DE3605405A1 - Thermoverformbare koextrudierte mehrschichtfolie mit gasabdichteigenschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoverformbare koextrudierte Mehrschichtfolie gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Es sind vorgenannte Mehrschichtfolien für die Herstellung von Verpackungen für aseptisch oder heiß abgefüllte Lebens­ mittel sowie für sterilisierte Lebensmittel bekannt.

Die Polyvinylidenchlorid-Sperrschicht zeigt sehr gute Sperr­ eigenschaften gegenüber Gas und Feuchtigkeit. Seine Verwen­ dung setzt jedoch eine typische Koextrusions-Verarbeitungs­ technologie voraus.

Polyvinylidenchlorid hat jedoch den Nachteil einer relativ geringen Wärmebeständigkeit, welche sich vor allen Dingen bei der Wiederverarbeitung der anfallenden Längskantenab­ schnitte und des anfallenden Verschnittes der thermover­ formbaren Folienbahnen als Regenerat ungünstig bemerkbar macht.

Die vorgenannten Nachteile infolge der geringen Wärmebestän­ digkeit des Polyvinylidenchlorids werden zwar bei der Ver­ wendung von Äthylenvinylalkohol-Copolymeren zur Bildung der Sperrschicht vermindert, jedoch zeigen derartige Co­ polymere eine hohe Feuchtigkeitsempfindlichkeit, die wiederum zu einer Verminderung der Sauerstoffabdichteigenschaften führt, so daß nach wie vor Sperrschichten aus Polyvinyliden­ chlorid für die einleitend beschriebenen Mehrschichtfolien bevorzugt werden.

Um die bei der Produktion der Mehrschichtfolien mit einer inneren Sperrschicht aus Polyvinylidenchlorid anfallenden Abfälle und den bei der Verarbeitung der Folien anfallenden Verschnitt erneut als Regenerat verarbeiten zu können, ist es bekannt, bei der Umformung des Regenerates diesem ein die Wärmebeständigkeit des Polyvinylidenchlorids erhöhendes Stabilisierungsmittel zuzusetzen. Als derartige Stabili­ sierungsmittel sind z.B. Epoxide, Magnesiumoxid, Tetrasodium­ pyrophosphat, Metallsalze der Carbonfettsäuren, Organozinn­ verbindungen, Citrate, Oxalate, Phosphate sowie verschiedene Aminokomplexbildner bekannt. Die Zugabe eines derartigen Stabilisierungsmittels - bevorzugt wird Tetrasodiumpyro­ phosphat verwendet - kann in Pulverform, vorzugsweise fein­ gemahlen, erfolgen oder aber in ein im Regenerat vorhandenes Grundmaterial in Form eines Konzentrats eingearbeitet werden. Typische Konzentrationen des Zusatzes von Tetrasodiumpyro­ phosphat für eine einwandfreie Wiederverarbeitung von regene­ rierten Polyvinylidenchlorid-Mehrschichtfolien liegen in der Größenordnung von 0,5 bis zu 10 Gew.% je nach Verarbei­ tungsverfahren und thermischer Beanspruchung. Der Zusatz des Stabilisierungsmittels zu dem Regenerat bei dessen Auf­ bereitung führt zu einer zeitlichen Verzögerung, weil das Stabilisierungsmittel innig mit dem Regenerat vermischt werden muß. Die Wirkung des Stabilisierungsmittels ist in­ folge des separaten Zusatzes dieses Mittels mit dem Poly­ vinylidenchlorid-Material der regenerierten Mehrschicht­ folie nur gering, so daß relativ große Mengen des Stabili­ sierungsmittels benötigt werden. Eine unmittelbare Zugabe des Stabilisierungsmittels zu dem Polyvinylidenchlorid der Sperrschicht ist nicht günstig, weil sie sich negativ auf die Sperreigenschaft auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermover­ formbare koextrudierte Mehrschichtfolie nach dem Gattungs­ begriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß eine problem­ lose Wiederverarbeitung der bei der Produktion und Verar­ beitung anfallenden Abfälle ermöglicht und eine kurzfristige Einarbeitung des Stabilisierungsmittels bei gleichzeitiger Verbesserung seiner Wirkung durch unmittelbaren Kontakt mit dem Polyvinylidenchlorid erzielt wird, so daß mit geringem Aufwand an Stabilisierungsmitteln aus den Abfällen gespritzte oder geblasene Artikel oder auch wiederum Mehrschichtfolien mit einer inneren Sperrschicht aus dem Regenerat herstellbar sind.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Haftvermittlerschichten der gattungsgemäß ausge­ bildeten Mehrschichtfolien mit einem die Wärmebeständigkeit der Sperrschicht aus Polyvinylidenchlorid erhöhenden Sta­ bilisierungsmittel versetzt sind.

Bei der neuen Ausbildung der Mehrschichtfolie ist das für die spätere Verarbeitung der Abfälle erforderliche Stabili­ sierungsmittel bereits als Substanz enthalten, und zwar unmittelbar benachbart der Sperrschicht aus Polyvinyliden­ chlorid, so daß ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Stabi­ lisierungsmittel und dem genannten Polyvinylidenchlorid besteht, ohne daß das Stabilisierungsmittel jedoch in die Sperrschicht eingearbeitet ist. Durch den unmittelbaren Kontakt des Stabilisierungsmittels mit dem Polyvinyliden­ chlorid erreicht man eine schnelle Einwirkung des Stabili­ sierungsmittels und eine Erhöhung der Wärmestabilität. Bei der Aufbereitung der Abfälle wird der unmittelbare Kontakt des Stabilisierungsmittels mit dem Polyvinylidenchlorid noch verbessert bzw. vermehrt, da sich die in Kontakt zu bringenden Substanzen in den benachbarten Mittelschichten der Folie befinden, so daß bei der mechanischen Verarbeitung der Abfälle eine stärkere gegenseitige Durchdringung der Mittelschichten erfolgt, ehe die weitere Durchmischung mit den Substanzen der Deckschichten eintritt.

Besonders günstig ist es, wenn als Stabilisierungsmittel Tetrasodiumpyrophosphat vorgesehen ist, welches sich bei Zugabe in entsprechend feinpulverisierter Form besonders günstig einarbeiten läßt.

Oft haben Kombinationen verschiedener Stabilisierungsmittel einen synergistischen Effekt. Hier haben sich Gemische aus Tetrasodiumpyrophosphat und Epoxiden und Gemische gemäß Anspruch 4 bei Versuchen bewährt. Wichtig ist, daß durch die Zugabe der Stabilisierungsmittel jegliches entstehendes Chlorwasserstoffgas absorbiert und die Verfärbung der resul­ tierenden thermoplastischen Polymere weitgehend vermindert werden.

Der Anteil des Stabilisierungsmittels in der Haftvermittler­ schicht beträgt zweckmäßigerweise 20 bis 70 Gew.%, vorzugs­ weise unter 50%, um Haftungsprobleme zu vermeiden.

Bei einer erneuten Verarbeitung der vermahlenen Abschnitte einer erfindungsgemäß ausgebildeten Mehrschichtfolie wurde festgestellt, daß eine verbesserte Wärmestabilität erreicht wurde im Vergleich zu aufgearbeiteten Abfällen, die aus Mehrschichtfolien nach dem Stande der Technik hergestellt wurden und bei denen zu dem vermahlenen Regenerat die gleiche Menge des Stabilisierungsmittels zugesetzt wurde.

Die folgenden Versuche wurden mit einer koextrudierten Mehr­ schichtfolie mit einer inneren Sperrschicht aus Polyvinyliden­ chlorid durchgeführt, wobei die gesamte Dicke der Folie 1 mm betrug.

Zusammensetzung der Folie 1:
Deckschicht aus Polystyrol-Haftvermittler aus Copoly­ merisat, aus Äthylen und Vinylacetat - Sperrschicht aus Polyvinylidenchlorid - Haftvermittlerschicht aus Copoly­ merisat, aus Äthylen und Vinylacetat - Deckschicht aus Polystyrol.

Bei den Deckschichten handelt es sich um ein hochschlag­ festes Polystyrol, welches unter dem Warenzeichen "Styron" 485 von der Firma Dow Chemical vertrieben wird.

Bei der Haftvermittlerschicht handelt es sich um ein unter dem Warenzeichen "Elvax" 3175 in Verkehr gelangendes Copoly­ merisat, welches von der Firma Dupont de Nemours vertrieben wird.

Bei der Polyvinylidenchloridschicht handelt es sich um ein unter dem Warenzeichen "Saran" 5253.16 in Verkehr gelan­ gendes Produkt der Firma Dow Chemical.

Die Schichtdicken betrugen:

Deckschichten 350 und 550 µm

Haftvermittlerschichten je 30 µm

Polyvinylidenchloridschicht 40 µm.

Für die Folie 2 wurde ein identischer Aufbau mit gleichen Schichtdicken der Materialien verwendet, jedoch für die Haftvermittlerschichten eine Verbindung aus dem bereits genannten Copolymerisat, welches unter dem Warenzeichen "Elvax" 3175 vertrieben wird, und gemahlenem Tetrasodium­ pyrophosphat in einer Korngröße von 15 bis 30 µm, welches in das Copolymerisat mit 25 Gew.% eingearbeitet wurde.

Die Folien 1 und 2 wurden zu runden Behältnissen thermo­ verformt, der anfallende Bahnabfall gemahlen und für die erneute Extrusion in einer dreischichtigen 1 mm starken Folie unter gleichen Extrusionsbedingungen wiederverwendet.

Die neu hergestellte Folie hatte folgenden Aufbau: Zwei Deckschichten aus hochschlagfestem Polystyrol wie die Folien 1 und 2, jedoch nur in einer Dicke von je 100 µm und zwischen den Deckfolien das Regenerat mit einer Schicht­ dicke von 800 µm.

Die Abfälle aus der Folie 1 wurden nach dem Vermahlen mit verschiedenen Zusatzkonzentrationen von Tetrasodiumpyro­ phosphat von 0, 2, 4 und 6% in Form eines Polystyrolkon­ zentrats versetzt. Wenn kein Stabilisator verwendet wurde, konnte eine starke Gasentwicklung (Chlorwasserstoff) be­ obachtet werden, welche mit erhöhter Zugabe des Stabilisa­ tors geringer wurde. Erst bei einem Zusatz von 4% Tetra­ sodiumpyrophosphat war eine Chlorwasserstoff-Gasbildung nicht mehr sichtbar.

Bei der Aufbereitung und erneuten Extrusion der Abfälle aus der Folie 2 konnte keine Gasbildung festgestellt werden, obgleich die Konzentration des zugegebenen Tetrasodiumpyro­ phosphats nur 1,5% bezogen auf die Gesamtmenge der herge­ stellten Folie betrug.

Auch bei weiteren Versuchen mit Folien gemäß der Ausbildung der Folie 2 mit Polypropylen-Deckschichten wurden die glei­ chen Ergebnisse beobachtet wie bei der Verarbeitung der Abfälle aus der Folie 2.

Die Verarbeitung der Regenerate erfindungsgemäß ausgebildeter Folien kann auch abweichend von den beschriebenen Versuchen in der Weise erfolgen, daß auf eine Sperrschicht aus Poly­ vinylidenchlorid Haftvermittlerschichten und ein- oder beid­ seitig eine Zwischenschicht aus dem Regenerat sowie außen die üblichen Deckschichten aufgebracht werden. Auch die Abfälle der unter Verwendung des Regenerats hergestellten Folien können in der oben beschriebenen Weise wieder zu Mehrschichtfolien oder geblasenen oder gespritzten Artikeln weiterverarbeitet werden.

Claims (6)

1. Thermoverformbare koextrudierte Mehrschichtfolie mit Gasabdichteigenschaften, insbesondere für Lebensmittelver­ packungen, bei der eine innere Sperrschicht aus Poly­ vinylidenchlorid, beidseitig der Sperrschicht diese ab­ deckende Haftvermittlerschichten z.B. auf der Basis von Polystyrol-, Polyäthylen- oder Polypropylen-Copolymere oder deren Gemische und diese nach außen abdeckende Schich­ ten auf der Basis von Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen oder Polypropylen-Copolymere vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschich­ ten mit einem die Wärmebeständigkeit der Sperrschicht aus Polyvinylidenchlorid erhöhenden Stabilisierungsmittel versetzt sind.

2. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungs­ mittel Tetrasodiumpyrophosphat ist.

3. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungs­ mittel ein Gemisch aus Tetrasodiumpyrophosphat und Epoxiden ist.

4. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabilisierungs­ mittel ein Gemisch aus Tetrasodiumpyrophosphat und Mag­ nesiumoxid und/oder Metallsalzen der Carbonfettsäuren und/oder Organozinnverbindungen und/oder Citraten und/oder Oxalaten und/oder Phosphaten und/oder verschiedenen Amino­ komplexbildnern ist.

5. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Stabilisierungsmittels in der Haftvermittler­ schicht 20 bis 70 Gew.% beträgt.

6. Mehrschichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Stabilisierungsmittels in der Haftvermittler­ schicht 20 bis 50 Gew.% beträgt.