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Gestreckte opake Polypropylenfolie für den Bonbondrehein-
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schlag Die Erfindung betrifft eine durch Coextrusion hergestellte
ein- oder beidseitig beschichtete, in Längsrichtung bei einer Temperatur von 120
bis 130"C und in Querrichtung bei einer Temperatur von 160 bis 1700C streckorientierte,
opake Polypropylenfolie für den Bonbondreheinschlag, die einen niedrigen Dichtewert
aufweist und deren Basisschicht im wesentlichen aus Polypropylen und Füllstoffen
besteht.
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Eine besondere Art des Verschlusses von Volleinschlägen zum Zwecke
der Verpackung von Verpackungsgütern ist das Drehen oder Wrappen. Bekannt ist dieses
Verfahren der Verpackung insbesondere beim Volleinschlag kleinerer Verpackungsgüter,
wobei insbesondere bevorzugt runde oder annähernd runde Gegenstände wie Bonbons,
Flaschen, Kerzen, Dropsrollen, Schokoladen- und Marzipanriegel oder ähnliches häufig
auf diese Art verpackt werden.
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Voraussetzung für die Anwendung des Drehens ist die Eignung der Folie,
die an den Drehstellen nicht ein- oder abreißen darf, andererseits aber so steif
sein muß, daß beim Drehvorgang kein Schrumpfen oder Krumpeln auftritt.
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Nach dem Stand der Technik wird für Bonboneinschläge vorwiegend Zellglas,
also regenerierte Zellulose, nicht orientiertes Polypropylen oder PVC-Folie verwendet,
siehe "Verpacken mit Kunststoffen" von Günther Kühne, herausgegeben 1974, Carl-Hanser-Verlag,
München, Seite 63.
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Im Rahmen der Weiterentwicklung der bekannten Verpackungsfolien bestand
für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Folie speziell für den Dreheinschlag
von kleinen Verpackungsgütern, insbesondere von Bonbons, zu schaffen, die preiswerter
und damit wirtschaftlicher herstellbar ist, indem sie gleichzeitig ein äußerst geringes
Gewicht und dennoch eine befriedigend hohe Festigkeit aufweist, und die darüber
hinaus von ihrem optischen Erscheinungsbild her ein für den bestimmungsgemäßen Einsatz
geeignetes, das menschliche Geschmacksempfinden ansprechendes Aussehen besitzt.
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Aus der DE-AS 28 14 311 sind zwar prinzipiell bereits Folien bekannt,
mit denen die vorstehend genannte Aufgabe gelöst werden könnte. Die Opazität dieser
Folien resultiert daher, daß sie eine große Anzahl von Hohlräumen (Vakuolen) besitzen,
die beim Strecken der coextrudierten Folie entstanden sind. Beim Strecken wird nämlich
die Polymermatrix an den Korngrenzen der mit dem Polypropylen unverträglichen organischen
oder anorganischen Füllstoffe aufgerissen, was zur Entstehung der genannten Vakuolen
in der Folie, das heißt zu freien (leeren oder ungefüllten) Räumen in der Folie
führt (es versteht sich von selbst, daß diese Vakuolen oder Mikrohohlräume über
das ganze Folienvolumen verteilt sind). Infolge der Brechung (Streuung) des Lichtes
an diesen Hohlräumen zeigt die Folie eine opake (perlmuttartige) Oberfläche. Aufgrund
der opaken oder perlmuttartigen Erscheinung haben diese Folien ein äußerst werbewirksames
Aussehen. Da sie auch gut bedruckbar sind, werden sie vielseitig eingesetzt,
insbesondere
als Verpackungsfolie verschiedenster Art, wobei vor allem die Schokoriegel-Verpackung
zu nennen ist. Einer noch breiteren Verwendung der bekannten coextrudierten und
biaxial gestreckten, opaken Polypropylen-Mehrschichtfolien steht insbesondere ihr
Nachteil entgegen, daß ihre Dichte noch immer relativ hoch ist, wodurch auch ihre
Ergiebigkeit zu wünschen übrig läßt.
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Gelöst wird daher die gestellte Aufgabe durch eine Folie der eingangs
genannten Gattung, deren kennzeichnende Merkmale darin zu sehen sind, daß die Menge
an Füllstoff, bezogen auf Polypropylen, 10 bis 40 Gew.-% beträgt, der eingesetzte
Füllstoff eine Teilchengröße von 2 bis 5 /um hat und die Folie um das 5- bis 7fache
längs gestreckt und um das 8- bis 10fache quergestreckt worden ist und eine Dichte
von maximal 0,6 g/cm3 aufweist.
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Die erfindungsgemäße Folie enthält eine relativ große Menge an Füllstoff.
Es war überraschend, daß die so einfach erscheinende Maßnahme der Erhöhung der Füllstoffmenge
zu der angestrebten Absenkung der Dichte beiträgt, nachdem sich durch diese Maßnahme
nicht nur die Dichte der Polypropylen-Füllstoffmischung, aus der die Folie hergestellt
wird, sondern auch der Grad der Dichteerniedrigung, das ist der prozentuale Unterschied
der Dichtewerte der Polypropylen-Füllstoffmischung und der fertigen Folie, der üblicherweise
bei 20 bis 40% liegt, deutlich erhöht. Es war ferner zu erwarten, daß eine Polypropylenfolie
mit einem, bezogen auf den Polymeranteil, so drastisch erhöhten Füllstoffgehalt,
wenn überhaupt, nur noch
mit großen Schwierigkeiten herstellbar'und
insbesondere nicht mehr biaxial streckbar sein wird. Entgegen dieser Erwartung läßt
sich die erfindungsgemäße Folie überraschenderweise leicht herstellen und auch biaxial
streckorientieren. Wenn die Menge an Füllstoff kleiner als 10 Gew.-% ist, bezogen
auf Polypropylen, wird die angestrebte niedrige Dichte nicht erreicht. Ist sie andererseits
größer als 40 Gew.-%, kann die Folie bei den genannten Bedingungen nicht mehr gestreckt
werden. Analoges gilt auch für die Teilchengröße des pulverförmigen Füllstoffes.
Neben den beiden Merkmalen, Füllstoffmenge und Füllstoffteilchengröße, müssen auch
die Längs- und Querstreckverhältnisse im angegebenen Bereich liegen, damit die angestrebte
Folie erhalten wird.
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Eine erfindungsgemäß bevorzugte Folie ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge an Füllstoff, bezogen auf Polypropylen, 15 bis 30 Gew.-% beträgt,
der eingesetzte Füllstoff eine Teilchengröße von 3 bis 4 /um hat und die Folie um
das 5- bis 7fache längsgestreckt und um das 8-bis 10fache quergestreckt worden ist
und eine Dichte von maximal 0,6 g/cm3 aufweist.
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Die erfindungsgemäßen Folien haben im allgemeinen eine Dichte von
0,4 bis 0,6 g/cm3. Ihre Dicke beträgt etwa 10 bis 80 /um, vorzugsweise 20 bis 60
/um.
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Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Folie besteht
darin, daß man die Schmelze der die Basisschicht bildenden Polymermischung aus im
wesentlichen Polypropy-
len und Füllstoffen, wobei die Menge an
Füllstoff, bezogen auf Polypropylen, 10 bis 30 Gew.-% beträgt, vorzugsweise 15 bis
25 Gew.-%, und der eingesetzte Füllstoff eine Teilchengröße von 2 bis 5 /um, vorzugsweise
3 bis 4 /um, hat, und die Schmelze des die Schicht(en) bildenden Polymeren durch
eine Flachdüse oder Runddüse coextrudiert, die durch Coextrusion erhaltene Folie
durch Abkühlen verfestigt, anschließend bei einer Temperatur von 120 bis 1300C im
Verhältnis von 5 bis 7 : 1 längsstreckt und bei einer Temperatur von 160 bis 1700C
im Verhältnis von 8 bis 10 : 1 querstreckt und die biaxial gestreckte Folie thermofixiert.
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Als bevorzugtes Polypropylen der Basisschicht wird im Rahmen der vorliegenden
Erfindung ein isotaktisches Propylenhomopolymeres eingesetzt oder ein Copolymeres,
das zum überwiegenden Anteil aus Propyleneinheiten zusammengesetzt ist. Solche Polymeren
besitzen üblicherweise einen Schmelzpunkt von mindestens 140"C, bevorzugt von 150°C.
Isotaktisches Polypropylen mit einem n-heptanlöslichen Anteil von weniger als 15
Gew.-%, Copolymere von Ethylen und Propylen mit einem Ethylengehalt von weniger
als 10 Gew.-% und Copolymere von Propylen mit anderen Alphaolefinen mit 4 bis 8
Kohlenstoffatomen und mit einem Gehalt dieser Alphaolefine von weniger als 10 Gew.-%
stellen typische Beispiele für das bevorzugte thermoplastische Polypropylenider
Basisschicht dar.
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Die bevorzugten thermoplastischen Polymeren haben zweckmäßigerweise
einen Schmelzflußindex im Bereich von
0,5 g/10 min bis 8 g/10 min
bei 2309C und 2,16 kp Belastung (DIN 53 735), insbesondere von 1,5 g/10 min bis
4 g/10 min.
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Bei den Füllstoffen handelt es sich um anorganische oder organische,
mit Polypropylen unverträgliche, pulverförrnige Materialien. Anorganische Füllstoffe
sind bevorzugt.
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Geeignete anorganische Füllstoffe sind Aluminiumoxid, Aluminiumsulfat,
Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Silicate wie Aluminiumsilicat
(Kaolinton) und Magnesiumsilicat (Talkum), Siliciumdioxid und/oder Titandioxid,
worunter Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Titandioxid oder Mischungen davon bevorzugt
eingesetzt werden. Calciumcarbonat (Kreide) ist besonders bevorzugt.
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Geeignete organische Füllstoffe sind beispielsweise Partikel aus Polymeren
wie Polymethylmethacrylat, Polyethylacrylat oder Polyethylen, aus Polyamiden oder
aus Polymeren auf Basis von Polyestern. Die Füllstoffmenge beträgt erfindungsgemäß
10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des vorhandenen
Polypropylens. Die (mittlere) Teilchengröße des pulverförmigen Füllstoffes liegt
erfindungsgemäß im Bereich von 2 bis 5 /um, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 4
/um. Die Basisfolie (Basisschicht) kann zusätzlich auch zweckmässige Additive wie
Antioxidantien, Antistatika, Farbstoffe und/oder Stabilisatoren in einer jeweils
wirksamen Menge enthalten.
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Die ein- oder beidseitig auf die Basisfolie aus Polypropylen aufgebrachten
Beschichtungen können sowohl heiß-
als auch kaltsiegelfähige Schichten
sein. Es kann sich auch um nicht siegelbare Schichten handeln. Alle diese Schichten
können ein- oder beidseitig vorliegen. Die Heißsiegelschicht besteht vorzugsweise
aus einem Ethylen-Homopolymerisat (Polyethylen hoher Dichte oder Polyethylen niedriger
Dichte), einem Copolymerisat aus Propylen als Hauptkomponente und Ethylen, vorzugsweise
in einer Menge von maximal 10 Gew.-% (bezogen auf das Copolymerisat), einem Copolymerisat
aus Propylen als Hauptkomponente und Buten-(1), vorzugsweise in einer Menge von
10 bis 15 Gew.-% (bezogen auf das Copolymerisat), einem Terpolymerisat aus Propylen,
Ethylen und einem Alphaolefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einem
solchen aus 93,2 bis 99,0 Gew.-% Propylen, 0,5 bis 1,9 Gew.-% Ethylen und 0,5 bis
4,9 Gew.-% eines Alphaolefins mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, oder aus einer Mischung
dieser Polymeren. Die Comonomeren sind in den Polymerisaten im wesentlichen statistisch
verteilt (vgl. Deutsche Auslegeschrift 28 14 311).
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Es hat sich für die erfindungsgemäße Folie für den Bonbondreheinschlag
als besonders geeignet erwiesen, wenn eine der beiden Heißsiegelschichten, insbesondere
die die Außenseite der Verpackung bildende, zusätzlich noch ein antiadhäsiv wirkendes
Mittel enthält, dadurch wird nämlich wirksam vermieden, daß die umhüllten Bonbons
bei Transport und Lagerung bei höheren Temperaturen mit der Außenumhüllung verkleben.
Bevorzugt wird als antiadhäsives Mittel Polydialkylsiloxan eingesetzt, besonders
bevorzugt Polydimethylsiloxan in einer Menge im Bereich von
0,3
bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der die Heißsiegelschicht bildenden Zusammensetzung.
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Geeignete Kaltsiegelschichten bestehen aus Polymerisaten auf der Basis
von natürlichem oder synthetischem Kautschuk. Die nicht siegelbare Deckschicht besteht
vorzugsweise aus einem entsprechenden Propylen-Homopolymerisat.
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Die Dicke der Heißsiegelschicht beträgt etwa 0,1 bis 10 /um, vorzugsweise
0,5 bis 2 /um. Die Kaltsiegelschicht und die nicht siegelbare Schicht weisen in
der Regel ebenfalls eine solche Dicke auf.
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Zum biaxialen Strecken der Folie kann zunächst in Längsrichtung und
anschließend in Querrichtung oder zuerst in Querrichtung und dann in Längsrichtung
gestreckt werden.
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Es kann aber auch, falls ein geeigneter Streckrahmen vorhanden ist,
simultan, d.h. gleichzeitig in Längs- und Querrichtung gestreckt werden. Bevorzugt
ist, daß die Längs- und Querstreckung nacheinander und bei den angegebenen ausgewählten
Temperaturen und Streckverhältnissen vorgenommen werden. Die Coextrusion der die
Basisschicht bildenden Mischung und des die Deckschicht bildenden Polymeren mittels
einer Flachdüse, das Abkühlen der coextrudierten Folie zu ihrer Verfestigung, das
Wiedererhitzen der Folie auf die Strecktemperatur und die Längs- und Querstreckung
werden in an sich bekannter Weise durchgeführt (vgl. Deutsche Auslegeschrift 28
14 311). Das Abkühlen der Flachfolie zwecks Verfestigung und ihr Wiedererhitzen
auf Strecktemperatur wird mit Hilfe einer oder mehrerer Walzen vorgenommen, die
auf einer entsprechenden
Temperatur gehalten werden. Die Längsstreckung
der Folie wird mit Hilfe zweier entsprechend dem angestrebten Streckverhältnis verschieden
schnell laufender Walzenpaare durchgeführt und ihre Querstreckung mit Hilfe eines
entsprechenden Kluppenrahmens. Es ist zweckmäßig, die Folie nach der ersten Streckung
abzukühlen und auf dem Weg zur zweiten Streckung wieder auf die erforderliche Strecktemperatur
zu bringen.
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An die Streckung der Folie schließt sich ihre Thermofixierung (Wärmebehandlung)
an. Auch diese wird in an sich bekannter Weise vorgenommen, nämlich bei einer Temperatur
von vorzugsweise 150 bis 160"C und mit einer zeitlichen Dauer von in etwa 0,5 bis
10 sec.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die im vorstehenden in
allen Einzelheiten minutiös beschriebene opake Polypropylenfolie, deren Dichte höchstens
0,6 g/cm3 beträgt und normalerweise im Bereich von 0,4 bis 0,6 g/cm3 liegt, sich
besonders gut eignet für den Dreheinschlag von Bonbons, weil sie trotz ihrer geringen
Dichte beim Drehvorgang nicht einreißt, aber auch nicht zu Überdehnung oder Krumpeln
neigt. Die Folie besitzt schon durch die ihr eigene Opazität ein das menschliche
Geschmacksempfinden angenehm ansprechendes und werbewirksames Aussehen, sie kann
aber darüber hinaus noch mit Farbpigmenten versehen sein, wodurch ihr noch ein interessanteres
Aussehen verliehen wird. Außerdem kann sie noch für spezielle Einsatzgebiete mit
einer gegebenenfalls mehrfarbigen Bedruckung versehen werden, damit ihr optisches
Erscheinungsbild noch vorteilhafter verändert wird.
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In dem nachfolgenden Beispiel soll die Erfindung noch deutlicher beschrieben
werden.
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Beispiel Es wurde eine Polypropylenfolie mit beidseitig vorhandenen
heißsiegelfähigen Deckschichten bei 270"C durch eine Flachdüse coextrudiert. Die
Mischung (Schmelze) der die Basisschicht bildenden Folie bestand aus 80 Gew.-% Propylen-Homopolymerisat
und 20 Gew.-% pulverförmigem Calciumcarbonat mit einer mittleren Teilchengröße von
3,8 /um. Die Schmelze des die Deckschichten bildenden Polymeren bestand aus einem
statistischen Copolymerisat von Propylen und 4 Gew.-% Ethylen. Nach dem Abkühlen
der coextrudierten Folie auf einer Kühlwalze mit einer Temperatur von etwa 30"C
wurde die Folie bei 125"C in Längsrichtung, Streckverhältnis 6,0, und dann bei 165"C
in Querrichtung, Streckverhältnis 9,0, gestreckt. Die anschließende Thermofixierung
erfolgte bei 160°C 5 sec lang.
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Die so erhaltene opake Polypropylen-Mehrschichtfolie hatte eine Dichte
von 0,46 g/cm3 und eine Dicke von 35 /um, die Dicke der Heißsiegelschichten betrug
jeweils 1 /um.
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Die so hergestellte Folie wurde auf einer Bonboneinwickelmaschine,
wie sie in dem Buch "Verpacken mit Kunststoffen" von Günther Kühne, herausgegeben
1974, Carl-Hanser-Verlag, München, auf den Seiten 231, 232 beschrieben ist, eingesetzt,
und es wurden b.000 Bonbons einzeln durch Dreheinschlag verpackt. Es wurden keine
Folienein-oder -abrisse beobachtet, die Stellen des Dreheinschlags
wiesen
eine zufriedenstellende Steifigkeit auf, so daß sich die Verpackung durch eigenständiges
Aufdrehen nicht von selbst öffnete, sie ließen sich andererseits von Hand leicht
öffnen, um die verpackten Bonbons zu entnehmen.