DE3854855T2 - Verfahren zur Herstellung uniaxial orientierter, Füllstoff enthaltender Folien für Verpackungen in kontrollierter Atmosphäre - Google Patents
Verfahren zur Herstellung uniaxial orientierter, Füllstoff enthaltender Folien für Verpackungen in kontrollierter AtmosphäreInfo
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf eine uniaxial orientierte Polymerfolie mit einem darin dispergierten inerten Füllmaterial, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Folie und die Verwendung einer solchen Folie in Speicherbehältern mit kontrollierter Atmosphäre für frisches Obst und Gemüse.
- Es ist ein offensichtliches Problem, den Geschmack, die Struktur und Eßqualitäten von frischem Obst und Gemüse von der Erntezeit bis zur Zeit des Verbrauchs beizubehalten und die Haltbarkeit von Blumen (auch kollektiv als "Erzeugnis" bezeichnet) zu verlängern. Die am häufigsten verwendete Technik war das Kühlen. Einige Dinge, wie z.B. Tomaten, Bananen und Zitrusfrüchte werden üblicherweise in einem Zustand von nicht ausreichender Reife gepflückt und bei reduzierten Temperaturen gelagert bis sie verkauft werden. Andere Erzeugnisse, wie z.B. Trauben und Salat werden in reifem Zustand gepflückt und gekühlt. Die reduzierte Temperatur trägt zur Verzögerung des weiteren Reifeprozesses bei, jedoch nur für relativ kurze Zeitspannen und kann sich auf die Aufbewahrungsqualität des Erzeugnisses negativ auswirken, nachdem es der Zimmertemperatur ausgesetzt wurde.
- Für jede Erzeugnisart existiert ein optimaler Bereich von CO&sub2;- und O&sub2;-Konzentrationen, in welchem seine Respiration verzögert wird und die Qualität im höchsten Maß verbessert wird, z.B. haben einige Erzeugnisse Vorteil von relativ hohen Mengen an CO&sub2;, wie z.B. Erdbeeren und Pilze, wohingegen andere, wie Salat und Tomaten sich bei niedrigeren CO&sub2;- Mengen besser lagern lassen. Ebenso hat jede Erzeugnisart auch ihre eigene individuelle Respirationsrate, die als Kubikzentimeter von Sauerstoff pro kg/Stunde ausgedrückt werden kann.
- Es ist bekannt, daß der Reifegrad von Erzeugnissen reduziert werden kann, indem die das Erzeugnis umgebende Atmosphäre kontrolliert wird, so daß ein optimaler O&sub2;-Bereich und relative Konzentrationen von CO&sub2; und O&sub2; beibehalten werden. Die US-Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 123,465 (Anderson 1-2-3 case), eingereicht am 20. November 1987, macht einen Verpackungsbehälter zum Kontrollieren der Atmosphäre während der Lagerung von Erzeugnissen bekannt, um das Wahren der Frische des Erzeugnisses zu verbessern, indem das Verhältnis von CO&sub2; zu O&sub2; eingestellt wird; die Umgebung wird kontrolliert, indem eine biaxial orientierte Membranplatte mit einer beschränkten Durchlässigkeit für CO&sub2; und O&sub2; in einem ansonsten im wesentlichen undurchlässigen Behälter vorgesehen wird. Andere Verpackungsbehälter mit kontrollierter Atmosphäre sind in den US-Patenten 3,102,777 und 3,450,542 und der Veröffentlichung mit dem Titel "Das Kontrollieren von Atmosphäre in einer Frischobst-Verpackung" (Controlling Atmosphere in a Fresh-Fruit Package) von P. Veeraju und M. Karel, Modern Packaging, Bd. 40, Nr. 2 (1966), Seiten 168, 170, 172, 174 und 254 bekanntgemacht.
- Es ist auch bekannt, daß thermoplastische Polymere auch mit inerten Füllmaterialien oder Füllstoffen gefüllt, in eine Fläche gegossen und gestreckt werden können, um eine orientierte thermoplastische Folie zu bilden. Beispiele solcher Verfahren sind z.B. in den US-Patenten 3,903,234, 3,773,608, 4,359,497 und 4,626,252 und dem britischen Patent 2,151,538A bekanntgemacht. Die verwendeten Bestandteile und Verfahrensparameter bestimmen die Charakteristiken des resultierenden Produkts. Folglich wurde ein weiter Produktbereich in Abhängigkeit der Erfordernisse der Industrie erzeugt. In der Verpackungsindustrie besteht immer noch ein Bedarf für die Herstellung einer mikroporösen Folie mit höchst gleichmäßigen CO&sub2;- und O&sub2;-Durchlässigkeiten über die ganze Folie hinweg und einem weiten Bereich von Verarbeitungsparametern.
- Die Druckschrift EP-A-0227037 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer porösen Folie, welches aufweist: Mischen von 30 bis 80 Gewichtsteilen eines anorganischen feinen Pulvers mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 15 m²/g oder weniger und einer Durchschnitts-Teilchengröße von 0,4 bis 4 µm mit 20 bis 70 Gewichtsteilen eines Polyolefinharzes, gefolgt von einem Schmelzformen der resultierenden Mischung zu einer Folie und dann Strecken der Folie zumindest in der uniaxialen Richtung bis zu einer Länge von 2 bis 7 mal der ursprünglichen Länge. Vorzugsweise ist das Polyolefinharz ein lineares Polyethylen mit geringer Dichte oder weist dieses auf. Beim Mischen des anorganischen feinen Pulvers und des Polyolefinharzes ist es möglich, wahlweise verschiedene Zusatzmittel, wie Schmiermittel, z.B. Calciumstearat, Pigment, Stabilisatoren..., Weichmacher, antistatisches Mittel u.s.w. hinzuzufügen.
- Druckschrift US-A-3903234 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Folie mit einem Porengehalt von mindestens ca. 30 bis 70%, einer faserigen Oberfläche mit ca. 2 bis 40 Oberflächenunterbrechungen pro Quadratmillimeter und einer Sauerstoffdurchlässigkeit von ca. 900 bis 10.000.000 cm³/(100 in² x atm x Tag x Milliinch) und besteht im wesentlichen aus: Schmelzmischen eines Alphamonoolefin-Polymers mit einer Kristallinität von mindestens ca. 60% bei Raumtemperatur mit 25 bis 50 Gewichtsprozent eines inerten inorganischen Füllmaterials mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,3 bis 8 µm, wobei die Mischung eine Längsstreckung von mindestens 1000% bei einer Temperatur in dem Bereich hat, der oberhalb der Einschnürungstemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers liegt; Bilden einer Folie aus der Schmelzmischung; Kühlen der Folie auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes; sequentielles Strecken der Folie auf mindestens das Zweifache der ursprünglichen Abmessungen in gegenseitig im rechten Winkel stehenden Richtungen gemäß den in diesem Dokument angegebenen Beschränkungen, und Kühlen der Folie auf Raumtemperatur.
- Man sollte beachten, daß die Messung der Bestandteile in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung entweder in Volumen oder Gewicht ausgedrückt werden kann. In einigen Fällen kann eine Messung in Volumen einfacher sein, da sich die Dichten der Bestandteile bedeutend unterscheiden können, wohingegen ihre Volumenvoraussetzungen für eine optimale Wirksamkeit bei der Erfindung ziemlich gleich sein können. Hohle Glasperlen z.B. haben eine extrem niedrige Dichte, wohingegen CaCO&sub3; relativ dicht ist. In ähnlicher Weise unterscheidet sich BaSO&sub4; in bezug auf die Masse pro Einheitsvolumen von sowohl den Glasperlen als auch von CaCO&sub3;. Folglich bliebe ein Volumenanteil in % gering, wohingegen ein Gewichtsanteil in % extrem groß sein müßte, um alle geeigneten Bestandteile zu umfassen. Beide Messungen sind in der gesamten Anmeldung für Vergleichszwecke vorgesehen. Die Gewichtsdefinitionen sind jedoch von erstrangiger Bedeutung.
- Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Folie zum Verpacken in kontrollierter Atmosphäre (CAP), bei welchem ein thermoplastisches Polymer mit einem inerten Füllmaterial gefüllt wird, in eine Fläche gegossen wird und gestreckt wird, um eine orientierte Folie zu bilden, gekennzeichnet durch
- a) Mischen der Bestandteile durch Schmelzen in einem Behälter in einem Temperaturbereich von 150º-300ºC
- i) 36-60 Gewichtsprozent (oder 64-84 Volumenprozent) eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe der Polypropylen-Homopolymere und -Copolymere,
- ii) 36-60 Gewichtsprozent (oder 15-34 Volumenprozent) eines inerten Füllmaterials auf der Basis des Gewichts des Polymers und des Füllmaterials, wobei das Füllmaterial eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 bis 14 µm aufweist,
- iii) 0,1-2,5 Gewichtsprozent (oder 0,2-5 Volumenprozent) eines Verarbeitungshilfsmittels, welches Calciumstearat, Zinkstearat, Ölsäure oder Stearinsäure ist, und
- iv) 0-1,5 Gewichtsprozent (oder 0-3 Volumenprozent) eines Stabilisators,
- b) Halten des Feuchtigkeitspegels in der Schmelzmischung auf einem Wert von weniger als 700 ppm,
- c) Gießen einer Folie,
- d) Abkühlen der Folie auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Folie,
- e) Strecken der Folie in einer ihrer Dimensionen auf eine Größe, die mindestens ca. doppelt so groß ist wie ihre ursprüngliche Gußgröße, wobei die Temperatur der Folie während des Streckens in einem Temperaturbereich von 20 bis 160ºC sowie über der Einschnürungstemperatur (line-drawing temperature) und unterhalb der Schmelztemperatur des Polymers liegt, wobei das uniaxiale Strecken der Folie beendet wird, wenn die Folie eine CO&sub2;- und O&sub2;-Durchlässigkeit im Bereich von 77500 bis 155000000 cm³/(m² x atm x Tag) (5000 bis 10000000 cm³/(100 in² x atm x Tag)) hat mit einer Standardabweichung der Durchlässigkeit im Bereich von weniger als 35%, und
- f) Kühlen der Folie auf Raumtemperatur.
- Vorzugsweise wird der Feuchtigkeitspegel in der Schmelzmischung unterhalb 300 ppm gehalten und die Folie wird uniaxial auf eine Größe gestreckt, die mindestens 6,5 mal so groß ist wie ihre ursprüngliche Gußgröße.
- Ebenfalls erfindungsgemäß ist die Verwendung des Verfahrens zum Herstellen der CAP-Folie gemäß der Erfindung als eine Platte in mindestens einer Seite eines Behälters zum Speichern von frischem Obst und Gemüse in einer kontrollierten Atmosphäre.
- Ein Beispiel eines Copolymers, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist Ethylen/Propylen.
- Füllmaterialien, die bei dieser Erfindung verwendet werden können, sollten anorganisch und inert in bezug auf das Polymer sein, sollten eine relativ geringe Grenzflächenspannung haben, die es praktisch unzusammenhängend mit der Polymermatrix machen, eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,3 bis 14 µm haben und in einer Menge von 36 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40-55%, (auf einer Volumenbasis von 15-34 Volumenprozent, vorzugsweise 18-29 Volumenprozent) auf der Basis der Gesamtmenge des vorhandenen Polymers und des Füllmaterials vorhanden sein. Die durchschnittliche Teilchengröße eines Füllmaterials wird durch ein Coulter- Zählverfahren oder durch Mikroskopie festgestellt.
- Inerte anorganische Füllmaterialien, die bei dieser Erfindung verwendet werden können, beinhalten Calciumkarbonat, Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Bariumsulfat, Titandioxid und Tone. Bevorzugte Füllmaterialien sind Calciumkarbonat, Siliciumdioxid und Bariumsulfat.
- Ein wichtiger Bestandteil der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Folie ist das Verarbeitungshilfsmittel, welches Calciumstearat, Zinkstearat, Ölsäure oder Stearinsäure ist. Diese Komponente wird bei hohen Werten verwendet, um eine uniaxial orientierte Folie bei den hohen Füllmaterial- Belastungspegeln zu erhalten; von dem Verarbeitungshilfsmittel, welches vorzugsweise Calciumstearat ist, wird zwischen 0,1 und 2,5 Gewichtsprozent (oder 0,2 bis 5 Volumenprozent) bei der Erfindung verwendet.
- Ein Antioxidations-Stabilisator ist fakultativ, jedoch vorzugsweise in der Folie gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten. Beispiele von Oxidationsinhibitoren, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Tetrakis(methylen(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat))methan (dieser Oxidationsinhibitor wird kommerziell unter der Marke IRGANOX 1010 vertrieben), tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphit (kommerziell unter der Marke IRGAPHOS 168 vertrieben), Dilaurylthiodipropionat (dies ist ein Thioester), und N,N'-Diphenyl-p-phenylendiamin (ein Arylamin). Bis zu 1,5 Gewichtsprozent (oder 0-3 Volumenprozent), noch bevorzugter 0,50 Gewichtsprozent (oder bis zu 2 Volumenprozent) des Stabilisators kann in der Folie verwendet werden.
- Die Zusammensetzung dieser Erfindung kann durch herkömmliche Mischtechniken hergestellt werden, unter Verwendung von Maschinen, wie z.B. Walzwerken mit zwei Walzen, Banburymischern, Doppelschneckenextrudern oder Trommelmischer. Die polymerischen Bestandteile können in einem ersten Schritt miteinander vermischt werden und dann werden die anderen Bestandteile der Mischung hinzugefügt. Alternativ dazu kann der gesamte Mischbetrieb in einem einzelnen Schritt durchgeführt werden.
- Nachdem die Bestandteile der Zusammensetzung dieser Erfindung durch Schmelzen vermischt wurden, wird der Feuchtigkeitspegel der Mischung unterhalb 700 Teilen pro Million (ppm) (vorzugsweise unterhalb 300 ppm) gehalten. Ein bevorzugtes Verfahren zum Beibehalten des Feuchtigkeitsanteils auf den gewünschten Pegeln besteht darin, extrudierte Stränge auf einem sich bewegenden Förderband unter Verwendung von strömender Luft zu kühlen. Dieses Luftkühlverfahren ergibt Stränge und Pellets, die Rest-Feuchtigkeitspegel haben, die weit unterhalb denjenigen liegen, die durch das Wasserbad- Kühlverfahren, welches in der Industrie typisch ist, erreicht werden.
- Die beiliegende Tabelle zeigt, daß, je kürzer die extrudierten Stränge in Kontakt mit dem flüssigen Wasser sind, umso niedriger der Rest-Feuchtigkeitsanteil der erzeugten Pellets ist. Durch einen geringen Rest-Feuchtigkeitsanteil in den Pellets ergibt sich wiederum ein geringer Feuchtigkeitspegel in der Schmelze in dem Extruder. Schließlich ermöglicht der geringe Feuchtigkeitspegel in der Schmelze die Bildung eines weichen Gußteils, das uniaxial bis zu einer Länge von mindestens 5 mal seiner ursprünglichen Länge und vorzugsweise mindestens 6,5 mal seiner ursprünglichen Länge orientiert werden kann. Somit zeigt die folgende Tabelle A, daß eine Luftkühlung ohne Feuchtigkeitskontakt die trockensten Pellets, das weicheste Gußteil und die am stärksten orientierte und glatteste Folie ergibt.
- Ein weiteres Verfahren zum Beibehalten des gewünschten Feuchtigkeitspegels besteht darin, Vakuumtrocknen anzuwenden, um den Feuchtigkeitspegel in zu nassen Pellets auf akzeptable Pegel (unterhalb 700 ppm und vorzugsweise unterhalb 300 ppm) zu reduzieren. In diesem Fall werden Pellets, die aus Polymer plus Füllmaterial zusammengesetzt sind unter Verwendung eines Wasserbad-Kühlverfahrens gefertigt, so daß der Rest-Feuchtigkeitspegel zu hoch ist. Diese zu nassen Pellets können über eine Zeitspanne hinweg einem Unterdruck unterworfen werden, vorzugsweise mit Erwärmung, um den Vorgang anzutreiben, bis der Feuchtigkeitsgehalt in akzeptablen Grenzen, wie oben definiert, ist. Dieser Vorgang funktioniert, ist jedoch nicht bevorzugt, da ein extra Verfahren, Vakuum-Trocknen, erforderlich ist.
- Ein weiteres Verfahren zum Beibehalten des gewünschten Feuchtigkeitspegels besteht darin, die heiße Schmelze direkt in den Extruder, der das Gußteil von einer Form extrudiert, zu laden. In diesem Fall wird die geschmolzene Zusammensetzung niemals flüssigem Wasser ausgesetzt und hat somit einen niedrigen, wie oben definierten, Rest-Feuchtigkeitspegel. Deshalb wird ein glattes und äußerst orientierbares Gußteil gebildet.
- Um diesen Feuchtigkeitspegel akkurat zu erzielen, sind sensitive Feuchtigkeits-Meßtechniken erforderlich. Ein coulometrisches Titrations-Verfahren nach Karl Fischer (unter Verwendung des Brinkman-Modells 652 RF Coulometers) wurde erfolgreich verwendet, um den gewünschten Feuchtigkeitspegel in den Formulierungen zu verifizieren. Die Stränge wurden dann unter Verwendung von in der Industrie herkömmlichen Techniken pelletisiert.
- Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in eine Fläche oder Folie durch eine beliebige der herkömmlich dem Konverter zur Verfügung stehenden Techniken gebildet werden, wie z.B. Flachstrangextrusion, Blasfilmextrusion oder Extrusion in einen Kalandrierstapel. Für spezielle Anwendungen können Flächen auch durch Kompression oder Spritzgießen hergestellt werden.
- Ein kritisches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist das Erfordernis spezieller Streckbedingungen, um die gewünschte veränderte Oberfläche und mikroporösen Eigenschaften zu erhalten. Das Strecken von Plastikfolien ist gemäß dem Stand der Technik gut bekannt und wird weitgehend ausgeführt, um eine molekulare Orientierung zu erhalten, welche verbesserte physikalische Eigenschaften, wie z.B. ein erhöhter Streckmodul, eine reduzierte Längsstreckung und häufig erhöhte Zugfestigkeit zur Folge hat. Es ist bekannt, daß, um kristalline Polymere, wie z.B. Polyethylen und Polypropylen zu orientieren, das Strecken in einem relativ gut definierten Temperaturbereich, gewöhnlich als der "Orientierungs- Temperaturbereich" bezeichnet, ausgeführt werden muß. Diese Temperatur entspricht ungefähr Temperaturen, über welchen die Kristallite zu schmelzen beginnen, jedoch unterhalb der Temperatur, bei der Kristallite nicht mehr wahrnehmbar sind.
- Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert, daß das Strecken bei Temperaturen von ca. 20ºC bis ca. 160ºC ausgeführt wird. Bei monoaxialer Streckung zeigt die Folie eine höhere Zugkraft in der Streckrichtung, d.h., in der Maschinenrichtung, als in der Querrichtung. Das Strecken bricht die Verbindung zwischen der Polymermatrix und dem inerten Füllmaterial, wodurch Hohlräume (d.h. Mikroporen) in der Polymermatrix und eine faserige Oberfläche mit Unterbrechungen auf der Oberfläche der Folie entstehen. Ein Erhöhen des Streckverhältnisses innerhalb der Grenzen der Folie erhöht die Anzahl und Größe der Hohlräume in der Polymermatrix, wodurch die Folie undurchsichtiger wird und die Dichte abnimmt. Einen kontinuierlichen Weg durch die Folie kann es nur geben, wenn die Hohlräume groß genug und zahlreich genug sind, um genügend Zwischenverbindungen bereitzustellen, um einen kontinuierlichen Weg für einen Gasstrom durch die Folie zu erzeugen. Aufgrund der langen schmalen Porenformen in der mit CaCO&sub3; gefüllten uniaxialen Polypropylen-Folie haben die Poren die Tendenz, daß sie schlechter miteinander verbindbar sind als bei einer ähnlichen Folie, die in beiden Richtungen gestreckt wird, da die Länge der Poren, die Verbindbarkeit und somit die Durchlässigkeit mit vermehrter Streckung zunehmen.
- Die uniaxial orientierte Plastikfolie der vorliegenden Erfindung hat O&sub2;-Durchlässigkeiten im Bereich von 77500 bis 155000000 cm³/(m² x atm x Tag) (5000 bis 10000000 cm³/(100 in² x atm x Tag)) und ein CO&sub2;:O&sub2; Gas-Trennungsverhältnis von ca. 1. Beim uniaxialen Orientierungsvorgang ergibt sich ein Temperaturbereich für die Verarbeitung ("das Verarbeitungsfenster") von mindestens 50ºC. Mit anderen Worten kann auf jeden Fall die Foliendurchlässigkeit kontrolliert werden, indem die uniaxiale Orientierungstemperatur und das Ausmaß der Orientierung in einem breiten Bereich eingestellt werden.
- Es hat sich herausgestellt, daß die uniaxiale Folie dieser Erfindung für die Verwendung in Verpackungsbehältern mit kontrollierter Atmosphäre einmalig angepaßt ist, wobei die Atmosphäre in dem Behälter durch Verwendung dieser Folie als eine gasdurchlässige Platte in einem Fenster in einer oder mehreren Wänden des Behälters kontrolliert wird. Der Behälter ist ansonsten aus einem im wesentlichen gasundurchlässigen Material konstruiert. Diese Folie bietet eine kontrollierte Strömung oder Fluß von CO&sub2; und O&sub2; durch ihre Wand bei einer Durchlässigkeit von 77500 bis 155000000 cm³/(m² x atm x Tag) (5000-10000000 cm³/(100 in² x atm x Tag)) mit einer Standardabweichung der Durchlässigkeit im Bereich von weniger als 35% und vorzugsweise weniger als 20% und einem CO&sub2;:O&sub2;-Verhältnis von 1. Die Durchlässigkeit und der Bereich der Platte (Membran) des Behälters ist dergestalt, daß ein Fluß von O&sub2; und CO&sub2; bereitgestellt wird, der ungefähr gleich der vorausgesagten O&sub2;-Respirationsrate für nicht mehr als 3,0 kg (6,6 lb) von eingepacktem Obst, Gemüse oder Blumen ist.
- Die Fähigkeit, die Atmosphäre in dem Behälter zu kontrollieren, stammt nicht nur von der Fähigkeit, den Bereich der durchlässigen Plastikmembran einzustellen, welcher eine Kommunikation zwischen dem Inneren und Äußeren des Behälters erlaubt, sondern auch von der Fähigkeit, die Durchlässigkeit der Platte zu wählen, um sie an eine Vielzahl von Erzeugnissen von frischem Obst, Gemüse und Blumen anzupassen.
- Bei jedem der folgenden Beispiele wurde die CAP-Folie durch Schmelzmischen eines Polymers, eines inerten Füllmaterials, eines Verarbeitungshilfsmittels und eines Stabilisators in einem Mischer, Extrudieren der Schmelzmischung in Stränge, Kühlen der Stränge, so daß der Feuchtigkeitspegel in ihnen unter 700 ppm gehalten wird, Pelletisieren der Stränge, Gießen einer Folie von den Strängen, Kühlen der Folie auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Folie und uniaxiales Orientieren der Folie in einem T.M. Langstrecker oder Vorwärtszugeinheit (forward draw unit) hergestellt. Die Folie wurde auf eine Dicke von ca. 0,1524-0,1651 mm oder 6,0-6,5 Milli-Inch (0,305 mm oder 12 Milli-Inch für Beispiel 4 und 0,343 mm oder 13,5 Milli-Inch für Beispiel 5) gestreckt. Für die Beispiele 1 bis 6 wurde die Mischung in einem Doppelschneckenextruder pelletisiert und später durch eine 406 mm oder 16 Inch breite Breitschlitzdüse (152 mm oder 6 Inch breite Breitschlitzdüse für Beispiel 5) bei einer Schmelztemperatur von 261ºC (217ºC für Beispiel 4 und 250ºC für Beispiel 5) extrudiert, um ein Gußteil zu bilden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten aufgezeichnet. Die Teilchengrößen des Füllmaterials in diesen Beispielen betrugen im Durchschnitt 3 µm. Ähnliche Ergebnisse wurden auch unter Verwendung der Teilchengrößen des Füllmaterials von 1µm und 12µm unter Verwendung des T.M. Langstreckers erhalten.
- Die Beispiele 4-6 sind vergleichende Beispiele.
- Für Vergleichszwecke wurde der gleichen Zusammensetzung wie in Beispielen 1-3 eine biaxiale Orientierung bei einer Reihe von Streckmaschinenofentemperaturen verliehen. In jedem Fall wurde das Gußteil zuerst in die Vorwärtsrichtung 5X bei einer Setztemperatur von 120ºC orientiert. Ein 3,5X (ungefähr) Zug in Querrichtung wurde dann bei der Reihe der unten aufgelisteten Temperaturen angewandt. (In jedem Fall war die angeführte Temperatur die "Setz"temperatur für die Streckzone der Streckmaschine). Die Sauerstoffdurchlässigkeiten, wie unten gezeigt, sind bei den meisten Orientierungstemperaturen viel zu hoch; bei einer hohen Orientierungstemperatur fällt die Durchlässigkeit abrupt auf einen sehr niedrigen Wert in einem sehr kleinen Temperaturintervall ab. CD Orientierung Setztemperatur (C) cm³/(100in²xatmxTag) O&sub2;-Durchlässigkeit cm³/(m²xatmxTag) weniger als 5000; die Folie schmolz und wechselte von undurchsichtig zu lichtdurchlässig
- Mengen von Gemüse (d.h. Pilze, Selleriestengel und Brokkoli) wurden in fest abgedichtete Glasbehälter gegeben und bei 4ºC in einem Kühlgerät gehalten. Die Atmosphäre innen in den Behältern war nur über eine mikroporöse Folienplatte aus der uniaxial orientierten Folie der Beispiele 1-3 und 6 in Verbindung mit der Außenatmospähre; die kreisförmige Platte bedeckte eine Öffnung im oberen Teil der Glasbehälter. Die anfängliche Gaszusammensetzung in den Behältern betrug ungefähr 21 Volumenprozent O&sub2;, ca. 0,03% CO&sub2; und ca. 78% N&sub2;. Die Ergebnisse dieser Tests sind unten in Tabelle 2 aufgezeichnet. Tabelle A Extrudat-Kühl-Verfahren Restmenge H&sub2;O ppm Aussehen des Gußteils max. uniaxiale Streckung bei 110ºC ohne Löcher Aussehen der Folie Wasserbad - 11 Sek. Wasserbad - 11 Sek. + Gebläse zum Entfernen der Tröpfchen Wasserbad - 2,5 Sek. + Gebläse Nur Luftkühlung sehr rauh rauh beinahe glatt am glattesten minimum sehr rauh, schmale dünne Flecken wie oben, jedoch weniger stark glatter, unbedeutende dünne Flecken Tabelle 1 Pro-fax 6501 (Polypropylen) (Ilimont Co.) Sp 164ºC, Dichte 0,903 g/cm³ Pro-fax SA841 Ethylen-Propylen-Copolymer) (2,7 mol % Ethylen, Sp 156ºC Dichte 0,90 g/cm³) Atomite CaCO, (Cyprus Ind. Minerals) (Dichte 2,71 g/cm³) Calcium-Stearat (Verarbeitungshilfe) (Dichte 1,03 g/cm³) B-225 Stabilisator (Ciba-Geigy) (Oxidationsinhibitor) (Dichte 1,09 g/cm³) Polybutylen 1710A (Shell Chemical Co.) Dichte 0,909 g/cm³ Dowlex 2045 LLDPE (Dow Chemical Co.) Schmelzindex 1,0, Dichte 0,920 g/cm³) uniaxiale Orientierung Gußdichte mm (Milli-Inch) O&sub2;-Durchlässigkeit cm³/(100 in² x atm x Tag) CO&sub2;-Durchlässigkeit cm³/(100 in² x atm x Tag) Tabelle 2 Beispiel Zusammensetzung d. Platte Dicke d. Platte mm (Milliinch) Plattenfläche (in²) O&sub2;-Durchlässigkeit der Platte (cm³/(100in²xatmxTag)) Menge an Gemüse (g) Art des Gemüses Gas im Behälter nach 7 Tagen O&sub2; Vol.% CO&sub2; Vol.% Aussehen nach 7 Tagen bei 4ºC Kontrolle (in der frischen Luft gelagert) nach 7 Tagen bei 4ºC Pilze verbessertes weiß und genießbar braun und ungenießbar braun und ungenießbare Enden Selleriestengel knackiger, weniger Braunverfärbung schlaff, gummiartig, braune Flecken an ausgetrockneten Stengelenden Brokkoli keine Braunverfärbung des Stengels, knackig Blümchen schlaff, ausgetrocknet
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung einer Folie zum Verpacken in
kontrollierter Atmosphäre (CAP), bei welchem ein
thermoplastisches Polymer mit einem inerten Füllmaterial
gefüllt wird, in eine Fläche gegossen wird und gestreckt
wird, um eine orientierte Folie zu bilden,
gekennzeichnet durch
a) Mischen durch Schmelzen in einem Behälter in einem
Temperaturbereich von 150º-300ºC der Bestandteile
i) 36-60 Gewichtsprozent (oder 64-84 Volumenprozent)
eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe der
Polypropylen-Homopolymere und -Copolymere,
ii) 36-60 Gewichtsprozent (oder 15-34 Volumenprozent)
eines inerten Füllmaterials auf der Basis des
Gewichts des Polymers und des Füllmaterials, wobei das
Füllmaterial eine durchschnittliche Teilchengröße von
0,3 bis 14 µm aufweist,
iii) 0,1-2,5 Gewichtsprozent (oder 0,2-5
Volumenprozent) eines Verarbeitungshilfsmittels, welches
Calciumstearat, Zinkstearat, Ölsäure oder Stearinsäure
ist, und
iv) 0-1,5 Gewichtsprozent (oder 0-3 Volumenprozent)
eines Stabilisators,
b) Halten des Feuchtigkeitspegels in der Schmelzmischung
auf einem Wert von weniger als 700 ppm,
c) Gießen einer Folie,
d) Abkühlen der Folie auf eine Temperatur unterhalb des
Schmelzpunktes der Folie,
e) Strecken der Folie in einer ihrer Dimensionen auf
eine
Größe, die mindestens ca. doppelt so groß ist wie
ihre ursprüngliche Gußgröße, wobei die Temperatur der
Folie während des Streckens in einem Temperaturbereich von
20 bis 160ºC sowie über der Einschnürungstemperatur
(line-drawing temperature) und unterhalb der
Schmelztemperatur des Polymers liegt, wobei das uniaxiale Strecken
der Folie beendet wird, wenn die Folie eine CO&sub2;- und O&sub2;-
Durchlässigkeit im Bereich von 77 500 bis 155 000 000
cm³/(m² x atm x Tag) (5 000 bis 10 000 000 cm³/(100 in²
x atm x Tag)) hat mit einer Standardabweichung der
Durchlässigkeit im Bereich von weniger als 35%, und
f) Kühlen der Folie auf Raumtemperatur.
2. Verfahren zum Herstellen einer CAP-Folie nach Anspruch
1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Schritt b) zum
Halten des Feuchtigkeitspegels in der Schmelzmischung
auf einem Wert von weniger als 700 ppm entweder durch
(i) Extrudieren der Schmelzmischung in Stränge, Kühlen
der Stränge in einem Wasserbad oder mit strömender Luft
und Pelletisieren der Stränge oder (ii) durch direktes
Gießen der heißen Schmelzmischung in eine Folie
durchgeführt wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer CAP-Folie nach Anspruch
1 oder 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der
Feuchtigkeitspegel in der Schmelzmischung auf einem Wert
von weniger als 300 ppm gehalten wird und die Folie
uniaxial auf eine Größe gestreckt wird, die mindestens ca.
6,5 mal so groß ist wie ihre ursprüngliche Gußgröße.
4. Verfahren zur Herstellung einer CAP-Folie nach Anspruch
1, 2 oder 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das
Verarbeitungshilfsmittel Calciumstearat ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer CAP-Folie nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch
gekennzeichnet,
daß das inerte Füllmaterial Calciumkarbonat,
Siliciumdioxid, Diatomeenerde, Bariumsulfat, Titandioxid
oder ein Partikel-Ton ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer CAP-Folie nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, weiterhin dadurch
gekennzeichnet, daß die Menge an inertem Füllmaterial 40 bis 55
Gewichtsprozent (oder 18 bis 29 Volumenprozent) beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung einer CAP-Folie nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß
die resultierende Folie ein CO&sub2;- und
O&sub2;-Durchlässigkeitsverhältnis von 1 hat.
8. Verwendung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 7
zur Herstellung einer CAP-Folie, die als eine Platte in
einer Seite eines Behälters für das Speichern von
frischen Früchten und Gemüse in kontrollierter Atmosphäre
verwendet wird.
9. Verwendung nach Anspruch 8, weiterhin dadurch
gekennzeichnet, daß das Material des Behälters mit Ausnahme
der Platte im wesentlichen gasundurchlässig ist.
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