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HINTERGRUND
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Die
Erfindung betrifft eine verbesserte, co-extrudierte, heißsiegelbare
Folie mit Laminierungsqualität.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine co-extrudierte, heißsiegelbare
Mehrschichtfolie mit Laminierungsqualität, die eine Kernschicht, eine funktionale
Schicht und eine heißsiegelbare
Schicht aufweist, die ein hervorragendes Gleit- und Maschinengängigkeitsverhalten
und eine verbesserte Tintenhaftung und verbesserte Laminatbindungsstärken zeigt,
und die ein nicht-migrierendes
Gleitsystem enthält,
das keine Reifungszeit oder keine Temperaturregulation erfordert.
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Hocherwünschte Eigenschaften
einer einzelnen Mehrschichtfolie umschliessen die Fähigkeiten, (i)
sehr gut sowohl als eine äußere als
auch als eine innere Bahn in einer Laminierung zu dienen, (ii) einen hervorragenden
Reibungskoeffizienten und eine hervorragende Maschinengängigkeit
auch nach einem Druck und einer Laminierung zu zeigen, (iii) hervorragende
Tintenhaftung und Bindungsstärken
in der Laminierung zu zeigen und (iv) ohne migrierende Additive,
die eine Reifung nach der Herstellung erfordern, hergestellt zu
werden.
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Im
Allgemeinen umfaßt
eine Folie, die als eine äußere Bahn
in einer Laminierung verwendet wird, eine heißsiegelbare Schicht mit einem
Harz mit relativ hohem Schmelzpunkt. Die Folie, die als eine äußere Bahn
verwendet wird, neigt dazu, weniger klebrig oder weniger haftend
zu sein als die Folie, die als eine innere Bahn verwendet wird.
Eine Folie, die als eine äußere Bahn
in einer Laminierung verwendet wird, sollte hervorragende Maschinengängigkeit
zeigen.
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Die
verbesserte Maschinengängigkeit
einer Folie erlaubt das Fahren größerer Mengen an Folie durch
Verpackungsgeräte
ohne Blockieren des Gerätes
und erlaubt auch die Verwendung höhere Maschinengeschwindigkeiten.
Die Maschinengängigkeit kann
durch einen "Kraft-über-der-Formschulter"-Test geprüft werden,
bei dem eine Folie über
eine Formschulter mit einer Kraft gezogen wird, und je höher die
benötigte
Kraft ist, um so weniger maschinengängig ist die Folie. Die Maschinengängigkeit
kann auch durch einen "Heißgleit"-Test geprüft werden,
bei dem die Siegelschienen der Verpackungsmaschine auf bis zu 143°C (290°F) erhitzt
werden und die Folie mit einer Kraft über die Formschulter gezogen
wird. Je größer die
Kraft ist, die notwendig ist, um so weniger maschinengängig ist
wiederum die Folie.
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Die
wichtigste Eigenschaft einer Folie, die als eine innere Bahn in
einer Laminierung verwendet wird, ist die Siegelbarkeit der Folie.
Je geringer die minimale Siegelungstemperatur der Folie, um so breiter
ist der Bereich der Temperatur, die verwendet werden kann, um die
Folie zu siegeln.
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Eine
Folie, die als eine innere Bahn in einer Laminierung verwendet wird,
sollte auch gute "Heißklebrigkeit" zeigen. "Heißklebrigkeit" ist die Stärke einer
Heißsiegelnaht
unmittelbar nach Siegeln, solange sie sich noch in einem heißen Zustand
befindet, d. h. bevor sie auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist und
deren Endstärke
erreicht hat.
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Eine
unmodifizierte Mehrschichtfolie mit heißsiegelbaren Außenhautschichten
hat einen inhärent
hohen Reibungskoeffizienten (COF) und blockierende Eigenschaften
bei Folie-auf-Folie.
Daher werden Gleitadditive und teilchenförmige Antiblockiermittel herkömmlicherweise
zur Folienstruktur hinzugefügt,
so daß der
Reibungskoeffizient verringert wird und verbesserte Maschinengängigkeit
bereitgestellt wird, um zum Beispiel Nahrungsmittelverpackungen
herzustellen.
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Die
Gleiteigenschaften von Mehrschichtfolien sind in vorteilhafter Weise
durch Einarbeitung von Polymeren aus Fettsäureamiden, wie beispielsweise Erucamid
oder Oleamid, modifiziert worden. Diese Fettsäureamidmaterialien haben jedoch
den Nachteil, daß die
Förderung
der Migration und die Wirksamkeit von diesem Typ Gleitsystem von
der Folientemperatur und der Lagerzeit abhängt. Fettsäureamid-Gleitsysteme haben
auch eine verringerte Wirksamkeit, wenn die Folie auf andere Folien
laminiert wird, die kein Gleitmittel enthalten, und der Reibungskoeffizient
nach der Laminierung steigt. Daher ist die Herstellung und Wirksamkeit
von Fettsäureamid-Gleitsystemen
begrenzt.
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Ein
verbesserter Reibungskoeffizient und eine verbesserte Gleitwirkung
kann auch durch Beimengung von Silikonöl zu der Außenhautschicht einer Mehrschichtfolie
erreicht werden. Unmittelbar nach dem Aufwickeln einer Folie mit
einer Außenhautschicht,
die Silikonöl
enthält,
wird die gegenüberliegende
Seite der Folienstruktur geschmiert. Daher ist es relativ einfach,
eine Mehrschichtfolie mit hervorragendem Gleitverhalten auf beiden
Seiten zu erhalten, wenn Silikonöl
zu der Außenhautschicht
einer Mehrschichtfolie beigemengt wird. Folien, die eine angemessene
Konzentration von Silikonöl
enthalten, neigen auch dazu, sich bei der Laminierung auf Verpackungsmaschinen
gut zu verhalten und einen geringen Reibungskoeffizienten zu behalten.
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Der
Nachteil von Silikonöl-Gleitsystemen
ist jedoch die Schwierigkeit beim Verarbeiten einer Mehrschichtfolie,
bei der ein Silikonöl-Gleitsystem anwendet
wird. Silikonöl
neigt beim Aufwickeln der Folie zum Übergang von einer Folienoberfläche zur anderen.
Wegen der Silikonölschmierung
auf beiden Seiten der Folie wird die behandelte Oberfläche kontaminiert
und folglich wird das Drucken und die Tintenhaftung schwieriger
gemacht. Darüberhinaus kann
dann, wenn das Drucken und die Laminierung in zwei Schritten durchgeführt werden,
d. h. in separaten Anlagen (engl.: out-of-line), Silikonöl auch auf die
Oberfläche
der Tinte übergehen
und bewirken, daß die
späteren
Bindungsstärken
der Laminierung gering oder uneinheitlich sind.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
wird eine co-extrudierte, heißsiegelbare Folienstruktur
geschaffen, die
- (a) eine Kernschicht aus einem
thermoplastischen Polymer, wobei die Kernschicht eine erste Seite und
eine zweite Seite aufweist;
- (b) eine funktionale Schicht auf der ersten Seite der Kernschicht,
bei der die funktionale Schicht eine Laminierschicht, eine bedruckbare
Schicht, eine Laminier- und eine bedruckbare Schicht, oder eine
siegelbare Schicht darstellt, und
- (c) eine heißsiegelbare
Schicht auf der zweiten Seite der Kernschicht, die ein thermoplastisches Polymer
und eine Menge, bezogen auf das Gesamtgewicht der heißsiegelbaren
Schicht, eines Gleitsystems umfaßt, die ausreicht, um den Reibungskoeffizienten
zu verringern und das Gleitverhalten der heißsiegelbaren Schicht zu verbessern,
wobei das Gleitsystem Silikongummi und mindestens ein Antiblockiermittel
umfaßt,
umfaßt.
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Verglichen
zu Silikonöl
neigt Silikongummi weniger zur Migration durch die Mehrschichtfolie
und neigt beim Aufwickeln der Folie weniger zum Übergang von einer Folienoberfläche auf
die andere.
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Die
co-extrudierte, heißsiegelbare
Mehrschichtfolie zeigt einen hervorragenden Reibungskoeffizienten,
hervorragende Heißgleitfähigkeit
und hervorragende Maschinengängigkeit
sogar nach dem Druck und der Laminierung, und hervorragende Tintenhaftung
und Bindungsstärke
in der Laminierung. Die vorliegende Mehrschichtfolie kann sehr gut sowohl
als innere als auch als äußere Bahn
in einer Laminierung dienen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die
co-extrudierte heißsiegelbare
Folienstruktur schließt
eine Kernschicht ein. Die Kernschicht umfaßt eine Polymerma trix, die
ein filmbildendes thermoplastisches Polymer umfaßt, das solche Eigenschaften
hat, daß es
zur Extrusion oder Co-Extrusion
gefolgt von biaxialer Orientierung in Maschinen- und Querrichtung
unter erhöhter
Temperatur geeignet ist, so daß eine
Folie gebildet wird. Die Polymermatrix kann ein Propylenhomopolymer
oder ein Propylen-Copolymer sein, d. h. ein Polymer, das vornehmlich
aus Propylen mit geringeren Mengen eines weiteren Olefins, üblicherweise
eines C2- bis C4-Olefins,
hergestellt worden ist. Alternativ kann die Kernschicht eine Polymermatrix
aufweisen, die ein beliebiges Polymer umfaßt, das aus einem C2- bis C4-Olefin,
wie beispielsweise Ethylen oder 1-Buten, hergestellt worden ist.
Zum Beispiel kann die Kernschicht eine Polymermatrix aus Polyethylen
hoher Dichte (HDPE) haben.
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Die
Kernschicht kann gegebenenfalls von etwa 2 bis etwa 10 Gew.-% eines
hohlraumbildenden Mittels enthalten, so daß eine weiße, opake, co-extrudierte,
heißsiegelbare
Folie gebildet wird. Das hohlraumbildende Mittel kann ein beliebiges
Material sein, das im Stande ist, eine Kernschicht mit Hohlräumen zu
versehen, ohne einen Abbau des Folienmaterials zu bewirken. Beispiele
von hohlraumbildenden Mitteln schließen Polybutylenterephthalat
und Calciumcarbonat ein. Die US-A-5 691 043 enthält eine detailliertere Diskussion über hohlraumbildende
Mittel.
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Die
Kernschicht kann auch gegebenenfalls ein Kohlenwasserstoffadditiv
enthalten, um die Sperreigenschaften der Folie zu verbessern, wie
zum Beispiel die Wasserdampf- und Sauerstoff-Sperreigenschaften. Das Kohlenwasserstoffadditiv
kann, basierend auf das Gesamtgewicht der Kernschicht, in einer
Menge von bis zu etwa 9 Gew.-% vorhanden sein. Das Kohlenwasserstoffadditiv
kann ein hydrierter Kohlenwasserstoff mit niedrigem Molekulargewicht
sein, der mit dem thermoplastischen Polymer der Kernschicht verträglich ist
und der die gewünschte
Verbesserung der Folieneigenschaften liefert. Das Kohlenwasserstoffadditiv
kann ein Molekulargewichts-Zahlenmittel von weniger als etwa 5 000,
zum Beispiel weniger als etwa 2 000, zum Beispiel von etwa 500 bis
etwa 1 000, aufweisen.
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Das
Kohlenwasserstoffadditiv kann natürlich oder synthetisch sein
und kann einen Erweichungspunkt von etwa 60°C bis etwa 180°C aufweisen.
Kohlenwasserstoffharze sind Beispiele von geeigneten Kohlenwasserstoffen,
die anschließend
hydriert werden können.
Beispiele von Kohlenwasserstoffharzen schließen Petroleumharze, Terpenharze,
Styrolharze und Cyclopentadienharze ein. Die US-A-5 667 902 enthält eine
vollständigere
Diskussion über
Kohlenwasserstoffadditive.
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Die
co-extrudierte, heißsiegelbare
Folienstruktur schließt
eine funktionale Schicht ein. Die funktionale Schicht kann eine
Polymermatrix umfassen, die ein filmbildendes Polymer umfaßt, das
Eigenschaften aufweist, die zur Extrusion und zur uniaxialen oder
biaxialen Orientierung (durch Strecken des Extrudats in der Maschinenlaufrichtung
und/oder Querrichtung unter erhöhten
Temperaturen) und zur Bildung von Außenhautschichten auf den äußeren Oberflächen der
Kernschicht geeignet sind.
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Die
Polymermatrix können
diejenigen thermoplastischen Polymere sein, die geeignet sind, für das Drucken,
Siegeln oder Laminieren behandelt zu werden, oder diejenigen thermoplasti schen
Polymere sein, die ohne Behandlung bedruckbar, siegelbar oder im
Stande sind, laminiert zu werden. Wenn die funktionale Schicht gesiegelt
werden soll, kann das thermoplastische Polymer ausgewählt sein
aus einer Gruppe bestehend aus statistischem Ethylen/Propylen-Copolymer,
Propylen/Butylen-Copolymer, Ethylen/Propylen/Butylen-Terpolymer,
Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen niedriger Dichte
mit linearer Struktur (LLDPE), Ethylenvinylacetat (EVA), Ethylenmethylacrylat
(EMA) und Mischungen derselben. Wenn die funktionale Schicht zu
bedrucken und/oder zu laminieren ist, kann das thermoplastische
Polymer ausgewählt
sein aus einer Gruppe bestehend aus Propylenhomopolymer, Ethylen/Propylen-Blockcopolymer, Polyethylen
hoher Dichte (HDPE), Ethylenvinylalkohol-Copolymer (EVOH), statistischem
Ethylen/Propylen-Copolymer,
Propylen/Butylen-Copolymer, Ethylen/Propylen/Butylen-Terpolymer,
MDPE, LLDPE, EVA, EMA und Mischungen derselben.
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Es
ist klar, daß Additive
in die Polymermatrix der funktionalen Schicht eingeschlossen sein
können.
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Die
funktionale Schicht kann Antiblockieradditive enthalten, die basierend
auf dem Gesamtgewicht der funktionalen Schicht in Mengen im Bereich von
etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 3 Gew.-% verwendet werden. Antiblockieradditive
schließen
anorganische Teilchen wie beispielsweise Siliciumdioxid ein, z.
B. ein teilchenförmiges
Antiblockieradditiv, das von W. R. Grace unter dem eingetragenen
Warenzeichen "SYLOBLOC
44" verkauft wird,
Calciumcarbonat, Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikat, Siliciumphosphat
und z. B. Kaopolit.
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Ein
weiteres geeignetes teilchenförmiges Antiblockiermittel
betrifft ein nicht-schmelzbares, vernetztes Silikonharzpulver, das
unter dem eingetragenen Warenzeichen "TOSPEARL" verkauft wird und das von Toshiba Silicone
Co., Ltd. hergestellt wird; TOSPEARL ist in der US-A-4 769 418 beschrieben. Ein
weiteres geeignetes Antiblockieradditiv ist ein kugelförmiges Teilchen,
das aus Methylmethacrylatharz hergestellt wird; es wird unter dem
eingetragenen Warenzeichen "EPOSTAR" verkauft und ist
kommerziell von Nippon Shokubai erhältlich.
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Die
Oberfläche
der funktionalen Schicht kann so behandelt sein, daß Siegelbarkeit
und/oder Bedruckbarkeit gewährleistet
ist. Das schließt
eine Oberflächenbehandlung
einer beliebigen bekannten Art ein, um die Oberflächenspannungseigenschaften zu
erhöhen,
wie beispielsweise Flammen- oder Koronabehandlung.
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Wenn
die funktionale Schicht eine EVOH-Laminier/Druck-Oberflächenschicht
ist, ist keine Oberflächenbehandlung
nötig,
aber es ist eine geeignete Verbindungsschicht zwischen der Laminier/Druck-Funktionsschicht
und der Kernschicht nötig,
um eine angemessene Oberflächenhauthaftung zu
erreichen. Die EVOH-Laminier/Druck-Funktionsschicht erhöht ferner
die Sauerstoffsperr- und Geschmacksstoff/Aromastoff-Sperreigenschaften
der Mehrschichtfolie.
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Die
co-extrudierte, heißsiegelbare
Folienstruktur schließt
eine heißsiegelbare
Schicht ein. Die heißsiegelbare
Schicht kann als eine Polymermatrix ein filmbildendes Polymer umfassen,
das solche Eigenschaften aufweist, daß es zur Extrusion und uniaxialer
oder biaxialer Ausrichtung (durch Strecken des Extrudats in der
Maschinenlaufrichtung und/oder Querrichtung unter erhöhten Temperaturen)
und zur Bildung von Außenhautschichten
auf den äußeren Oberflächen der
Kernschicht geeignet ist.
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Jedes
beliebige bekannte Niedertemperatur-Siegelharz kann verwendet werden,
um die Polymermatrix der heißsiegelbaren
Schicht bereitzustellen. Beispiele schließen statistisches Ethylen/Propylen-Copolymer,
statistisches Propylen/Butylen-Copolymer,
Ethylen/Propylen/Butylen-Terpolymer, Polyethylen geringer Dichte
mit linearer Struktur (LLDPE), Polyethylen geringer Dichte (LDPE),
durch Metallocenkatalyse gewonnene Polyethylene, Ethylenvinylacetat
(EVA), Ethylenmethylacrylat (EMA), Ionomer (z. B. Surlyn von DuPont)
oder Mischungen derselben ein.
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Im
Allgemeinen ist die Oberfläche
der heißsiegelbaren
Schicht unbehandelt, aber sie kann gegebenenfalls behandelt werden.
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Die
heißsiegelbare
Schicht wird mit einem besonderen Gleitsystem hergestellt. Die heißsiegelbare
Schicht enthält
als Gleitsystem Silikongummi in Kombination mit mindestens einem
funktionalen Antiblockiermittel.
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Das
Silikongummi ist eine hochviskose Polydialkylsiloxanverbindung.
Ein Beispiel einer Struktur von einem Silikongummi ist HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH, in der
Me Methyl ist und n eine ganze Zahl mit einem Wert ist, der bis
zu 10 000 betragen kann.
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Silikongummis
sind bei Raumtemperatur nicht fließfähig, während Silikonöle bei Raumtemperatur
fließfähige Flüssigkeiten
sind. Silikongummis können
die Konsistenz von zähem
Kitt oder hartem, deformierbaren Kunststoff aufweisen. Silikongummis können eine
Durometerhärte
von mindestens etwa 5 oder eine Penetrationszahl von etwa 1 500
oder weniger aufweisen. Die Penetrationszahl wird verwendet, um
die Härte
oder Viskosität
von Asphalt oder Bitumen und anderen Stoffen ähnlicher Konsistenz zu beschreiben,
wobei höhere
Werte Weichheit oder geringere Viskosität bedeuten:
Corbett, L.
W. und R. Urban (1985), Asphalt and Bitumen, Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, W. Gerhartz, Deerfield Beach Florida, USA, VCA
Verlag, A.3: 163–188.
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Die
Viskosität
von Silikongummi kann 1 m2/s (106 cSt) überschreiten,
zum Beispiel kann die Viskosität
von Silikongummi von 10 bis 20 m2/s (Millionen cSt)
betragen, z. B. etwa 15 m2/s (Millionen
cSt). Silikongummis können
eine Williams-Plastizität (ASTM D
926) von mindestens 95 haben.
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Das
hohe Molekulargewicht und die hohe Viskosität von Silikongummi hindert
es am Migrieren durch die Folienstruktur oder von Oberfläche zu Oberfläche. Somit
zeigt das Silikongummi einen geringeren Übergangseffekt, was der Mehrschichtfolie verbesserte
Verarbeitungseigenschaften verleiht. Wenn das Silikongummi mit dem
Polymer der heißsiegelbaren
Schicht gut gemischt und extrudiert wird, ist es darüber hinaus überall gleichmäßig im Polymer der
heißsiegelbaren
Schicht verteilt.
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Das
Silikongummi kann in der Form eines Silikonpolymers vorliegen, das
in Polypropylen oder Polyethylen dispergiert wird. Silikongummi
mit ultra-hohem Molekulargewicht dieser Art ist in Form eines Masterbatch
von Dow Corning Corporation aus Midland, Michigan, unter den Produktbezeichnungen "MB50-001" und "MB50-002" erhältlich.
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Das
Silikongummi kann in der heißsiegelbaren
Schicht der co-extrudierten, heißsiegelbaren Folienstruktur
in einer Menge von 0,2 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der heißsiegelbaren Schicht,
enthalten sein. In dem Fall, wo Silikongummi in Form eines Masterbatch
hinzugefügt
wird, können ausreichende
Mengen des Masterbatch verwendet werden, um sicherzustellen, daß der Endgehalt
an Silikongummi in den gewünschten
Bereich von etwa 0,2 bis etwa 2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der heißsiegelbaren
Schicht, fällt.
Zum Beispiel kann etwa 0,4 bis etwa 4 Gew.-% des MB50-001 Masterbatch
von Dow Corning zu der heißsiegelbaren
Schicht hinzugefügt
werden.
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Ein
beliebiges oder mehrere beliebige Antiblockiermittel, die der funktionalen
Schicht beigemengt werden können,
können
auch als funktionale Antiblockiermittel in dem Gleitsystem der heißsiegelbaren
Schicht verwendet werden. Zum Beispiel stellen das organische Antiblockiermittel
EPOSTAR PMMA (Nippon Shokubai erhältlich) und das vernetzte Polymonoalkylsiloxan-Antiblockiermittel
TOSPEARL beide eine hervorragende Oberflächenmodifikation für einen
verbesserten Reibungskoeffizienten und verbesserte Maschinengängigkeit
bereit.
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Die
Antiblockiermittel können
in der heißsiegelbaren
Schicht der co-extrudierten, heißsiegelbaren Folienstruktur
in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
der heißsiegelbaren
Schicht, enthalten sein. Die durch schnittliche Antiblockiermittelteilchengröße kann
schwanken. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Antiblockiermittelteilchengröße im Bereich
von 1 bis 5 μm,
z. B. von etwa 2 bis ewa 3 μm
liegen.
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Durch
Verwendung ausreichender Mengen des Silikongummi/Antiblockiermittel-Gleitsystems
in der heißsiegelbaren
Schicht wird eine co-extrudierte, heißsiegelbare Folienstruktur
bereitgestellt, die (i) einen hervorragenden Reibungskoeffizienten,
eine hervorragende Heißgleitung
und eine hervorragende Maschinengängigkeit sogar nach dem Druck
und der Laminierung zeigt, die (ii) hervorragende Tintenhaftung
und Bindungsstärken
in der Laminierung zeigt, die (iii) sehr gut sowohl als eine innere
oder als eine äußere Bahn
in einer Laminierung dienen und die (iv) ohne migrierende Additive
hergestellt werden kann, die Reifung nach der Herstellung erfordern.
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Co-extrudierte,
heißsiegelbare
Folienstrukturen können
antistatische Mittel in der Kernschicht enthalten, um statische
Aufladung oder Anhaftung zu vermeiden. Beispiele von antistatischen
Mitteln schließen
Alkalimetallalkansulfonate, polyethermodifizierte Polydiorganosiloxane,
wie beispielsweise Polydialkylsiloxane, Polyalkylphenylsiloxane
und tertiäre
Amine ein. Diese migrierenden Typen von Additiven können jedoch
während
der Verarbeitung Probleme verursachen, wie beispielsweise Anreicherung auf
Laminierpressen oder Probleme bei der Tintenhaftung.
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Daher
kann die vorliegende co-extrudierte, heißsiegelbare Folienstruktur
ohne irgendwelche antistatischen Additive her gestellt werden, um
Verarbeitungsprobleme zu verhindern oder auszuschließen, die
mit antistatischen Mitteln verbunden sind. Die vorliegende Folienstruktur
ohne antistatische Additive zeigt hervorragende Maschinengängigkeit
auf typischen Verpackungsmaschinen.
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Co-extrudierte,
heißsiegelbare
Folienstrukturen können
Fettsäureamide
als Gleitadditive enthalten. Besondere Beispiele von Fettsäureamid-Gleitadditiven
sind Erucamid und Oleamid. Diese Fettsäureamidmaterialien haben jedoch
den Nachteil, daß die Förderung
der Migration und die Wirksamkeit dieses Typs von Gleitsystem von
der Folientemperatur und der Lagerzeit abhängt. Fettsäureamid-Gleitsysteme funktionieren
auch schlechter, wenn die Folie auf andere Folien laminiert wird,
die kein Gleitmittel enthalten, und der Reibungskoeffizient nach
der Laminierung steigt.
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Daher
kann die vorliegende co-extrudierte, heißsiegelbare Folienstruktur
ohne irgendwelche Fettsäureamid-Gleitadditive
hergestellt werden. Die vorliegende Folienstruktur zeigt ohne Fettsäureamid-Gleitadditive
hervorragende Maschinengängigkeit
auf typischen Verpackungsmaschinen.
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Die
Gesamtdicke der co-extrudierten, heißsiegelbaren Folienstruktur
kann in weiten Bereichen schwanken und hängt von dem beabsichtigten
Gebrauch ab. Die Kernschicht macht üblicherweise etwa 70 bis etwa
90% der Dicke der gesamten Folie aus. Zum Beispiel kann die Kernschicht
eine Dicke von 5 bis 50 μm
aufweisen, die funktionale Schicht kann eine Dicke von 0,25 bis
3,0 μm aufweisen,
und die heißsiegelbare
Schicht kann eine Dicke von 0,5 bis 7,0 μm aufweisen.
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Die
co-extrudierte, heißsiegelbare
Folienstruktur kann gebildet werden durch Co-Extrudieren der Kernschicht
aus thermoplastischem Polymer zusammen mit der heißsiegelbaren
Schicht und der funktionalen Schicht durch ein Extrudergesenk für ebene
Bögen bei
einer Temperatur im Bereich von etwa 200°C bis etwa 250°C, Fließenlassen
der Folie auf eine Kühltrommel
und Abschrecken der Folie. Der Bogen kann dann in einer Maschinenrichtungs(MD)-Orientierungsvorrichtung
etwa 3- bis etwa 7fach gestreckt werden, gefolgt vom etwa 5- bis
etwa 10fachen Strecken in der Querrichtungs(TD)-Orientierungsvorrichtung.
Die Folie kann dann auf eine Spule gewickelt werden.
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Im
Allgemeinen kann die Folie der vorliegenden Erfindung mindestens
drei Schichten umfassen: die Kernschicht, die heißsiegelbare
Schicht (eine äußerste Außenhautschicht)
und die funktionale Schicht (eine äußerste Außenhautschicht). Es ist vorgesehen,
daß zusätzliche
Schichten zwischen der Kernschicht und den äußersten Außenhautschichten eingearbeitet
werden können,
z. B. Verbindungsschichten, die Polypropylen oder Polyethylen umfassen.
Die Außenhautschichten
werden üblicherweise flächengleich
auf jede Hauptoberfläche
der Kernschicht aufgetragen, typischerweise durch Co-Extrusion wie
oben angegeben.
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Wenn
Mehrschichtfolien der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist
es oft wünschenswert,
eine zweite Folie darauf zu laminieren. Die zweite Folie kann auch
eine Mehrschichtfolie der vorliegenden Erfindung sein. Ein Beispiel
einer erfindungsgemäßen Laminatstruktur
kann eine Struktur sein, die von oben nach unten eine heißsiegelbare Schicht;
eine Kernschicht, eine funktionale Schicht mit einer daran laminierten
funktio nalen Schicht; eine Kernschicht; und eine heißsiegelbare
Schicht umfaßt.
Vor der Laminierung können
die funktionalen Schichten bedruckt werden.
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Die
Extrusionslaminierung mit Polyethylen oder Polypropylen kann angewendet
werden, um die gewünschte
Laminierung der beiden Folien zu erzielen. Die Laminatstruktur kann
jedoch auch durch andere Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise
Klebelaminierung, bei der eine klebende Beschichtung verwendet wird,
um laminierte Folienstrukturen zu bilden. Laminierungsverfahren,
die für die
Verwendung mit den erfindungsgemäßen Folien angepaßt werden
können,
werden z. B. in der US-A-4 916
025, der US-A-5 223 346, der US-A-5 302 442, der US-A-5 500 283 und der
US-A-5 527 608 beschrieben.
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BEISPIELE
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In
jedem der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6
wurde orientierte Dreischichtfolien hergestellt, die jeweils eine
funktionale Schicht aus HDPE, eine Kernschicht aus Polypropylenhomopolymer
und eine heißsiegelbare
Schicht aus EPB-Terpolymer aufwies. Das HDPE war das Exxon HD6704.67,
das von der ExxonMobil Chemical Company verkauft wird. Das PP-Homopolymer
war das Fina 3371, das von der Fina Oil and Chemical Company verkauft
wird. Das EPB-Terpolymer war das Cisso XPM7790, das von der Chisso
Corporation verkauft wird.
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In
jedem der Beispiele 1 bis 5 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6
wurden die drei Schichten co-extrudiert und in einer Maschinenrichtung
(MD) ungefähr
5fach gestreckt und in ei ner Querrichtung (TD) ungefähr 8fach
gestreckt. Die MD-Orientierungstemperatur
lag im Bereich von 90°C
bis 105°C und
die TD-Orientierungstemperatur lag im Bereich von 160°C bis 170°C.
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In
jedem der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispielen 1 bis 6
wies die heißsiegelbare Schicht
eine Dicke von 1 μm
auf. In den Beispielen 3 und 4 wies die heißsiegelbare Schicht eine Dicke
von 0,58 μm
auf. In Beispiel 5 wies die heißsiegelbare Schicht
eine Dicke von 0,70 μm
auf.
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In
allen Beispielen wurde die funktionale Schicht flammenbehandelt.
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Die
Maschinengängigkeit
der Folie wurde durch Prüfung
auf einer vertikalen Form-, Füll-
und Verschließ-Verpackungsmaschine
von Mobil (Mirapak) bestimmt. Die Abkürzung FOFC bezeichnet den Kraft-über-der-Formschulter-Test
(engl.: force over forming collar test), und die Zahlenwerte, die
für die Maschinengängigkeit
aufgeführt
sind, geben die Zugkraft in Pfund an. Die ASTM D 1894 liefert das
Verfahren zur Bestimmung des statischen und kinetischen Reibungskoeffizienten
(COF).
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Wenn
das Gleitsystem, das in der heißsiegelbaren
Schicht angewendet wird, eine Kombination von Silikongummi und mindestens
einem Antiblockiermittel ist, sind die Eigenschaften und das Verhalten
der Folie optimiert. Insbesondere sind sowohl die COF- als auch
die Heißgleitwerte
niedrig, und die Verarbeitbarkeit wird verbessert, während hervorragende
Maschinengängigkeit
auf den Verpackungsmaschinen immer noch beibehalten wird (wie zum Beispiel
durch den "Kraft-über-der-Formschulter"-Test (FOFC) gemessen
wird).
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Wenn
auf der anderen Seite das verwendete Gleitsystem Silikonöl umfaßt, zeigt
die Folie niedrigere Tintenhaftung und Laminierungsbindungsstärke. Verringerte
Gehalte an Silikonöl
in Verbindung mit einem Antiblockiermittel beeinflussen die Maschinengängigkeit
der Folie negativ.
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Ein
Gleitsystem, das ein Fettsäureamid
und ein Antiblockiermittel umfaßt,
beeinflußt
die Maschinengängigkeit
negativ.
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Ein
Gleitsystem, das nur aus einem Antiblockiermittel besteht, ist bezüglich seines
COF- und Maschinengängigkeitsverhalten
nicht betriebsfähig, obwohl
es zufriedenstellende Verarbeitbarkeit zeigt.