DE3635928A1 - Sammelpacksystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sammelpacksystem, bestehend aus einem Gebinde aus Einzelverpackungen, bei dem die Einzelverpackung in einer biaxial streckorientierten Polypropylenfolie mit modifizierten polyolefinischen Siegelschichten erfolgt.

Einzelpackungen werden in der Regel zu Mehrfachgebinden zusammengefaßt. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist die Stangenverpackung von Zigarettenpäckchen.

Die für den Zigarettenpäckcheneinschlag üblicherweise eingesetzte Folie weist vorwiegend polyolefinische Deckschichten (Siegelschichten) auf, die allerdings mit einer Gebindehülle aus einem ebenfalls siegelfähigen Kunststoff in nicht gewünschter Weise siegelt. Es wurden daher neben den polyolefinischen Deckschichten auch Siegelschichten aus Polyvinylidenchlorid oder aus (Poly)acrylaten für Kunststoffolien auf dem beschriebenen Anwendungsgebiet eingesetzt. Diese Kunststoffolien zeigten insgesamt eine bessere Anwendbarkeit für ein Sammelverpackungssystem, erreichten aber wegen ihres relativ hohen Preises keine Marktbedeutung.

Bei der Stangenverpackung von Zigarettenpäckchen mußte man daher bei der Umhüllung aus Papier bleiben, nur der Zigarettenpäckcheneinschlag der Einzelpackung konnte in Folie ausgeführt werden.

Als Alternativen zu den siegelfähigen Materialien in speziellen Siegelschichten wurden auch Versuche unternommen, die Basisschicht einer Kunststoffolie durch Inkorporation von bestimmten Kohlenwasserstoffharzen siegelfähig zu gestalten.

In der DE-C-2 045 115 wird eine heißsiegelbare Monoschicht ausgehend von einem stereoregulären Polypropylen durch Hinzufügen von 5 bis 40 Gew.-% wenigstens eines zu 50% hydrierten vinylaromatischen Kohlenwasserstoffharzes, insbesondere eines Styrolharzes, mit einem Molekulargewicht über 500 und einem Tropferweichungspunkt zwischen 70 und 170°C erreicht.

Polypropylenfilme, die neben den schon in der DE-C- 2 045 115 enthaltenen Komponenten zusätzlich ein Polyethylen niedrigerer Dichte enthalten, werden in der EP-A- 00 65 367 beschrieben. Durch diese spezielle Komposition soll die Extrudierbarkeit des Polypropylenfilms verbessert werden.

Die DE-A-23 62 049 stellt eine transparente, selbstversiegelnde Folie vor, die zu 90 bis 99,95 Gew.-% aus einem Mischpolymerisat aus Ethylen und einem Vinylester oder einem Hydrocarbyl-substituierten Vinylester besteht und 0,05 bis 10 Gew.-% eines Kohlenwasserstoffharzes auch in Kombination mit 0,05 bis 5 Gew.-% Polyisobutylen oder Polybutylen enthält, um der Folie eine hohe Klebrigkeit und eine außerordentliche Elastizität zu verleihen.

Besonders die polyolefinische Rohstoffe in der Siegelschicht tragenden Polypropylenfolien, aber auch die selbstsiegelnden Polypropylenfolien zeigen hervorragende klebende Eigenschaften. Verpackungsfolien, die für das Sammelverpackungssystem vorgesehen sind, sollen aber einerseits gegen sich selbst zwar ausreichend siegelbar sein, andererseits aber nicht gegen die Verpackungsfolien der in dem Gebinde enthaltenden Einzelpackungen siegeln. Diese sehr wichtige Forderung wird von den bisher bekannten Folientypen nicht oder nur sehr kostenaufwendig geleistet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Sammelpacksystem für Gebindeverpackungen zu entwickeln, bei dem die Gebindefolie nicht mit der Folie der Einzelpackung siegelt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Sammelpacksystem, bestehend aus einem Gebinde aus Einzelverpackungen, bei dem die Einzelverpackung in einer biaxial streckorientierten Polypropylenfolie mit modifizierten polyolefinischen Siegelschichten erfolgt. Das Sammelpacksystem ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gebindefolie aus einer siegelbaren, biaxial streckorientierten, durch Coextrusion hergestellten, symmetrisch aufgebauten mehrschichtigen Polypropylenfolie besteht, wobei die Deckschichten einen Zusatz eines niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffharzes enthalten und coronabehandelt sind.

Als bevorzugtes Polypropylen für die Basisschicht der Gebindefolie 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 mindestens 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 Polypropylen der Basisschicht dar.

Die bevorzugten thermoplastischen Polymeren haben zweckmäßigerweise einen Schmelzflußindex im Bereich von 0,5 g/10 min bis 8 g/10 min bei 230°C und 2,16 kp Belastung (DIN 53 735), insbesondere von 1,5 g/10 min bis 4 g/10 min.

Die Basisschicht der Gebindefolie kann gegebenenfalls übliche Additive, wie Gleitmittel oder Antistatika, enthalten.

Die beidseitig auf diese Basisschicht durch Coextrusion aufgetragenen Deckschichten bestehen aus einem isotaktischen Propylenhomopolymeren. Die Deckschichten können Gleitmittel, Antiblockmittel, Antistatika, Stabilisatoren und Nukleierungsmittel enthalten.

Als Gleitmittel werden insbesondere Polydialkylsiloxane, vorzugsweise Polydialkylsiloxane, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe enthalten, zugesetzt, wobei Polydimethylsiloxan besonders bevorzugt ist. Das Polydialkylsiloxan hat eine kinematische Viskosität von 1000 bis 100 000 mm²/sec bei 25°C, vorzugsweise von 5000 bis 50 000 mm²/sec bei 25°C. Die Einsatzmenge des Polydialkylsiloxans in der Schicht beträgt 0,3 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schicht.

Als Antiblockmittel können der Deckschicht 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 0,5 Gew.-%, unverträgliche organische Polymerisate - wie Polyamid, Polyester, Polycarbonate und dergleichen - oder anorganische Substanzen - wie Siliciumdioxid und Silikate, insbesondere Aluminiumsilikat - zugesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird den Deckschichten ein niedrigmolekulares Harz, d. h. ein natürliches oder synthetisches Harz mit einem Erweichungspunkt von 60 bis 180°C, vorzugsweise 80 bis 130°C, (bestimmt nach DIN 1995-U4) zugesetzt.

Unter den zahlreichen niedrigmolekularen Harzen sind die Kohlenwasserstoffharze bevorzugt, und zwar in Form der Erdölharze (Petroleumharz), Styrolharze, Cyclopentadienharze und Terpenharze (diese Harze sind in Ullmanns Enzyklopädie der Techn. Chemie, 4. Auflage, Band 2, Seiten 539 bis 553, beschrieben).

Die Erdölharze sind solche Kohlenwasserstoffharze, die durch Polymerisation von tiefzersetzten (deep-decomposed) Erdölmaterialien in Gegenwart eines Katalysators hergestellt werden. Diese Erdölmaterialien enthalten gewöhnlich ein Gemisch von harzbildenden Substanzen wie Styrol, Methylstyrol, Vinyltoluol, Inden, Methylinden, Butadien, Isopren, Piperylen und Pentylen. Die Styrolharze sind niedrigmolekulare Homopolymere von Styrol oder Copolymere von Styrol mit anderen Monomeren wie α-Methylstyrol, Vinyltoluol und Butadien. Die Cyclopentadienharze sind Cyclopentadienhomopolymere oder Cyclopentadiencopolymere, die aus Kohlenteerdestillaten und zerlegtem Erdölgas erhalten werden. Diese Harze werden hergestellt, indem die Materialien, die Cyclopentadien enthalten, während einer langen Zeit bei hoher Temperatur gehalten werden. In Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur können Dimere, Trimere oder Oligomere erhalten werden.

Die Terpenharze sind Polymerisate von Terpenen, d. h. Kohlenwasserstoffen der Formel C₁₀H₁₆, die in fast allen etherischen Ölen oder ölhaltigen Harzen von Pflanzen enthalten sind, und phenolmodifizierte Terpenharze. Als spezielle Beispiele der Terpene sind α-Pinen, β- Pinen, Dipenten, Limonen, Myrcen, Camphen und ähnliche Terpene zu nennen. Bei den Kohlenwasserstoffharzen kann es sich auch um die sogenannten modifizierten Kohlenwasserstoffharze handeln. Die Modifizierung erfolgt im allgemeinen durch Reaktion der Rohstoffe vor der Polymerisation, durch Einführung spezieller Monomerer oder durch Reaktion des polymerisierten Produktes, wobei insbesondere Hydrierungen oder Teilhydrierungen vorgenommen werden.

Als Kohlenwasserstoffharze werden außerdem Styrolhomopolymerisate, Styrolcopolymerisate, Cyclopentadienhomopolymerisate, Cyclopentadiencopolymerisate und/oder Terpenpolymerisate mit einem Erweichungspunkt von jeweils 60 bis 180°C, vorzugsweise 80 bis 130°C, eingesetzt (bei den ungesättigten Polymerisaten ist das hydrierte Produkt bevorzugt). Besonders bevorzugt wird ein vollständig hydriertes Copolymeres aus Inden, Styrol und Vinyltoluol (^(R)Arkon P 125).

Die wirksame Menge an niedermolekularem Harz beträgt 15 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polypropylen und Harz.

Die Gesamtdicke der erfindungsgemäßen Folie beträgt 15 bis 40 µm, vorzugsweise 20 bis 35 µm, wobei die Dicke der Deckschichten 0,5 bis 2,0 µm, vorzugsweise 0,8 bis 1,5 µm, bezogen auf die jeweilige Deckschicht beträgt.

Die Schmelze des die Schichten bildenden Polymeren wird durch eine Flachdüse coextrudiert und die durch Coextrusion erhaltene Folie durch Abkühlen verfestigt. Anschließend wird bei einer Temperatur von 120 bis 130°C im Verhältnis von 5 bis 7 : 1 längsgestreckt und bei einer Temperatur von 160 bis 170°C im Verhältnis von 8 bis 10 : 1 quergestreckt sowie die biaxial gestreckte Folie thermofixiert.

Beim biaxialen Strecken der Folie kann zuerst in Längsrichtung und anschließend in Querrichtung oder zuerst in Querrichtung und dann in Längsrichtung gestreckt werden. Wesentlich 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. DE-B-28 14 311). Das Abkühlen der Flachfolie zwecks Verfestigung und ihr Wiedererhitzen auf Strecktemperatur werden 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 schnellaufender 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 Streckentemperatur zu bringen.

Nach dem Strecken in Längs- und Querrichtung wird eine Coronaentladung auf den Deckschichten durchgeführt. Hierbei werden elektrische Spannung und Stromstärke so eingestellt, daß eine Oberflächenspannung von größer gleich 34 mN/m erhalten wird. Bei den Oberflächenschichten, die ein Polysiloxan als Gleitmittel enthalten, ist die direkte Messung der Oberflächenspannung der Folie über ihre Benetzbarkeit mit Prüfflüssigkeiten (DIN 53 364) nicht möglich. In diesen Fällen werden Spannung und Stromstärke so eingestellt, um bei einer vergleichbaren Folie ohne Gleitmittelzusatz die angegebene Oberflächenspannung zu erhalten.

Die Basisfolie für die Einzelverpackungen ist grundsätzlich mit der der Gebindefolie identisch. Unterschiede treten in den jeweiligen Deckschichten (Siegelschichten) auf. Die Siegelschichten der Einzelverpackungsfolien, die ein- oder beidseitig vorliegen können, bestehen 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. DE-B-28 14 311). Die Dicke der Siegelschichten beträgt etwa 0,1 bis 10 µm, vorzugsweise 0,5 bis 2 µm.

Es ist kennzeichnend für die vorliegende Erfindung, daß die in der beschriebenen Weise hergestellten Gebindefolien vor ihrer Coronabehandlung nicht siegelfähig sind.

Für die Erfindung war von ausschlaggebender Bedeutung, daß durch intensive Coronabehandlung der Deckschichten der Gebindefolie diese im gewissen Umfang siegelfähig werden und der Einsatz als Gebindefolie möglich war. Die Siegelnahtfestigkeit dieser Deckschichten erreicht zwar nicht die Höhe von technisch herstellbaren, auf hohe Siegelnahtfestigkeiten getrimmten Folien, die Ausgewogenheit von ausreichender Siegelnahtfestigkeit der Gebindefolie mit sich selbst und ihr Nichtsiegeln mit den Folien der Einzelverpackungen stellt aber gerade den technischen Fortschritt dar, der mit dem erfinderischen Sammelverpackungssystem geleistet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das vergleichsweise zu Polypropylen wesentlich teurere niedrigmolekulare Kohlenwasserstoffharz in den dünnen Deckschichten in geringeren absoluten Mengen einzusetzen ist, als wenn - entsprechend dem Stand der Technik - dieses in der dicken Basisschicht eingemischt werden soll.

Darüber hinaus sind auch die entstehenden Verfahrenskosten geringer anzusetzen, da Mischkosten, die durch das Mischen des Polypropylenmaterials mit niedrig molekularem Kohlenwasserstoffharz entstehen, wegen geringerer zu bewegender Mengen kleiner ausfallen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen und einer diese Beispiele enthaltenden Tabelle näher erläutert werden, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein.

Beispiel 1

Es wurde durch Coextrusion, biaxiale Streckorientierung (Querstrecktemperatur 165°C) und Hitzefixierung eine dreischichtige transparente Folie mit einer Gesamtdicke von 25 µm hergestellt. Die Deckschichten hatten eine Dicke von jeweils 0,8 µm; sie wurden in der Weise coronabehandelt, daß eine Oberflächenspannung von 36 mN/m erreicht wurde.

Die Basisschicht bestand aus Polypropylen, die Deckschichten aus 90 Gew.-% Polypropylen und 10 Gew.-% ^(R)Arkon P 125. Die Schmelzviskosität des eingesetzten Polypropylens betrug 3,5 g/10 min, bestimmt nach DIN 53 735 bei 2,16 kg Belastung. Die Folie zeigte eine Siegelnahtfestigkeit von 0,2 bis 0,6 N/15 mm.

Beispiel 2

Die Herstellungs- und Streckbedingungen der in diesem Beispiel hergestellten dreischichtigen Folie entsprachen denen des Beispiels 1. Allerdings wurde die Zusammensetzung der Deckschichten auf 70 Gew.-% Polypropylen und 30 Gew.-% ^(R)Arkon P 125 geändert. Die Folie besaß eine Siegelnahtfestigkeit von 0,3 bis 0,9 N/15 mm.

Vergleichsbeispiel 1

Dieses Vergleichsbeispiel wurde entsprechend dem Beispiel 1 ausgearbeitet, allerdings ohne daß eine Coronabehandlung der Deckschichten erfolgte. Es wurde keine meßbare Siegelnahtfestigkeit festgestellt.

Vergleichsbeispiel 2

In diesem Vergleichsbeispiel wurde wie in Beispiel 2 verfahren, allerdings wurde keine Coronabehandlung der Deckschichten angeschlossen. Es wurde keine meßbare Siegelnahtfestigkeit festgestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde eine Monofolie aus 80 Gew.-% Polypropylen und 20 Gew.-% ^(R)Arkon P 125 extrudiert und anschließend bei der biaxialen Streckorientierung die Querstrecktemperatur auf kleiner als 150°C eingestellt. Die erhaltene Folie wurde hitzefixiert, aber nicht coronabehandelt. Sie zeigte eine Siegelnahtfestigkeit von 0,4 bis 0,8 N/15 mm.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde eine Monofolie entsprechend der des Vergleichsbeispiels 3 hergestellt. Die Querstrecktemperatur lag im erfindungsgemäßen Bereich von 160 bis 170°C bei 165°C. Die erhaltene Monofolie zeigte keine Siegelnahtfestigkeit.

Ebenso wie die in den Beispielen 1 und 2 bzw. den Vergleichsbeispielen 1 und 2 beschriebenen dreischichtigen Polypropylenfolien haften die in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 erfaßten monoschichtigen Polypropylenfolien an siegelbaren, biaxial streckorientierten Polypropylenfolien der Einzelverpackungen nicht, wenn bei einer Querstreckentemperatur von mindestens 165°C innerhalb der biaxialen Orientierung quergestreckt wird. Dies ist unabhängig davon, ob coronabehandelt wurde oder nicht.

Die Figur zeigt ein Sammelverpackungssystem (1), bestehend aus 10 Zigarettenpäckchen (2), jeweils mit einer beidseitig siegelbaren Folie mit polyolefinischen Siegelschichten (3) umgeben und einer alles umhüllenden Gebindefolie (4), einer beidseitig siegelbaren Folie mit harzmodifizierten Siegelschichten.

Tabelle

Claims (9)

1. Sammelpacksystem, bestehend aus einem Gebinde aus Einzelverpackungen, bei dem die Einzelverpackung in einer biaxial streckorientierten Polypropylenfolie mit modifizierten polyolefinischen Siegelschichten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebindefolie aus einer siegelbaren, biaxial streckorientierten, durch Coextrusion hergestellten, symmetrisch aufgebauten mehrschichtigen Polypropylenfolie besteht, wobei die Deckschichten einen Zusatz eines niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffharzes enthalten und coronabehandelt sind.

2. Sammelpacksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht der Gebindefolie im wesentlichen aus einem Propylenhomopolymeren besteht.

3. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten der Gebindefolie 15 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, des Kohlenwasserstoffharzes enthalten.

4. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten 0,5 bis 1 Gew.-% eines Polydimethylsiloxans einer Viskosität von 5000 bis 50 000 mm²/sec enthalten.

5. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten der Gebindefolie nach der Coronabehandlung eine Oberflächenspannung von größer gleich 34 mN/m aufweisen.

6. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht und die Deckschichten der Gebindefolie ein Antistatikum enthalten.

7. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstrecktemperatur innerhalb der biaxialen Streckorientierung bei 160 bis 170°C liegt.

8. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der Gebindefolie 15 bis 40 µm, insbesondere 20 bis 35 µm, beträgt.

9. Sammelpacksystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten der Gebindefolie jeweils eine Dicke von 0,5 bis 2,0 µm, insbesondere 0,8 bis 1,5 µm, aufweisen.