DE3735272A1

DE3735272A1 - Siegelbare polypropylen-verpackungsfolie fuer gebindeverpackungen

Info

Publication number: DE3735272A1
Application number: DE19873735272
Authority: DE
Inventors: Guenther Crass; Siegfried Dr Janocha; Gunter Dr Schloegl; Lothar Dr Bothe
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1988-04-28

Description

Die Erfindung betrifft eine siegelfähige, biaxial streck orientierte, durch Coextrusion hergestellte, symmetrisch aufgebaute, mehrschichtige Polypropylenfolie, bestehend aus einer Basisschicht und Deckschichten.

Siegelbare Folien aus biaxial streckorientierten Poly propylen werden in großem Umfang auf dem Verpackungssek tor eingesetzt. Da bekanntlich Folien aus reinem Poly propylen nicht siegelfähig sind, muß auf die Basisfolie, bestehend aus einem nicht siegelfähigen Propylenhomo- oder -copolymeren, ein- oder beidseitig eine siegelfähige Deckschicht aufgebracht werden, um die Gesamtfolie siegel fähig zu machen. Die Deckschichten werden entweder durch Coextrusion mit dem Material der Basisschicht ver bunden oder mit Hilfe eines Haftvermittlers auf dieser aufgebracht.

Die siegelfähigen Materialien der Deckschichten, die be vorzugt bei Polypropylenfolien angewandt werden, sind siegelfähige Polyolefine, Polyvinylidenchlorid sowie Acrylate (Polyacrylate).

Es sind auch Versuche unternommen worden, die Basis schicht durch Inkorporation von bestimmten Kohlenwasser stoffharzen siegelfähig zu gestalten. So wird z. B. in der DE-C-20 45 115 eine heißsiegelbare Monofolie beschrieben, die ausgehend von einem stereoregulären Polypropylen durch Hinzufügen von 5 bis 40 Gew.-% wenigstens eines zu 50% hydrierten vinylaromatischen Kohlenwasserstoffharzes, insbesondere eines Styrolharzes, mit einem Molekularge wicht über 500 und einem Tropferweichungspunkt zwischen 70 und 170°C hergestellt.

Besonders die polyolefinische siegelfähige Rohstoffe in der Deckschicht tragende Polypropylenfolien, aber auch die selbstsiegelnden Polypropylenfolien zeigen hervorra gende Klebeeigenschaften. Verpackungsfolien, die für Ge bindepackungen vorgesehen sind, sollen jedoch zwar einerseits gegen sich selbst zufriedenstellend siegelbar sein, andererseits aber nicht mit den Verpackungsfolien der in dem Gebinde enthaltenen Einzelpackungen beim Siegeln Verklebungen bilden. Diese wichtige Forderung wird von den bisher bekannten Folientypen nicht oder nur sehr unzulänglich erfüllt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Polypropylenfolie für Gebindeverpackungen zu entwickeln, bei der die Gefahr der Bildung von Verklebungen mit der Folie der Außenumhüllung der Einzelpackungen beim Bilden der Siegelnaht der Gebindeverpackung ausgeschaltet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine siegelbare, biaxial streckorientierte, durch Coextrusion hergestellte, sym metrisch aufgebaute, mehrschichtige Polypropylenfolie, bestehend aus einer Basisschicht und Deckschichten. Die erfindungsgemäße Folie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten einen Zusatz eines niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffharzes enthalten und coronabehandelt sind.

Als bevorzugtes Polypropylen für die Basisschicht wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein isotaktisches Pro pylenhomopolymeres eingesetzt oder ein Copolymeres, das zum überwiegenden Anteil aus Propyleneinheiten zusammen gesetzt 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.-%, Co polymere 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 Polymere für die Basis schicht 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, ent halten.

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

Als Gleitmittel werden insbesondere Polydialkylsiloxane, vorzugsweise Polydialkylsiloxane, die 1 bis 4 Kohlen stoffatome 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 den Deckschichten 0,1 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 0,5 Gew.-%, eines unver träglichen organischen Polymerisates wie Polyamid, Poly ester, Polycarbonate und dergleichen oder anorganische Substanzen wie Siliciumdioxid und Silikate, insbesondere Aluminiumsilikat, zugesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird den Deckschichten ein niedrigmole kulares Harz, d. h. ein natürliches oder synthetisches Harz mit einem Erweichungspunkt von 60 bis 180°C, vor zugsweise 80 bis 130°C (bestimmt nach DIN 1995-U4), zu gesetzt.

Unter den zahlreichen niedrigmolekularen Harzen sind die Kohlenwasserstoffharze bevorzugt, und zwar in Form der Erdölharze (Petroleumharze), Styrolharze, Cyclopentadien harze und Terpenharze (diese Harze sind in Ullmanns Enzy klopädie der Techn. Chemie, 4. Auflage, Band 12, Seiten 525 bis 555, beschrieben). Besonders bevorzugt wird ein vollständig hydriertes Kohlenwasserstoffharz auf Basis eines Copolymeren aus Inden, Styrol und Vinyltoluol (®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.

Zur Herstellung der Folie wird die Schmelze des die Schichten bildenden Polymeren durch eine Flachdüse coex trudiert und die durch Coextrusion erhaltene Folie durch Abkühlen verfestigt. Anschließend wird bei einer Tempe ratur 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 Längs richtung und anschließend in Querrichtung oder zuerst in Querrichtung und dann in Längsrichtung gesteckt werden. Wesentlich ist, daß die Längs- und Querstreckung nachein ander 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 Verfesti gung, das Wiedererhitzen der Folie auf die Strecktempe ratur und die Längs- und Querstreckung werden in an sich bekannter Weise durchgeführt. Das Abkühlen der Flachfolie zwecks Verfestigung und ihr Wiedererhitzen auf Strecktem peratur werden mit Hilfe einer oder mehrerer Walzen vor genommen, die auf einer entsprechenden Temperatur gehal ten werden. Die Längsstreckung der Folie wird mit Hilfe zweier entsprechend dem angestrebten Streckverhältnis verschieden schnellaufender Walzenpaare durchgeführt und ihre Querstreckung mit Hilfe eines entsprechenden Klup penrahmens. Es ist zweckmäßig, die Folie nach der ersten Streckung abzukühlen und auf dem Weg zur zweiten Streckung wieder auf die erforderliche Strecktemperatur zu bringen.

Nach dem Strecken in Längs- und Querrichtung wird die Oberfläche der Deckschichten mittels einer elektrischen Coronaentladung behandelt. Hierbei werden elektrische Spannung und Stromstärke so eingestellt, daß eine Ober flächenspannung von größer gleich 34 mN/m erhalten wird. Bei den Oberflächenschichten, die ein Polysiloxan als Gleitmittel enthalten, ist die direkte Messung der Ober flächenspannung 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.

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

Für die Erfindung war von ausschlaggebender Bedeutung, daß durch intensive Coronabehandlung der Deckschichten diese in gewissem Umfang siegelfähig werden und der Ein satz der Folie als Gebindefolie möglich wird. Die Siegel nahtfestigkeit dieser Deckschichten erreicht zwar nicht das Ausmaß von auf besonders hohe Siegelnahtfestigkeiten ausgelegten Folien, die Ausgewogenheit von ausreichender Siegelnahtfestigkeit der Gebindefolie mit sich selbst und ihr Nichtsiegeln mit den Folien der innerhalb des Gebindes angeordneten Einzelverpackungen stellt aber gerade den technischen Effekt dar, der mit der erfindungsgemäßen Polypropylenmehrschichtfolie erreicht werden soll.

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 Verfahrens kosten 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 an Hand von Beispielen und einer die im Rahmen dieser Beispiele ermittelten Meßwerte 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 coro nabehandelt, daß eine Oberflächenspannung von 36 mN/m er reicht wurde.

Die Basisschicht bestand aus Polypropylen, die Deck schichten aaus 90 Gew.-% Polypropylen und 10 Gew.-% ®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 Siegel nahtfestigkeit 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 Zusammen setzung der Deckschichten auf 70 Gew.-% Polypropylen und 30 Gew.-% ®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 Coronabehand lung der Deckschichten erfolgte. Es wurde keine meßbare Siegelnahtfestigkeit festgestellt.

Vergleichsbeispiel 2

In diesem Vergleichsbeispiel wurde wie in Beispiel 2 ver fahren, allerdings wurde keine Coronabehandlung der Deck schichten angeschlossen. Es wurde keine meßbare Siegel nahtfestigkeit festgestellt.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde eine Monofolie aus 80 Gew.-% Polypropylen und 20 Gew.-% ®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 Vergleichs beispiels 3 hergestellt. Die Querstrecktemperatur lag im erfindungsgemäßen Bereich von 160 bis 170°C bei 165°C. Die erhaltene Monofolie zeigte keine Siegelnahtfestig keit.

Ebenso wie die in den Beispielen 1 und 2 bzw. den Ver gleichsbeispielen 1 und 2 beschriebenen dreischichtigen Polypropylenfolien haften die in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 erfaßten monoschichtigen Polypropylenfolie an siegelbaren, biaxial streckorientierten Polypropylen folien der Einzelverpackungen nicht, wenn bei einer Quer strecktemperatur von mindestens 165°C innerhalb der bi axialen Orientierung quergestreckt wird. Dies ist unab hängig davon, ob coronabehandelt wurde oder nicht.

Tabelle

Claims

1. Siegelfähige, biaxial streckorienter, durch Co extrusion hergestellte, symmetrisch aufgebaute, mehr schichtige Polypropylenfolie, bestehend aus einer Basis schicht und Deckschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten einen Zusatz eines niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffharzes enthalten und coronabehandelt sind.

2. Mehrschichtige Polypropylenfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht und die Deckschichten im wesentlichen aus einem Propylenhomo polymeren bestehen.

3. Mehrschichtige Polypropylenfolie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten 15 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 13 Gew.-%, des Kohlen wasserstoffharzes enthalten.

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

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

6. Mehrschichtige Polypropylenfolie nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis schicht und die Deckschichten ein Antistatikum enthalten.

7. Mehrschichtige Polypropylenfolie nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der Folie 15 bis 40 µm, insbesondere 20 bis 35 µm, be trägt.

8. Mehrschichtige Polypropylenfolie nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten jeweils eine Dicke von 0,5 bis 2,0 µm, insbesondere 0,8 bis 1,5 µm, aufweisen.

9. Verwendung einer mehrschichtigen Polypropylenfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Gebindefolie in Ge bindeverpackungen.