 50 von PP und PB einen neuen Schmelzpunkt bei 80 C außer den ursprünglichen Schmelzpunkten für PP und PB auf. Das läßt darauf schließen, daß durch das Mischen von PB mit PP eine neue Kristallstruktur mit einem Schmelzpunkt in der Nähe von 80⁰C entsteht. Dieses Phänomen ist bis heute unbekannt. Eine Hypothese ist, daß durch das Mischen von PB mit PP die Bildung von eutektischen oder Mischkristallen begünstigt wird. Diese Kristallbildung nimmt mit dem Grad an Taktizität von PB zu, und sie tritt sehr leicht ein, wenn PB ein Copolymeres mit Äthylen, Propylen oder einem langkettigen ^-Olefin ist, wie oben beschrieben, oder wenn PB, wie oben erwähnt, mit Polyäthylen vermischt ist.

Die Bildung dieses Kristalls wird offensichtlich, wenn das Mischungsverhältnis PB : PP zwischen 80 : 20 und 20 : 80 liegt. Sie wird hervorstechend, wenn die Mischung PB und PP zu gleichen Teilen enthält. Es hat den Anschein, daß das Ausmaß der Kristallbildung in engem Zusammenhang mit der Verarbeitbarkeit auf auto- matischen Verpackungsmaschinen steht, und daher sind Folien

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mit starker Kristallbildung besonders gut geeignet. Wahrscheinlich wirkt sich die neue Kristallbildung verbessernd auf die Folienverarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen aus. Diese Kristallbildung ändert nämlich anscheinend die Eigenschaften, wie z.B. Reibungskoeffizienten, Heißklebetendenz,Wärmeschrumpfung, Knittertendenz, Rolltendenz, Heißsiegelfähigkeit, Schmelzviskosität, Kratzfestigkeit und Kristallisationsmerkmale.
Im Hinblick auf eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen soll das Mischungsverhältnis von PP und PB im Bereich von 80 : 20 bis 20 : 80, vorzugsweise im Bereich von 70 : 30 bis 30 : 70, liegen. Zusätze, wie sie im Zusammenhang mit PP-BO beschrieben wurden, können den Mischungen von PP und PB beigegeben werden.

Je nach Dicke des PP-BO-Schichtträgers kann die Dicke der Heißsiegelschicht(en) zwischen 0,1 bis 10 .um betragen. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke zwischen 2 und 8· ,um, wenn auf einer Seite beschichtet wird, und zwischen 0,5 und 2 /Um,

2ü wenn auf beiden Seiten beschichtet wird. Um eine gute Verarbeitbarkeit auf automatischen Verpackungsmaschinen zu erreichen, soll(en) die Schicht(en) vorzugsweise nicht molekular orien tiert sein, d.h. für die Schicht(en) wird ein nicht orientierter Zustand bevorzugt. Für einige wenige Verwendungszwecke oder praktische Anwendungen ist es jedoch zulässig, daß die Schicht(en) einachsig oder zweiachsig orientiert ist (sind).

Das bevorzugte Herstellungsverfahren für die Verbundfolien dieser Erfindung ist das nachfolgend beschriebene Direktbeschichtungsverfahren. Da Schichtträger und Heißsiegelschicht

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im Direktbeschichtungsverfahren ohne Kleber oder Haftverbesserer unmittelbar miteinander verbunden werden, werden nicht nur die Folieneigenschaften, wie z.B. die Haftfestigkeit zwischen den Verbundschichten, der Geruch, die Transparenz, die Dickengleichmäßigkeit, der Durchhang, die Härmeschrumpfung und die Formbarkeit verbessert, sondern auch die Herstellungskosten im Vergleich zu anderen Beschichtungsverfahren gesenkt, da die fertigen Verbundfolien in einer einfachen kontinuierlichen Bahn hergestellt werden können. Ein Beispiel für ein Direktbeschichtungsverfahren ist, daß sich zwei oder drei geschmolzene Polymerströme in einem Adapter oder in einer Mehrschichtdüse zu einem Verbund vereinigen, mit anschließendem einachsigem oder zweiachsigem Strecken. Ein weiteres Beispiel ist, daß eine geschmolzene Schicht aus PP-PB-Mischungen unmittelbar auf eine oder beide Seiten einer vorgeformten ungestreckten oder einachsig gestreckten PP-ßchicht extrudiert wird und sich so eine Verbundfolie ergibt, die anschließend einachsig oder zweiachsig gestreckt wird. Es können beliebige Verfahren, z.B. eine Kombination der genannten Verfahren, angewendet werden. Falls erwünscht, kann eine oder können beide Seiten der nach diesen Verfahren hergestellten Verbundfolien mit Hilfe herkömmlicher Oberflächenbehandlungen aktiviert werden, wie z.B. einer Coronabehandlung in Luft oder Inertgas, einer chemischen Behandlung mit einer Chromsäuremischung oder einer Plasmabehandlung. Diese Behandlungen haben erhöhte Wirkung, wenn sie bei hoher Temperatur durchgeführt werden.

Die Verbundfolien aus der vorliegenden Erfindung eignen sich für automatische Verpackungsmaschinen, wie z.B. Einschlagmaschinen, vertikale und horizontale Verpackungsmaschinen, und im tatsächlichen Fertigungstakt liegt der Prozentsatz

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an Ausschußpackungen gewöhnlich unter 0,1 %. Das ist ein viel besseres Ergebnis, als es mit den herkömmlichen Folien erreicht werden kann.

'j Es folgen Beispiele und Vergleichsbeispiele, durch die der Umfang der Erfindung jedoch nicht eingeschränkt sein soll.

Beispiel 1

PP-Granulat (mit einem Anteil an Extraktionsrückstand in siedendem n-Heptan von 96 Gewichtsprozent und einem Schmelzflußindex von 2,0 g/10 min) wurde bei 280⁰C durch eine Düse extrudiert, und dieses geschmolzene Polymere wurde auf eine Kühltrommel mit 30⁰C aufgegossen, so daß sich eine etwa 1,4 mm dicke Vorfolie ergab. Diese Folie wurde bei 145°C auf das Fünffache ihrer ursprünglichen Länge in Längsrichtung gestreckt. Eine Oberfläche der einachsig gestreckten Folie wurde mit einer PP-PB-Mischung im Verhältnis 50 : 50 bei 270 C extrusionsbeschichtet. Bei dem PB handelt es sich um das Buten-1-Copolymeres mit 2,0 Gewichtsprozent Hexen-1 und einem Schmelzflußindex von 2,0 g/10 min. Das PP war ein Propylen-Copolymeres mit 2,5 Gewichtsprozent Äthylen und einem Schmelzflußindex von 10 g/10 min. Die Verbundfolie wurde in einen Querstreckrahmen gebracht und bei 155°C um das 8,5-fache quergestreckt.mit anschließender Thermofixierung mit 5 % Divergenz und 6 see Dauer bei 160 C und nachfolgendem Abkühlen und Aufwickeln. Die Verbundfolie war ca. 40 ,um dick, wovon der PP-BO-Schichtträger 35 ,um und die Beschichtung aus der PP-PB-Mischung 5 .um ausmachten. Die Eigenschaften dieser Verbundfolie sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt.

Mit dieser Verbundfolie wurden auf der vertikalen Verpackungs-

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maschine, Modell KBF-IO₁ von der Firma Kawashima Seisakusho Süßigkeiten automatisch verpackt. Der Verpackungsvorgang lief mit einer Geschwindigkeit von 60 Packungen/min reibungslos ab. Nach einem einstündigen Verpackungstakt lag der Anteil an Ausschußpackungen bei ca. 0,08 %. Das war ein sehr gutes Ergebnis .

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TABELLE 1

-av-

Eigenschaften

Einheiten

Maschinenrichtung Quer- Prüf-
richtung verfahren

Zugfestigkeit kg/mm Zugdehnung % Ε-Modul

(Tensile modulus) kg/mm

Wärmeschrumpfung

Trübung

Reibungskoeffizient

Neigung zum Blocken

Heißsiegelfestigkeit

Heißsiegeltemperatur bereich

Rolltendenz Krätzfestigkeit

Knittertendenz

Plastizität

Reißfähigkeit

Formbarkeit

Dickengleichmäßigkeit

Durchhang

Schmelzviskosität

14,2 150

190 28,0 . ASTM-D638 65

%	4,5
%	3,0
-	0,42
g/12 cm²	200
g/cm	530 ^β
⁰C	90 - 155
rom	2,5
-	A
—	A
-	A
-	A
-	A
_%	e 4.2
nun	i.o

360 0,6

120^üC,15 min ASTM-D1003-52

ASTM-D1894-63 40°C, 60%RH

bei 120⁰C gesiegelt

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Beispiel 2

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß man dem PP-BO 0,5 Gewichtsprozent Antistatikmittel (Glycerinmonostearat), 0,1 Gewichtsprozent Schmiermittel (Stearinsäure- -j amid) und 0,08 Gewichtsprozent durch thermische Zersetzung gewonnenes SiO-, gemessen am Gewicht des PP-BO, zusetzte. Nach einer Coronabehandlung der PP-BO-Oberfläche wurde die Verbundfolie drei Tage bei Raumtemperatur gelagert, um ein gutes antistatisches Verhalten zu erzielen. Dieses Ablagern der Folie wirkte sich nicht nur auf das gute antistatische Verhalten, sondern auch auf die Stabilisierung der Kristallumwandlung in der PP-PB-Mischungsschicht aus. Mit dieser Folie wurden süße Kekse auf der horizontalen Verpackungsmaschine, Modell New Wrapper Nr. W 308 von Omori Kikai mit einer Geschwindigkeit von 200 Packungen/min automatisch verpackt. Die Verpackungs bedingungen waren sehr gut, und der Anteil an Ausschußpackungen lag mit 0,05 % ausgesprochen niedrig.

Beispiel 3

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Dicken des PP-BO-Schichtträgers und der Beschichtung aus der PP-PB-Misehung 20 ,um bzw. 3 .um betrugen. Diese Folie verwendete man zum automatischen Verpacken von gewürzten Seetang (seasoned sea weed)" auf der "Ajitsuke-Nori"- Verpackungsmaschine von Towa Seiki. Die Verpackungsgeschwindigkeit betrug 100 Streifen/min, das entspricht 600 Packungen/ ■in, da ein Streifen aus 6 Packungen bestand. Die Folie lief sehr gut auf der Maschine, keine Packung war Ausschuß.

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Beispiel 4

Es wurden die folgenden beiden Polymere genommen:

(a) PP

Der Anteil an Extraktionsrückstand in siedendem n-Heptan betrug 97 Gewichtsprozent und der Schmelzflußindex 2,2 g/10 min. Das Polymere war Propylen-Äthylen-Randomcopolymeres mit 0,8 Gewichtsprozent Äthylen. Als Stabilisatoren wurden dem Polymeren 0,05 Gewichtsprozent Irganox 1010 (Hersteller: Geigy Inc.), 0,1 Gewichtsprozent BHT Swanox (Hersteller: Yoshitomi Seiyaku) und

Ii· 0,1 Gewichtsprozent Calciumstearat zugesetzt. Außerdem nahm man 0,6 Gewichtsprozent Glycerinmonostearat und 0,15 Gewichtsprozent Stearinsäureamid als Antistatikmittel bzw. als Schmiermittel. Dem Polymeren wurden 1,0 Gewichtsprozent des unten beschriebenen PB zugesetzt.

(b) PP-PB im Mischungsverhältnis 45 : 55 PP

Das PP war Propylen-Äthylen-Randomcopolymeres mit 3 Gewichtsprozent Äthylen und mit einem Schmelzflußindex von 2C) 8,0 g/10 min. Dem PP wurden die gleichen Stabilisatoren wie oben unter (a) genannt, 4 % mikrokristallines Wachs und 0,05 % feinpulvriger Zeolith zugesetzt.

PB

Das PB war Buten-1-Octen-l-Copolymeres mit 2 Gewichts-

Prozent Octen-1. Es wurden die gleichen Stabilisatoren

wie unter (a) zugesetzt. Eine Granulatmischung aus 45 Gewichtsprozent PP und 55 Gewichtsprozent PB wurde bei 230⁰C zum Mischen und Verschmelzen der Mischung zu Granulat in den Granulierextruder gegeben.

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K 2570Α+Η

Die beiden Materialien (a) und (b) wurden in zwei Extruder gegeben, und dann wurden das geschmolzene Polymere (a) bei 260⁰C und das Polymere (b) bei 240⁰C extrudiert. Zwei geschmolzene Polymerströme vereinigten sich in einem Adapter unmittelbar vor der Düse derartig, daß die extrusionsbeschichtete Folie aus einer einzelnen Kernschicht aus PP bestand, die beidseitig mit einer Heißsiegelschicht versehen war. Die zusammen extrudierte dreischichtige Folie wurde bei 150 C in Längsrichtung um das 4,8-fache ihrer ursprünglichen Länge gestreckt. Danach

I, wurde sie in Querrichtung bei 160⁰C um das 9-fache gestreckt und dann 5 see lang bei 160⁰C thermofixiert mit einer Divergenz von 5 %. Es folgten eine Coronabehandlung an beiden Oberflächen und das Aufwickeln. Die so hergestellte dreischichtige Verbundfolie hatte eine PP-Kernschicht von 20 .um Dicke und auf-

l'j gebrachte Mischungsschichten von 3 ,um Dicke. Die Eigenschaften dieser Verbundfolie sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

In diese Folie wurden Zigarettenpackungen mit einer Geschwindig^ keit von 150 Packungen/min auf der Einschlagmaschine vom Typ *-'" W-7 von Tokyo Jidokikai eingeschlagen.

Die Folie ließ sich glatt in die automatische Einschlagmaschine einführen, sie wies eine gute Reißfähigkeit und Formbarkeit auf und ergab keine Schwierigkeiten in bezug auf das Heißkleben. Diese Folie ließ sich offensichtlich auf automatischen Einschlagmaschinen sehr gut verarbeiten. Der Anteil an Ausschußpackungen lag bei nur 0,02 %.

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TABELLE 2

Eigenschaften	Einheiten	■	-	Maschinen richtung	Quer- Pruf- richtung verfahren	•
Zugfestigkeit	kg/mm	-	14,0	26,5 ASTM-D638
Zugdehnung	%	%	155	70
E-Modul (Tensile modulus)	kg/mm	mm	180	350
Wärme schrumpfung	%	4,2	0,2 120⁰C,15 min
Trübung	%	1,8	ASTM-D1003-52
Reibungs koeffizient	_	0,38	ASTM-D1894-63
Neigung zum Blocken	g/12 cm²	unter 100	40°C,60%RH
Heißsiegel festigkeit	g/cm	180	bei 130⁰C gesiegelt
Heißsiegel temperatur bereich	°C	100 - 155
Rolltendenz	mm	2,0
elektrostati sche Aufladung	Ohm/cm	2 χ 10¹¹
Kratζfestigkeit	-	A
Heißklebefähig- keit		0.8
Knittertendenz	-	A
Plastizität	A
Reißfähigkeit	A
Formbarkeit	A
Dickengleich mäßigkeit	3.5
Durchhang	0.8
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Zum Vergleich der Verarbeitbarkeit dieser Folie mit der Verarbeitbarkeit herkömmlicher Folien sind die Ergebnisse verschiedener Verpackungsversuche in den folgenden Vergleichsbeispielen angegeben.

Verqleichsbeispiel 1

Im Handel erhältliche einfache PP-HO-FoI ie von 40 .um Dicke wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 auf einer automatischen Verpackungsmaschine geprüft. Die Ergebnisse I'' waren äußerst schlecht. Der Anteil an Ausschußpackungen lag bei 100 %, d.h. daß die einfache PP-BO-Folie für automatische Verpackungsmaschinen nicht geeignet war.

Vergleichsbeispiel 2

J^-.) Aus einer PP- PB-Mischung im Verhältnis 50 : 50 (gleiche Mischung wie in Beispiel 1) wurde eine 40 .um dicke einfache Folie hergestellt. Das Herstellungsverfahren war in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 50-14741 beschrieben. Diese Folie wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 auf

..'i> einer automatischen Verpackungsmaschine geprüft und erbrachte sehr schlechte Ergebnisse. Der Anteil an Ausschußpackungen lag bei 100 %.

Vergleichsbeispiel 3

2^rj Nach dem Verfahren des US-Patentes Nr. 3,671,383 wurde eine 22 .um dicke dreischichtige Folie angefertigt. Diese Folie bestand aus einer PP-BO-Kernschicht, die auf beiden Seiten mit Propylen-Äthylen-Copolymerschichten beschichtet war. Die Folie wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4

Ju auf einer automatischen Verpackungsmaschine geprüft. Sie war

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für die automatische Einschlagmaschine weniger gut geeignet, da der Anteil an Ausschußpackungen bei 15 % lay.

Vergleichsboispiel 4

Nach dom Vorfahren der japanischen Offenlogungsschrift Nr. SO-128 781 wurde oi.no 22 ,um dicke dreischichtige Folie hergestellt. Dioso Folio bestand aus einer PP-BO-Kernschicht, auf die auf beiden Seiten Propylen-Buten-l-Copolymerschichten aufgebracht waren. Die Folie wurde unter den gleichen Bedingungen ■■' wie in Beispiel 4 auf einer automatischen Verpackungsmaschine geprüft. Die Folie lief ziomlich gut, und der Anteil an Ausschußpackunyen lag bei 0,3 %. Dieser Anteil ist nicht allzu schlecht, liegt aber immer noch unter den in Beispiel 4 dieser Erfindung genannten 0,02 %.

VergIeichsbeispiel 5

Das Verfahren aus Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß das Mischungsverhältnis PP : PB fortlaufend geändert wurde. Die resultierenden Folien wurden auf einer automatischen

-Ί' Verpackungsmaschine geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.

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TABELLE 3

Probe Mischungsverhältnis Anteil an Ausschuß- Nr . PP : PB (nach Gewicht) packungen (%)

1 0 100 1,20

2 10 90 0,85

3 20 80 0,22

4 30 70 0,12

PP	PB
0	100
10	90
20	80
30	70
50	50
70	30
80	20
90	10
100	0

5 50 50 0,08

6 70 30 0,09

7 80 20 0,20

8 90 10 0,55

9 100 0 0,85 15

Diese Ergebnisse lassen klar erkennen, daß die geeigneten Mischungsverhältnisse PP : PB für die Mischungsschicht(en) im Bereich von 80 : 20 bis 20 : 80, vorzugsweise im Bereich von 70 : 30 bis 30 : 70, nach Gewicht liegen.

Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 und Figur 2 zeigen die erfindungsgemäße Verbundfolie im Querschnitt, wobei mit 1 eine biaxial gestreckte Polypropylenschicht und mit 2 Polypropylen-Polybuten-1-Heißsiegel-

schicht(en) bezeichnet sind.

Figur 3 zeigt die mit dem Differential-Thermoanalysator (Differential Scanning Calorimeter) gemessenen Kristallschmelzpunkte, wobei A für Polypropylen, B für Polybuten-1 und C für

die PP-PB-Mischung im Verhältnis 50 : 50 gilt.
30

etfttfTfotii

Leerseite

Claims

27355A7

K 2570Α+Η - 3. August 1977

WLJ-Dr.Kn-df

Patentansprüche

1 .\lleißsiegelbare Polypropylenfolie, die eine biaxial gestrfeckte Basisfolie, die aus wenigstens 50% Polypropylen- ^r) einheiten besteht, aufweist, die wenigstens einseitig mit einer Heißsiegelschicht beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegelschicht(en) aus einer Polymermischung aus 20 bis 80 Gewichtsprozent an taktischem PoIybuten-1 und 80 bis 20 Gewichtsprozent an isotaktischem PoIy-Iiι propylen besteht (bestehen).
2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfolie aus einem Copolymeren aus Propylen mit 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent Äthylen oder mit 0,2 bis 10 Gewichtsprozent Buten-1 besteht.
3. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischungsanteil der Heißsiegelschicht an Polypropylen einen Äthylenanteil von 1 bis 3,5 Gewichts-

2ü prozent oder einen Buten-1 -Anteil von 2 bis 2 0 Gewichtsprozent aufweist.
4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischungsanteil der Heißsiegelschicht an Polybuten-1 einen Schmelzflußindex von 0,4 bis 20 g/10 min aufweist.
5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischungsanteil der Heißsiegelschicht aus

iu einem Copolymeren des Buten-1 mit cL -Olefinen mit 4 bis 12

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K 2570A+H - 2 -

Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Hexen-1 oder Octen-1 oder aus einer Mischung von Polybuten-1 mit 1 bis 15 Gewichtsprozent Polyäthylen besteht.

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