DE60029201T2

DE60029201T2 - Verfahren zum drucken eines substrates und so erhaltener artikel

Info

Publication number: DE60029201T2
Application number: DE2000629201
Authority: DE
Inventors: W. Mendy Moore MOSSBROOK; M. Kenneth Simpsonville REGISTER; Chien-Lu Greer HSU; Milton J. Anderson BOWEN
Original assignee: Cryovac LLC
Current assignee: Cryovac LLC
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2020-02-08
Also published as: AU3484400A; NZ513345A; ATE332340T1; CA2359735C; BR0008110A; AU763180B2; US6231953B1; EP1161505A1; DE60029201D1; WO2000047683A1; EP1161505B1; CA2359735A1

Description

Technischer Hintergrund 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Drucken, insbesondere das Drucken auf sich bewegende Substrate und spezieller das Drucken auf sich bewegende flexible Bahnen und Folien, insbesondere jene des Typs, der zum Verpacken von Produkten verwendet wird.
2. Hintergrund der Erfindung
Das Drucken auf sich bewegende Substrate, insbesondere flexible thermoplastische Substrate, wie sie beim Verpacken verwendet werden, ist weiterhin ein Bereich des industriellen Interesses und der Forschung. Das Bedrucken dieser Substrate stellt mehrere Herausforderungen dar, einschließlich kurzfristiger und langfristiger Adhäsion, Opazität, Beständigkeit des Substrats gegenüber Blockieren, Beständigkeit der Substratoberfläche und des gedruckten Bilds gegenüber mechanischer Beanspruchung, Abrieb des gedruckten Bilds und dergleichen.
Von den verschiedenen Substraten, die bedruckt werden, weisen flexible Feinfolien und Folien (nachfolgend kollektiv als "Folien" bezeichnet) spezielle Probleme auf, die aus den vielen verschiedenen Endanwendungsanforderungen resultieren, die sie erfüllen sollen. Speziell müssen Verpackungen, die aus derartigen Folien hergestellt sind oder diese einbeziehen, in der Lage sein, das darin enthaltene Produkt bzw. die darin enthaltenen Produkte adäquat zu schützen. In Abhängigkeit von dem speziellen Produkt gehören zu Charakteristika, die für diese Folie erforderlich sind, unter anderem, dass sie eine Barriere für ein oder mehrere Gase (z. B. Sauerstoff) sind, hohe Durchlässigkeit für ein oder mehrere Gase bereitstellen (z. B. Kohlendioxid und/oder Sauerstoff), Geruchssperre oder -durchlässigkeit, Gebrauchsfestigkeit, leichte Siegelbarkeit, Bereitstellung starker Siegelung(en), Fähigkeit, erhöhte Temperaturen und/oder Drücke auszuhalten, und dergleichen. Die spezielle Kombination der Anforderungen hängt natürlich von der speziellen Endanwendung ab.
Trotz der vielen verschiedenen Endanwendungen, für die Verpackungsfolien genommen werden, müssen sie dennoch Worte und veranschaulichende Bilder in einer Weise zeigen können, die Verbraucher informieren und sie verleiten, das darin verpackte Produkt zu kaufen. Um dies zu tun, müssen die gedruckten Worte und/oder Bilder sicher an einer Schicht der Folie haften, normalerweise der äußersten Schicht. In Abhängigkeit von der speziellen Folienstruktur, die die spezielle Endanwendung verlangt, ergeben sich dem Fachmann vollkommen neue Kombinationen von Problemen.
Folien mit Polyolefinsiegelschichten werden wegen ihrer erwünschten Siegelcharakteristika für viele verschiedene Endanwendungen verwendet. Von den Polyolefinen werden Schichten auf Ethylenbasis am häufigsten verwendet. Viele Tinten, die zum Bedrucken von Folien verwendet werden, sind jedoch Formulierungen auf Nitrocellulose/Polyamid- oder Nitrocellulose/Polyurethan-Basis. Wegen der chemischen Unverträglichkeit zwischen polyolefinhaltigen Schichten und diesen Tinten haften gedruckte Bilder oft nicht gut an Folien mit polyolefinhaltigen Außenschichten. Dieses fehlende Haftvermögen manifestiert sich mitunter sofort, z. B. verschmiert die Tinte, wenn die Folie weiterverarbeitet wird, und mitunter nach einiger Zeit, z. B. hebt die Tinte von der Folie ab und haftet an den Fingern des Endverbrauchers.
Es sind viele Lösungen zur Überwindung dieses Problems vorgeschlagen worden. Eine Lösung ist, das Bild/die Bilder auf eine andere, verträglichere Schicht der Folie zu drucken und danach die Polyolefinsiegelschicht über den bedruckten Abschnitt der Folie zu laminieren. Dieses Verfahren wird oft als eingeschlossenes Bedrucken (trap printing) bezeichnet. Es ist jedoch eine separate Laminierungsstufe erforderlich, die die zusätzlichen Kosten und Probleme einer weiteren Fertigungsstufe mit sich bringt. Eingeschlossenes Bedrucken wird überdies undurchführbar, wenn die fragliche Folie orientiert ist und ihre Endanwendung Wärmeschrumpfung beinhaltet. Dies ist auf die Neigung der Folien zurückzuführen, mit unterschiedlichen Raten zu schrumpfen, was zu einem verzerrten Bild führt.
Eine weitere üblichere Lösung ist die chemische oder physikalische Grundierung der äußeren Oberfläche der Siegelschicht, damit sie aufnahmefähiger für Tinte(n) wird, die darauf aufgebracht wird bzw. werden. Physikalisches Grundieren beinhaltet das Aufrauen der äußeren, zu bedruckenden Oberfläche durch beispielsweise eine oxidierende Behandlung, wie Koronaentladung oder Flammenbehandlung. Obwohl physikalisches Grundieren das Tintenadhäsionsproblem löst, kann sich die aufgeraute Oberfläche für andere Zwecke, wie beispielsweise Maschinenbearbeitbarkeit, anders verhalten. Der Verlust der Maschinenbearbeitbarkeit kann zu niedrigerer Produktivität und niedrigerem Durchsatz führen. Oberflächenbehandlungen können zudem Polymerketten vernetzen, insbesondere jene in der Oberflächenschicht, wodurch die Siegelfähigkeit der Folie abnehmen kann. Derartige Oberflächenbehandlungen neigen zudem im Zeitverlauf zur Alterung, insbesondere mit oberflächenaktiven Mitteln (z. B. Gleitmitteln, Antibeschlagmitteln, usw.), wodurch die Lagerbarkeit der Folie begrenzt wird.
Chemisches Grundieren beinhaltet das Aufbringen einer Schicht aus Material, das zur Verträglichmachung der fraglichen Schicht und der Tinte(n) dient. Zu typischen Grundierungen gehören Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (nachfolgend "EVA") und/oder Ethylen/Acrylsäure-Copolymer (nachfolgend "EM"). Die Aufbringung einer separaten Grundierungsschicht trägt jedoch nicht nur zu Zeitaufwand und Kosten des Druckverfahrens bei, sondern verringert auch die Anzahl der Farben, die auf eine gegebene Folie aufgebracht werden können. Genauer gesagt muss ein Betreiber einer Druckerpresse normalerweise die pigmentierte Tinte, die normalerweise von der ersten Druckstation zugeführt wird, durch Grundierung ersetzen. Somit kann Druckflexibilität verloren gehen und durch die Verwendung einer Grundierung mühsames Einrichten der Druckerpresse und Reinigung notwendig sein. Weil Grundierungen in der Regel farblos sind, ist es zudem sehr schwierig, eine richtige Lagegenauigkeit zu erreichen.
Wenn die Folienoberfläche grundiert wird, können unabhängig davon, ob jene Grundierung von chemischer oder physikali- scher Natur ist, die resultierenden Vorteile im Zeitverlauf infolge von Migration des Gleitmittels vom Inneren der Folie auf ihre äußeren Oberflächen verloren gehen. Oft wird ein Gleitmittel, wie beispielsweise ein Wachs auf Amidbasis, üblicherweise zugegeben, um die Maschinenverarbeitbarkeit einer Folie zu erhöhen, indem ihr Reibungskoeffizient verringert wird. Derartige Wachse reduzieren jedoch auch, was nicht überraschend ist, die Fähigkeit der Folien, an darauf aufgedruckten Tinte(n) zu haften.
Bei vielen Endanwendungen werden dem Gemisch, aus dem Oberflächenschichten hergestellt werden, ein oder mehrere Antibeschlagmittel zugesetzt. Antibeschlagmittel setzen die Oberflächenspannung der Oberflächenschichten herab, sie können in dem Verfahren jedoch auch die Fähigkeit der Tinte stören, an eben diesen Oberflächenschichten zu haften. Die Neigung der Antibeschlagmittel, von einer Oberfläche weg zu migrieren, in die sie eingeschlossen sind, ist ebenfalls wohl bekannt.
Die Herstellung bestimmter Folientypen kann die Verwendung von Schmiermitteln (z. B. Silikon) auf der Oberfläche der Folie beinhalten, um die Maschinenverarbeitbarkeit während der Verarbeitung zu unterstützen. Diese Schmiermittel können ebenfalls die Fähigkeit der Tinte stören, an der Oberflächenschicht/den Oberflächenschichten zu haften.
Es bleibt somit ein Bedarf an einem Verfahren zum Bedrucken von Folien, die eine Siegelschicht auf Polyolefinbasis einschließen, bei dem diese Schicht nicht grundiert werden muss. Dieses Verfahren kann vorzugsweise die Abnahme der Bedruckbarkeit berücksichtigen, die mit der Anwesenheit von Gleit- und Antibeschlagmitteln zusammenhängt.
JP-A-57209973 offenbart eine Drucktintenzusammensetzung, die ein mit ungesättigter Carbonsäure modifiziertes Ethylen/Vinylacetat-Copolymer und chloriertes Polypropylen umfasst. Diese Tintenzusammensetzung wird auf Polyethylenfolien aufgebracht, und ihr wird hervorragende Wärme- und Ölbeständigkeit attestiert.
US 4,073,992 offenbart ein Verfahren zur Bildung eines haftenden Bilds auf einem Polyolefinsubstrat, indem ein pigmentiertes Polyolefinpulver in einem gewählten Muster auf heiße Bereiche auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht wird und die Teilchen des Pulvers mit der Substratoberfläche und miteinander verschmolzen werden. Das Haften des Bilds an dem Substrat kann verbessert werden, indem eine klare Deckfolie oder eine Deckbeschichtung aus schmelzbarem Harz aufgebracht wird.
US 3,216,885 offenbart Drucktintenzusammensetzungen, die einen größeren Anteil eines mit Carboxylreagenz modifizierten Ethylenpolymerwachses und eine Färbungsverbindung umfassen. Es wird gesagt, dass die Zusammensetzungen hervorragende Adhäsion an Polyethylenoberflächen zeigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Zusammengefaßt liefert die vorliegende Erfindung eine bedruckte Folie, die eine Oberflächenschicht und direkt an der Oberflächenschicht haftend eine Druckfarbe aufweist, die in einem Harz dispergierte Pigmentpartikel enthält. Die Oberflächenschicht enthält ein Polymer, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält, während das Harz der Druckfarbe ein Polymer enthält, das von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält. Das Harz hat eine Polarität, die über derjenigen des genannten Polymers der Oberflächenschicht liegt.
Die oben beschriebene bedruckte Folie schließt auch eine zweite Druckfarbe ein, die auch in einem Harz dispergierte Pigmentpartikel enthält, die auf jene Bereiche der Folie aufgebracht wird, die bereits mit der ersten Tinte bedruckt sind. Das Harz der zweiten Tinte hat eine Polarität über derjenigen des Harzes der ersten Tinte.
Natürlich kann eine Packung bereitgestellt werden, wobei die erfindungsgemäße bedruckte Folie einen verpackten Gegenstand im Wesentlichen vollständig umgibt.
Die bedruckte erfindungsgemäße Folie überwindet die schlechte Adhäsion, die sich normalerweise im Zusammenhang mit Folien mit einer Oberflächenschicht zeigt, die ein Polymer mit von Ethylen abgeleiteten monomeren Einheiten enthält, indem eine Druckfarbe mit einem Harz verwendet wird, das ein Polymer enthält, das von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält. Obwohl die Polarität dieses Polymers allgemein größer als diejenige des Polymers der Oberflächenschicht ist, liegt sie unter derjenigen der Polymere, die typischerweise als Druckfarbenharze verwendet werden, wie beispielsweise den genannten Formulierungen auf Nitrocellulose/Polyamid- oder Nitrocellulose/Polyurethanbasis. Die relativ ähnlichen Eigenschaften des Polymers der Oberflächenschicht und des Druckfarbenharzpolymers, die in der erfindungsgemäßen bedruckten Folie verwendet werden, tragen dazu bei, dass die Druckfarbe an der Oberflächenschicht der Folie haftet.
Nachdem eine Schicht aus Druckfarbe, die ein Harz enthält, das Polymer enthält, welches von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält, auf die Oberflächenschicht einer Folie aufgebracht worden ist, kann sie als "Basisbeschichtung" zum Aufbringen nachfolgender weiteren Druckfarbenschichten dienen. Eine derartige Schicht kann beispielsweise mit einer Standarddruckfarbe (z. B. Formulierung auf Polyamid-, Nitrocellulose/Polyamid- oder Nitrocellulose/Polyurethan-Basis) mit guter Haftung zwischen der Oberflächenschicht und der ersten Druckfarbenschicht und zwischen der ersten und zweiten Druckfarbenschicht bedruckt werden. Diese Überdrucktechnik kann sehr vorteilhaft bei Druckaufträgen verwendet werden, die die Verwendung von weißer Tinte erfordern. Indem weißes Pigment sowohl in die erste als auch in die zweite Druckfarbenschicht eingeschlossen wird, kann man eine bedruckte Folie mit Druckfarbenabdeckung, Opazität und Helligkeit erhalten, die sich mit zuvor erhältlichen Techniken schwer, wenn überhaupt, erreichen ließen.
Die folgenden Definitionen gelten in der gesamten Erfindung, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist:
"angeordnet auf" bedeutet in Bezug auf die Position einer Druckfarbe relativ zur Oberflächenschicht der bedruckten Fo lie, daß sie als Beschichtung aufgebracht oder aufgetragen ist, so dass sie sich in innigem Kontakt mit einer Hauptoberfläche der Folie befindet;
"flexibel" bedeutet, dass sie ohne katastrophales Versagen verformt werden kann;
"Polymer" bedeutet das Polymerisationsprodukt von einem oder mehreren Monomeren und schließt Homopolymere, Copolymere und Interpolymere sowie Gemische und Modifikationen davon ein;
"monomere Einheit" bedeutet jenen Anteil eines Polymers, der von einem einzelnen Reaktantmolekül stammt, beispielsweise hat eine "monomere"-Einheit von Ethylen die allgemeine Formel -CH₂-CH₂-;
"Homopolymer" bedeutet ein Polymer, das im Wesentlichen aus einem einzigen Typ sich wiederholender monomerer Einheit besteht;
"Copolymer" bedeutet ein Polymer, das von zwei Reaktanten (normalerweise Monomeren) abgeleitete monomere Einheiten einschließt, und schließt statistische, Block-, segmentierte, Pfropf-, usw. Copolymere ein.
"Interpolymer" bedeutet ein Polymer, das von mindestens zwei Reaktanten (normalerweise Monomeren) abgeleitete monomere Einheiten einschließt, und schließt Copolymere, Terpolymere, Tetrapolymere und dergleichen ein;
"Polyolefin" bedeutet ein Polymer, bei dem einige mer-Einheiten von einem olefinischen Monomer stammen, das linear, verzweigt, cyclisch, aliphatisch, aromatisch, substituiert oder unsubstituiert sein kann (z. B. Olefinhomopolymere, Interpolymere von zwei oder mehr Olefinen, Copolymere von einem Olefin und einem nicht-olefinischen Comonomer, wie Vinylmonomer, und dergleichen);
"(Meth)acrylsäure" bedeutet Acrylsäure und/oder Methacrylsäure;
Das Verb "laminieren" bedeutet das Befestigen oder Anbringen (beispielsweise mittels Klebstoffbindung, Druckbindung, Koronalaminierung und dergleichen) von zwei oder mehr separat hergestellten Folienartikeln aneinander, um eine Mehrschichtstruktur zu bilden; "Laminat" bedeutet ein Produkt, das durch das Befestigen oder Anbringen wie oben beschrieben hergestellt ist;
"direkt geklebt" bedeutet im Hinblick auf Folienschichten die Adhäsion der betreffenden Folienschicht an einer zweiten Folienschicht ohne eine dazwischen liegende Verbindungsschicht, Klebstoff oder andere Schicht;
"zwischen" bedeutet im Hinblick auf Folienschichten, dass die betreffende Schicht in der Mitte von zwei weiteren Schichten angeordnet ist, unabhängig davon, ob die betreffende Schicht direkt an den Zielschichten klebt oder ob die betreffende Schicht durch eine oder mehrere weitere Schichten von den Zielschichten getrennt ist;
"innere Schicht" oder "Innenschicht" bedeutet eine Schicht einer Folie, bei der jede ihrer Hauptoberflächen direkt mit einer anderer Schicht der Folie verklebt ist;
"äußere Schicht" bedeutet eine Schicht einer Folie, bei der weniger als beide ihrer Hauptoberflächen direkt mit anderen Schichten der Folie verklebt sind;
"Innenseitenschicht" bedeutet die äußere Schicht einer Folie, in der ein Produkt verpackt ist, welche relativ zu den anderen Schichten der Folie dem verpackten Produkt am nächsten ist;
"Außenseitenschicht" oder "Oberflächenschicht" bedeutet die äußere Schicht einer Folie, in der ein Produkt verpackt ist, welche relativ zu den anderen Schichten der Folie dem verpackten Produkt am entferntesten ist;
"Barriereschicht" bedeutet eine Folienschicht, die ein oder mehrere Gase ausschließen kann (z. B. O₂);
"Schutzschicht" bedeutet eine äußere Schicht und/oder eine innere Schicht, die Abrieb, Durchstich und anderen potentiellen Ursachen der Verschlechterung der Verpackungsintegrität und/oder der Qualität des Aussehens widersteht;
"Verbindungsschicht" bedeutet eine innere Schicht mit dem Hauptzweck, für Adhäsion zwischen angrenzenden Schichten zu sorgen, die ansonsten nicht haftende Polymere enthalten;
"Masseschicht" bedeutet jede Schicht, die den Zweck hat, die Gebrauchsfestigkeit, Zähigkeit, den Modul usw. einer Mehrschichtfolie zu erhöhen, und enthält allgemein Polymere, die im Vergleich zu anderen Polymeren in der Folie relativ preisgünstig sind, die speziellen Zwecken dienen, die mit der Gebrauchsfestigkeit, dem Modul, usw. nichts zu tun haben, und
"Siegelschicht" (oder "Siegelungsschicht" oder "Heißsiegelschicht" oder "Siegelschicht") bedeutet

(a) in Bezug auf überlappende Siegelungen eine oder mehrere äußere Folienschicht(en) (allgemein können bis zu den äußeren 75 μm einer Folie an dem Siegeln der Folie an sich selbst oder eine andere Schicht beteiligt sein), die an der Siegelung der Folie an sich selbst, einer anderen Folienschicht der gleichen oder einer anderen Folie und/oder einem anderen Artikel, der keine Folie ist, beteiligt ist bzw. sind,
(b) in Bezug auf Siegelungen vom Flossentyp eine Innenseitenfolienschicht einer Verpackung sowie Stützschichten innerhalb von 75 μm der Innenseitenoberfläche der innersten Schicht, die an der Siegelung der Folie an sich selbst beteiligt sind, oder
(c) in Bezug auf Siegelungen vom Klappentyp eine oder mehrere äußere Folienschicht(en), die an der Siegelung der Folie an sich selbst oder einem Tablett beteiligt sind, um das die Folie gewickelt ist, und

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft das Bedrucken flexibler Substrate, insbesondere thermoplastischer Verpackungsfolien. Solche Folien werden in der Industrie weitverbreitet verwendet und werden in vielen verschiedenen Formen und mit vielen verschiedenen Endanwendungscharakteristika verwendet. Die vorliegende Erfindung betrifft Verpackungsfolien mit einer Außenseitenschicht, die ein Polymer enthält, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält. Ob die Folie eine Schicht oder mehr als eine Schicht enthält, ist bedeutungslos, so lange die Folie für die spezielle Endanwendung befriedigend ist, für die sie vorgesehen ist.
Obwohl Ethylenhomopolymer als Polymer verwendet werden kann, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält, sind Interpolymere bevorzugt. Zu beispielhaften Interpolymeren gehören jene, die monomere Einheiten enthalten, die von einem oder mehreren von C₃-C₂₀-α-Olefinen, Vinylacetat, (Meth)acrylsäure und C₁-C₂₀-Estern von (Meth)acrylsäure abge leitet sind. Ionomere können auch brauchbar sein. Bevorzugte Interpolymere sind Ethylen/α-Olefin-Copolymere.
Das relative neue Aufkommen von Katalysatoren vom Single-Site-Typ (Katalysatoren mit einem einzigen Typ von reaktiver Stelle) erfordert eine weitere definitionsgemäße Klarstellung bei der Diskussion von Ethylenhomo- und -copolymeren. Heterogene Polymere sind jene mit einer relativ weiten Variation des Molekulargewichts und der Zusammensetzungsverteilung. Polymere, die beispielsweise mit konventionellen Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt worden sind, sind heterogen. Derartige Polymere können in der Außenseitenschicht der Folie sowie einer Reihe anderer Schichten der Folie, wenn sie mehrere Schichten hat, verwendet werden.
Andererseits haben homogene Polymere relativ enge Molekulargewichts- und Zusammensetzungsverteilungen. Homogene Polymere unterscheiden sich strukturell von heterogenen Polymeren dahingehend, dass sie eine relativ einheitliche Sequenzierung von Comonomeren innerhalb einer Kette, eine spiegelbildliche Sequenzverteilung in allen Ketten und eine Ähnlichkeit der Länge in allen Ketten, d. h. eine engere Molekulargewichtsverteilung zeigen. Homogene Polymere werden in der Regel unter Verwendung von Metallocen oder anderen Katalysatoren vom Single-Site-Typ hergestellt. Homogene Polymere können auch in der erfindungsgemäßen bedruckten Folie verwendet werden.
Der Begriff "Ethylen/α-Olefin-Interpolymer" bezieht sich hier sowohl auf heterogene Materialien, wie Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und Polyethylen sehr niedriger und ultraniedriger Dichte (VLDPE und ULDPE) sowie homogene Materialien, die allgemein durch die Copolymerisation von Ethylen und einem oder mehreren α-Olefinen hergestellt werden. Das Comonomer/die Comonomere ist/sind vorzugs weise ein oder mehrere C₄-C₂₀-α-Olefine, insbesondere ein oder mehrer C₄-C₁₂-α-Olefine und am meisten bevorzugt ein oder mehrere C₄-C₈-α-Olefine. Zu besonders bevorzugten α-Olefinen gehören 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen und Mischungen davon. Allgemein werden etwa 80 bis 99 Gew.-% Ethylen und 1 bis 20 Gew.-% α-Olefin, vorzugsweise etwa 85 bis 95 Gew.-% Ethylen und 5 bis 15 Gew.-% α-Olefin, in Gegenwart eines Single-Site-Katalysators copolymerisiert. Zu Beispielen für im Handel erhältliche homogene Materialien gehören die Metallocen-katalysierten Exact^TM-Harze (Exxon Chemical Co.; Baytown, Texas, USA), im Wesentlichen lineare Affinity^TM- und Engage^TM-Harze (Dow Chemical Co.; Midland, Michigan, USA) und Tafmer^TM lineare Harze (Mitsui Petrochemical Corp.; Japan).
Homogene Ethylen/α-Olefin-Interpolymere können insbesondere durch ein oder mehrere Verfahren charakterisieren werden, die Fachleuten bekannt sind, wie Molekulargewichtsverteilung (M_w/M_n), Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung (CDBI), einen engen Schmelzpunktbereich und Einzelschmelzpunktverhalten. Die Molekulargewichtsverteilung, die auch als Polydispersität bekannt ist, kann durch Gelpermeationschromatographie bestimmt werden. Homogene Ethylen/α-Olefin-Copolymere, die in einer Schicht der erfindungsgemäßen Folie verwendet werden können, haben vorzugsweise ein M_w/M_n von weniger als 2, 7, insbesondere etwa 1,9 bis 2,5, bevorzugter etwa 1,9 bis 2,3.
Der CDBI von homogenen Ethylen/α-Olefin-Interpolymeren ist allgemein größer als etwa 70 %. Der CDBI ist definiert als der Gewichtsprozentsatz der Polymermoleküle mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50 % (d. h. ± 50 %) des Medianwerts des gesamten molaren Comonomergehalts. Der CDBI kann durch Eluierungsfraktionierung mit steigender Temperatur bestimmt werden, wie beispielsweise von Wild et al., J. Poly. Sci. – Poly. Phys. Ed, Band 20, 441 (1982) beschrieben worden ist. Lineares Polyethylen, das kein Comonomer enthält, hat definitionsgemäß einen CDBI von 100 %. Die CDBI-Bestimmung unterscheidet eindeutig homogene Copolymere (CDBI-Werte allgemein oberhalb von 70 %) von derzeit erhältlichen VLDPEs (CDBI-Werte allgemein unter 55 %).
Homogene Ethylen/α-Olefin-Interpolymere zeigen typischerweise auch im Wesentlichen einen Einzelschmelzpunkt mit einem Peak-Schmelzpunkt (T_m), bestimmt durch Differentialscanningkalorimetrie (DSC), von etwa 60° bis 105°C, genauer einen DSC-Peak T_m von etwa 80° bis 100°C. Die Bezeichnung "im Wesentlichen Einzelschmelzpunkt" bedeutet hier, dass mindestens etwa 80 Gew.-% des Materials einem Einzel-T_m-Peak bei einer Temperatur im Bereich von etwa 60°C bis 105°C entsprechen und praktisch keine wesentliche Fraktion des Materials einen Peakschmelzpunkt über etwa 115°C hat, bestimmt mittels DSC-Analyse (z. B. auf einem Perkin Elmer^TM System 7 Thermalanalysesystem). Es ist gefunden worden, dass die Anwesenheit höher schmelzender Peaks für Folieneigenschaften wie Trübung und Siegelungsinitiierungstemperatur nachteilig ist.
Unabhängig von dem Typ des Polymers/der Polymere, das bzw. die von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält bzw. enthalten, das bzw. die in der Außenseitenschicht verwendet wird bzw. werden, können in der Folie andere Schichten vorhanden sein. Die Folie kann beispielsweise eine Schicht mit einer niedrigen Sauerstoffdurchlässigkeit enthalten, vorzugsweise einer Sauerstoffdurchlässigkeit bei etwa 23°C und 0 % relativer Feuchtigkeit von nicht mehr als etwa 150 cm³/m²·atm·24 Stunden, insbesondere nicht mehr als etwa 100 cm³/m²·atm·24 Stunden, bevorzugter nicht mehr als etwa 50 cm³/m²·atm·24 Stunden und am meisten bevorzugt nicht mehr als etwa 20 cm³/m²·atm·24 Stunden. Eine derartige O₂-Barriereschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,001 mm bis etwa 0,05 mm, bevorzugter etwa 0,002 bis etwa 0,0075 mm und am meisten bevorzugt etwa 0,0025 bis etwa 0, 005 mm. Eine solche O₂-Barriereschicht kann ein oder mehrere von EVOH, PDVC, Polyalkylencarbonat, Polyamid und Polyester enthalten. Jegliche O₂-Barriereschicht ist vorzugsweise eine innere Schicht der erfindungsgemäßen Folie.
Wenn die erfindungsgemäße Folie zwei oder mehr Schichten enthält, können eine oder mehrere Verbindungsschichten verwendet werden, um für ein erhöhtes Haftvermögen zwischen den anderen Schichten zu sorgen. Solche Schichten haben oft einen relativ hohen Verträglichkeitsgrad mit Polymeren, die in O₂-Barriereschichten verwendet werden (z. B. EVOH oder Polyamid), sowie mit Polymeren, die in anderen Nicht-Barriereschichten verwendet werden (z. B. Polyolefine). Wenn eine derartige Verbindungsschicht vorhanden ist, ist sie vorzugsweise auf einer oder beiden Hauptseiten der O₂-Barriereschicht angeordnet, insbesondere haftet sie direkt auf einer oder beiden Hauptseiten der O₂-Barriereschicht. Solche Verbindungsschichten können ein oder mehrere Polymere enthalten, die monomere Einheiten enthalten, die von mindestens einem von C₂-C₁₂-α-Olefin, Styrol, Amid, Ester und Urethan abgeleitet sind, vorzugsweise von einem oder mehreren von anhydridgepfropftem Ethylen/α-Olefin-Interpolymer, anhydridgepfropftem Ethylen/ethylenisch ungesättigter Ester-Interpolymer und anhydridgepfropftem Ethylen/ethylenisch ungesättigte Säure-Interpolymer.
Die erfindungsgemäße Folie kann auch eine oder mehrere Schichten enthalten, die als innere oder äußere Schichten dienen können und als Masseschichten, Schutzschichten, usw. klassifiziert werden können. Eine derartige Schicht kann ein oder mehrere Polymere enthalten, die monomere Einheiten enthalten, die von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin, Styrol, Amiden, Estern und Urethanen abgeleitet sind. Bevorzugt hiervon sind Homo- und Interpolymere, die monomere Einheiten enthalten, die von Ethylen, Propylen und 1-Buten abgeleitet sind, besonders bevorzugt ein Ethyleninterpolymer wie beispielsweise Ethylen/C₃-C₈-α-Olefin-Copolymer, Ethylen/ethylenisch ungesättigtes Ester-Interpolymer (z. B. Ethylen/Butylacrylat-Copolymer), Ethylen/ethylenisch ungesättigte Säure-Interpolymer (z. B. Ethylen(Meth)acrylsäure-Copolymer) und Ethylen/Vinylacetat-Copolymer. Bevorzugte Ethylen/Vinylacetat-Copolymere sind jene, die etwa 2,5 bis etwa 27,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugter etwa 5 bis etwa 17,5 Gew.-% monomere Einheiten enthalten, die von Vinylacetat abgeleitet sind. Ein derartiges Polymer hat vorzugsweise einen Schmelzindex von etwa 0,3 bis etwa 25, insbesondere etwa 0,5 bis etwa 15, bevorzugter etwa 0,7 bis etwa 5 und am meisten bevorzugt etwa 1 bis etwa 3.
In einer Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Folie eine Schicht enthalten, die mindestens teilweise von einem Polyester und/oder einem Polyamid stammt. Beispiele. für geeignete Polyester schließen amorphe (Co)polyester, Poly(ethylen/terephthalsäure) und Poly(ethylen/naphthalat) ein, obwohl für bestimmte. Anwendungen Poly(ethylen/terephthalsäure) mit mindestens etwa 75 Mol.%, insbesondere mindestens etwa 80 Mol.% von Terephthalsäure abgeleiteten monomeren Einheiten bevorzugt sein kann. Zu Beispielen für geeignete Polyamide gehören Polyamid 6, Polyamid 9, Polyamid 10, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 66, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 61, Polyamid 6T, Polyamid 69, Interpolymere, die aus beliebigen der verwendeten Monomere hergestellt sind, die zur Herstellung von zwei oder mehr der genannten Homopolymeren verwendet wurden, sowie Gemische von beliebigen der genannten Homo- und/oder Interpolymere.
Die erfindungsgemäße Folie weist vorzugsweise insgesamt 2 bis 20 Schichten auf, insbesondere 2 bis 12 Schichten, bevorzugter 2 bis 9 Schichten, bevorzugter 3 bis 8 Schichten.
Verschiedene Kombinationen von Schichten können zur Bildung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolien verwendet werden. Obwohl hier nur 2- bis 7-schichtige Ausführungsformen zur Veranschaulichung gezeigt werden, kann die erfindungsgemäße Folie auch mehr Schichten enthalten. Nachfolgend werden einige Beispiele für bevorzugte Kombinationen gegeben, wobei Buchstaben zur Bezeichnung von Folienschichten verwendet werden.
A/B, A/B/A, A/B/C, A/B/D, A/B/C/A, A/B/C/D, A/C/B/C/A, A/B/C/D/A, A/B/A/B/A, A/D/B/A, A/B/C/D/C', A/B/D/C, A/B/D/C/D, A/C/B/D, A/D/C/D, A/B/D/C/C', A/B/A/B/A, A/C/A/C/A, wobei
A für eine Schicht steht, die Polymer enthält, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält (wie oben beschrieben);
B für eine Schicht steht, die Polymer mit niedriger Sauerstoffdurchlässigkeit enthält (wie oben beschrieben),
C und C' für Schichten stehen, die ein oder mehrere Polymere enthalten, die monomere Einheiten enthalten, die von mindestens einem von C₂-C₁₂-α-Olefin, Styrol, Amid, Ester und Urethan abgeleitet sind; und
D für eine Schicht steht, die Polyester oder Polyamid enthält.
Natürlich können in jeder der obigen Strukturen eine oder mehrere Verbindungsschichten verwendet werden.
Unabhängig von der Anzahl und Reihenfolge der Schichten in der erfindungsgemäßen Folie können ein oder mehrere konventionelle Additive für Verpackungsfolie darin enthalten sein. Zu Beispielen für Additive, die eingebracht werden können, gehö ren Antiblockiermittel, Antibeschlagmittel, Gleitmittel, Färbungsmittel, Aromatisierungsmittel, antimikrobielle Mittel, Fleischkonservierungsmittel und dergleichen, sie sind jedoch nicht hierauf begrenzt. (Der Durchschnittsfachmann kennt zahlreiche Beispiele für jedes der zuvor genannten.) Wenn die Folie mit hohen Geschwindigkeiten verarbeitet werden soll, ist möglicherweise das Zufügen von einem oder mehreren Antiblockiermitteln in und/oder auf eine oder beide äußeren Schichten der Folienstruktur bevorzugt. Beispiele für brauchbare Antiblockiermittel für bestimmte Anwendungen sind Maisstärke und Keramikmikrokugeln.
Die erfindungsgemäße Folie hat vorzugsweise einen ausreichenden Elastizitätsmodul, um so normale Handhabungs- und Gebrauchsbedingungen auszuhalten. Sie hat vorzugsweise einen Elastizitätsmodul von mindestens etwa 100 MPa, insbesondere mindestens etwa 125 MPa und am meisten bevorzugt mindestens etwa 150 MPa. Der Elastizitätsmodul wird gemäß ASTM D 882 gemessen, auf deren Lehre hier Bezug genommen wird.
Wenn die erfindungsgemäße Folie für Schrumpf-Einschlag-Anwendungen vorgesehen ist, zeigt sie vorzugsweise eine Schrumpfspannung in mindestens einer Richtung von mindestens etwa 0,33 MPa, insbesondere mindestens etwa 0,67 MPa, bis zu etwa 3, 5 MPa, insbesondere bis zu etwa 3 MPa. In solchen Fällen ist die erfindungsgemäße Folie vorzugsweise wärmeschrumpfbar, insbesondere biaxial orientiert und wärmeschrumpfbar. Sie hat bei etwa 75°C vorzugsweise eine gesamte freie Schrumpfung von mindestens etwa 2,5 %, insbesondere mindestens etwa 5 %, bevorzugter mindestens etwa 10 %.
Die Messung der optischen Eigenschaften von Kunststofffolien einschließlich der Messung von Gesamtdurchlässigkeit, Trübung, Klarheit und Glanz ist detailliert in Pike, LeRoy, "Optical Properties of Packaging Materials," Journal of Pla stic Film & Sheeting, Band 9, Nr. 3, Seiten 173–80 (Juli 1993) erörtert, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Trübung ist speziell ein Maß für das durchgegangene Licht, das um mehr als 2,5° von der Achse des einfallenden Lichts gestreut worden ist. Die Trübung einer speziellen Folie wird bestimmt, indem sie gemäß dem 1990 Annual Book of ASTM Standards, Abschnitt 8, Band 08.01, ASTM D 1003, "Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics", Seiten 358–63 analysiert wird, die duch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Trübungsergebnisse können mit Instrumenten erhalten werden, wie beispielsweise einem XL 211 HAZEGARD^TM System, (Gardner/Neotec Instrument Division; Silver Spring, Maryland, USA), das eine Mindestprobengröße von etwa 6,5 cm² benötigt. Die erfindungsgemäße Folie hat vorzugsweise eine Trübung von weniger als etwa 20 %, insbesondere weniger als etwa 15 %, bevorzugter weniger als etwa 10 %, noch bevorzugter weniger als etwa 7,5 % und am meisten bevorzugt weniger als etwa 5 %.
Die erfindungsgemäße Folie kann jede gewünschte Gesamtdicke haben, solange die Folie die gewünschten Eigenschaften für den speziellen Verpackungsvorgang liefert, in dem die Folie verwendet wird, z. B. optische Eigenschaften, Modul, Siegelfestigkeit, usw. Die erfindungsgemäße Folie hat vorzugsweise eine Gesamtdicke von etwa 0,0075 bis etwa 0,25 mm, insbesondere etwa 0, 01 bis etwa 0, 125 mm, bevorzugter etwa 0, 0125 bis etwa 0,1 mm und am meisten bevorzugt etwa 0,015 bis etwa 0,075 mm.
Die erfindungsgemäße Folie kann bestrahlt werden, wobei ein Folienmaterial einer Strahlung ausgesetzt wird, wie einer Hochenergieelektronenbehandlung. Dies kann die Oberfläche der Folie verändern und/oder Vernetzung zwischen Molekülen der darin enthaltenen Polymeren induzieren. Die Verwendung von ionisierender Strahlung zum Vernetzen von Polymeren, die in ei ner Folienstruktur vorliegen, ist in US 4,064,296 (Bornstein et al.) offenbart, die durch Bezug hierin aufgenommen wird.
Falls es gewünscht oder erforderlich ist, beispielsweise die Adhäsion an einem enthaltenen Fleischprodukt zu erhöhen, kann die gesamte oder ein Teil der erfindungsgemäßen Folie korona- und/oder plasmabehandelt werden. Bei diesen Typen von oxidativer Oberflächenbehandlung wird ein Folienmaterial in die Nähe eines O₂ oder N₂ enthaltenden Gases (z. B. Umgebungsluft) gebracht, das ionisiert worden ist. Beispielhafte Techniken sind beispielsweise in US 4,120,716 (Bonet) und US 4,879,430 (Hoffman) beschrieben, deren Offenbarungen durch Bezug hierin aufgenommen wird.
Die erfindungsgemäße Folie kann auch zum Verpacken einer Vielfalt von Produkten verwendet werden, obwohl sie optimalerweise zum Verpacken von Nahrungsmitteln verwendet werden kann, insbesondere von Fleischprodukten, Käse und Gemüse. Beispiele für Fleischprodukte, die verpackt werden können, schließen Geflügel (z. B. Pute oder Hühnerbrust), Bologneser Wurst, Braunschweiger Wurst, Rindfleisch, Schweinefleisch, und Vollmuskelprodukte wie Roast Beef ein. Zu Beispielen für Gemüse, das verpackt werden kann, gehören geschnittener und ungeschnittener Salat, Möhren, Radieschen, Sellerie und dergleichen, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die erfindungsgemäße Folie hat insbesondere, wenn sie zum Verpacken von Gemüse und bestimmten Fleischstücken verwendet wird, vorzugsweise eine hohe Sauerstoffdurchlässigkeit. Diese Folien können beispielsweise eine Sauerstoffdurchlässigkeit bei 23°C und 0 % relativer Feuchtigkeit von mindestens etwa 150 cm³/m²·atm·24 Stunden haben, vorzugsweise mindestens etwa 100 cm³/m²·atm·24 Stunden, insbesondere mindestens etwa 50 cm³/m²·atm·24 Stunden und am meisten bevorzugt mindestens etwa 20 cm³/m²·atm·24 Stunden. Solche Folien verwenden in der Regel Schichten, die Polyolefine enthalten, und gegebenenfalls Schichten, die styrolhaltige Polymere und Interpolymere enthalten.
Aus der erfindungsgemäßen Folie kann ein Beutel hergestellt werden, indem die äußere Schicht, die ein Polymer enthält, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält, an sich selbst gesiegelt wird, wodurch diese Schicht die äußere Schicht des Beutels wird. Der Beutel kann ein Beutel mit Endsiegelung, ein Beutel mit Seitensiegelung, ein -Beutel mit L-Siegelung (d. h. über den Boden und entlang einer Seite gesiegelt, oben offen) oder eine Tasche sein (d. h. an drei Seiten gesiegelt, oben offen). Es können zusätzlich überlappende Siegelungen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Folie kann auch zum Umwickeln von Kunststoff- oder geschäumten Polymertabletts verwendet werden. Bei diesen Anwendungen wird die Folie typischerweise über das produkthaltige Tablett gezogen, danach an sich selbst oder das Tablett gesiegelt.
Nachdem ein Beutel aus der Folie (wie eben beschrieben) gebildet worden ist, kann ein Produkt in den Beutel eingebracht werden, und das offene Ende des Beutels kann versiegelt werden. Die erfindungsgemäße Folie kann alternativ im Wesentlichen vollständig um das Produkt herum gewickelt werden und danach heißgesiegelt werden, um so eine Verpackung zu bilden. Wenn ein solcher Beutel oder eine solche Verpackung aus einer wärmeschrumpfbaren Folie hergestellt wird, kann die Folie um das Produkt herum schrumpfen, wenn sie Wärme ausgesetzt wird. Wenn das verpackte Produkt ein Nahrungsmittelprodukt ist, kann es gegart werden, indem der gesamte Beutel oder die gesamte Packung für eine ausreichende Zeitdauer einer erhöhten Temperatur ausgesetzt wird, um den gewünschten Garungsgrad zu bewirken.
Unabhängig von der Struktur und Endanwendungsform der erfindungsgemäßen Folie, weist diese mindestens auf ihrer Außenseite eine Bedruckung auf. Verpackungsfolien werden in der Regel mittels Flexographie bedruckt, und Flexographie ist das bevorzugte Verfahren zum Bedrucken der erfindungsgemäßen Folie. Ein beispielhaftes flexographisches Verfahren ist in US 5,407,708 (Lovin et al.) beschrieben. Druckfarben, die in diesen und ähnlichen Druckverfahren verwendet werden, beinhalten üblicherweise Pigmentpartikel, die in einem Trägerharz dispergiert sind.
Unabhängig von der Weise, nach der die Folie bedruckt wird, enthält die Druckfarbe der ersten Druckfarbenschicht, d. h. jene, die direkt an der Oberflächenschicht haftet, ein Harz, das ein Polymer enthält, das von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält. Das Harzpolymer enthält vorzugsweise von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten, insbesondere monomere Einheiten, die von Ethylen und einem oder mehreren Comonomeren abgeleitet sind, wie Methyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäure und Vinylacetat. Ein besonders bevorzugtes Harzpolymer ist ein Ethylen/Vinylacetat-Interpolymer. Die erste Druckfarbe wird direkt auf die Oberflächenschicht gedruckt, ohne dass eine vorhergehende Beschichtung mit chemischer Grundierung erforderlich ist.
Das Harz der ersten Druckfarbe hat, obwohl es chemisch dem Oberflächenschichtpolymer ähnlich ist, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält, eine Polarität, die größer als diejenige dieses Oberflächenschichtpolymers ist. Obwohl die relative Polarität des Druckfarbenharzes gemäß den speziellen in der Oberflächenschicht und in dem Druckfarbenharz verwendeten Polymeren variiert, ist die relative Polarität des Druckfarbenharzes allgemein etwa 5 bis etwa 50 % größer, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 25 % größer als jene des Oberflä chenschichtpolymers. Ohne sich auf eine spezielle Theorie festlegen zu wollen, wird angenommen, dass die größere Polarität des ersten Druckfarbenharzes (relativ zu dem Ethylen(inter)polymer der Oberflächenschicht) diesem ermöglicht, als Äquivalent einer Verbindungsschicht zwischen der Oberflächenschicht der Folie und den nachfolgend abgesetzten Tintenschichten zu wirken. Die erste Druckfarbenschicht wirkt gewissermaßen als pigmentierte chemische Grundierung.
Das in der ersten Druckfarbenschicht enthaltene Pigment kann im Wesentlichen jede Farbe haben, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf schwarz, weiß, cyan, magenta, gelb und Kombinationen von beliebigen der genannten. Eine bevorzugte Pigmentfarbe ist jedoch weiß.
Nachdem die erste Druckfarbenschicht auf die Folie aufgebracht worden ist, werden alle nachfolgenden Druckfarbenschichten in Standardweise aufgebracht. Die nachfolgenden Druckfarbenschichten werden vorzugsweise nur auf jene Bereiche der Folienoberfläche aufgebracht, die bereits mit der ersten Druckfarbe bedruckt worden sind. Wenn die erste Druckfarbenschicht weißes Pigment enthält, kann die zweite Druckfarbenschicht vorteilhaft auch weißes Pigment enthalten, so dass eine doppelte Schicht aus weißer Druckfarbe erhalten wird.
Die zweite und nachfolgende Druckfarbenschichten können ein Trägerharz ähnlich demjenigen enthalen, das in Bezug auf die erste Druckfarbe beschrieben ist. Die nachfolgenden Druckfarbenschichten können vorteilhaft jedoch Standardträgerharze enthalten, wie beispielsweise jene, die ein oder mehrere Nitrocellulose, Amid-, Urethan-, Epoxid-, Acrylat- und Esterfunktionalitäten enthalten. Zu Beispielen für diese Standardträgerharze gehören Nitrocellulose/Polyamid und Nitrocellulose/Polyurethan. Diese Standardharz enthaltenden Druckfarben haften gut an der Folie, weil sie über der oben beschrie benen Druckfarbe aufgebracht werden, die ein Trägerharz enthält, welches ein Polymer enthält, das von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält. Obwohl ihre Polaritäten größer als jene des ersten Druckfarbenträgerharzes sind, sind sie nicht so signifikant größer, dass die anderen Druckfarbentypen nicht gut aneinander und schließlich an dem Foliensubstrat haften.
Die Ziele und Vorteile dieser Erfindung werden nachfolgend durch die folgenden Beispiele erläutert. Die speziellen Materialien und ihre Mengen sowie andere Bedingungen und Details, die in diesen Beispielen genannt sind, sollen diese Erfindung nicht übermäßig einschränken.
Beispiele
Beispiel 1
Vier verschiedene Cryovac^TM-Folien mit Außenseitenschichten, die ein Polymer mit von Ethylen abgeleiteten monomeren Einheiten enthalten (nachfolgend A, B, C und D) wurden mit den folgenden Druckfarben und/oder Grundierungen von Manders Premier (nun eine Sparte von Flint Corp.; Ann Arbor, Michigan, USA) bedruckt: Flexolefin^TM 9035 Grundierung auf EVA-Basis, weiße Flexolefin^TM 84-3-5361 Tinte auf EVA-Basis, weiße Permaflex^TM-Druckfarbe und blaue Permaflex^TM-Druckfarbe. Die Grundierung wurde ohne Verdünnung in einem Lösungsmittel verwendet (5 Feststoffe) und wurde nicht mit Lösungsmittel reduziert. Die weiße Druckfarbe auf EVA-Basis wurde mit einem Lösungsmittelgemisch aus n-Propylalkohol und 20 % n-Propylacetat auf 23 Sekunden reduziert (Zahn-Schale Nr. 2). Die Permaflex^TM-Druckfarbe wurde mit dem gleichen 80/20-Alkohol-Acetat auf 25 Sekunden (Zahn-Schale Nr. 2) reduziert.
Jede Folie wurde um Pappe herum befestigt, und das Abziehen erfolgte mit einem gefederten Handabzieher (40/45 Durome ter Kautschukwalze und Pamarco^TM 360 Sieb, 6,2 Milliarden mm³ (nachfolgend bcm) Volumen Anilox-Pyramidengravurwalze). Es wurden die folgenden Kombinationen von Grundierung und/oder Druckfarbe verwendet:
1 – Flexolefin^TM Grundierung/Flexolefin^TM weiße Druckfarbe
2 – Flexolefin^TM Grundierung/Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM blaue Druckfarbe
3 – nur Flexolefin^TM weiße Druckfarbe
4 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe.
Folie Nr. 4 wurde sowohl mit weißen Flexolefin^TM- als auch Permaflex^TM-Druckfarben bedruckt, um die Weißopazität eines gedruckten Etiketts zu erhöhen.
Die Adhäsion wurde 15 Minuten nach dem Auswalzen und erneut nach 24 Stunden mit einem Standard-Tapetest geprüft. Ein Stück transparentes Scotch^TM 600 Klebetape (3M; St. Paul, Minnesota, USA) wurde auf die Oberfläche geklebt, wobei keine Luftbläschen oder Falten vorhanden waren. Das Tape wurde mit einer raschen schwungvollen Bewegung im Winkel von 45° von der Oberfläche weggezogen. Der daraus resultierende Adhäsion wurde eine Zahlenbewertung von 1 bis 5 gegeben (1 = 0 % Adhäsion, Entfernung der gesamten Tinte; 2 = 25 % Adhäsion; 3 = 50 % Adhäsion, 4 = 75 Adhäsion; 5 = 100 Adhäsion, keine Tintenentfernung). Die Ergebnisse der Adhäsionstests sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
Tabelle 1
Die Weißopazität wurde in drei unterschiedlichen Flächen mit einem Reflektanz-Densitometer gemessen. Die Weißdichtedaten sind nachfolgend in Tabelle 2 wiedergegeben.
Tabelle 2
Die Daten von Tabelle 1 zeigen, dass eine mit zwei weißen Druckfarben bedruckte Folie eine gute oder bessere Druckfarbenadhäsion aufweist als Folien, die eine Grundierung-Druckfarben-Kombination verwenden. Es ist aus den Daten der Tabelle 2 ersichtlich, dass die Aufbringung zweier weißer Druckfarben die Weißopazität signifikant verbessert.
Beispiel 2
Die Tests von Beispiel 1 wurden unter Zugabe einer zusätzlichen Farbe, schwarzer Permaflex^TM-Druckfarbe, und auch einer weißen Flexolefin^TM-Druckfarbe mit höherem Feststoffgehalt wiederholt. Sie wurde mit dem gleichen 80/20-Lösungsmittelgemisch auf 32 Sekunden (Zahn-Schale Nr. 2) reduziert. Die Auswalzkombinationen waren wie folgt:
5 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe.
6 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM blaue Druckfarbe/P*ermaflex^TM schwarze Druckfarbe
7 – Permaflex^TM weiße Druckfarbe (ein Standard für Weißdichteablesungen). Die Adhäsionsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 3 wiedergegeben, und die Weißdichtedaten sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 3
Tabelle 4
Die Daten der Tabellen 3 und 4 zeigen, dass ohne Verwendung einer konventionellen Grundierung hervorragende Adhäsion erreicht werden kann, während die Opazität gleichzeitig durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen "Doppeldruckfarben"-Kombination erhöht wird. Aus dem Vergleich der Daten aus Ta belle 2 mit jenen der Tabelle 4 ist zudem ersichtlich, dass höhere Feststoffniveaus verbesserte Opazität liefern können.
Beispiel 3
Flexolefin^TM 84-3-9948 Verdünner, der mit Flexolefin^TM-Druckfarben besser verträglich ist, wurde verwendet, um die weiße Flexolefin^TM-Druckfarbe auf 26 Sekunden zu reduzieren (Zahn-Schale Nr. 2). Die Auswalzungen wurden mit den D- und den A-Folien durchgeführt. Weiße und farbige Permaflex^TM-Druckfarben wurden wiederum über der weißen EVA-Druckfarbe aufgebracht. Die Auswalzkombinationen waren wie folgt:
8 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe.
9 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM schwarze Druckfarbe
10 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM schwarze Druckfarbe/Permaflex^TM blaue Druckfarbe.
11 – Flexolefin^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM weiße Druckfarbe/Permaflex^TM blaue Druckfarbe
12 – Permaflex^TM weiße Druckfarbe (ein Standard für Weißdichteablesungen). Die Adhäsionsergebnisse sind nachfolgend in Tabelle 5 wiedergegeben, und die Weißdichtedaten sind in Tabelle 6 wiedergegeben.
Tabelle 5
Tabelle 6
Die Daten der Tabellen 5 und 6 zeigen, dass durch Verwendung einer erfindungsgemäßen "Doppeldruckfarben"-Kombination akzeptable Adhäsion und verbesserte Opazität erhalten werden können, und dass durch Verwendung eines verträglichen Reduktionslösungsmittels verbesserte Opazitäten bei niedrigeren Viskositäten erreicht werden können.
Beispiel 4
Zwei weitere Cryovac^TM-Folien mit Außenseitenschichten, die ein Polymer mit von Ethylen abgeleiteten monomeren Einheiten enthalten (nachfolgend E und F), wurden auf einer Sechsfarben-Flexographie-Carrier-Rollendruckpresse bedruckt. Die weiße Flexolefin^TM-Druckfarbe wurde mit zwei unterschiedlichen Viskositäten aufgedruckt, 47 und 35 Sekunden (Zahn-Schale Nr. 2). Sie wurde mit dem in Beispiel 3 genannten, empfohlenen Lösungsmittel reduziert. Die Presse wurde mit weißer Druckfarbe mit einer Viskosität von 47 Sekunden eingerichtet, und die Rollen wurden mit diesem Viskositätsniveau bedruckt. Danach wurde die Viskosität der weißen Druckfarbe auf 35 Sekunden reduziert und eine Rolle der E-Folie bedruckt.
Die aufgedruckten Druckfarben waren Sun Shrink^TM F System (Sun Chemical Co.; Fort Lee, New Jersey, USA). Über die weiße Flexolefin^TM-Druckfarbe wurden goldene, rote und warmrote Druckfarben gedruckt. Außerdem wurde eine Kontrolle zusätzlich zu den Farben mit Sun Shrink^TM F Grundierung und weißer Druckfarbe bedruckt. Die Presse arbeitete mit 250 ft/Minute (1,3 m/s) mit Trocknertemperaturen zwischen Farbe und Tunnel von 60°C.
Bei allen der bedruckten Proben wurden zusätzlich zu der Adhäsion 60° Glanz und Weißdichte bewertet. Die Adhäsion wurde in drei unterschiedlichen Bereichen des Etiketts mit drei aufeinanderfolgenden Abzügen oben auf der Rolle geprüft. Die Adhäsionsdaten sind nachfolgend in Tabelle 7 zusammengefasst, während die Dichtedaten in Tabelle 8 gezeigt sind.
Tabelle 7
Tabelle 8

* Diese Rollen wurden mit Grundierung und weißer Standard-Druckfarbe bedruckt.

Die Daten aus den Tabellen 7 und 8 zeigen, dass ein "Doppeldruckfarben-System eine Adhäsion liefert, die mit derjenigen vergleichbar ist, die die Grundierung-Druckfarben-Kombination liefert, während sie bessere Opazität (d. h. Farbdichte) ergibt.

Claims

Bedruckte Folie, die a) eine Folie mit einer Oberflächenschicht, die ein Polymer enthält, das von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält; b) eine erste Druckfarbe, die Pigmentpartikel in einem ersten Harz dispergiert enthält, das direkt an der Oberflächenschicht haftet, wobei das erste Harz ein Polymer enthält, das von mindestens einem C₂-C₁₂-α-Olefin abgeleitete monomere Einheiten enthält, und wobei das erste Harz eine Polarität hat, die größer als diejenige des Polymers der Oberflächenschicht ist, welches von Ethylen abgeleitete monomeren Einheiten enthält; und c) eine zweite Druckfarbe enthält, die Pigmentpartikel in einem zweiten Harz dispergiert enthält, das eine Polarität hat, die größer als diejenige des ersten Harzes ist, wobei die zweite Druckfarbe über der ersten Druckfarbe aufgebracht ist.
Bedruckte Folie nach Anspruch 1, bei der die zweite Druckfarbe nur auf jene Bereiche der Folie aufgebracht worden ist, die bereits mit der ersten Druckfarbe bedruckt worden sind.
Bedruckte Folie nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Polymer des Harzes der ersten Druckfarbe von Ethylen abgeleitete monomere Einheiten enthält.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Polymer des Harzes der ersten Druckfarbe monomere Einheiten enthält, die von mindestens einem von Methyl(meth)acrylat, (Meth)acrylsäure und Vinylacetat abgeleitet sind.
Bedruckte Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das zweite Harz ein oder mehrere Polymere ausgewählt aus Nitrocellulose, Polyamid und Polyurethan enthält.
Bedruckte Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Harz der zweiten Druckfarbe eine oder mehrere Nitrocellulose-, Amid-, Urethan-, Epoxid-, Acrylat- und/oder Esterfunktionalitäten enthält.
Bedruckte Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Pigmentpartikel sowohl der ersten als auch der zweiten Druckfarbe von weißer Farbe sind.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folie eine Einschichtfolie ist.
Bedruckte Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Folie mehr als eine Folienschicht aufweist.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Schicht aufweist, die Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymer enthält.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Polymer der Oberflächenschicht, das von Ethylen abgeleitete monomeren Einheiten enthält, ein homogenes Ethylen/α-Olefin-Mischpolymer enthält.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folie gereckt ist, um eine Wärmeschrumpfcharakteristik von mindestens 5 % zu erzielen, wenn sie einer Temperatur von mindestens 75°C ausgesetzt wird.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberflächenschicht der Folie im Wesentlichen frei von chemischem Primer ist.
Packung, die a) ein Produkt und b) die Folie gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche enthält, die das Produkt im Wesentlichen vollständig umgibt.
Packung nach Anspruch 14, bei der das Produkt ein Nahrungsmittel enthält.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberflächenschicht Ethylen/Vinylacetat-Mischpolymer enthält.
Bedruckte Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Oberflächenschicht Ethylen/α-Olefin-Copolymer enthält.