DE2932033C2

DE2932033C2 - Flexible, doppelschichtige Polypropylenverbundfolie

Info

Publication number: DE2932033C2
Application number: DE2932033A
Authority: DE
Inventors: Pierpaolo Rho Mailand/Milano Buzio; Lucio Busto Arsizio Varese Edefonti
Original assignee: Italiana Resine Sir SpA Mailand/milano It Soc
Current assignee: Italiana Resine Sir SpA Mailand/milano It Soc
Priority date: 1978-08-08
Filing date: 1979-08-07
Publication date: 1985-06-20
Also published as: BR7905082A; GB2028232A; US4259412A; NL7906031A; IT7826567A0; DE2932033A1; IT1158961B; GB2028232B

Description

dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen der nichtorientierten Schicht (b) direkt von der Polymerisation von Propylen stammt und eine grundmolare Viskosität von 2 bis 8 dl/g, bestimmt nach dem Standard ASTM-Verfahren D-1601, aufweist.

Die Erfindung betrifft flexible und doppelschichtige Polypropylenverbundfolien von der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs beschriebenen Art. Derartige Verbundfolien sind wärmeschweißbar.

In jüngster Zeit hat sich auf dem Gebiet der Verpakkung und insbesondere auf dem Gebiet der Nahrungsmittel der Einsatz von Verbundfolien für die Herstellung der Packungen immer weiter entwickelt. Der Ausdruck »Verbundfolien« soll Materialien umfassen, die durch Laminierung von zwei oder mehreren Folien mit unterschiedlichen Eigenschaften erhalten wenden und die eine Kombination der verschiedenen Eigenschaften der eingesetzten Folien aufweisen.

Auf dem Gebiet der Verpackung von Nahrungsmitteln, hauptsächlich denjenigen, bei denen eine lange Lagerungszeit zu erwarten ist oder die während langer Zeiten in einem Warenhaus liegen, sind für die Verpakkung eine Reihe von Eigenschaften erforderlich. Es ist praktisch unmöglich, diese in einer einzigen Folie zu vereinigen, insbesondere deshalb, da oft die erforderlichen Eigenschaften zueinander im Gegensatz stehen. So sind z. B. für lange Lagerungen zufriedenstellende Isolationseigenschaften erforderlich, insbesondere gegenüber Gas und Dampf, und eine Impermeabilität für Fett und Gerüche ist nötig, während für gute Handhabungseigenschaften der Packungen, warme Abfüllmöglichkeiten, eine hohe Stoßfestigkeit und eine einfache Versiegelung bzw. Beschriftung erforderlich sind.

Durch die Laminierung oder das Zusammenfügen von zwei oder mehreren Folien mit unterschiedlichen Eigenschaften können diese Schwierigkeiten beseitigt werden, und es können verschiedene Eigenschaften kombiniert werden, selbst wenn diese zueinander im Gegensatz stehen. Auf diese Weise wird die Lösung spezifischer Probleme auf dem Verpackungsgebiet möglich.

Wie es bekannt ist, erfolgt bei dem Produktionszyklus für Teigwaren in der modernen Industrie das Packen der Teigwaren unmittelbar nach ihrer Herstellung.

Aus diesem Grund werden die Teigwaren, die von dem Trocknungsofen kommen und noch heiß sind in die automalischen Abfüllmaschinen geführt wo sowohl die Bildung der Packungen (Umschläge, Beutal und Pakete) aus den Verbundfolien als auch das Füllen und Abdichten erfolgt

Insbesondere ist eine gute Beständigkeit der Abdichtungen erforderlich, wenn beim Abfüllen höhere Temperaturen auftreten, was ganz besonders der Fall ist, wenn große Mengen an heißen Produkten abgefüllt werden. Es dürfen keine Deformationen auftreten oder, was schlimmer ist, die Dichtungen dürfen sich nicht öffnen, was zu dem Heraustreten und Verlust der Produkte führen würde.
Ein hohe Festigkeit der Schweißstellen ist ebenfalls erforderlich, damit die Packungen das Handhaben aushalten, insbesondere während des Transports und der Verteilung der Packungen, ohne daß ein Reißen und eine Beschädigung der Abdichtungen auftreten.
Außerdem werden hauptsächlich für Teigwaren mit spitzen Formen, wie Spaghetti, und kurze Teigwaren für die Verpackungen auch erhöhte Resistenz gegen Durchstechen und Abriebfestigkeit verlangt, erstere zur Vermeidung von Beschädigungen der Packungen und die zweite, um eine Faltenbildung und das Auftreten undurchsichtiger Stellen zu verhindern, wodurch die Transparenz und die Brillanz der Verpackungen negativ beeinflußt wird.

Man hat auf diese m Gebiet Verbundfolien verwendet, bei denen die äußere Schicht aus orientiertem Polypropylen besteht, während die innere Schicht teilweise aus isotaktischem Polypropylen oder aus Ethylen/Propylen-Copolymeren besteht, wodurch man neben einer guten Durchstechbeständigkeit und Abriebsbeständigkeit ebenfalls eine verbesserte Abdichtungsfestigkeit bzw. Verschweißfestigkeit erhält. Diese Verbundfolien sind jedoch, insbesondere wegen der Haltbarkeit der Schweißstellen in heißem Zustand, nicht vollständig zufriedenstellend.
Gemäß der DE-OS 28 15 855.6 gehören Verbundfolien der eingangs angegebenen Art zum Stand der Technik. Sie sind zum Abpacken von Nahrungsmitteln geeignet und durch Laminieren einer biaxial orientierten, isotaktischen Polypropylenfolie mit einem ataktischen Gehalt unter 6 Gew.-% mit einer nichtorientierten Folie aus einem physikalischen Gemisch aus isotaktischem Polypropylen und ataktischem Polypropylen erzeugt worden. Das ataktische Polypropylen ist in dem Gemisch in Mengen von 15 bis 30 Gew.-% vorhanden. Insbesondere sollte die isotaktische Komponente des Gemisches eine grundmolare Viskositätszahl von 1,0 bis 1,5 dl/g, bestimmt bei 135° C in Lösung in Decahydronaphthalin, aufweisen, und die ataktische Komponente sollte eine Dichte von 0,855 bis 0,865 g/cm³ und eine Viskosität beim Schmelzen bei 160° C von 3000 bis 10 000 cP besitzen.

Gemäß der Erfindung ist nun zur Erzielung weiterer Vorteile vorgesehen, daß das Polypropylen der nichtorientierten Schicht direkt von der Polymerisation von Propylen stammt und eine grundmolare Viskosität von 2 bis 8 dl/g aufweist, bestimmt entsprechend dem Standard ASTM-Verfahren D-1601.

Die Messung der grundmolaren Viskosität bzw. grundmolaren Viskositätszahl entsprechend dem ASTM-Verfahren D-1601 erfolgen in Decahydronaphthaiin bei 135°C, normalerweise in einem Ubbelohde-Viscometer.

Die Prozentgehalte an ataktischem Polypropylen werden unter Bezugnahme auf die Gesamtanteile gege-

ben, die in n-Heptan in 8 Stunden beim Sieden bei Atmosphärendruck extrahiert werden.

Isotaktisches Polypropylen mit einem relativ hohen Gehalt in der ataktischen Fraktion (15 bis 30 Gew.-°/o) ist gut bekannt und kann durch Polymerisation von mo- s nomerem Propylen in Gasphase bei 70 bis 120⁰C und einem Druck von 10 bis 100 at mit solchen Ziegler-Katalysatoren hergestellt werden, die eine hohe Polymerisationsausbeute erlauben. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der I-PS 8 85 826 beschrieben.

Anstelle des mechanischen Gemisches, das in der genannten DE-OS verwendet wird, wird erfindungsgemäß ein Propylenpolymer verwendet, dessen Eigenschaften (insbesondere der Gehalt an isotaktischer und ataktischer Fraktion) von den Verfahrensbedingungen abhängen, die für die Polymerisation ausgewählt werden. Dieses Polypropylen wird zu einer Folie verarbeitet, und diese nicht-orientierte Folie ergibt zusammen mit einer biaxial orientierten Polypropylenfolie die erfindungsgemäße Verbundfolie. Diese Verbundfolie besitzt verbesserte Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Haltbarkeit der Verschweißstellen in heißem Zustand, deren Werte sehr hoch sind. Die erfindungsgemäße Folie kann somit mit Vorteil zum Abpacken von Nahrungsmittelprodukten und insbesondere zum Abpacken von Teigwaren verwendet werden.

Die biaxial orientierte Folie und die nichtorientierte Folie können nach an sich bekannten Laminierverfahren unter Verwendung eines Klebstoffs laminiert bzw. verklebt werden. Der Klebstoff, im allgemeinen verdünnt mit einem Lösungsmittel, wird zweckdienlich auf die Trägerfolie (biaxal orientiertes Polypropylen) oder auf beide Folien in Mengen (als Trockenmaterial) von 1,5 bis 3,0 g/m² Oberfläche aufgetragen. Das möglicherweise vorhandene Lösungsmittel wird durch Durchgang durch einen Trockentunnel unter Verwendung eines heißen Gases, wie heißer Luft, verdampft. Die Laminierung der Folie erfolgt nach einem an sich bekannten Verfahren, indem man ihn durch zwei Laminierzylinder durchleitet, die bei einer Temperatur betrieben werden, die von der Natur des verwendeten Klebstoffs abhängt und die im allgemeinen 60 bis 80° C beträgt.

In einigen Fällen kann es zweckdienlich sein, die Oberflächen der Folien, die verklebt werden sollen, vor der Anwendung des Klebstoffs nach an sich bekannten Verfahren vorzubehandeln, um die Adhäsion der Kunststoffolien zu erhöhen, wie mit einer Flammenbehandlung, chemischen Behandlung oder Behandlung mit elektrischer Entladung, die von Hochfrequenzgeneratoren emittiert wird.

Der Klebsoff kann thermoplastisch oder wärmehärtend sein. Im letzteren Fall enthält er im allgemeinen verschiedene Komponenten, die kurz vor der Anwendung vermischt werden. Bevorzugt werden Polyurethanklebstoffe, üblicherweise in organischen Lösungsmitteln, wie Methylethylketon und Ethylacetat, gelöst, verwendet. Die Konzentration des Klebstoffs in der entsprechenden Lösung kann im Bereich von 15 bis 40 Gew.-% liegen.

Das Extrudieren des Polypropylens mit einem Gehalt an ataktischer Fraktion unter 6 Gew.-% und den zuvor angegebenen Viskositätswerten und das Stecken der so erhaltenen Folie erfolgen nach an sich bekannten Verfahren. Zweckdienlich ist die biaxial orientierte Folie 20 bis 75 Mikron, vorzugsweise 20 bis 35 Mikron, dick. Vor dem Extrudieren wird das Polypropylen zweckdienlich mit geeigneten Zusatzstoffen, wie Stabilisatoren, Schmiermitteln und Pigmenten, vermischt.

Das Polypropylen, das einen Gehalt an ataktischer Fraktion von 15 bis 30 Gew.-% aufweist, wird zweckdienlich in Form einer Folie extrudievt, die eine Dicke aufweist, die innerhalb der zuvor angegebenen Bereiche liegt Vor dem Extrudieren wird das Polymer zweckdienlich mit einem phenolischen Antioxidans (0,05 bis 0,2 Gew.-%) und einem Gleitmittel, wie einem Amid einer gesättigten oder ungesättigten Fettsäure oder sonst einem tertiären aliphatischen Amin (0,05 bis 0,2 Gew.-%) vermischt

Das Gleitmittel wird im allgemeinen zusammen mit inerten Füllstoffen, wie Siliciumdioxid und Diatomeenerde, die in Mengen nicht über 0,2 Gew.-% verwendet werden, zugegeben.

Wie zuvor angegeben, besitzt das Polypropylen, das für die Herstellung der nichtorientierten Folie geeignet ist, eine grundmolare Viskositätszahl 2 bis 8 dl/g, wobei die bevorzugten Bereiche im allgemeinen in der Größenordnung von 2 bis 4 dl/g liegen. Noch bevorzugter besitzt das Polypropylen eine Dichte von etwa 0,89 g/ml und einen Schmelzbereich in der Größenordnung von 167 bis 172° C.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Eine isotaktische Polypropylenfolie mit einem Gehalt an ataktischer Fraktion unter 5 Gew.-% und einer grundmoiaren Viskositätszahl von 2,3 dl/g, bestimmt unter den zuvor beschriebenen Bedingungen, wird hergestellt.

Das Polypropylen wird durch einen geraden Schlitz extrudiert, der gewährleist, daß die erhaltene Folie etwa 1000 Mikron dick ist. Nach Abkühlung der Folie auf Walzen mit inneren Kühleinrichtungen wird die Folie longitudinal mit einer Reihe von sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotierenden Walzen und dann transversal in einer Vorrichtung des »Rameuse«-Typs gestreckt.

Die biaxial orientierte Folie ist etwa 25 Mikron dick, sie besitzt eine longitudinal Zugfestigkeit von 11 kg/ mm² und eine transversale Zugfestigkeit von 22 kg/mm² (ASTM D-882).

Die biaxial orientierte Polypropylenfolie wird dann mit einem Polyurethanklebstoff bestrichen, der unter dem Warenzeichen UNOFLEX von Polymer Industries Company erhältlich ist. Der Klebstoff wird in Form einer 25 Gew.-%igen Lösung in Methylethylketon verwendet und in einer Menge von 3 g/m² (als Trockenmaterial) mit einem System von Walzen angewendet, die in ein die Lösung enthaltendes Bassin eintauchen. Die beschichtete Folie wird dann in einen Tunnel geleitet, durch den heiße Luft bei einer Temperatur von 70⁰C zirkuliert wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen.

Die nichtorientierte Folie wird aus einem Polypropylen hergestellt, das unter dem Warenzeichen NOVO-LEN 1320 LL der BASF bekannt ist.

Dieses Polypropylen besitzt einen Gehalt an ataktischer Fraktion von etwa 20 Gew.-% und die folgenden Eigenschaften:

grundmolare

Viskositätszahl:

Dichte:

Schmelzindex:

Schmelzbereich:

3 dl/g (ASTM D-1601)
0,892 g/ml (ASTM D-1505)
6 g/10 min (ASTM D-1238)
167 bis 172⁰C(ASTM D-2117)

Dieses Polypropylen wird mit 0,2 Gew.-Teilen für je

100 Gew.-Teile Polypropylen mit dem Amid von Erucasäure (im Handel erhältlicSi unter dem Warenzeichen NEUTRONS von Fine Chemicals Company), 0,1 Gew.-Teilen für je 100 Gew.-Teile Polynropylen des Antioxidans, nämlich !RGANOX 1076 der CIBA Company, und 0,1 Gew.-Teil für je 100 Gew.-Teile Polypropylen von Siliciumdioxid (im Handd erhältlich unter dem Warenzeichen SYLOID von Grace Company) vermischt. Das Extrudieren erfolgt durch den geraden Schlitz, und die entstehende, nichtorientiertc Folie besitzt eine Dioxe von 25 Mikron, einen Elastizitätsmodul von 155 kg/mm² (ASTM D-882), einen Koeffizienten für die statische Friktion (Gleiten) von 0,18 (ASTM D-1694) und eine Transparenz (Trübung) von 2 (ASTM D-1003).

Die Laminierung der nichtorientierten Folie mit der biaxial orientierten Folie, die mit dem Klebstoff beschichtet ist, erfolgt, indem man das Verbundmaterial durch zwei Laminierzylinder, die auf 70°C erhitzt werden, leitet.

Das so erhaltene Laminat ist etwa 50 Mikron dick und die Eigenschaften sind in Tabelle 1 angegeben. In Tabelle 1 werden

— die Punkturbeständigkeit entsprechend dem Standard ASTM-Verfahren D-2582;

— die Abriebsbeständigkeit entsprechend dem Standard ASTM D-1044-Verfahren;

bestimmt;

das Halten der Schweißstelle in der Wärme wird bestimmt, indem man bei 140° C unter Verwendung geeichter Federn aus Stahlfolie mißt. In der Praxis erfolgi das Verfahren wie folgt: aus einem Streifen der zu prüfenden Probe formt man einen Ring, wobei der zu verschweißende Rand außen bleibt. In den Ring führt man ein gebogenes Stahlband ein (geeichte Feder) mit den freien Enden in der Nähe der Stelle, an der die Schweißung des Materials vorgenommen werden muß. Sobald die Backen, die die Schweißung ausgeführt haben, sich öffnen, übt die Neigung der Feder, sich aufzurichten, eine bestimmte Kraft aus, die dazu neigt, die eben gebildete Schweißung aufzutrennen;

die Festigkeit bei Umgebungstemperatur wird an Schweißstellen geprüft, die bei der angegebenen Temperatur mittels eines Sentinel-Schweißgeräts gebildet werden, mit einer Kontaktzeit, die gleich 1 Sekunde ist, und einem Druck von 2,5 kg/cm²; in der Praxis wird nach dem Schweißen in ein Teststück ein 1 cm breiter Schnitt geschnitten, und die Reißbeständigkeit der Schweißstelle wird mit einem Instron-Dynamometer bestimmt.

Beispiel 2
(Vergleichsbeispiel)

letztere in solcher Menge verwendet wird, daß der Gehalt an ataktischem Polypropylen in der nichtorientierten Folie 20 Gew.-% beträgt.
Das ataktische Polypropylen ist das Produkt, das im Handel unter dem Warenzeichen EAST BOND M-5W der Fastman Kodak Company erhältlich ist.

Zu je 100 Gew.-Teilen des Gemisches gibt man 0,1 Gew.-Teile Antioxidansprodukt IRGANOX1076 von CIBA Company, etwa 0,2 Gew.-Teile Gleitmittel ARMID O der AKZO Company (Gemisch aus Oleamid und Palmitamid) und etwa 0,1 Gew.-Teile synthetisches Siliciumdioxid (SYLOID 244 der Grace Company). Das entstehende Gemisch wird gemäß Beispiel 1 extrudiert. Man erhält eine nichtorientierte Polypropylenfolie mit einem Elastizitätsmodul von 50 kg/mm², einem Koeffizienten der statischen Friktion (Gleiten) von 0,45 und einer Transparenz (Trübung) von 2.5. Das so erhaltene Laminat hat eine Dicke von etwa 55 Mikron und die Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt

Tabelle 1

	Beispiel 1	Beispiel 2
²⁵ Durchbohrungswiderstand (g)	1500	1500
Abriebsbeständigkeit (Zyklen)	>50	50
Haltbarkeit der Schweißstelle	400	80
(g/cm) bei 140° C
Festigkeit der Schweißstelle
³⁰ (g/cm), erzeugt bei:
135° C	250	200
140° C	800	500
145° C	1000	1000

Zum Vergleich wird eine Polypropylenverbundfolie entsprechend den Ausführungen der zuvor genannten DE-OS 28 15 855.6 hergestellt. Insbesondere wird die beschichtete, biaxial orientierte Polypropylenfolie, hergestellt gemäß Beispiel 1, mit einer nichtorientierten Polypropylfolie, die wie folgt hergestellt wird, unter den Bedingungen von Beispiel 1 laminiert. Man verwendet ein Gemisch aus isotaktischem Polypropylen mit einer grundmolaren Viskosität von 1,3 dl/g, bestimmt bei den zuvor beschriebenen Bedingungen, und einem ataktischen Polypropylen mit einer Dichte von 0,857 g/cm³ und einer Viskosität von 6000 cP bei 160° C, wobei das

Claims

Patentanspruch:

Flexible, doppelschichtige Polypropylenverbundfolie, die im wesentlichen besteht

a) aus einer biaxial orientierten Folie aus im wesentlichen isotaktischem Polypropylen mit einem Gehalt an ataktischem Polypropylen von weniger als 6 Gew.-% und einer grundmolaten Viskosität, gemessen gemäß dem Standard ASTM-Verfahren D-1601, von 1,5 bis 3,0 dl/g und

b) einer mit der Folie a) klebend verbundenen nichtorientierten, aus im wesentlichen isotaktischem Polypropylen mit einem Gehalt an ataktischem Polypropylen von 15 bis 30 Gew.-%,