DE3828355A1 - Mehrschichtige verpackungsfolie mit gasbarriere - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine biaxial streckorien­ tierte mehrschichtige Folie aus Kunststoff, die nach dem Coextrusionsverfahren hergestellt ist und wenigstens eine für Gase und Aromastoffe undurchlässige Zwischenschicht enthält.

Eine mehrschichtige Folie mit einer Sperrschicht aus ei­ nem Material, das für Gase und Aromastoffe undurchlässig ist, wird in der DE-OS 26 44 209 (=GB-PS 15 67 189) be­ schrieben. Die bekannte Folie zeigt einen mehrschichtigen Aufbau aus einer Polypropylenbasisfolie, einer auf diese Folie angeordneten Zwischenschicht aus einem modifizier­ ten Polyolefin und einer Sperrschicht zur Verringerung der Sauerstoffdurchlässigkeit, wobei auf letzterer eine Heißsiegelschicht aufgebracht sein kann. Die Folie wird nach dieser Druckschrift in der Weise hergestellt, indem man auf eine zunächst produzierte quer- oder längsaxial orientierte Basisfolie aus Polypropylen eine aus den Polymeren der Zwischenschicht und der Sperrschicht beste­ hende, zweischichtige Schmelze aufbringt und die resul­ tierende Verbundfolie durch Strecken in Querrichtung orientiert. Die heißsiegelfähige Schicht wird erst nach­ träglich, d. h. nach Herstellung dieser dreischichtigen Verbundfolie, in einem weiteren Schritt aufgebracht und ist somit im wesentlichen nicht orientiert. Damit ergeben sich für die Schichten aus Basisfolie, Zwischenschicht/ Sperrschicht sowie Heißsiegelschicht verschiedene Werte für ihre Orientierung, was ein aufwendiges Herstellungs­ verfahren bedingt.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der aus der DE-A-26 44 209 bekannten Folie wird in der EP-A-00 62 815 angegeben, die äußere Siegelschicht durch spezielle Zu­ sätze zu modifizieren. Eine Verbesserung der Gasbarriere­ eigenschaften und Wasserfestigkeit der Folie wird mit dieser Maßnahme aber nicht erreicht. Außerdem zeigen die einzelnen Schichten auch in diesem Fall keine unter glei­ chen Bedingungen erzielte Orientierung.

Die DE-A-33 06 189 beschreibt eine Folie mit einer Gas- und Aromasperrschicht, die eine gleichmäßige Orientierung aller sie bildenden Schichten aufweist. Die Sperrschicht, die in dieser Druckschrift beschrieben ist, besteht aus einem Polymeren auf Basis von Polyvinylalkohol. Um die Herstellung der Folie durch Coextrusion zu ermöglichen, müssen dem Polyvinylalkohol bestimmte Additive zugesetzt werden. Die Sperrwirkung dieser modifizierten Sperr­ schicht läßt allerdings noch zu wünschen übrig.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Folie von der eingangs genannten Gattung hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere bezüg­ lich der Barriereeigenschaften gegenüber Luftsauerstoff und Aromastoffen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Folie der genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen, daß sie eine Trä­ gerschicht auf Basis von Polypropylen enthält, daß sie eine innere für Gase und Aromastoffe undurchlässige Sperrschicht aus Polymeren auf Basis teilaromatischer Polyamide enthält und daß sie wenigstens eine weitere äußere funktionelle Deckschicht enthält.

Das Polymere der Trägerschicht besteht aus einem Propy­ lenhomo- oder -mischpolymerisat mit einem Schmelzpunkt von 140°C oder höher, vorzugsweise von 150°C und höher. Beispiele für das Polymere der Trägerschicht sind isotak­ tisches Polypropylen mit einem heptanlöslichen Anteil von 15 Gew.-% und weniger, Copolymere von Ethylen mit Propy­ len mit einem Ethylengehalt bis zu 15 Gew.-% sowie Co­ polymere von Propylen mit Buten, Penten, Hexen, Hepten, Octen und/oder anderen Olefinen. Es können auch Mischun­ gen der genannten Copolymeren verwendet werden. Der Schmelzflußindex (MFI) des Polypropylenpolymeren liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich von 0,5 g/10 min bis 8 g/10 min bei 230°C und 2,16 kp/cm² (DIN 53735). Das Polypropylenpolymere kann Zusatzmittel wie Stabilisato­ ren, Pigmente sowie niedrigmolekulare verträgliche Harze oder Polymere enthalten.

Von den Pigmenten werden solche bevorzugt, die der Folie einen perlmuttartigen Glanz verleihen. Beispiele für der­ artige Pigmente sind Titandioxid, Calciumcarbonat oder Siliciumdioxid. Die Teilchengröße liegt im Bereich von 0,2 bis 20 µm, die zugesetzte Menge in der Größenordnung von 1 bis 25 Gew.-%. Beispiele für niedrigmolekulare ver­ trägliche Harze sind Petroleumharze, Terpenharze, Erdöl­ harze, die bei der Crackung von Naphtha oder Gasöl an­ fallen. Die Harze können hydriert und/oder durch Ein­ führung spezieller Monomerer vor der Polymerisation modi­ fiziert sein.

Die Einarbeitung der Harze zur Herstellung der Material­ mischungen für die Trägerschicht erfolgt mittels der be­ kannten Methoden. Die Höhe des Zusatzes richtet sich nach dem Einfluß auf die optischen Eigenschaften und die Streckbarkeit. Mehr als 20 Gew.-%, bezogen auf das Propy­ lenpolymere, sind aus verfahrenstechnischen Gründen bei­ spielsweise bei niedrigmolekularen Harzen wie den Terpen­ harzen nicht erforderlich.

Das Polymere der Sperrschicht ist insbesondere ein Poly­ kondensat der Komponenten m-Xyloldiamin und Adipinsäure mit der nachfolgend angegebenen Strukturformel

Dieses Polymere ist als solches bereits bekannt und be­ schrieben in einem Datenblatt der Firma Solvay unter der Bezeichnung "NYREF" N-MXD6.

Als dritte funktionelle Deckschicht ist erfindungsgemäß im einfachsten Fall eine Schutzschicht vorgesehen. Die Schutzschicht kann aus einem beliebigen geeigneten Poly­ meren bestehen, zweckmäßigerweise besteht die Schutz­ schicht aus dem gleichen Polymeren wie die Trägerschicht. Vorzugsweise wird jedoch für die funktionelle Deckschicht ein siegelfähiges Polymeres eingesetzt, das vorteilhaft aus einem Homo- oder Copolymeren eines Olefins besteht oder aus einem Ionomeren oder Mischungen von diesen.

Vorzugsweise besteht die siegelfähige Außenschicht aus einem Ethylen-Homopolymerisat niedriger oder hoher Dichte oder einem Ethylen-Copolymerisat. Besonders bevorzugt sind Ethylen-Propylen-Copolymerisate und Ethylen-Propy­ len-Butylen-Terpolymere, wobei der Ethylengehalt dieser Polymeren vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% und der Butylengehalt im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% liegt. Das Siegelschichtpolymere der Deckschicht kann zur Verbesserung der Siegelfähigkeit, der Kratzfestigkeit und Laufsicherheit in schnellaufenden Verpackungsmaschinen Zusätze wie niedermolekulare Harze, Schlupf-, Gleit- und Antiblockmittel enthalten. Zur Optimierung der sehr un­ terschiedlichen Anforderungen an die Siegeleigenschaften werden bevorzugt Kombinationen von Copolymeren und/oder Terpolymeren mit Polymeren, niedermolekularen Harzen und Polydiorganosiloxanen verwendet. Die Dichte des Siegel­ schichtpolymeren liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,89 bis 0,96 g/cm³, der Schmelzindex in einem Bereich von 0,1 bis 16 g/10 min und 2,16 kp/cm² (DIN 53735) und der Erweichungspunkt im Bereich von 60 bis 180°C (ASTM E 28), besonders bevorzugt von 80 bis 140°C.

Die Schichtdicke einer siegelfähigen Deckschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 10 µm, beson­ ders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 µm.

Die gesamte biaxial streckorientierte Folie besitzt er­ findungsgemäß eine Gesamtdicke von 10 bis 100 µm, vor­ zugsweise von 15 bis 35 µm, wobei der überwiegende An­ teil an der Gesamtdicke auf die Trägerschicht entfällt.

Um die Haftung der bislang beschriebenen Schichten der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie untereinander noch zu verbessern, können in einer besonderen Ausführungsform zusätzliche Haftvermittlerschichten zwischen den einzel­ nen Schichten vorgesehen sein. Die Haftvermittlerschich­ ten bestehen vorteilhaft aus einem durch Pfropfung modi­ fizierten Olefinhomo- oder -copolymerisat, einem partiell verseiften Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeren mit einem niedrigen Verseifungsgrad oder Mischungen derselben mit anderen Polyolefinen. Besonders bevorzugt sind durch Pfropfung mit Carbonsäuren bzw. deren Anhydriden modifi­ zierte Polypropylenhomo- oder -copolymerisate.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Folie erfolgt nach dem Coextrusionsverfahren, bei dem die Polymeren der ein­ zelnen Schichten in getrennten Extrudern aufgeschmolzen und dann in flüssigem Zustand in einer Mehrschicht-T-Düse oder nach dem Adapterverfahren vereinigt werden. Die schmelzflüssige Schichtstruktur wird dann auf einer Kühl­ walze abgeschreckt und nachfolgend zur Verfestigung bi­ axial streckorientiert und einer Wärmenachbehandlung un­ terworfen. Die Streckorientierung der Folie kann sowohl biaxial simultan als auch biaxial stufenweise erfolgen. Bei der bevorzugten biaxialen stufenweisen Streckung wird zunächst mittels beheizter Walzen längs- und nachfolgend mittels eines Streckrahmens quergestreckt und anschlie­ ßend thermofixiert. Die Strecktemperaturen liegen in dem für Polypropylenfolien üblichen Bereich. Die Längsstreck­ temperatur liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich von 80 bis 150°C, vorzugsweise bei 110 bis 130°C, die Quer­ strecktemperatur (Lufttemperatur des Querstreckrahmens) vorteilhaft in einem Bereich von 100 bis 170°C, bevor­ zugt bei 110 bis 130°C. Das Längsstreckverhältnis liegt erfindungsgemäß im Bereich von 4 bis 5 und das Quer­ streckverhältnis im Bereich von 8 bis 10.

Überraschend zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Folie nach diesem Verfahren ohne Schwierigkeiten herstellbar war und daß die Folie aufgrund ihrer besonders günstigen Sperreigenschaften gegenüber Gasen und Aromastoffen ge­ eignet ist als Verpackungsmaterial von gegen Aromaverlust oder Verderb bei Sauerstoffzutritt besonders empfindli­ chen Nahrungs- und Genußmitteln.

Die erfindungsgemäße Folie wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft näher erläutert.

Die Zeichnung stellt einen senkrechten Schnitt durch eine Folie mit fünf Schichten in seitlicher Ansicht dar. Im einzelnen sind durch Bezugsziffern die Trägerschicht 1 aus Polypropylen, die Barriereschicht 2 aus dem Polykon­ densat aus m-Xyloldiamin und Adipinsäure sowie eine funk­ tionelle Deckschicht 3, die in dem Beispiel als Schutz­ schicht aus Polypropylen ausgebildet sein soll, darge­ stellt. Zwischen der Trägerschicht 1 und der Barriere­ schicht 2 einerseits und zwischen der Barriereschicht 2 und der funktionellen Deckschicht 3 andererseits sind Haftvermittlerschichten 4/4′ angeordnet, die beispielhaft aus einem durch Pfropfung mit Maleinsäureanhydrid modifi­ zierten Polyethylencopolymerisat bestehen, das unter der Handelsbezeichnung "Bynel 3000" im Handel erhältlich ist.

Claims (9)

1. Biaxial streckorientierte mehrschichtige Folie aus Kunststoff, die nach dem Coextrusionsverfahren herge­ stellt ist und wenigstens eine für Gase und Aromastoffe undurchlässige Zwischenschicht enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie eine Trägerschicht auf Basis von Poly­ propylen enthält, daß sie eine innere für Gase und Aroma­ stoffe undurchlässige Sperrschicht aus Polymeren auf Basis teilaromatischer Polyamide enthält und daß sie we­ nigstens eine weitere äußere funktionelle Deckschicht enthält.

2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht aus einem Propylenhomopolymeren besteht.

3. Folie nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere der Sperrschicht ein Polykondensat der Komponenten m-Xyloldiamin und Adipin­ säure ist.

4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als dritte funktionelle Deck­ schicht eine Schutzschicht aus dem gleichen Polymeren enthält, wie es auch für die Trägerschicht eingesetzt wird.

5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die funktionelle Deckschicht eine sie­ gelfähige Schicht ist.

6. Folie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der siegelfähigen Deckschicht in einem Bereich von 0,1 bis 10 µm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 µm liegt.

7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie eine Gesamtdicke von 10 bis 100 µm, vorzugsweise von 15 bis 35 µm, besitzt.

8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie zusätzliche Haftvermittlerschichten zwischen den einzelnen Schichten enthält.

9. Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Verpackungsmaterial von gegen Aromaverlust oder Verderb bei Sauerstoffzutritt besonders empfindlichen Nahrungs- und Genußmitteln.