DE60210634T2

DE60210634T2 - Polares polymer auf ethylenbasis, cycloolefinpolymermischungen

Info

Publication number: DE60210634T2
Application number: DE60210634T
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Hausmann
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: WO2002066495A2; US6670423B2; EP1423408B1; WO2002066495A3; JP4223286B2; AU2002254249A1; JP2004528409A; DE60210634D1; US20020156195A1; EP1423408A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Blends, die ein polares Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis sowie Cycloolefin-Polymere aufweisen, und deren Anwendungen von Versiegelungen für Verpackungsfolien.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Konventionell wird in der Verpackungsindustrie ein Produkt in einer Kunststofffolie oder einer starren Kunststoffverpackung verpackt, die anschließend heißgesiegelt werden. Die die Verpackung erzeugende Folie weist in der Regel eine Substratlage auf, eine Bindelage und eine Siegellage. Die Siegellage ist die oberste Lage der Folie und befindet sich in direktem Kontakt mit der verpackten Ware. Sie muss über einen hohen Perforationswiderstand verfügen und speziell beim Verpacken von trockenen Lebensmitteln. Das Siegel muss außerdem eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, um während der Lagerung und des Transports die Eigenschaften des hermetischen Siegelns zu bewahren. Bevorzugt wird die Verpackung geöffnet, ohne den Zusammenhalt der Folie selbst zu zerstören. Mit anderen Worten sollte die Siegellage abziehbar sein, so dass man sagen kann, dass sie sich leicht von Hand durch Ziehen öffnen lassen sollte, ohne dass eine Schere oder andere Geräte erforderlich sind.
Darüber hinaus wird in der Industrie angestrebt, dass diese Verpackungsfolien zum Verpacken mit Hochleistungsmaschinen geeignet sind. Aus dieser Sicht ist es nützlich, eine Siegellage bereitzustellen, die sich bei relativ niedrigen Temperaturen versiegeln lässt und die über ein sehr hohes Heißkleben verfügt, um höhere Fließbandgeschwindigkeiten der Verpackungsmaschinen zu erlauben. Es wäre daher von Nutzen, über Siegellagen zu verfügen, die aus Polymeren gefertigt sind, die über eine relativ geringe Heißsiegelanfangstemperatur verfügen.
Es ist bekannt, cyclische olefinische Copolymere und klassische Polyolefine zu mischen, um Siegellagen für Verpackungsfolien herzustellen. Dennoch ist die Heißsiegelanfangstemperatur dieser Siegellagen sehr hoch. In der Regel liegen sie bei etwa 100°C. Darüber hinaus ist der Perforationswiderstand dieser Folien ebenfalls nicht zufriedenstellend.
Daher besteht ein Bedarf für Siegellagen für Verpackungsfolien, die über eine relativ geringe Heißsiegelanfangstemperatur verfügen, über einen guten Perforationswiderstand und außerdem über einen guten Heißklebe-Wert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist jetzt überraschend festgestellt worden, dass die Kombination von zwei inkompatiblen speziellen Vertretern von Polymeren zu einer Siegellage führt, die hervorragende Eigenschaften im Bezug auf Steifigkeit, Perforationswiderstand, Heißsiegelfestigkeit und Heißklebe-Siegelfestigkeit verfügen.
"Inkompatible Polymere", wie sie hierin zu verstehen sind, sind Polymere, die untereinander nicht löslich sind, d.h. mit anderen Worten Polymere, die Löslichkeitsparameter haben, die voneinander deutlich verschieden sind, vorzugsweise differieren sie um mindestens 0,5 Einheiten. "Löslichkeitsparameter" wurden definiert von J. Bandrup, E. H. Immergut (Herausg.), Polymer Handbook, S. IV 337 ff New York, 1975.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Blend von inkompatiblen Polymeren, die im Wesentlichen aus mindestens einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis und mindestens eines Cycloolefin-Polymers bestehen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist eine Folie, die das vorgenannte Blend aufweist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist eine Siegelschicht, die zu der vorgenannten Folie gehört.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist eine Verpackung, die die vorgenannte Siegelschicht aufweist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Verbessern des Perforationswiderstandes einer Folie, die aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis hergestellt ist, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie, etwa 0,1% bis 50 Gew.% ein Cycloolefin-Polymer eingeführt werden.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herabsetzung der Heißsiegelanfangstemperatur einer Folie, die aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis erzeugt ist, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gew.% eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Stabilisieren der Heißsiegelfestigkeit einer aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis erzeugten Folie über einen breiten Temperaturbereich, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gew.% eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erhöhen der Heißklebe-Siegelfestigkeit einer aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis hergestellten Folie, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gew.% eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.
Die erfindungsgemäße Folie verfügt über verbesserte Schlagfestigkeit und über einen verbesserten Heißklebe-Wert. Außerdem kann sie über eine erheblich herabgesetzte Heißsiegelanfangstemperatur verfügen (siehe Beispiele).
Obgleich das Polymer auf Ethylenbasis und das Cycloolefin-Polymer der Erfindung inkompatibel sind, führt ihre Kombination zu verbesserten mechanischen Eigenschaften der aus ihrem Blend erzeugten Folie. Darüber hinaus verfügt die aus den erfindungsgemäßen Blends erzeugte Folie beim Öffnen des Siegels über die Fähigkeit zur Schichtablösung und bietet daher bei Gebrauch eine perfekt kontrollierte Ablösung sowie einen hohen Perforationswiderstand, was gegenüber den kommerziellen Ablösesystemen ein Vorteil ist, die in der Regel im Bezug auf den Perforationswiderstand schwach sind.
Die Folie der Erfindung zeigt einen hervorragenden Perforationswiderstand. Die aus dieser Folie erzeugten Verpackungen sind daher widerstandsfähiger. Dieses ist besonders wichtig bei Lebensmittelverpackung, wo beispielsweise Knochen die Folie beschädigen können. Darüber hinaus zeigt sie eine geringe Siegelanfangstemperatur, das bedeutet, dass aus dieser Folie erzeugte Verpackungen bei geringeren Temperaturen als zuvor gesiegelt werden können. Dieses ist besonders bei technischen Prozessen von Bedeutung, wo jeder Verfahrensschritt schnell ablaufen muss. Ebenfalls zeigt die erfindungsgemäße Folie eine hohe Heißklebe-Festigkeit. Dieses bedeutet, dass der Verfahrensschritt des Versiegelns und speziell in Maschinen mit Vertikal-Formfüllung (VFF) und in Einschlag-Vliesprozessen, wo die Waren unter geringfügigem Überdruck in einer modifizierten Atmosphäre (MAP) verpackt werden, erheblich beschleunigt werden kann. Man muss nicht eine bestimmte Zeit warten, bis das Heißsiegeln wirksam wird. Dieses ermöglicht außerdem, dass mehr Verpackungen in kürzerer Zeit heißgesiegelt werden können. Die Folie kann in automatischen Hochleistungs-Einschlagmaschinen umgewickelt werden, was die Produktivität in den technischen Prozessen erhöht.
Die erfindungsgemäßen Folien finden in Lebensmittelverpackungen wie Cerealien-, Fleisch-, Suppenverpackungen Anwendung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die erste entscheidende Komponente der Zusammensetzung der Erfindung ist ein polares Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis. "Polares Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis", wie hierin verwendet, bedeutet ein Polymer auf Ethylenbasis, worin ein Teil der Wasserstoffatome in der Kohlenwasserstoffkette des Polyethylens durch mindestens ein Atom substituiert ist, das ausgewählt ist aus Sauerstoff oder Stickstoff. Dieses polare Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis ist bevorzugt ein Copolymer oder ein Terpolymer. Es weist vorzugsweise mindestens 60 Gew.% Ethylen bezogen auf das Gewicht des Polymers auf und polare Monomere, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Carbonsäuren, Alkylacrylaten und Vinylacetaten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das polare Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis Ethylen; α,β-ethylenisch ungesättigte C₃-C₈-Carbonsäure und wahlweise ein oder mehrere plastifizierende Comonomere, die mit Ethylen copolymerisierbar sind. Die α,β-ethylenisch ungesättigte C₃-C₈-Carbonsäure ist bevorzugt in einer Menge von etwa 5% bis 15 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Polymers vorhanden. Das plastifizierende Monomer ist bevorzugt in einer Menge von weniger als etwa 25 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Polymers vorhanden. Acryl- und Methacrylsäuren sind dabei bevorzugte Säure-Comonomere. Das plastifizierende Comonomer kann ein Alkylacrylat sein, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Methylacrylat, n-Propyl-, Isobutyl-, n-Butyl-, n-Octyl-, 2-Ethylhexyl- und 2-Methoxyethylacrylaten. Die bevorzugten Alkylacrylate sind Isobutyl-, n-Butyl-, 2-Ethylhexyl- und 2-Methoxyethylacrylate. Das plastifizierende Comonomer kann auch ein Alkylvinylether sein, der ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus n-Butyl-, n-Hexyl-, 2-Ethylhexyl- und 2-Methoxyethylvinylether. Die bevorzugten Alkylvinylether sind n-Butylvinylether und n-Hexylvinylether.
Das Polymer ist wahlweise etwa 0,01% bis 99,5% mit Metallionen neutralisiert, die ausgewählt sind aus den Gruppen Ia, Ib, IIa, IIIa, IVa, VIb und VIII des Periodensystems der Elemente, wie beispielsweise Natrium, Kalium, Zink, Calcium, Magnesium, Lithium, Aluminium, Nickel und Chrom. Derartige neutralisierte saure Ethylen-Copolymere sind auf dem Fachgebiet bekannt als "Ionomere". Im typischen Fall erfolgt die Neutralisation zu etwa 10 bis 70%. Bevorzugt hat das Copolymer etwa 35 bis etwa 70% der Carbonsäure-Gruppen ionisiert durch Neutralisation mit Metallionen, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Natrium, Kalium, Zink, Calcium und Magnesium. Ionomere und die Verfahren zu ihrer Herstellung wurden in der US-P-3264272 beschrieben.
Geeignete Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind die Ionomere, die kommerziell verfügbar sind unter dem Warenzeichen Surlyn^® von E. I. du Pont de Nemours and Company und die sauren Ethylen-Copolymere, verfügbar unter dem Warenzeichen Nucrel^® von E. I. du Pont de Nemours and Company.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das polare Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis Ethylen, Alkyl(meth)acrylat und wahlweise eines von Vinylalkylsilan-Termonomer oder Kohlenmonoxid. Das Alkyl(meth)acrylat-Monomer liegt bevorzugt in einer Menge von etwa 5% bis 40 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Polymers vor. Die Alkyl-Gruppe des Alkyl(meth)acrylat-Monomers ist bevorzugt Methyl, kann jedoch auch eine höhere Alkyl-Gruppe bis zu Octyl sein. Das Vinylalkylsilan-Termonomer ist bevorzugt in einer Menge von weniger als 3 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Polymers vorhanden. Die bevorzugten Vinylallcylsilan-Termonomere sind ausgewählt aus Vinylmethylsilan und Vinylethylsilan. Das Kohlenmonoxid-Monomer liegt bevorzugt in einer Menge von weniger als 15 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Polymers vor. Diese Polymere und ihre Herstellung wurden in der US-P-3780140 beschrieben. Die Polymere lassen sich mit Hilfe verschiedener auf dem Fachgebiet bekannter Methoden herstellen, wie beispielsweise radikalische Hochdruckpolymerisation. Geeignete Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind die Produkte, die kommerziell verfügbar sind bei E. I. du Pont de Nemours unter den Warenzeichen Elvaloy^® AC, Elvaloy^® HP.
Andere polare Derivate eines auf Ethylen basierenden Polymers, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, sind die Polymere von Ethylen und Vinylacetat, die kommerziell verfügbar sind bei E. I. du Pont de Nemours unter dem Warenzeichen Elvax^®.
Das polare Derivat des Polymers auf Ethylenbasis liegt in der Regel in dem erfindungsgemäßen Blend in einer Menge von etwa 50% bis 99,9 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Blends vor.
Die zweite entscheidende Komponente des Blends der Erfindung ist ein Cycloolefin-Polymer. Geeignete Cycloolefin-Polymere der Erfindung haben eine mittlere relative Molekülmasse Mw (massegemittelt) im Bereich von 200 bis 100.000. Sie sind im Wesentlichen amorph, d.h. sie haben eine Kristallinität von weniger als 5 Gew.%. Sie zeigen vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur, Tg, die in der Regel im Bereich von 0° bis 300°C liegt. Die Polydispersität Mw/Mn der Cycloolefin-Polymere beträgt bevorzugt 1 bis 5.
Bei den Cycloolefin-Polymeren (COP's) handelt es sich um Homopolymere, die aus lediglich einem Typ von Cycloolefinen aufgebaut sind, oder es handelt sich um Copolymere, die aus Cycloolefinen und Comonomeren (COC's) aufgebaut sind, wobei der Gehalt an Comonomer bezogen auf das Gewicht des Cycloolefin-Polymers fast 20 Gew.% beträgt. Cycloolefine sind einfach oder mehrfach ungesättigte polycyclische Ringsysteme, wie beispielsweise Cycloalkene, Bicycloalkene, Tricycloalkene oder Tetracycloalkene. Die Ringsysteme können monosubstituiert oder mehrfach substituiert sein. Den Vorrang haben Cycloolefine, die aus monoalkylierten oder unsubstituierten Cycloolefinen aufgebaut sind. Besonders bevorzugte Cycloolefin-Homopolymere sind Polynorbornen, Polydimethyloctahydronaphthalen, Polycyclopenten und Poly(5-methyl)norbornen. Die Cycloolefin-Polymere können auch verzweigt sein. Produkte dieses Typs können Kamm- oder Sternstrukturen haben.
Nach Erfordernis können die vorstehend beschriebenen Cycloolefine auch mit Comonomeren copolymerisiert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten diese Cycloolefin- Copolymere (COC's) bis zu 20 Gew.% und bevorzugt 1% bis 15 Gew.% und speziell 1% bis 8 Gew.% bezogen auf das Gewicht des COC Comonomer. Bevorzugte Comonomere sind Olefine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und speziell Ethylen und Butylen.
Bevorzugte Cycloolefn-Polymere der Erfindung sind Ethylen/Norbornen-Copolymere.
Die Cycloolefin-Polymere können mit Hilfe von Übergangsmetall-Katalysatoren hergestellt werden. Prozesse für die Herstellung wurden beispielsweise beschrieben in der DE-A-109225, EP-A-0407870, EP-A-0485893 und US-A-5869583, US-A-6068936 und WO 98/27126, die hiermit als Fundstellen einbezogen sind. Die Regulierung des Molekulargewichts während der Herstellung kann vorteilhaft unter Verwendung von Wasserstoff erfolgen. Geeignete Molekulargewichte können auch über eine gezielte Auswahl von Katalysator und Reaktionsbedingungen erstellt werden. Einzelheiten in diesem Zusammenhang finden sich in den vorgenannten Patentschriften.
Geeignete Cycloolefine für die Erfindung sind die Produkte, die unter dem Warenzeichen Topas^® von Ticona vertrieben werden.
Das Cycloolefin-Polymer liegt in der Regel in dem erfindungsgemäßen Blend in einer Menge von etwa 0,1% bis 50 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Blends vor.
Das Blend der Erfindung kann die üblichen Additive aufweisen, einschließlich Weichmacher, Stabilisiermittel, Antioxidantien, UV-Absorber, hydrolytische Stabilisiermittel, Antistatika, Farbstoffe oder Pigmente, Füllstoffe, Feuerhemmstoffe, Gleitmittel, Verstärkungsmittel, wie beispielsweise Glasfaser und Flocken, Verarbeitungshilfen, z.B. Releasemittel und/oder Mischungen davon.
Das Blend der Erfindung kann mit Hilfe eines beliebigen Extrusionsprozesses hergestellt werden, z.B. in der folgenden Weise: ein Blend wird hergestellt durch einfaches Mischen der trockenen Komponenten als ein Pfeffer-und-Salz-Blend. Dieses Blend wird sodann in einem Extruder compoundiert. Die am Austritt erscheinende Masse wird granuliert. Alternativ kann das Blend ohne Compoundieren einem Extruder zum Folienformen zugeführt werden.
Die erfindungsgemäße Folie kann mit Hilfe der Extrusion wie folgt hergestellt werden: die wie vorstehend erhaltenen Granalien werden in einem geeigneten Extruder geschmolzen und zu einer Folie mit mindestens einer einzelnen Lage unter Anwendung von Methoden zur Formassenverarbeitung geformt. Geeignete Methoden zur Formmassenverarbeitung sind beispielsweise die Blasfolienextrusion, die Gießfolienextrusion, das Extrusionsbeschichten.
Der Einbau von 0,1% bis 50% eines Cycloolefin-Polymers in eine Folie, die aus einem Polymer auf Ethylenbasis nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, kann zahlreiche Vorteile haben: der Perforationswiderstand dieser Folie wird verbessert, der Einbau verringert ihre Heißsiegelanfangstemperatur, er erhöht ihre Heißklebe-Siegelfestigkeit. Er kann auch ihre Heißsiegelfestigkeit über einen weiten Temperaturbereich von beispielsweise Temperaturen im Bereich von 80° bis 150°C stabilisieren. Sodann macht er es möglich, eine geringe Siegelfestigkeit und eine leichte Fähigkeit zum Öffnen der Folie zu erhalten.
Die Verpackung der Erfindung kann nach dem klassischen Methoden der Herstellung derartiger Verpackungen hergestellt werden, die aus Folien erzeugt werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden "Beispiele" eingehender beschrieben.
BEISPIELE
BESCHREIBUNG DER INHALTSSTOFFE
Die in den nachfolgend ausgeführten Beispielen verwendeten Materialien waren unter Angabe der entsprechenden Warenzeichen und Handelsbezeichnungen die Folgenden:
Ionomer 1: Copolymer aus Ethylen mit 15% Methacrylsäure und einem Schmelzindex (MFI) von 0,7, 58% neutralisiert mit Zn, kommerziell verfügbar bei E. I. du Pont de Nemours and Company.
Ionomer 2: Copolymer aus Ethylen mit 10% Methacrylsäure und einem MFI von 1,5, 38% neutralisiert mit Zn, kommerziell verfügbar bei E. I. du Pont de Nemours and Company.
Elvaloy^® AC 2116: Copolymer aus Ethylen und 16% Ethylacrylat, MFI von 1, kommerziell verfügbar bei E. I. du Pont de Nemours and Company.
TOPAS^® 8007: Copolymer aus Ethylen und Norbornen, kommerziell vertrieben von TICONA.
TOPAS^® 6013: Copolymer aus Ethylen und Norbornen, kommerziell vertrieben von TICONA.
Der Schmelzindex (MFI) der vorgenannten Compounds wurde nach dem Standard ASTM 1238 bei 190°C/2,16 kg gemessen.
Es wurden die folgenden Zusammensetzungen hergestellt. Alle Mengen sind in Gewichtsanteilen bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung angegeben.
Zusammensetzungen 1, 5 und 7 sind Vergleichszusammensetzungen
Zusammensetzungen 2 bis 4, 6 und 8 und 9 sind erfindungsgemäße Zusammensetzungen.
Die Zusammensetzungen wurden in einem 24mm-Doppelschneckenextruder PRISM unter Verwendung einer Schnecke mit hoher Scherung compoundiert. Alle Inhaltsstoffe wurden als ein Pfeffer- und-Salz-Blend angesetzt und nach dem Austritt aus dem Extruder granuliert.
Die Temperaturbedingungen des Compoundierens waren wie folgt:
Ein Teil des auf diese Weise erhaltenen Granulats wurde in einem 24mm-Einschneckenextruder nach Brabender geschmolzen, mit dem eine Blasfolie mit einer Dicke zwischen 70 und 100 μm extrudiert wurde. Die Schmelztemperatur des Brabender-Einschneckenextruders war wie folgt:
Die Folie wurde anschließend den folgenden Tests unterzogen:
STATISCHER PERFORATIONSWIDERSTAND:
Der statische Perforationswiderstand wurde nach dem Test ausgeführt, der beschrieben wurde in "New sealant Concepts for Flexible packaging", Proc SP98 Specialty Films 98, 14. Jahresweltkongress, Düsseldorf, 1998, Sektion IV-2 (ed. MBS, Au bei Zürich), K. Hausmann, D. Flieger. Die Folie wurde auf einer Metallplatte verstreckt. Anschließend wurde sie mit einem statischen Gewicht versehen, das auf einer 90°-scharfen Nadel angeordnet war. Die Nadel perforierte die Folie graduell. Aufgezeichnet wurde die zur Perforation der Folie erforderliche Zeit.
Für jede der Zusammensetzungen 1 bis 6 wurde eine Folie von 100 μm entsprechend der nachfolgenden Beschreibung vorbereitet. Jede Folie wurde mit einem statischen Gewicht von 220 g versehen. Für jede Zusammensetzung 7 und 8 wurde eine Folie mit 70 μm wie vorstehend beschrieben vorbereitet. Jede Folie wurde mit einem statischen Gewicht von 50 g versehen. Die Ergebnisse (für die Perforation der Folie erforderliche Zeit in Sekunden) sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Aus diesen Ergebnissen ist klar ersichtlich, dass der Einbau eines Cycloolefin-Polymers in eine aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis erzeugten Folie ihren Perforationswiderstand trotz der Inkompatibilität der zwei Polymere deutlich erhöht.
TEST DER HEIßSIEGELFESTIGKEIT:
Für jede Zusammensetzung 1, 3, 4, 5, 6, 9 wurden Folien von 100 μm wie vorstehend beschrieben vorbereitet. Das Heißsiegelverhalten wurde getestet, indem zuerst die Folien untereinander auf eine Kopp-Heißsiegelvorrichtung bei Temperaturen zwischen 80° und 160°C unter Anwendung einer Kontaktdauer von 0,5 Sekunden und eines Druckes von 0,5 MPa heißgesiegelt wurden. Nach 24 Stunden wurde die Heißsiegelfestigkeit auf einer Zugtestvorrichtung nach Zwick mit einer Querkopfgeschwindigkeit von 100 mm/min gemessen. Die Ergebnisse sind in N/15 mm als Funktion der Siegeltemperatur angegeben.
Die Siegelanfangstemperatur (SIT) ist die Temperatur, bei der die Siegelfestigkeit > 0,5 N/15 mm beträgt. Die für die Zusammensetzungen gemessenen SIT sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Die Heißsiegelanfangstemperatur wird durch Zusetzen von 20% eines Cycloolefin-Polymers zu einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis trotz der Inkompatibilität der zwei Polymere deutlich herabgesetzt. Darüber hinaus sind die Cycloolefin-Polymere TOPAS^® 8007 und TOPAS^® 6013 aus der Literatur mit einem Schmelzbereich zwischen 140° und 350°C bekannt. Das Ionomer 1 und Ionomer 2 der Polymere auf Ethylenbasis haben eine Schmelztemperatur von 85° bis 95°C. Es ist daher unerwartet und übenaschend, dass eine Zugabe von 20% eines höher schmelzenden Materials zu polaren Derivaten von Polymeren auf Ethylenbasis eine Herabsetzung der Siegelanfangstemperatur des Blends ergeben.
Zusätzlich wurde das entsprechende Verhalten der Zusammensetzungen 1 und 3 zwischen 80° und 160°C verglichen. Für diese zwei Zusammensetzungen sind in der nachfolgenden Tabelle die Festigkeit in N/15 mm für verschiedene Siegeltemperaturen (ST) zwischen 80° und 160°C gegeben:
Diese Ergebnisse zeigen, dass der Einbau von TOPAS^® 8007 in eine Zusammensetzung von Surlyn^® 9910 (Zusammensetzung 3) die Heißsiegelfestigkeit herabsetzt und zu einer ausgesprochen konstanten geringen Heißsiegelfestigkeit (zwischen 1,36 und 4,90) über einen breiten Temperaturbereich der Zusammensetzung führt. Im Gegensatz dazu nahm die Heißsiegelfestigkeit einer Zusammensetzung ohne TOPAS^® 8007 (Zusammensetzung 1) stetig zu (0,60 bis 30,00). Der Wert der Heißsiegelfestigkeit lässt sich mit Hilfe der Menge des zugesetzten Cycloolefin-Polymers zu einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis einstellen. Dieses Merkmal ist charakteristisch für ein Hochleistungs-Peelblend für Anwendungen zum leichten Öffnen.
HEIßKLEBE-SIEGELFESTIGKEIT:
Das Heißklebe-Verhalten wurde mit einer kommerziellen Packforsk-Heißklebe-Testvorrichtung in einem Temperaturbereich zwischen 80° und 110°C unter Anwendung einer Verweilzeit von 0,5 Sekunden und einer Verzögerungszeit von 0,1 Sekunden bei einem Druck von 0,5 MPa gemessen. Das Heißkleben wurde an Solofolien gemessen.
Es wurden die Zusammensetzungen 1, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 getestet. Die Ergebnisse unter Angabe der Festigkeit in N/15 mm für verschiedene Siegeltemperaturen (ST) zwischen 80° und 110°C sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:
Die Zusammensetzungen 3 und 4 waren mit der Zusammensetzung 1 zu vergleichen. Die Zusammensetzung 6 war mit Zusammensetzung 5 zu vergleichen. Die Zusammensetzung 8 war mit Zusammensetzung 7 zu vergleichen. Die Heißklebe-Siegelfestigkeit von polaren Derivaten von Polymeren auf Ethylenbasis wird durch Zugabe von Cycloolefin-Polymeren trotz der Inkompatibilität der zwei Polymere stark erhöht. Darüber hinaus setzte die Zugabe von 20% Cycloolefin-Polymeren zu diesen polaren Derivaten von Polymeren auf Ethylenbasis, obgleich Cycloolefin-Polymere einen Schmelzpunkt oberhalb von 150°C und polare Derivate von Polymeren auf Ethylenbasis gemäß der Erfindung einen Schmelzpunkt von 85° bis 95°C haben, die Mindesttemperatur herab, wo die Heißklebe-Siegelfestigkeit deutlich hoch ist, wodurch eine automatische Verarbeitung der aus dem erfindungsgemäßen Blend erzeugten Folien möglich ist.

Claims

Blend aus inkompatiblen Polymeren, weitgehend bestehend aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis und eines Cycloolefin-Polymers.
Blend nach Anspruch 1, wobei das polare Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis mindestens 60% Ethylen bezogen auf das Gewicht des Polymers aufweist sowie polare Monomere, die ausgewählt sind aus der Gruppe von Carbonsäuren, Alkylacrylaten und Vinylacetaten.
Blend nach Anspruch 1, wobei das polare Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis zu 0,01% bis 99,5% mit Metallionen neutralisiert ist, die ausgewählt sind aus Natrium, Kalium, Zink, Calcium, Magnesium, Lithium, Aluminium, Nickel und Chrom.
Blend nach Anspruch 1, wobei das polare Derivat des Polymers auf Ethylenbasis in einer Menge von 50% bis 99,9 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht des Blends vorliegt.
Blend nach Anspruch 1, wobei das Cycloolefin-Polymer ein Homopolymer oder ein Copolymer ist, worin der Gehalt an Comonomer bezogen auf das Gewicht des Cycloolefin-Copolymers bis zu 20 Gewichtsprozent beträgt.
Blend nach Anspruch 5, wobei das Cycloolefin-Copolymer ein Ethylen/Norbornen Copolymer ist.
Blend nach Anspruch 1, wobei das Cycloolefin-Polymer bezogen auf das Gewicht des Blends in einer Menge von etwa 0,1% bis 50 Gewichtsprozent vorliegt.
Folie, aufweisend das Blend nach Anspruch 1.
Siegelschicht, aufweisend die Folie nach Anspruch 8.
Verpackung, aufweisend die Siegelschicht nach Anspruch 9.
Verfahren zur Verbesserung des Perforationswiderstandes einer Folie, die hergestellt ist aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gewichtsprozent ein Cycloolefin-Polymer eingeführt werden.
Verfahren zur Herabsetzung der Siegelanfangstemperatur aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis erzeugten Folie, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gewichtsprozent eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.
Verfahren zum Stabilisieren der Heißsiegelfestigkeit einer aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis erzeugten Folie über einen breiten Temperaturbereich, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gewichtsprozent eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.
Verfahren zum Erhöhen der Heißklebe-Siegelfestigkeit einer aus einem polaren Derivat eines Polymers auf Ethylenbasis hergestellten Folie, umfassend den Schritt, bei welchem darin bezogen auf das Gewicht der Folie etwa 0,1% bis 50 Gewichtsprozent eines Cycloolefin-Polymers eingeführt werden.