DE3927626A1

DE3927626A1 - Schlauch aus polypropylen-schrumpffolie, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

Info

Publication number: DE3927626A1
Application number: DE19893927626
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Peiffer; Lothar Dr Bothe; Gunter Dr Schloegl; Klaus Heyse
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-02-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schlauch aus einer wenigstens einseitig siegelfähigen biaxial orientierten Schrumpffolie aus Polypropylen, auf ein Verfahren zu sei ner Herstellung und seine Verwendung.

Bei der Rundumetikettierung von z. B. zylindrischen Be hältern mit einer in Umfangsrichtung des Behälters hoch schrumpffähigen Folie wird üblicherweise die Folienbahn bedruckt, geschnitten und mittels einer Vorrichtung zu einem Schlauch mit sich überlappenden Rändern gefaltet (siehe "Verpackungsrundschau" 10/1983, S. 1121/1122; "Le bensmitteltechnik" 5/85, S. 228 bis 230). Es erfolgt an schließend eine Verklebung der Überlappungsnaht. Im letz ten Schritt der Verarbeitung wird das aus dem Schlauch gebildete Etikett auf den Behälter (z. B. eine Flasche) aufgesetzt und in einem Ofen auf den Behälter aufge schrumpft.

Typisches schrumpffähiges Folienmaterial ist z. B. breit gerecktes Hart-Polyvinylchlorid (PVC), dessen Ränder mit tels Tetrahydrofuran verklebt werden. Hinsichtlich des gewünschten Eigenschaftsbildes erfüllt die PVC-Folie alle Voraussetzungen.

Neben PVC sind aus Kosten- und Umweltgründen auch andere Materialien für obigen Verwendungszweck bekannt geworden. Sehr gute Eigenschaften sowohl vom Schrumpf, von der Op tik und den mechanischen Werten sind z. B. mit Schrumpf folien aus Polypropylen zu erreichen. Wegen der im Ver gleich zu PVC deutlich niedrigeren Dichte von PP (ρ_PVC = 1,38 kg/dm³, ρ_PP = 0,91 kg/dm³) entsteht hier ein beacht licher Kostenvorteil.

Eine solche neuartige PP-Schrumpffolie wird z. B. in der deutschen Patentanmeldung 39 17 652 beschrieben. Die Folie besteht in der Basisschicht im wesentlichen aus Propylen-Ethylen-Copolymeren; die gewünschten Schrumpf eigenschaften erhält die Folie durch die Anwendung eines speziellen Streckverfahrens.

Gegenüber bekannten Schrumpffolien aus Polypropylen sind folgende vorteilhafte Eigenschaften obiger Folie zu nen nen: bessere Schrumpfwerte, höhere mechanische Werte und verbesserte Optik. Zudem ist die Folie bedingt durch ei nen mehrschichtigen Aufbau siegelfähig.

Bei der Bildung eines Schlauches aus dieser Folie besteht jedoch das Problem, daß die Naht, die durch Siegelung der überlappenden Ränder hergestellt wird, infolge der hohen Siegeltemperatur in Umfangsrichtung schrumpft. An der Naht bilden sich dabei Falten, und der ursprüngliche Schlauchdurchmesser wird nicht mehr eingehalten. Durch diese Ungleichmäßigkeiten kommt es beim Anwender, dem Hersteller von mit aufgeschrumpften Etiketten versehenen Verpackungen, zu überaus unerwünschten Störungen und Stockungen im automatischen Produktionsablauf, was ver mieden werden soll.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ei nen schrumpffähigen Schlauch aus Polypropylen zu schaf fen, der einfach herstellbar ist, aber im Nahtbereich keine Schrumpffalten besitzt, der trotzdem eine ausrei chende Nahtfestigkeit aufweist und der einen gleich mäßigen Durchmesser besitzt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Schlauch der ein gangs genannten Gattung, dessen Kennzeichenmerkmale dar in bestehen, daß er eine längsaxiale Siegelnaht besitzt, an der die Ränder der den Schlauch bildenden Folie anein anderstoßen, und daß die aneinanderstoßenden Ränder mit einem die beiden Ränder überlappenden Folienstreifen aus siegelfähiger Folie versiegelt sind.

Der erfindungsgemäße Schlauch besteht aus einer flachen Folie, die in Längs- und Querrichtung streckorientiert ist und die ein besonders hohes Schrumpfvermögen in Quer richtung besitzt. Diese flache Folie besteht aus einer Basisschicht und wenigstens einer siegelfähigen Deck schicht und ist nach dem Coextrusionsverfahren herge stellt. Die Basisschicht besteht im wesentlichen aus ei nem Gemisch von Polypropylen und Propylen-Ethylen-Copoly meren, wobei gegebenenfalls Zusätze von hydriertem Koh lenwasserstoffharz vorteilhaft sein können.

Die siegelfähige Deckschicht enthält z. B. Polyethylen (LLDPE), Copolymere aus Ethylen, Propylen oder Butylen oder aber auch Mischungen aus Co- und Terpolymeren ent haltend die genannten Bausteine.

Vorteilhafterweise enthält die flache Folie noch eine weitere Deckschicht auf der Gegenseite zu der siegelfähi gen Deckschicht, mit der die Laufeigenschaften der Folie verbessert werden, insbesondere soll das Verblocken der Folie oder des aus der Folie gebildeten Schlauches ver hindert werden. Die weitere Deckschicht besteht zweck mäßigerweise aus einem Propylen-Homopolymer oder bevor zugt Ethylen-Propylen-Copolymer mit einem Ethylengehalt von 2 bis 5 Gew.-% und einem ausreichenden Zusatz an An tiblockmittel, beispielsweise aus Siliziumdioxid, Cal ziumcarbonat oder Aluminiumsilikat. Diese weitere Deck schicht kann ferner, um eine Bedruckung der Folie und des daraus gebildeten Schlauches zu ermöglichen, einer Oberflächenbehandlung mit einer elektrischen Corona sprühentladung unterzogen werden.

Zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften der Folie können übliche Antistatika eingearbeitet sein. Ein besonders geeignetes Antistatikum ist z. B. N,N-Bis ethoxyalkylamin, wobei die Alkylgruppe bevorzugt 8 bis 22 C-Atome aufweist. Die Zusatzmenge an Antistatikum liegt im üblichen Rahmen. Bei Einsatz von N,N-Bisethoxy alkylamin wird z. B. der Basisschicht 0,08 bis 0,25, be vorzugt 0,1 bis 0,2 Gew.-% zugesetzt. Wird das N,N-Bis ethoxyalkylamin in Deckschichten eingesetzt, beträgt der Zusatz 0,3 bis 0,7 Gew.-%. Zur Verbesserung der Gleit eigenschaften können der Folie übliche Gleitmittel wie z. B. Carbonsäureamide und Erucasäureamid zugesetzt wer den.

Zur Bildung des erfindungsgemäßen Schlauches wird ein Zu schnitt der flachen Folie so um die Längsachse zu einem Schlauch gebogen, daß die Ränder aneinanderstoßen. Dann wird ein die beiden Ränder der Folie überlappender Fo lienstreifen aufgesiegelt. Der Folienstreifen besteht aus Polyethylen oder aus einer Polypropylenfolie, die wenig stens eine siegelfähige Deckschicht trägt. Der Folien streifen hat zweckmäßigerweise eine Breite von etwa 3 bis 10 mm, vorzugsweise von 6 bis 8 mm, und eine Dicke im Be reich von 10 bis 30 µm, vorzugsweise von 15 bis 25 µm. Die angegebene Breite ist ausreichend, um die beim Schrumpfprozeß auftretenden Kräfte sicher zu übertragen. Durch die relativ geringe Dicke des Folienstreifens wird die Dicke der Naht im Vergleich zu einer Überlappungsnaht deutlich reduziert.

Die eingangs genannte Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend be schriebenen Schlauches gelöst. Zur Schlauchformung ist eine Vorrichtung geeignet, wie sie in der EP-A-02 24 808 näher beschrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht nun darin, daß ein Folienzuschnitt so entlang der Längsachse zu einem Schlauch gebogen wird, daß die Ränder des Folienzuschnitts aneinanderstoßen, und daß dann der Folienstreifen bei einer Temperatur im Bereich von 55 bis 90°C, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 75°C, aufge siegelt wird. Vorzugsweise wird während des Aufsiegelns die Rückseite des Schlauchs gekühlt, wobei unter der Rückseite die der Siegelnaht des Schlauchs diametral ge genüberliegende Umfangsfläche des Schlauches verstanden werden soll. Der Anpreßdruck soll dabei im Bereich von 0,5 bis 3 bar liegen und die Siegelzeit im Bereich von 0,5 bis 3 s, vorzugsweise von 1 bis 2 s. Vorzugsweise wird der Folienzuschnitt so umgebogen, daß die siegelfä hige Deckschicht den äußeren Umfang des Schlauches bil det, wobei die nach dem Schlauchinneren gerichtete Deck schicht eine Bedruckung trägt. Der Folienstreifen wird dabei von außen mit seiner siegelfähigen Oberfläche auf die siegelfähigen Deckschichten des Schlauches aufgesie gelt.

Daß unter den beschriebenen Verfahrensbedingungen eine ausreichende Nahtfestigkeit erreicht wird, war besonders überraschend, weil die Folie aus Polypropylen zum Errei chen eines besonders hohen Schrumpfvermögens in Querrich tung bei für Polypropylenfolien unüblich niedrigen Tempe raturen quergestreckt werden muß. Dies bedeutet, daß die siegelfähige Deckschicht, die aus einem Material mit im Vergleich zu dem Material der Basisschicht niederem Schmelzpunkt besteht, im Querstreckrahmen nicht schmilzt, sondern daß auch innerhalb der Deckschicht eine beachtli che Molekülorientierung erzeugt wird. Dadurch werden aber die Siegeleigenschaften dieser Folie schwerwiegend beein flußt, und Messungen haben ergeben, daß die Siegelan springtemperatur von Schrumpffolien mit siegelfähigen Deckschichten im Vergleich zu herkömmlich hergestellten biaxial orientierten und hitzefixierten Verpackungsfolien mit siegelfähigen Deckschichten gleicher chemischer Zu sammensetzung um 30 bis 40°C angehoben ist.

Es ist deshalb besonders überraschend, daß der erfin dungsgemäße Schlauch eine für seine erfindungsgemäße Ver wendung zur Herstellung wärmegeschrumpfter Rundumetiket ten ausreichende Nahtfestigkeit aufweist, wenn er nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Von wei terem Vorteil ist, daß der Schlauch bei Anwendung dieser Temperaturen praktisch nicht schrumpft und daß daher der Durchmesser des Schlauches konstant bleibt. Auch das op tische Erscheinungsbild der auf diese Weise hergestellten Naht ist sehr gut, da der Folienstreifen beim Siegeln ge ringfügig in die Folie eingedrückt wird. Verglichen mit einer herkömmlichen Überlappungsnaht sind bei dem erfin dungsgemäßen Schlauch kaum Kanten zu spüren, was einen positiven Effekt auf die Handhabung hat.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert werden. Für die Ausführungsbei spiele wurde eine Folie mit einem dreischichtigen Aufbau aus Basisschicht, einseitig darauf angeordneter siegelfä higer Deckschicht und gegenüber der siegelfähigen Deck schicht angeordneter Deckschicht mit Antiblockmittel her gestellt.

Die Basisschicht bestand dabei aus
10 Gew.-% isotaktischem Polypropylen,
8 Gew.-% hydriertem Cyclopentadienharz mit einer Er weichungstemperatur von 120°C,
81,6 Gew.-% statistischem Ethylen-Propylen-Copolymeren mit einem Ethylengehalt von 4,5 Gew.-% (T_M=136°C, Δh_M=70 J/g)
0,2 Gew.-% N,N-bis-ethoxyalkylamin und
0,2 Gew.-% Erucasäureamid.

Die siegelfähige Deckschicht bestand aus einer Mischung aus

1. statistischem Ethylen-Propylen-Buten-1-Copolymeren mit einem C₂-Gehalt von 1,4 Gew.-%, einem C₃-Gehalt von 95,8 Gew.-% und einem C₄-Gehalt von 2,8 Gew.-% und
2. einem statistischen Propylen-Buten-1-Copolymeren mit einem C₄-Gehalt von 66,8 Gew.-%.

Die auf der anderen Seite der Basisschicht angeordnete Deckschicht bestand aus einem Ethylen-Propylen-Copolyme risat mit einem Ethylengehalt von 4 Gew.-% und einem Ge halt von 0,2 Gew.-% Siliziumdioxid mit einer mittleren Teilchengreöße von 2 µm, bezogen auf das Gewicht der Deckschicht.

Diese ABC-Folie wurde über die Verfahrensschritte Coex trusion, Abkühlen, Längsstreckung, Querstreckung, Fixie rung hergestellt. Die Gesamtdicke der Folie betrug 40 µm, die Dicke der Deckschichten 0,7 µm. Die Herstel lungsbedingungen in den einzelnen Verfahrensschritten waren:

Extrusion: Temperatur der Schmelzen 240°C, Temperatur der Abzugswalze 30°C;
Längserstreckung: Temperatur T = 118°C, Längsstreckverhältnis λ = 1,8;
Querstreckung: Temperatur T = 105°C, Querstreckverhältnis λ = 10;
Fixierung: Temperatur T = 80°C, Zeitdauer t = 1 s.

Diese Folie wurde zu einem Schlauch geformt und mit einem Folienstreifen aus Polypropylen mit einer Siegelschicht gleicher chemischer Zusammensetzung wie die siegelfähige Deckschicht der Schrumpffolie versiegelt. Die Breite des Folienstreifens betrug 7 µm, er hatte eine Dicke von 20 µm. Der Anpreßdruck betrug 1 bar, die Siegelzeit war 1 s.

Die Siegeltemperaturen und die Ergebnisse, dargestellt als optisches Erscheinungsbild und Nahtfestigkeit sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben:

Tabelle

Das optische Erscheinungsbild wurde mit unbewaffnetem Auge vergleichend beurteilt. Mit + wird ein einwandfreies Aussehen des Nahtbereiches bezeichnet, mit - dagegen ein wegen Faltenbildung ungenügendes Bild.

Um die Nahtfestigkeit zu messen, wurde ein 15 mm breites Stück von dem erfindungsgemäßen Schlauch abgeschnitten. Dieses Schlauchstück wurde dann an der der Siegelnaht diametral gegenüberliegenden Stelle durchgetrennt und in ein Spannungsmeßgerät eingespannt. Mit dem Gerät wurde dann so lange an dem Folienstreifen gezogen und gleich zeitig die Spannung gemessen, bis die Siegelnaht riß. Für die einzelnen Beispiele ergaben sich die nachfolgen den Werte:

Beispiel 1: 70 N/mm²
Beispiel 2: 100 N/mm²
Beispiel 3: 10 N/mm².

Eine noch als ausreichend zu bezeichnende Nahtfestigkeit muß mindestens etwa 30 bis 40 N/mm² betragen.

Ein Schlauch nach Beispiel 1 wurde über eine Glasflasche gestülpt. Die Glasflasche und der darübergestülpte Schlauch wurden in einem Schrumpfofen 6 s lang einer Lufttemperatur von 300°C ausgesetzt. Danach war der Schlauch einwandfrei und glatt anliegend auf die Flasche aufgeschrumpft und wies keine Falten auf.

Claims

1. Schlauch aus einer wenigstens einseitig siegelfähi gen biaxial orientierten Schrumpffolie aus Polypropylen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine längsaxiale Siegel naht besitzt, an der die Ränder der den Schlauch bilden den Folie aneinanderstoßen, und daß die aneinanderstoßen den Ränder mit einem die beiden Ränder überlappenden Fo lienstreifen aus siegelfähiger Folie versiegelt sind.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schlauch bildende Folie noch eine weitere Deckschicht auf der Gegenseite zu der siegelfähigen Deck schicht aufweist, mit der das Verblocken des Schlauches verhindert wird.

3. Schlauch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Deckschicht ein Ethylen-Propylen-Copoly mer mit einem Ethylengehalt von 2 bis 5 Gew.-% enthält und einen Zusatz an Antiblockmittel wie Siliziumdioxid, Calziumcarbonat oder Aluminiumsilikat.

4. Schlauch nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die weitere Deckschicht an ihrer Oberfläche mit einer elektrischen Coronasprühentladung behandelt ist.

5. Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienstreifen eine Breite von 3 bis 10 mm, vorzugsweise von 6 bis 8 mm, und eine Dicke im Bereich von 10 bis 30 µm, vorzugsweise von 15 bis 25 µm, besitzt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Schlauches nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Folienzuschnitt aus einer hoch schrumpffähigen und siegelfähigen Polypropylenfolie so entlang seiner Längs achse zu einem Schlauch gebogen wird, daß die Ränder des Folienzuschnitts aneinanderstoßen, und daß dann ein sie gelfähiger Folienstreifen bei einer Temperatur im Bereich von 55 bis 90°C, vorzugsweise im Bereich von 60 bis 75°C, aufgesiegelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch während des Aufsiegelns auf der Rücksei te gekühlt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Folienzuschnitt so umgebogen wird, daß die siegelfähige Deckschicht den äußeren Umfang des Schlauches bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch ge kennzeichnet, daß vor dem Umbiegen des Folienzuschnittes die Polypropylenfolie auf ihrer der siegelfähigen Seite gegenüberliegenden Oberfläche mit einer elektrischen Coronasprühentladung behandelt und bedruckt wird.

10. Verwendung eines Schlauches nach einem der Ansprü che 1 bis 5 für die Rundumetikettierung von Flüssigkeits behältern, insbesondere für Getränkeflaschen.

11. Getränkeflasche umfassend eine Flasche aus Glas und ein darauf aufgeschrumpftes Rundumetikett, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rundumetikett aus einem Schlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, hergestellt nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gebildet ist.