DE3788823T2

DE3788823T2 - Polypropylenfilme.

Info

Publication number: DE3788823T2
Application number: DE3788823T
Authority: DE
Inventors: Kakugo Masahiro; Ima Seiichiro
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2007-05-14
Also published as: EP0249342B1; CA1300336C; US4927872A; DE3788823D1; US4839234A; EP0249342A2; EP0249342A3; SG156394G

Description

Die Erfindung betrifft Mehrschichtfolien, einschließlich von Polypropylenfolien.
Wegen seiner guten optischen, mechanischen und Verpackungseigenschaften werden Polypropylenfolien in weitem Maß bei der Verpackung von Nahrungsmitteln, Fasern und dergleichen eingesetzt. Herkömmliche Polypropylenfolien haben jedoch den Nachteil, daß die Folie bei der Lagerung oder bei einer Behandlung mit einer Temperatur von 45ºC oder mehr, verringerte Gleitfähigkeit, eine der wichtigen Eigenschaften einer Polypropylenfolie, zeigt, und so dazu neigt, bei weiteren Verarbeitungsschritten, wie Bedrucken, Beschichten, Verpacken und dergleichen, Probleme zu verursachen.
GB-A-0915589 offenbart Polypropylenfolien, die eine Kombination von Säureamiden enthalten und US-A-3562291 offenbart Polypropylen, das Erucasäureamid enthält. Keines von beiden offenbart Mehrschichtfolien, die eine Polypropylenfolie, welche spezielle Amide enthält, umfassen.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Mehrschichtfolie mit verringerter Empfindlichkeit der Gleitfähigkeitseigenschaften bei Lagerung oder Wärmebehandlung bei erhöhten Temperaturen bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Mehrschichtfolie bereitgestellt, zusammengesetzt aus einer Polypropylenfolienschicht und einer Substratfolienschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenfolienschicht eine Zusammensetzung aufweist, die 100 Gew.-Teile eines kristallinen Polypropylens und zusammen von 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile eines Gleitmittels [A], nämlich Behensäureamid, und eines Gleitmittels [B], nämlich Erucsäureamid umfaßt; das Gewichtsverhältnis des Gleitmittels [A] zum Gleitmittel [B] 0,2:1 bis 20:1 beträgt, die Polypropylenfolie, welche die Polypropylenfolienschicht bildet, einen anfänglichen Reibungskoeffizienten von 0,7 oder weniger aufweist und die Temperatur, bei der der Reibungskoeffizient den Wert 0,7 annimmt, 45ºC oder mehr beträgt.
Das in der Erfindung einzusetzende kristalline Polypropylen kann irgendein Polypropylen sein, das entweder in Form einer nicht verstreckten oder verstreckten Folie zum Einsatz kommt. Wegen seiner Verarbeitbarkeit beim Verpacken ist es jedoch wünschenswert, ein kristallines Propylen/α-Olefin-Copolymer mit einem Schmelzpunkt von 100ºC bis 150ºC, einem Ethylengehalt von 0 bis 10 Gew.-%, einem Buten-1-Gehalt von 0 bis 35 Gew.-% und einem Propylengehalt von 65 bis 98 Gew.-% einzusetzen. Falls ein kristallines Propylen/α-Olefin-Copolymer mit einem Schmelzpunkt von weniger als 100ºC eingesetzt wird, weist die Folie nicht genügende Steifigkeit auf, wogegen bei einem Einsatz eines Copolymers mit einem Schmelzpunkt von mehr als 150ºC die Folie nur ungenügende Heißverschweißeigenschaften zeigt; in beiden Fällen können Schwierigkeiten beim Verpacken auftreten. Am stärksten bevorzugt wird es, wenn das kristalline Propylen/α-Olefin-Copolymer einen Schmelzindex von 1 bis 50 g/10 Minuten, einen Schmelzpunkt von 110º bis 145ºC, einen Ethylengehalt von 1,0 bis 7,0 Gew.-%, einen Buten-1- Gehalt von 2,0 Gew.-% oder mehr und einen Propylengehalt von 70 Gew.-% oder mehr aufweist.
Das vorstehend beschriebene kristalline Polypropylen kann 0,1 bis 10 Gew.-% Polyethylen oder andere Harze enthalten.
Die in der Erfindung eingesetzten Gleitmittel umfassen Kombinationen von Gleitmittel [A] (Behensäureamid) und Gleitmittel [B] (Erucasäureamid). Eine derartige Kombination zeigt bei geringeren Mengen von Gleitmitteln bessere Wirksamkeit als wenn jedes Gleitmittel allein eingesetzt werde.
Die Gesamtmenge der Gleitmittel [A] und [B] beträgt von 0,05 bis 1,0, vorzugsweise von 0,07 bis 0,25 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile kristallines Polypropylen. Die Zugabe einer Gesamtmenge von weniger als 0,05 Gew.-Teilen ist nicht wünschenswert, weil das anfängliche Gleitvermögen oder das Gleitvermögen nach dem Erwärmen unzureichend ist, während die Zugabe einer großen Menge, die die notwendige Menge übertrifft, nicht wünschenswert ist, weil das Ausschwitzen von Gleitmitteln auf der Folienoberfläche die charakteristischen Eigenschaften einer Polypropylenfolie beeinträchtigen kann und weil eine übermäßige Zugabe nicht wirtschaftlich ist. Das Verhältnis von Gleitmittel [A] zu [B] beträgt von 0,2 : 1 bis 20 : 1. Wünschenswerterweise wird das Verhältnis so eingestellt, daß die Kombination der Gleitmittel einen Schmelzpunkt im Bereich von 95º bis 115ºC besitzt. Ein Verhältnis unter 0,2:1 ist wegen der unzureichenden Gleitfähigkeit nach dem Erwärmen nicht wünschenswert, während ein Verhältnis von mehr als 20 : 1 wegen seiner unzureichenden anfänglichen Gleitfähigkeit ebenfalls nicht wünschenswert ist.
Die Mehrschichtfolie dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens auf einer Seite eine Einschichtpolypropylenfolie mit einem anfänglichen Reibungskoeffizienten von 0,7 oder weniger aufweist, wobei der Reibungskoeffizient beim Erwärmen auf 45ºC oder mehr einen Wert von 0,7 annimmt. Falls der Reibungskoeffizient bei einer Temperatur von weniger als 45ºC den Wert 0,7 erreicht, zeigt die Folge bei der Lagerung bei erhöhten Temperaturen im Sommer unzureichende Gleitfähigkeit und zusätzlich muß beispielsweise die Alterung nach der Trockenlaminierung bei kälteren Temperaturen unter 40ºC durchgeführt werden, was zu einer Verlängerung der Alterungsdauer führt und aus wirtschaftlichen Gründen von Nachteil ist. Die Mehrschichtfolie der Erfindung kann durch bekannte Verfahren, wie Trockenlaminierung und Extrusionslaminierung hergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, hat die in der Erfindung eingesetzte Polypropylenfolie sowohl anfänglich als auch bei erhöhten Temperaturen Vorteile, was die Gleitfähigkeit betrifft. Als Folge behält die Folie merklich stabilisierte Gleiteigenschaften, nachdem sie im Sommer hohen Temperaturen ausgesetzt war oder nachdem sie nach der Trockenlaminierung in Folge bei Temperaturen von mehr als 45ºC gealtert worden war. Dies ist im Gegensatz zu herkömmlichen Folien, deren Gleiteigenschaften unter derartigen Temperaturbedingungen merklich leiden. Somit ist die Folie dieser Erfindung wegen der verbesserten Gleiteigenschaften gegenüber Problemen, die bei weiteren Verarbeitungsschritten oder beim Verpacken auf treten, weniger empfindlich.
Der anfangliche Reibungskoeffizient der Mehrschichtfolie beträgt vorzugsweise 0,6 oder weniger und der Reibungskoeffizient wird bei einer Temperatur von 45ºC oder mehr 0,6.
Die Folie der Erfindung ist eine Mehrschichtfolie, die durch Beschichten entweder einer unverstreckten oder einer verstreckten Folie mit anderen Folien durch herkömmliche Verfahren, wie Trockenlaminierung oder Extrusionslaminierung hergestellt wird. Beispiele für derartige andere Folien schliefen biaxial verstreckte Polypropylenfolie, ungesättigte Nylonfolie, verstreckte Nylonfolie, verstreckte Poly(ethylterephthalat)folie, Aluminiumfolie und Papier ein. Die Dicke der gebildeten Folie ist keiner besonderen Einschränkung unterworfen, aber sie beträgt vorzugsweise von 5 bis 50 mm, stärker bevorzugt von 15 bis 40 mm.
Die Folie dieser Erfindung kann, falls erforderlich, bekannte Additive, wie Antioxidantien, UV-Absorptionsmittel, antistatische Agentien, Mittel gegen Bildung von Grauschleiern, Antihaftmittel, etc. enthalten. Es ist ebenfalls möglich, die Folie dieser Erfindung einer auf dem Fachgebiet bekannten Oberflächenbehandlung wie einer Koronaentladung oder Flammbehandlung zu unterziehen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Beispiele nur der Anschauung halber dargestellt. In den Beispielen wurden die gemessenen charakteristischen Werte nach den folgenden Verfahren erhalten.

1. Schmelzindex

Der Schmelzindex wurde gemäß JIS K6758 bestimmt.

2. Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt wurde an einer in einem festen Probenhalter befestigten, unter einer Stickstoffatmosphäre versiegelten Probe (5-10 mg) mit Hilfe eines Differential- Scanning-Kalorimeters (DSC, hergestellt von Perkin-Elmer Co.) bei einer Aufheizrate von 5ºC/Minute bestimmt. Aus dem Schmelzdiagramm wurde die Temperatur des Peaks, der das Maximum der Wärmeabsorption anzeigte, als Schmelzpunkt angenommen.
Wenn die Probe aus einem Gemisch von Gleitmitteln bestand oder kristallines Polypropylen war, wurde sie vor der Bestimmung des Schmelzpunkts den im folgenden geschilderten Vorbehandlungen unterzogen.

Verfahren zur Vorbehandlung

(a) Gemisch von Gleitmitteln

Ein Gemisch von Gleitmitteln wurde durch Zerreiben in einem Mörser gründlich durchgemischt, in eine feste Probenhalterung gegeben, 30 Sekunden auf 150ºC erhitzt und 12 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen.

(b) Kristallines Polypropylen

Die Probe wurde in einer festen Probenhalterung versiegelt, unter Stickstoffatmosphäre im Kalorimeter 5 Sekunden bei 220ºC geschmolzen und mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 5ºC/Min. auf 40ºC abgekühlt.

3. Ethylengehalt und Buten-1-Gehalt

Der Ethylengehalt wurde aus dem iR-Spektrum nach dem unter dem Titel "(i) Statistisches Polymer auf S. 256 im Handbook for Polymer Analysis" (herausgegeben von Asakura Shoten Co., 1985) beschriebenen Verfahren bestimmt.
Der Gehalt an Buten-1 wurde nach dem Verfahren aus dem IR-Spektrum und nach der Gleichung:
Buten-1-Gehalt (Gew.-%) = 1,208 K'&sub7;&sub6;&sub7;
bestimmt.

4. Trübung

ASTM D2457

5. Reibungskoeffizient

Unter Verwendung eines Reibungswinkelprüfgeräts (Toyo Seiki Co.) wurde der Reibungswinkel (R) zwischen zwei Stücken der Folienprobe unter einer Belastung von 6,3 cmL · 10,0 cmW · 1,9 cmH nach der Größe und bei 1 kg Gewicht bestimmt. Der Reibungskoeffizient wurde als tan e angegeben. Ein kleinerer Wert weist auf bessere Gleiteigenschaften hin.

Beispiel 1

Das eingesetzte kristalline Polypropylen war ein kristallines Propylen/Ethylen/Buten-1-Terpolymer mit einem Ethylengehalt von 2,1 Gew.-%, einem Buten-1-Gehalt von 6,0 Gew.-%, einem Propylengehalt von 91,9 Gew.-%, einem Schmelzindex von 5,2 g/10 Min. und einem Schmelzpunkt von 138ºC.
Zu 100 Gewichtsteilen des Terpolymers wurden 0,09 Gewichtsteile BNT-22H (Schmelzpunkt 113ºC), Nippon Seika Co., Gleitmittel A) und 0,03 Gewichtsteile Neutron-S (Schmelzpunkt 85ºC, Nippon Seika Co., Gleitmittel B) und anschließend 0,05 Gewichtsteile Kalziumstearat, 0,1 Gewichtsteile Sumilizer BHT (Sumitomo Chemical Co.) und 0,2 Gewichtsteile Syloid 244 (Fuji-Davison Co.) gegeben. Das Gemisch wurde gründlich durchgemischt und durch einen auf 210ºC erhitzten Extruder schmelzextrudiert. Der extrudierte Strang wurde durch Abschneiden pelletisiert. Das Gemisch von BNT-22H (Schmelzpunkt 113ºC) und Neutron-S (Schmelzpunkt 85ºC) im Gewichtsverhältnis 9 : 3 hatte einen Schmelzpunkt von 108ºC.
Die entstandenen Pellets wurden durch einen Extruder mit 40 mm-T-Düse bei einer Harztemperatur von 230ºC schmelzextrudiert und durch Kühlen auf einer Kühlwalze bei 25ºC verfestigt, wobei eine unverstreckte Polypropylenfolie mit 30 um Dicke erhalten wurde. Während der Bildung der Folie wurde die Oberfläche der Kühlwalze untersucht, es konnte aber im wesentlichen keine festhaftende Substanz festgestellt werden.
Die entstandene Folie wurde in einem Warmluftbad 3 Tage bei 35ºC vorbehandelt. Die vorbehandelte Folie zeigte eine Trübung von 3,1% und besaß einen Reibungskoeffizienten von 0,35. Die Folie wurde dann 24 Stunden in einem Warmluftofen mit Luftumwälzung bei einer konstanten Temperatur von 60ºC wärmebehandelt. Nach einem einstündigen Abkühlenlassen bei Raumtemperatur wurde bei der wärmebehandelten Folie ein Reibungskoeffizient von 0,30 festgestellt.
Die nicht verstreckte Folie, die, wie vorstehend beschrieben, 3 Tage bei 35ºC vorgewärmt worden war und ein biaxial verstrecktes Polypropylen (OPP) mit 25 um Dicke wurden unter Verwendung von 3 g/m² (Feststoffgehalt) Takelac A-967 (ein Kleber auf Polyurethanbasis von Takeda Chemical Industries Co.) trockenlaminiert, wobei eine Mehrschichtfolie erhalten wurde. Die entstandene Mehrschichtfolie wurde 24 Stunden bei 45ºC wärmebehandelt. Es wurde festgestellt, daß der Reibungskoeffizient an der Oberfläche der unverstreckten Polypropylenfolie einen Wert von 0,28 besaß.

Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1

Eine nicht verstreckte Folie und eine Mehrschichtfolie wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Menge der Gleitmittel [A] und [B], wie in der folgenden Tabelle 1 angegeben, verändert wurde. Die Verarbeitungseigenschaften der entstandenen Folien sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Unverstreckte und Mehrschichtfolien wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß 0,1 Gewichtsteile eines Gleitmittels Neutron-S (Schmelzpunkt 85ºC, Nippon Seika Co.) allein eingesetzt wurden. Die Verarbeitungseigenschaften der entstandenen Folie sind in Tabelle I angegeben. Tabelle 1 Gleitmittel Beispiel u. Vgl.-Beispiel Gleitmittel Name Smp. Menge Smp. d. Gemisches Beipsiel Vergleichsbeispiel Bemerkung: BNT-22H Nippon Seika, Behensäureamid Neutron*-S Nippon Seika, Erucasäureamid Denon*SL-1 Marubishi Yuka, Ölsäureamid Tabelle 1 (Fortsetzung) Verschmutzung der Walze Vorbehandelte Folie Trübung Reibungskoeff. Reibungskoeff. der bei 60ºC wärrmebehand. Folie Reibungskoeff. der bei 45ºC wärmebehand. Mehrschichtfolie Eignung z. Weiterverarbeitg. u. Verpackg. sehr gering gut schlecht

Beispiele 3 bis 6 und Vergleichsbeispiele 3 und 4

Unverstreckte und Mehrschichtfolien wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß 100 Gewichtsteile eines kristallinen Proplen-Ethylen-Buten-1-Terpolymers mit 1,5 Gewichtsteilen eines linearen Polyethylens mit niedriger Dichte mit einem Schmelzindex von 12 g/10 Min. und einer Dichte von 0,904 g/cm³ vermischt wurden; daß als Gleitmittel [A] bzw. [B] BNT-22H und Neutron-S eingesetzt wurden; und daß die Dicke der unverstreckten Folie 20 um betrug. Die Verarbeitungseigenschaften der entstandenen Folien sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Gleitmittel Beispiel und Vergleichsbeispiel Gleitmittel BNT-22H Neutron®-S Schmelzpkt. d. Gemisches Smp. Menge Beispiel Vergleichsbeispiel Tabelle 2 (Fortsetzung) Vorbehandelte Folie Trübung Reibungskoeffizient Reibungskoeffizient der bei 60ºC wärrmebehand. Folie Reibungskoeffiient d. bei 45ºC wärmebehand. Mehrschichtfolie Eignung z. Weiterverarbeitg. u. gut schlecht

Beispiele 7 bis 9

Unverstreckte Folien wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, mit der Ausnahme, daß das eingesetzte kristalline Polypropylen ein kristallines Propylen-Ethylen-Copolymer mit einem Ethylengehalt von 6,0 Gew.-%, einem Propylengehalt von 94,0 Gew,.-%, einem Schmelzindex von 12,5 g/10 Min. und einem Schmelzpunkt von 134ºC; oder ein kristallines Propylen-Buten-1-Copolymer mit einem Buten-1- Gehalt von 19,1 Gew.-%, einem Propylengehalt von 80,9 Gew.-%, einem Schmelzindex von 3,5 g/10 Min. und einem Schmelzpunkt von 139ºC; oder ein kristallines Propylen-Buten-1-Copolymer mit einem Buten-1-Gehalt von 26,2 Gew.-%, einem Propylengehalt von 73,8 Gew.-%, einem Schmelzindex von 4,1 g/10 Min. und einem Schmelzpunkt von 117ºC war; und daß zu 100 Gewichtsteilen eines jeden kristallinen Polypropylens 0,09 Gewichtsteile des Gleitmittels BNT-22H und 0,03 Gewichtsteile des Gleitmittels Neutron-S gegeben wurden. Die Verarbeitungseigenschaften der unverstreckten Folien sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Bsp. Verschmutzg. der Walze Vorbehandelte Folie Trübung Reibungskoeff. Reibungskoeff. der bei 60ºC wärrmebehand. Folie Reibungskoeff. der bei 45ºC wärmebehand. Mehrschichtfolie Eignung z. Weiterverarbeitg. u. Verpackg. sehr gering gut

Claims

1. Mehrschichtfolie, zusammengesetzt aus einer Polypropylenfolienschicht und einer Substratfolienschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenfolienschicht eine Zusammensetzung aufweist, die 100 Gew.-Teile eines kristallinen Polypropylens und zusammen 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile eines Gleitmittels [A], nämlich Behensäureamid, und eines Gleitmittels [B], nämlich Erucasäureamid, umfaßt; das Gewichtsverhältnis des Gleitmittels [A] zum Gleitmittel [B] 0,2 : 1 bis 20 : 1 beträgt, die Polypropylenfolie, welche die Polypropylenfolienschicht bildet, einen anfänglichen Reibungskoeffizienten von 0,7 oder weniger aufweist und die Temperatur, bei der der Reibungskoeffizient den Wert 0,7 annimmt, 45ºC oder mehr beträgt.

2. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Polypropylen ein kristallines Polypropylen/α-Olefin-Copolymer mit einem Ethylengehalt von 0 bis 10 Gew.-%, einem Buten-1-Gehalt von 0 bis 30 Gew.-% und einem Propylengehalt von 70 bis 98 Gew.-% ist.

3. Mehrschichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Polypropylen ein kristallines Propylen/α-Olefin-Copolymer mit einem Schmelzindex von 1 bis 50 g/10 Minuten, einem Schmelzpunkt von 110ºC bis 145ºC, einem Ethylengehalt von 1,0 bis 7 Gew.-%, einem Buten-1-Gehalt von 2,0 Gew.-% oder mehr und einem Propylengehalt von 70 Gew.-% oder mehr ist.