DE4205418C2 - Bei der Verarbeitung in der Schmelze verbrauchbare Packung - Google Patents
Bei der Verarbeitung in der Schmelze verbrauchbare PackungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Packungen, die in der
Schmelze verarbeitbarer Produkte mitgeschmolzen werden
und insbesondere solche Packungen, die als Verpackungs-
Behälter Folien verwenden, die zusammen mit den in ihnen
enthaltenen, in der Schmelze verarbeitbaren Produkten
verbrauchbar sind.
Das Verpacken und Versenden von Produkten ist stets von
der Frage begleitet - was geschieht mit dem Verpackungs
material? Heute können Verpackungsmaterialien entweder
verbrannt, deponiert oder im Recycling einer Wiederver
wendung zugeführt werden. Mit zunehmend strengerer
Gesetzgebung in bezug auf die Umwelt kommen die Verbren
nung oder die Endlagerung von Verpackungsmaterialien
nicht mehr in Betracht.
Polymere Produkte und Elastomere werden zweckmäßiger
weise in 25-kg-Beuteln verpackt, die nach der Entnahme
des Inhalts typischerweise verbrannt oder auf eine
Deponie verbracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist, strapazierfähige Beutel zu
schaffen, deren Entsorgung keine Umwelt-Probleme aufwirft,
für solche Produkte.
Die Probleme der Entsorgung der Beutel-Abfälle für
solche Produkte werden mittels der vorliegenden Erfindung
durch die Verwendung eines Beutels gelöst, der zusammen
mit dem Inhalt des Beutels in ein Endprodukt eingearbeitet
wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verbrauchbare
Packung bereitgestellt, die in einem Arbeitsgang der
Verarbeitung in der Schmelze verwendet werden kann und
die einen Behälter und ein darin enthaltenes, in der
Schmelze verarbeitbares Produkt umfaßt, wobei der Be
hälter eine Folie aus einem Ethylen-Copolymer umfaßt,
das einen Schmelzpunkt, der niedriger ist als die Tempe
ratur des Arbeitsganges der Verarbeitung in der Schmelze,
und eine nach ASTM D882 gemessene Steifigkeit hat,
die größer als 400 MPa ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung verpackte Produkte sind
solche, die in einem Arbeitsgang der Verarbeitung in der
Schmelze eingesetzt werden. Ein Arbeitsgang der Verarbei
tung in der Schmelze ist einer, bei dem verschiedenartige
Materialien erhitzt und miteinander vermischt werden.
Das Erhitzen erfolgt typischerweise auf eine Temperatur
oberhalb des Erweichungspunkts des schmelzbaren Haupt
materials, so daß dieses während des Vermischens fließt.
Das Mischen erfolgt typischerweise in mechanischen
Mischgeräten, Mahl- oder Mischwalzen, Kalandern und
Extrudern.
In der Schmelze verarbeitbare Produkte sind typischer
weise Polymere, Elastomere und Additive für diese
Produkte wie Polymere und Füllstoffe. Beispielweise wird
ein NEOPRENE-Elastomer auf 85°C bis 95°C erhitzt, bei
dieser Temperatur, gegebenenfalls mit anderen Zusatz
stoffen, geknetet, kalandriert oder gepreßt und ausge
härtet. Schmelzkleber werden aus Ethylen/Vinylacetat-
Copolymeren hergestellt; diese Copolymeren können
erfindungsgemäß verpackt und dann in beheizten Misch
apparaturen verarbeitet werden, wie dies gängige Praxis
ist. Der Beutel kann vor dem Eintragen in die Apparatur
zweigeteilt oder zu Schnitzeln zerkleinert werden.
Eine Folie zur Herstellung eines Beutels oder eines
anderen Behälters zum Verpacken eines in der Schmelze
verarbeitbaren Produkts ist eine flache extrudierte oder
eine geblasene extrudierte Folie eines filmbildenden
Ethylen-Copolymers, das einen Schmelzpunkt, der niedri
ger ist als die Temperatur des für das verpackte Produkt
angewandten Arbeitsganges der Verarbeitung in der
Schmelze, und eine nach ASTM D882 gemessene Steifigkeit
hat, die größer als 400 MPa ist. Typischerweise sind
solche Copolymere Ethylen/Säure-Copolymere und von
diesen abgeleitete Ionomere. Ionomere werden bevorzugt.
Verfahren zur Herstellung von Ionomeren aus Ethylen/Säure-
Copolymeren sind wohlbekannt und in dem US-Patent
32 64 272 (Rees) beschrieben, auf das hier ausdrücklich
Bezug genommen wird. Die Herstellung direkter Säure-
Copolymerer, auf denen Ionomere basieren, ist in dem
US-Patent 43 51 931 (Armitage) beschrieben, auf das hier
ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen wird. Säure-
Copolymere mit hohen Säure-Gehalten können Verschmut
zungs-Probleme in kontinuierlich arbeitenden Polymeri
sations-Anlagen verursachen. Diese können jedoch durch
den Einsatz der "Verschnittmittel-Technologie" vermieden
werden, wie sie in dem US-Patent 50 28 674 (Hatch et
al.) beschrieben ist.
Die korrekte Kombination aus Schmelzpunkt und Steifig
keit für irgendein Ethylen-Copolymer kann durch Verände
rung des Gehalts an ungesättigter Monocarbonsäure in dem
Copolymer, des Prozentsatzes der Neutralisation der
Säure durch ein Metall-Ion und des eingesetzten Metall-
Ions variiert werden. Ionomere, die aus Polymeren von
Ethylen/Acrylsäure oder Methacrylsäure, die mehr als
15 Gew.-% Säure enthalten, hergestellt sind, sind
steifer als Ionomere, die weniger Säure enthalten. Die
Schmelzpunkte der Copolymeren sinken mit steigendem
Säure-Gehalt; die Neutralisation übt hierauf keinen sehr
starken Effekt aus.
Beispielsweise schmilzt LDPE ohne Säure bei etwa 114°C,
und ein Copolymer aus Ethylen/15 Gew.-% Methacrylsäure
schmilzt bei etwa 90°C. Sowohl der Schmelzpunkt als
auch die Kristallinität nehmen ab, bis ein Säure-Gehalt
von etwa 45% Methacrylsäure erreicht ist.
Die Steifigkeit des Ethylen-Copolymers kann durch
Variieren des Metall-Ions variiert werden, das zur
Neutralisation der in dem Copolymer enthaltenen Säure
verwendet wird. Lithium-Ionomere neigen zur Bildung der
steifsten Copolymeren; hierauf folgen dann Natrium,
Magnesium und Zink unter den gebräuchlichen, bei Iono
meren eingesetzten Metallen. Es ist notwendig, auf hohe
Säure-Gehalte ohne Neutralisation zu gehen, um die
Steifigkeit in demselben Maße zu erhöhen wie bei einem
niedrigeren Säure-Gehalt mit Neutralisation. Bevorzugte
Ethylen-Copolymere für die meisten Verwendungszwecke
haben einen Schmelzpunkt im Bereich von 75°C bis 95°C
und eine Steifigkeit von über 500 MPa, vorzugsweise im
Bereich von 500 bis 650 MPa.
Unter Berücksichtigung der obigen Parameter für den
Schmelzpunkt und die Steifigkeit des Ethylen-Copolymers
umfaßt das Copolymer 55 bis 90 Gew.-% Ethylen und 10 bis
45 Gew.-% einer ungesättigten Monocarbonsäure mit 3 bis
8 Kohlenstoff-Atomen, vorzugsweise Acrylsäure oder Meth
acrylsäure. Die Säure in dem Copolymer wird zu 0 bis
40% durch wenigstens ein aus Lithium, Natrium, Magne
sium und Zink ausgewähltes Metall-Ion neutralisiert,
vorzugsweise Lithium und Natrium allein oder in Kombina
tion mit anderen Metall-Ionen. Brauchbare Copolymere
enthalten 10 bis 25 Gew.-% der Säure, die auf einem Wert
von 10 bis 40% durch wenigstens ein Metall-Ion neutra
lisiert ist; oder sie enthalten 25 bis 45 Gew.-% der
Säure bei geringerer Neutralisation, typischerweise von
0 bis 10%. Bevorzugt wird ein Ethylen-Copolymer, das 15
bis 25 Gew.-% Methacrylsäure enthält, die zu 20 bis 40%
durch Natrium-Ionen neutralisiert ist. Die Neutralisa
tion mit Lithium kann ebenfalls angewandt werden, um
ein steiferes Polymer zu erhalten.
Die in der vorliegenden Erfindung brauchbaren Ethylen-
Copolymeren werden mittels irgendeiner, dem Fachmann
bekannter Arbeitsweise zu Folien verarbeitet, darunter
der Extrusion zu flachen Folien oder der Extrusion zu
Blas-Folien. Die Dicke der eingesetzten Folie hängt von
der Größe und dem Gewicht der Packung ab. Typischerweise
sollte eine Folien-Dicke von 70 bis 125 µm für 25 kg-
Beutel mit Polymeren und Elastomeren angemessen sein.
Die Folien für die Beutel können aus einer Schicht ge
bildet werden, oder sie können aus mehreren, gemeinsam
extrudierten Schichten bestehen, von denen jede Schicht
verschiedene Eigenschaften für unterschiedliche Arten
des Schutzes des Inhalts ergibt.
Beispielsweise können eine schwarze innere Schicht zum
Schutz vor ultraviolettem Licht, eine weiße mittlere
Schicht aus Gründen des Aussehens und eine klare äußere
Schicht zur Bedruckbarkeit und Klebrigkeit vorliegen.
Klebrigkeit ist erwünscht, damit die Beutel mit minimalem
Rutschen gestapelt werden können.
Packungen der Erfindung werden in der Weise verwendet,
daß einfach der gesamte Beutel mit seinem Inhalt in dem
Arbeitsgang der Verarbeitung in der Schmelze zum Einsatz
kommt. Der Beutel schmilzt während der Verarbeitung und
wird zusammen mit dem Inhalt des Beutels in das Endprodukt
eingearbeitet. Die Menge des Polymers aus dem
Beutel in dem Endprodukt ist klein; somit werden die
Eigenschaften des Endprodukts nur minimal, wenn überhaupt,
beeinflußt.
Die Erfindung ist zu verstehen aufgrund der folgenden
Beispiele, in denen Teile und Prozentangaben auf das
Gewicht bezogen sind und die Temperatur in °C angegeben
ist.
Ein Ionomer-Copolymer (80% Ethylen/20% Methacrylsäure,
zu 35% mit Natrium-Ionen neutralisiert; Schmelzfluß-
Index 2,6 bei 190°C und 2,16 kg) wurde unter Einsatz
einer konventionellen Folien-Blas-Extrusions-Anlage und
anwendbarer Bedingungen zu Folien von 80 µm und 120 µm
Dicke verarbeitet.
Das Copolymer wurde durch einen Düsenspalt von 0,8 mm
bei einer Temperatur von 200°C unter Anwendung eines
Aufblas-Verhältnisses von 1 : 2,5 extrudiert. Die
Folien-Dicke wurde über die Geschwindigkeit der Extru
der-Schnecke gesteuert. Der Folienschlauch wurde flach
aufgewickelt. Die Folie schmilzt bei 85°C und hat eine
Sekantenmodul-Steifigkeit, gemessen nach ASTM D882, von
517 MPa.
Der resultierende Copolymer-Schlauch wird geöffnet, bei
einer Temperatur von 95°C mit einem Heißsiegelstab
verschweißt, um Boden-Dichtungen herzustellen, und dann
abgeschnitten, so daß ein Kissen-Beutel erhalten wird.
Die Beutel werden mit 25 kg NEOPRENE (Chloropren-Elasto
mer) gefüllt und entweder durch Vernähen mit polymeren
Fäden, die bei einer Temperatur unterhalb von 95°C
schmelzen, oder durch Heißversiegeln bei 95°C mit einem
Heißsiegelstab verschlossen.
Die mit NEOPRENE gefüllten Beutel sind hinreichend stark
und haltbar, um das NEOPRENE, mit einer Information zur
Identifizierung und Partie-Nr., ohne Beschädigung vom
Herstellerwerk über die Lagerung und den Transport zu
der Mischanlage des Kunden zu befördern. Sie brauchen
nicht geöffnet zu werden, sondern die Beutel zusammen
mit ihrem NEOPRENE-Inhalt können direkt in den Innen
mischer hineingegeben werden, wo sie mit den anderen
Bestandteilen kompoundiert werden. Als Folge hiervon
gibt es kein Entsorgungsproblem für den Beutel, der bei
der normalen Temperatur des Vermischens (90°C bis
95°C) schmilzt und vollständig in den Kompound einge
arbeitet werden kann, was einen vernachlässigbaren
Effekt auf die nachfolgenden Eigenschaften des Kompounds
ergibt.
Mehrschichtige schlauchförmige Beutel wurden mit Hilfe
eines Folienblasverfahrens unter Verwendung des in
Beispiel 1 beschriebenen Copolymers hergestellt. Die
Beutel sind 120 µm dick und umfassen eine schwarze,
pigmentierte innere Schicht von 40 µm Dicke, eine weiße,
pigmentierte mittlere Schicht von 40 µm Dicke und eine
transparente äußere Schicht von 40 µm Dicke.
Die Beutel werden mit NEOPRENE gefüllt, und wenn sie in
eine Kautschuk-Mühle eingebracht werden, findet sich in
dem resultierenden NEOPRENE-Produkt kein Beweisanzeichen
mehr für die Beutel.
Claims (9)
1. Verbrauchbare Packung, die in einem Arbeitsgang der
Verarbeitung mit den in ihr verpackten Produkten in der
Schmelze verarbeitet werden kann und die einen Behälter
und ein darin enthaltenes, in der Schmelze verarbeitbares
Produkt umfaßt, wobei der Behälter eine Folie aus
einem Ethylen-Copolymer umfaßt, das einen Schmelzpunkt,
der niedriger ist als die Temperatur des Arbeitsganges
der Verarbeitung in der Schmelze, und eine nach
ASTM D882 gemessene Steifigkeit hat, die größer als
400 MPa ist.
2. Packung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Behälter ein Beutel ist.
3. Packung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das in der Schmelze verarbeitbare Produkt
ein Polymer, ein Elastomer, Asphalt oder ein Additiv
ist, das mit einem Polymer oder Elastomer vermischt
wird.
4. Packung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ethylen-Copolymer einen Schmelz
punkt im Bereich von 75°C bis 95°C und eine Steifigkeit
von mehr als 500 MPa hat.
5. Packung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ethylen-Copolymer 55 bis
90 Gew.-% Ethylen und 10 bis 45 Gew.-% einer ungesättigten
Monocarbonsäure mit 3 bis 8 Kohlenstoff-Atomen
umfaßt, die zu 0 bis 40% durch wenigstens ein aus
Lithium, Natrium, Magnesium und Zink ausgewähltes
Metall-Ion neutralisiert ist.
6. Packung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ethylen-Copolymer 10 bis 25 Gew.-% Acrylsäure oder Methacrylsäure
enthält, die zu 10 bis 40% durch wenigstens
ein aus Lithium, Natrium, Magnesium und Zink ausgewähltes
Metall-Ion neutralisiert ist.
7. Packung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ethylen-Copolymer 25 bis 45 Gew.-% Acrylsäure oder Methacrylsäure
enthält, die zu 0 bis 10% durch wenigstens
ein aus Lithium, Natrium, Magnesium und Zink ausgewähltes
Metall-Ion neutralisiert ist.
8. Packung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ethylen-Copolymer 15 bis 25 Gew.-% Methacrylsäure enthält,
die zu 20 bis 40% durch wenigstens ein aus
Lithium und Natrium ausgewähltes Metall-Ion neutralisiert
ist.
9. Packung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Folie 70 bis 125 µm dick
ist.
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1996
- 1996-10-07 US US08/726,034 patent/US5789048A/en not_active Expired - Lifetime
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