DE60222741T2

DE60222741T2 - Verfahren zur herstellung einer beschichteten polymerfolie

Info

Publication number: DE60222741T2
Application number: DE2002622741
Authority: DE
Inventors: Stephen William Great Smeaton SANKEY; Kenneth Evans; Mark Russell Nunthorpe HODGSON
Original assignee: DuPont Teijin Films US LP
Current assignee: DuPont Teijin Films US LP
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: US7368165B2; KR100808712B1; JP2004518007A; JP4773676B2; US20050249906A1; JP5314084B2; WO2002059186A1; JP2011178176A; EP1362075B1; CN1244617C; US6939584B2; KR20030070918A; CN1489613A; US20040067284A1; EP1362075A1; DE60222741D1; TWI252859B; GB0101994D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine beschichtete Polymerfolie, die zur Verwendung als ein Deckel für einen Behälter geeignet ist, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
Kunststoffbehälter wurden zunehmend bei Verpackungsanwendungen verwendet, wie Lebensmittelverpackung, und insbesondere zum Verpacken von Fertiggerichten, beispielsweise fertig vorbereiteten Mahlzeiten, die entweder in der Mikrowelle oder einem konventionellen Ofen erwärmt werden. Oftmals ist der Kunststoffbehälter eine APET/CPET-Schale (ein Verbundmaterial mit einer amorphen Polyethylenterephthalatschicht auf der Oberseite einer kristallinen Polyethylenterephthalatschicht).
Die Verwendung von Kunststoffbehältern führte zu einem Bedarf an Deckeln, die sowohl den Behälter verschließen, um das Austreten der verpackten Inhalte während der Lagerung zu verhindern, als auch leicht von dem Behälter beim Öffnen abgelöst werden können. Die Deckel umfassen normalerweise eine flexible Polymerfolie, die ein Substrat und eine versiegelbare Beschichtungsschicht umfaßt. Eine orientierte Polymerfolie, speziell eine biaxial orientierte Polyester- oder Polyolefinfolie, wird oftmals als das Substrat für die Deckel für Behälter verwendet. Die Versiegelung kann durch das Plazieren des Deckels auf der Oberseite des Behälters und Anwenden von Wärme und Druck, um die versiegelbare Beschichtungsschicht zu erweichen oder zu schmelzen, so daß sie an der Oberfläche des Behälters haftet und eine wirksame Versiegelung zwischen dem Deckel und dem Behälter bildet, gebildet werden. Leider führt die Versiegelung, die stark genug ist, um das Austreten der Inhalte zu verhindern, oftmals zu Schwierigkeiten, wie Reißen, bei der Entfernung des Deckels, wenn der Behälter geöffnet werden soll, d. h. eine feste Versiegelung führt oftmals zu schlechter Ablösbarkeit. Die Eigenschaften einer festen Versiegelung und leichtes Ablösen, d. h. ein sauberes Ablösen, sind sowohl bei niedrigen, z. B. Umgebung, als auch hohen Temperaturen, z. B. nach dem Erhitzen der verpackten Lebensmittel in einem Ofen, erforderlich. Für die Zwecke der Bereitstellung einer heißsiegelbaren ablösbaren Folie ist es wünschenswert, die Dicke der versiegelbaren Beschichtungsschicht kontrollieren und variieren zu können. Eine dünnere Beschichtungsschicht weist bessere Ablösbarkeit auf und ist wirtschaftlicher, aber wenn sie zu dünn ist, kann sie keine ausreichende Haftung bereitstellen oder das Austreten der Inhalte verhindern. Eine Schicht der heißsiegelbaren Beschichtung, die zu dick ist, kann das Reißen der Folie beim Öffnen aufgrund der erhöhten Heißsiegelbindungsfestigkeit hervorrufen. Es ist ebenso wünschenswert, eine einheitliche Beschichtungsdicke und daher eine einheitliche Heißsiegelbindungsfestigkeit über beide Dimensionen der Folie zu erreichen. Eine einheitliche Dicke, besonders über die Breite der Folie, verbessert ebenso die Aufwickeleigenschaften und die generelle Handhabung der Folie.
Eine zusätzliche Anforderung für bestimmte Anwendungen ist, daß der Behälterdeckel optisch klar sein muß, d. h. er muß eine geringe Trübung aufweisen (gemessen, wie hierin beschrieben). Jedoch werden Zusammensetzungen, die eine geeignete heißsiegelbare, ablösbare Beschichtungsschicht bereitstellen, nicht notwendigerweise eine klare Folie bereitstellen.
Konventionell wurde die versiegelbare Schicht oftmals auf dem Polymersubstrat in einem „Off-line"-Verfahren, d. h. nach jedem Strecken und anschließenden Heißfixieren, das während der Herstellung der Folie eingesetzt wird, beschichtet.
Typischerweise umfaßt die Off-line-Anwendung der versiegelbaren Schicht die Verwendung von organischen Lösungsmitteln, die für die „In-line"-Beschichtung nicht geeignet sind, d. h. wobei der Beschichtungsschritt vor, während oder zwischen irgendeinem eingesetzten Streckvorgang stattfindet. Organische Lösungsmittel können das Kleben oder Blockieren der Folie während der Aufwickelvorgänge, die während der Folienherstellung genutzt werden, hervorrufen, und können schädlich, gefährlich bei der Verwendung oder toxisch und schädlich für die Umwelt sein. Neben den Problemen der Entsorgung dieser gefährlichen oder toxischen Materialien enthalten Folien, die in dieser Weise hergestellt werden, oftmals eine Restmenge des Lösungsmittels, und können so für die Verwendung in Anwendungen, wo sie mit Lebensmittelprodukten in Kontakt kommen, ungeeignet sein.
Es besteht ein kommerzieller Vorteil aufgrund der Reduktion d er Anzahl an eingesetzten Verfahrensschritten, indem eine „In-line"-beschichtete Folie hergestellt werden kann, wobei die Verwendung von organischen Lösungsmitteln vermieden wird. Ein In-line-Verfahren vermeidet ebenso die Verwendung von weiteren Erwärmungs- oder Trocknungsschritten, denen man in Off-line-Verfahren begegnet, speziell Off-line-Lösungsmittelbeschichtungsverfahren. Diese Verfahren können die Folie brüchig machen und die Zugeigenschaften verschlechtern. Im allgemeinen weist eine In-line-beschichtete Folie daher bessere mechanische Eigenschaften auf.
WO-A-96/19333 offenbart eine Deckelfolie, die durch ein In-line Verfahren hergestellt wird, welches die Verwendung von wesentlichen Mengen ein organischen Lösungsmitteln vermeidet. Die Folie umfaßt ein Substrat und eine Beschichtungsschicht aus einem Copolyester mit (a) 40 bis 90 mol-% von mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure, (b) 10 bis 60 mol-% von mindestens ein r aliphatischen Dicarbonsäure, (c) 0,1 bis 10 mol-% von mindestens einer Dicarbonsäure, umfassend eine freie Säuregruppe und/oder ein Salz davon, (d) 40 bis 90 mol-% von mindestens einem Glycol mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, und (e) 10 bis 60 mol-% von mindestens einem Polyalkylenglycol. Die Beschichtungsschicht wird als eine wässerige Dispersion oder Lösung normalerweise mit einer geringen Menge (bis zu etwa 10%) an organischem Lösungsmittel aufgebracht, entweder bevor das Foliensubstrat gestreckt wird oder zwischen den Streckschritten eines biaxialen Streckverfahrens. Das Verfahren, das in WO-A-96/19333 offenbart ist, ist auf bestimmte Typen von Beschichtungszusammensetzungen beschränkt, d. h. die, die in Wasser löslich oder ausreichend dispergierbar sind. Außerdem ist dieses Verfahren in bezug auf die erreichbare Schichtdicke eingeschränkt, da Spannrahmenöfen nur eine bestimmte Menge an wässerigem Lösungsmittel entfernen können; um das Verfahren von WO-A-96/19333 wirtschaftlich zu betreiben, betragen die typischere Trockenbeschichtungsdicken etwa 0,5 μm. Folglich beträgt die maximale erreichbare Heißsiegelfestigkeit typischerweise etwa 500 bis 600 g/25 mm². Ein Verfahren für die In-line- Auftragung einer heißsiegelbaren Copolyesterschicht aus einer Lösung oder einer wässerigen Dispersion wird ebenso in GB-1078813 offenbart.
Heißsiegelbare Beschichtungen wurden ebenso unter Verwendung einer In-line-Technik durch andere Verfahren aufgetragen. Beispielsweise offenbart GB-2024715 die Auftragung eines Polyolefinmaterials auf ein Polyolefinsubstrat unter Verwendung einer Extrusions-Beschichtungs-Technik zwischen den Längs- und Querstreckvorgängen („Inter-draw"-Beschichtung). Ein Verfahren für die In-line-inter-draw-Extrusions-Beschichtung von Polyolefinen auf ein Polyestersubstrat zur Herstellung einer heißsiegelbaren Folie ist in GB-1077813 offenbart. US-4333968 offenbart ein Verfahren für die Inter-draw-Extrusions-Beschichtung eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers (EVA-Copolymers) auf ein Polypropylensubstrat unter Bereitstellung einer heißsiegelbaren ablösbaren Folie.
Die Extrusions-Beschichtung wird von K. A. Mainstone in Modern Plastics Encyclopedia, 1983–84, Bd. 60, Nr. 10A, Auflage 1, S. 195–198 (McGraw-Hill, NY) und ebenso von Franz Durst und Hans-Günte Wagner in Liquid Film Coating (Chapman and Hall; 1997; Hrsg. S. F. Kistler und P. M. Schweizer; Kapitel 11a) beschrieben. Das Extrusions-Beschichtungs-Verfahren wird im allgemeinen für Polymere mit mittlerer oder hoher Viskosität (mindestens 50 Pa·s und bis zu etwa 5000 Pa·s) verwendet und setzt im allgemeinen einen Luftspalt (typischerweise etwa 6 Inch (15 cm)) zwischen der Düse und dem Substrat ein. Das beschichtete Substrat wird zwischen eine wärmeableitende Kühlwalze und eine druckbeaufschlagte elastisch beschichtete Andruckwalze geführt. Typischerweise wird ein Extrusions-Beschichtungs-Verfahren bei einer Temperatur von mindestens 300°C und oftmals höher durchgeführt. Die Verwendung einer In-line-Extrusions-Beschichtungs-Technik ist nicht nur auf Polymere beschränkt, die die entsprechende Viskosität aufweisen, sondern ebenso auf Polymere, die nicht zu Klebe- oder Blockierproblemen bei der anschließenden Verarbeitung der Folie führen.
Schmelzbeschichten, ebenso bekannt als Heißschmelzbeschichten oder Schlitzbeschichten, ist eine andere Technik, die es ermöglicht, Polymere, typischerweise ein EVA- oder modifiziertes-EVA-Schmelzhaftmittel auf eine Vielzahl von Substraten wie Papier oder Polymerfolie aufzutragen. Die Unterschiede zwischen Extrusionsbeschichten und Schmelzbeschichten werden von Durst und Wagner (ebenda) beschrieben. Typischerweise ist das Beschichtungspolymer ein Polymer mit niedriger Viskosität, niedrigem Molekulargewicht, und die Beschichtung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 250°C oder darunter durchgeführt. Die Schmelzbeschichtungsvorrichtung umfaßt typischerweise eine Schmelzvorrichtung, die mit einer Düse über einen isolierten flexiblen Schlauch verbunden ist. Die Schmelzvorrichtung besteht aus einem Trichter mit Heizelementen am Boden, die das Polymer/Haftmittel auf einen geschmolzenen Zustand erhitzt. Der Trichter wird kontinuierlich durch konventionelle Mittel beschickt, so daß die Schmelzvorrichtung immer „aufgefüllt" ist, wodurch der Lufteintritt in das geschmolzene Polymer minimiert wird, um die Oxidation des geschmolzenen Polymers zu verringern. Das geschmolzene Polymer wird dann durch den Schlauch in eine traditionelle „Kleiderbügel"-Düse gepumpt. Bei dem traditionellen Schmelzbeschichtungsverfahren wird das Substratgewebe gegen die Düse durch eine Walze gepreßt, so daß es keinen Luftspalt zwischen der Düse und dem Substrat gibt. Die Walze ist im allgemeinen eine mit Gummi beschichtete Walze, die ausreichenden Gegendruck gegen die Düse bereitstellt, um eine gleichmäßige Beschichtungsschicht hervorzubringen.
Ein Off-line-Schmelzbeschichtungsverfahren wird beispielsweise bei der Herstellung von kommerziell erhältlichem Haftkleberband, das eine Beschichtung eines Kautschuks/Harzes oder Acrylhaftmittels auf einer Cellulosefolie umfaßt, verwendet. Die Grundfolie wird von einer Walze abgewickelt und durch einen Trocknungsofen geführt, woraufhin eine Trennschicht durch Lösungsmittelbeschichtung auf die Rückseite der Folie aufgebracht wird, um die Klebe- und Handhabungsprobleme während der anschließenden Verarbeitung und Aufwickelung zu verhindern. Die Folie wird dann durch einen Wärmeoxidator geführt, der jegliche Restmenge des Lösungsmittels zerstört, das verwendet wird, um die Trennschicht aufzubringen. Die Folie wird dann mit dem geschmolzenen Haftmittel beschichtet, das auf die Folie durch eine Düse aufgebracht wird. Die beschichtete Folie läuft über eine Kühltrommel und wird auf eine Walze gewickelt.
Die Verwendung einer Schmelzbeschichtungstechnik ist auf Polymere beschränkt, die eine geeignet niedrige Viskosität bei der Temperatur des Beschichtungsvorgangs aufweisen. Im allgemeinen wurden Schmelzbeschichtungsverfahren zuvor für das Aufbringen von polymeren Haftmittelzusammensetzungen und nicht für Polymere verwendet, die die erforderlichen Heißsiegel- und Ablöseeigenschaften, die für Folien für Behälterdeckel geeignet sind, bereitstellen können. Außerdem wurde das Schmelzbeschichten im allgemeinen nur für Materialien verwendet, die „off-line" beschichtet werden mußten, um die Klebe- und Handhabungsprobleme während der anschließenden Verarbeitung und Aufwickelung zu vermeiden.
Es ist ein Gegenstand dieser Erfindung, eines oder mehrere der obengenannten Probleme zu überwinden. Insbesondere ist es ein Gegenstand dieser Erfindung, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelbaren Polymerfolie, insbesondere einer heißsiegelbaren ablösbaren Polymerfolie, bereitzustellen, wobei die Verwendung von umweltunfreundlichen oder toxischen Lösungsmitteln vermieden wird, und wobei die Klebe- und Handhabungsprobleme während der anschließenden Verarbeitung und Aufwickelung vermieden oder verringert werden. Es ist ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelbaren Polymerfolie, insbesondere einer heißsiegelbaren ablösbaren Polymerfolie, mit einer kontinuierlichen Folienbeschichtungsschicht mit einer Dicke von weniger als etwa 8 um bereitzustellen. Es ist ein besonderer Gegenstand dieser Erfindung, ein alternatives oder verbessertes Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelbaren Polymerfolie, insbesondere einer heißsiegelbaren ablösbaren Polymerfolie, bereitzustellen, wobei die Beschichtungsschicht ein Copolyester ist. Die heißsiegelbare ablösbare Folie sollte insbesondere zur Verwendung als eine Deckelfolie auf Lebensmittelbehältern, insbesondere ofenfertigen Lebensmittelbehältern, geeignet sein, und sollte bevorzugt gute optische Eigenschaften, insbesondere geringe Trübung, aufweisen. Die Beschichtungsschicht der Folie sollte eine Heißsiegelbindung bereitstellen, die fest genug ist, um das Austreten der Inhalte des Behälters zu verhindern, während die Ablösbarkeit der Folie ohne Zerreißen beibehalten wird, und sollte bevorzugt eine einheitliche Dicke über die Folienoberfläche aufweisen. Es ist ebenso ein Gegenstand dieser Erfindung, eine heißsiegelbare Folie mit den zuvor genannten Eigenschaften und Vorteilen bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelbaren bzw. wärmeschweißbaren Polymerfolie bereitgestellt, umfassend die Schritte:

(a) das Schmelzextrudieren einer Substratschicht aus Polymermaterial;
(b) das Strecken der Substratschicht in einer ersten Richtung;
(c) gegebenenfalls das Strecken der Substratschicht in einer zweiten, orthogonalen Richtung;
(d) gegebenenfalls das Heißfixieren der gestreckten Folie;
(e) das Bilden einer heißsiegelbaren Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche des Substrats durch Schmelzbeschichten eines geschmolzenen Polymermaterials direkt darauf; und
(f) das Kühlen des beschichteten Substrats,

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere wobei der Beschichtungspolyester Wiederholungseinheiten von Terephthalat umfaßt, umfaßt das Verfahren ferner den Schritt des Zugebens von Wasser zu dem Polymermaterial der Beschichtungsschicht vor dem Beschichtungsschritt. Bevorzugt wird das Wasser in einer Menge von bis zu etwa 3000 ppm, stärker bevorzugt bis zu etwa 2500 ppm, stärker bevorzugt bis zu etwa 2000 ppm und am stärksten bevorzugt bis zu etwa 1600 ppm, bezogen auf das Gewicht des Copolyesters der Beschichtungsschicht, zugegeben. Bevorzugt wird das Wasser in einer Menge von mindestens 500 ppm, stärker bevorzugt mindestens 600 ppm, stärker bevorzugt mindestens 1000 ppm und am stärksten bevorzugt mindestens 1300 ppm, bezogen auf das Gewicht des Copolyesters der Beschichtungsschicht, zugegeben. Das Wasser kann zugegeben werden, indem das Polymer eine kontrollierte Menge an Atmosphärenfeuchtigkeit absorbieren kann, oder durch Zugeben einer bekannten Menge an Wasser zu den Polymersplittern. In jedem Fall ist es pragmatisch, mit trockenem Polymer zu beginnen und dann das Polymer auf den gewünschten Wassergehalt zu konditio nieren. Das bevorzugte Verfahren ist, Luft mit einer bekannten Feuchtigkeit und Temperatur durch ein Gefäß, das das Polymer enthält, für eine vorbestimmte Dauer zu führen. Das Maß der Feuchtigkeitsaufnahme durch das Polymer kann ohne weiteres durch Standardanalysetechniken berechnet werden.
Bei konventionellen Verfahren ist es im allgemeinen eine Anforderung, einen Polyester oder Copolyester vor der Verarbeitung und Folienherstellung zu trocknen, da bekannt ist, daß das Polymer für den hydrolytischen Abbau, induziert durch absorbiertes Niederschlagswasser, anfällig ist. Es wurde berichtet, daß das Fehlen der Trocknung des Polymers vor der Beschichtung zu Blasen in der Polymerschmelze und einem Verlust der Schmelzfestigkeit führen kann, was ein Hauptnachteil bei der Herstellung von Gegenständen ist, die eine hohe mechanische Festigkeit erfordern (z. B. Fasern, Folien oder Flaschen).
Die Erfinder fanden heraus, daß, wenn unzureichend Wasser in der Beschichtungszusammensetzung vorliegt, die Schmelzbeschichtbarkeit des Copolyesters sehr schwierig wird und/oder die Heißsiegelbindung für die Ablösbarkeit zu stark ist. Wenn der Copolyester zu viel Wasser umfaßt, was übermäßigen Abbau der Polymerkette hervorruft, dann wird die Heißsiegelbarkeit der Beschichtungsschicht inadäquat, und die fertige Folie kann ebenso unerwünschten „Belag" zeigen (ein weißer Rest innerhalb oder auf der Oberfläche der Folie). In ihrer bevorzugten Ausführungsform stellt die Erfindung daher ein Verfahren zum Beschichten, speziell Schmelzbeschichten, eines bereiten Bereiches an kommerziell erhältlichen Copolyestern bereit, was anderweitig aufgrund ihrer relativ hohen Viskosität und hydrolytischen Instabilität nicht möglich sein würde.
Die Kontrolle des Feuchtigkeitsgehalts ermöglicht den anschließenden hydrolytischen Abbau des Copolyesters auf einen Punkt, der aufgrund der bekannten statistischen Natur der Reaktion theoretisch bestimmt werden kann. Die Erfinder nehmen an, daß die obere Grenze für den Wassergehalt des Copolyesters so sein sollte, daß der Copolyester ein durchschnittliches Molekulargewicht über seinem kritischen Molekulargewicht behält, das als das Molekulargewicht definiert wird, unter dem die Viskosität direkt proportional zu der Polymerkettenlänge (oder Molekulargewicht) ist, und über dem die Viskosität proportional zu dem Molekulargewicht ist, das auf eine Kraft von 3,4 erhöht wird (siehe D. Tabor, „Gases, liquids and solids and other states of matter", S. 340, 3. Aufl., 1991 (Cambridge University Press); und J. M. G. Cowie, „Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials", S. 251, 2. Aufl., 1991 (Blackie and Son Ltd.)). In dieser Weise wird die Polymerbeschichtung die gewünschten Heißsiegeleigenschaften in der Endfolie bereitstellen. Es ist jedoch nicht die Absicht des Erfinders, an diese Theorie gebunden zu sein.
Die Vorteile des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfassen: die dünneren heißsiegelbaren Beschichtungsschichten, die erreichbar sind; erhöhte Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung unter Verwendung eines In-line-Verfahrens; die Abwesenheit von Restlösungsmittel in der Beschichtung der Polymerfolie; gute Heißsiegelbindungsfestigkeit der resultierenden beschichteten Folie, während gute Ablösbarkeit beibehalten wird (d. h. Beständigkeit gegen Zerreißen); die Bereitstellung von optisch klaren Folien mit geringer Trübung; und die Aufwickelfähigkeit und anschließende Verarbeitbarkeit der beschichteten Folien.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Schmelzbeschichten" auf ein Beschichtungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß:

(i) eine Beschichtungsflüssigkeit durch eine Beschichtungsdüse auf ein Substrat getrieben wird, um so eine einheitliche Flüssigkeitsfließgeschwindigkeit über die Breite der Beschichtungsdüse bereitzustellen;
(ii) die Beschichtungsdüse eine Verteilerkammer, einen Beschickungsschlitz und Stromabwärts- und Stromaufwärts-Austrittsspalten des Extruderkopfes umfaßt, wobei der Beschickungsschlitz die Stromabwärts- und Stromaufwärts-Austrittsspalten des Extruderkopfes trennt, und wobei die Domäne, die durch die Austrittsspalten des Extruderkopfes und das Substrat gebunden ist, einen Beschichtungsspalt definiert;
(iii) der Beschichtungsspalt unter dem Stromabwärts-Austrittsspalt des Extruderkopfes durch die Beschichtungsflüssigkeit gefüllt ist; und
(iv) der Beschichtungsspalt unter dem Stromaufwärts-Austrittsspalt des Extruderkopfes durch die Beschichtungsflüssigkeit ungefüllt, teilweise gefüllt oder vollständig gefüllt ist, aber bevorzugt teilweise oder vollständig durch die Beschichtungsflüssigkeit gefüllt ist.

Der Beschichtungsspalt in dem Schmelzbeschichtungsverfahren ist in bezug auf die der anderen Beschichtungsverfahren, wie Extrusions-Beschichten, klein. Der Beschichtungsspalt beim Schmelzbeschichten liegt bevorzugt zwischen dem 2- und 10fachen der Dicke der nassen Beschichtungsschicht. In einigen Fällen kann der Beschichtungsspalt weniger als das zweifache oder mehr als das 10fache der Dicke der nassen Beschichtungsschicht in Abhängigkeit von Faktoren, wie der Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit, der Bandgeschwindigkeit der Beschichtung und den Dimensionen und der Geometrie der Beschichtungsdüse betragen. Schmelzbeschichtungsverfahren und die dafür nützliche Vorrichtung sind ausführlicher von Franz Durst und Hans-Günte Wagner (ebenda; wobei das Schmelzbeschichten als „Schlitzbeschichten" bezeichnet wird) beschrieben, wobei die Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen wird.
Beim Schmelzbeschichten darf die Viskosität der geschmolzenen Beschichtungsflüssigkeit am Punkt der Aufbringung auf das Substrat nicht zu hoch sein, sonst wird das Polymer nicht richtig fließen, was zu Schwierigkeiten beim Beschichten und ungleichmäßigen Beschichtungsdicken führen wird. Bevorzugt beträgt die Viskosität des Beschichtungsschichtpolymers bei der Verarbeitungstemperatur nicht mehr als etwa 50 Pa·s, bevorzugt nicht mehr als etwa 30 Pa·s, stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 20 Pa·s, und beträgt typischerweise mindestens 0,005 Pa·s, bevorzugt mindestens 0,1 Pa·s, stärker bevorzugt mindestens 1 Pa·s, stärker bevorzugt 2 Pa·s, stärker bevorzugt mindestens 5 Pa·s und insbesondere mindestens 10 Pa·s. Typische Betriebstemperaturen, bei denen das Polymer solche Schmelzviskositäten aufweisen sollte, liegen in dem Bereich von 200 bis 260°C, insbesondere 220 bis 250°C und stärker bevorzugt 230 bis 250°C.
Bei dem Schmelzbeschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird die Beschichtungsflüssigkeit aus der Beschichtungsdüse direkt auf das Substrat aufgetragen, welches beschichtet werden soll.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „heißsiegelbare ablösbare Folie" auf eine Folie, die eine Versiegelung an einer Oberfläche unter Anwendung von Wärme bilden kann, wobei die Versiegelung ohne Bruch der Folie zerbrechlich ist.
Der bevorzugte Copolyester der Beschichtungsschicht kann durch Kondensieren einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder ihren Niederalkyldiestern (bis zu 14 Kohlenstoffatome) mit einem oder mehreren Glycol(en), insbesondere einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Glycol, bevorzugt einem aliphatischen Glycol, und stärker bevorzugt einem Alkylenglycol, erhalten werden.
Geeignete Dicarbonsäuren umfassen aromatische Dicarbonsäuren, wie Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure oder 2,5-, 2,6- oder 2,7-Naphthalindicarbonsäure, und aliphatische Dicarbonsäuren, wie Bernsteinsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Korksäure oder Pimelinsäure. Es ist bevorzugt, daß der Copolyester von mindestens zwei Dicarbonsäuren abgeleitet ist. Bevorzugt umfaßt der Copolyester eine aromatische Dicarbonsäure und eine aliphatische Dicarbonsäure. Eine bevorzugte aromatische Dicarbonsäure ist Terephthalsäure. Bevorzugte aliphatische Dicarbonsäuren sind aus Sebacinsäure, Adipinsäure und Azelainsäure ausgewählt. Eine besonders bevorzugte aliphatische Disäure ist Sebacinsäure. Die Konzentration der aromatischen Dicarbonsäure, die in dem Copolyester vorliegt, liegt bevorzugt in dem Bereich von 40 bis 70, stärker bevorzugt 45 bis 60, und besonders bevorzugt 50 bis 55 mol-%, basierend auf allen Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters. Die Konzentration der aliphatischen Dicarbonsäure, die in dem Copolyester vorliegt, liegt bevorzugt in dem Bereich von 30 bis 60, stärker bevorzugt 40 bis 55, und insbesondere 45 bis 50 mol-%, basierend auf allen Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters.
Die Glycolkomponente des Copolyesters der Beschichtungsschicht enthält bevorzugt 2 bis 8, stärker bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Geeignete Glycole umfassen Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, Neopentylglycol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, Diethylenglycol, Triethylenglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol. Ein aliphatisches Glycol, speziell Ethylenglycol oder 1,4-Butan diol, ist bevorzugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das aliphatische Glycol 1,4-Butandiol.
Besonders bevorzugte Beispiele der Copolyester der Beschichtungsschicht sind (i) Copolyester von Azelainsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, bevorzugt Ethylenglycol, und bevorzugt wobei das Verhältnis von Azelainsäure/Terephthalsäure/aliphatischem Glycol 40–50/60–50/100 beträgt; (ii) Copolyester von Adipinsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, bevorzugt Ethylenglycol; und (iii) Copolyester von Sebacinsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, bevorzugt Butylenglycol, und bevorzugt wobei das Verhältnis von Sebacinsäure/Terephthalsäure/aliphatischem Glycol 45–55/55–45/100 beträgt. Besonders bevorzugt sind Copolyester von Sebacinsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, bevorzugt Butylenglycol.
Die Bildung des Copolyesters wird günstigerweise in bekannter Weise durch Kondensation oder Umesterung bei Temperaturen von im allgemeinen bis zu 275°C bewirkt.
Das Polymer der Beschichtungsschicht weist bevorzugt einen Glasübergangspunkt von weniger als 10°C, stärker bevorzugt weniger als 0°C, insbesondere in dem Bereich von –50°C bis 0°C und speziell –50°C bis –10°C auf, um gute Ablösbarkeit bereitzustellen und das Risiko des Reißens zu verringern.
Das Polymer der Beschichtungsschicht weist bevorzugt einen Schmelzpunkt in dem Bereich von 90°C bis 250°C, stärker bevorzugt 110°C bis 175°C und insbesondere 110°C bis 155°C auf, um eine ausreichende Heißsiegelbindung zu erhalten.
In einer Ausführungsform ist der Copolyester ein Copolyester von Azelainsäure/Terephthalsäure/Ethylenglycol (45/55/100) mit einer T_g von –15°C und einer T_m von 150°C. Ein besonders bevorzugter Copolyester ist ein Copolyester von Sebacinsäure/Terephthalsäure/Butylenglycol (50/50/100) mit einem Glasübergangspunkt (T_g) von –40°C und einem Schmelzpunkt (T_m) von 117°C.
Die bevorzugten Copolyester der Beschichtungsschicht, wie hierin beschrieben, werden typischerweise eine nicht-amorphe Schicht bereitstellen. Der Kristallinitätsgrad von solchen Schichten wird mindestens 5%, bevorzugt mindestens 10%, bevorzugt mindestens 20% und stärker bevorzugt mindestens 30% betragen.
Das Substrat ist eine selbsttragende Folie oder Schicht, wobei damit eine Folie oder Schicht gemeint ist, die in Abwesenheit einer Trägergrundlage unabhängig existieren kann. Das Substrat kann aus jedem geeigneten filmbildenden Material gebildet werden. Thermoplastische polymere Materialien sind bevorzugt. Diese Materialien umfassen ein Homopolymer oder Copolymer eines 1-Olefins, wie Ethylen, Propylen und But-1-en, ein Polyamid, ein Polycarbonat, PVC, PVA, Polyacrylate, Cellulosen und insbesondere einen synthetischen linearen Polyester.
Die synthetischen linearen Polyester, die als das Substrat nützlich sind, können durch Kondensieren einer oder mehrerer Dicarbonsäuren oder ihrer Niederalkylester (bis zu 6 Kohlenstoffatome), z. B. Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,5-, 2,6- oder 2,7-Naphthalindicarbonsäure, Bernsteinsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, 4,4'-Diphenyldicarbonsäure, Hexahydro-terephthalsäure oder 1,2-Bis-p-carboxyphenoxyethan (gegebenenfalls mit einer Monocarbonsäure, wie Pivalinsäure) mit einem oder mehreren Glycolen, insbesondere einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Glycol, z. B. Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol, erhalten werden. Ein aliphatisches Glycol ist bevorzugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Polyester aus Polyethylenterephthalat und Polyethylennaphthalat ausgewählt. Polyethylenterephthalat (PET) ist besonders bevorzugt.
Das Substrat kann ebenso einen Polyarylether oder ein Thioanalogon davon, speziell ein Polyaryletherketon, Polyarylethersulfon, Polyaryletheretherketon, Polyaryletherethersulfon oder ein Copolymer oder ein Thioanalogon davon sein. Beispiele dieser Polymere sind in EP-A-001879 , EP-A-0184458 und US-4008203 offenbart. Mischungen aus diesen Polymeren können ebenso eingesetzt werden.
Duroplastpolymermaterialien, die zur Verwendung als ein Substrat geeignet sind, umfassen Additionspolymerisationsharze, wie Acrylverbindungen, Vinyle, Bismaleimide und ungesättigte Polyester; Formaldehydkondensatharze, wie Kondensate mit Harnstoff, Melamin oder Phenolen, Cyanatharze, funktionalisierte Polyester, Polyamide oder Polyimide.
Das Substrat kann eine oder mehrere einzelne Schichten der obigen filmbildenden Materialien umfassen. Die Polymermaterialien der jeweiligen Schichten können dieselben oder unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Substrat ein, zwei, drei, vier oder fünf oder mehr Schichten umfassen, und typische Mehrschichtstrukturen können vom AB-, ABA-, ABC-, ABAB-, ABABA- oder ABCBA-Typ sein.
In einer Ausführungsform umfaßt das Substrat zwei einzelne Schichten, Schicht A und Schicht B, wobei Schicht B die Schicht ist, auf die die Beschichtungszusammensetzung aufgebracht wird, und Schicht A die Schicht ist, die am entferntesten von der Beschichtungszusammensetzung ist. In dieser Ausführungsform kann Schicht B ein Polymer umfassen, das selbst Heißsiegelbarkeit aufweist. Mit anderen Worten sollte das Polymer von Schicht B bei einer Temperatur erweichen, die geringer ist, als die Schmelztemperatur von Schicht A. In einer Ausführungsform sollte das Polymer von Schicht B bei einer Temperatur beginnen zu erweichen, die zwischen etwa 5 und 50°C unter, bevorzugt zwischen etwa 5 und 30°C unter und bevorzugt mindestens etwa 10°C unter der Schmelztemperatur des Polymermaterials von Schicht A liegt. Schicht A umfaßt geeigneterweise einen Polyester, bevorzugt Polyethylenterephthalat. Schicht B umfaßt geeigneterweise einen Polyester, insbesondere einen Copolyester, und insbesondere einen Copolyester, abgeleitet von einer oder mehreren der Dicarbonsäuren oder ihren Niederalkyldiestern mit einem oder mehreren der hierin genannten Glycole.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt Schicht B eines Doppelschichtsubstrats einen Copolyester, abgeleitet von einem aliphatischen Glycol, und mindestens zwei Dicarbonsäuren, insbesondere aromatische Dicarbonsäuren, bevorzugt Terephthalsäure und Isophthalsäure. Ein bevorzugter Copolyester ist von Ethylengly col, Terephthalsäure und Isophthalsäure abgeleitet. Die bevorzugten Molverhältnisse der Terephthalsäurekomponente zu der Isophthalsäurekomponente liegen in dem Bereich von 50:50 bis 90:10, bevorzugt in dem Bereich von 65:35 bis 85:15. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Copolyester ein Copolyester von Ethylenglycol mit etwa 82 mol-% Terephthalat und etwa 18 mol-% Isophthalat.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfaßt Schicht B eines Doppelschichtsubstrats einen Copolyester, abgeleitet von einem aliphatischen Diol und einem cycloaliphatischen Diol, mit einer oder mehreren, bevorzugt einer, Dicarbonsäure(n), bevorzugt einer aromatischen Dicarbonsäure. Beispiele umfassen Copolyester von Terephthalsäure mit einem aliphatischen Diol und einem cycloaliphatischen Diol, speziell Ethylenglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol. Die bevorzugten Molverhältnisse des cycloaliphatischen Diols zu dem aliphatischen Diol liegen in dem Bereich von 10:90 bis 60:40, bevorzugt in dem Bereich von 20:80 bis 40:60, und stärker bevorzugt 30:70 bis 35:65. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Copolyester ein Copolyester von Terephthalsäure mit etwa 33 mol-% 1,4-Cyclohexandimethanol und etwa 67 mol-% Ethylenglycol. Ein Beispiel eines solchen Polymers ist PETG^TM6763 (Eastman), das ein Copolyester von Terephthalsäure, etwa 33% 1,4-Cyclohexandimethanol und etwa 67% Ethylenglycol umfaßt und das immer amorph ist. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Polymer von Schicht B Butandiol anstelle von Ethylenglycol umfassen.
Die Dicke von Schicht B liegt im allgemeinen zwischen etwa 1 und 30% der Dicke der Schicht A. Schicht B kann eine Dicke von bis zu etwa 50 μm, bevorzugt bis zu etwa 25 μm, stärker bevorzugt bis zu etwa 15 μm, stärker bevorzugt bis zu etwa 10 μm, stärker bevorzugt zwischen etwa 0,5 und 6 μm und stärker bevorzugt zwischen etwa 0,5 und 4 μm aufweisen.
Die Ausführungsform, wobei das Substrat eine Doppelschicht-AB-Struktur ist, ist besonders vorteilhaft, wenn eine stärkere Heißsiegelbindung mit Erhalt der guten Ablösbarkeit erforderlich ist. Heißsiegelfestigkeiten einer beschichteten Folie, die ein solches Doppelschichtsubstrat umfaßt, liegen typischerweise in dem oberen Teil des hierin genannten Bereiches, d. h. diese Doppelschichtsubstrate stellen typischerwei se Heißsiegelfestigkeiten von etwa 1200 g/25 mm² bereit. Typische Werte für eine Einschichtstruktur mit einer entsprechenden Dicke der Beschichtungsschichtzusammensetzung betragen etwa 800 g/25 mm².
Die beschichteten Filme, die ein Doppelschichtsubstrat umfassen, ermöglichen daher im Vergleich zu beschichteten Filmen, die ein Einschichtsubstrat umfassen, eine Reduktion der Menge der Beschichtungsschichtzusammensetzung, die für eine gegebene Festigkeit der Heißsiegelbindung erforderlich ist. Da das Polymermaterial der Beschichtungsschicht im allgemeinen teurer ist als das Polymermaterial, das für die Schicht B in dem hierin beschriebenen Doppelschichtsubstrat verwendet wird, weisen die beschichteten Filme, die ein Doppelschichtsubstrat umfassen, daher den zusätzlichen Vorteil auf, daß sie im Vergleich zu beschichteten Filmen, die ein beschichtetes Einschichtsubstrat umfassen, wirtschaftlicher herzustellen sind.
Im Vergleich zu nicht beschichteten heißsiegelbaren Folien, beispielsweise eine heißsiegelbare Folie, die nur ein nicht beschichtetes Doppelschicht-AB-Substrat umfaßt, wie oben beschrieben, weisen die beschichteten Folien der vorliegenden Erfindung den Vorteil der Bereitstellung einer Heißsiegelbindung auf, die sowohl fest als auch ohne Zerreißen leicht ablösbar ist.
Die Bildung des Substrats kann durch konventionelle Techniken, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind, bewirkt werden. Günstigerweise wird die Bildung des Substrats durch Extrusion gemäß der nachstehend beschriebenen Verfahrensweise bewirkt. Im allgemeinen umfaßt das Verfahren die Schritte des Extrudierens einer Schicht aus geschmolzenem Polymer, des Quenchens des Extrudats und des Orientieren des gequenchten Extrudats in mindestens eine Richtung.
Das Substrat kann einachsig orientiert werden, aber wird bevorzugt durch Ziehen in zwei gegensätzliche Richtungen in der Ebene der Folie biaxial orientiert, um eine zufriedenstellende Kombination von mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu erreichen. Die Orientierung kann durch jedes in der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung einer orientierten Folie bewirkt werden, beispielsweise ein Schlauch- oder Flachfolienverfahren.
Bei dem bevorzugten Flachfolienverfahren wird der Substrat-bildende Polyester durch eine Breitschlitzdüse extrudiert und auf einer gekühlten Gießtrommel schnell gequencht, um sicherzustellen, daß der Polyester in den amorphen Zustand gequencht wird. Die Orientierung wird dann durch Strecken des gequenchten Extrudats in mindestens eine Richtung bei einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur des Polyesters bewirkt. Die anschließende Orientierung kann durch Strecken eines flachen, gequenchten Extrudats zunächst in eine Richtung, normalerweise die Längsrichtung, d. h. die Vorwärtsrichtung, durch die Filmstreckmaschine, und dann in die Querrichtung bewirkt werden. Das Vorwärtsstrecken des Extrudats wird günstigerweise über eine Reihe von rotierenden Walzen oder zwischen zwei Paaren von Andruckwalzen bewirkt, wobei das Querstrecken dann in einer Spannrahmenvorrichtung bewirkt wird. Alternativ kann die gegossene Folie gleichzeitig in sowohl die Vorwärts- als auch Querrichtungen in einem biaxialen Spannrahmen gestreckt werden. Das Strecken wird zu einem Ausmaß bewirkt, das durch die Beschaffenheit des Polyesters bestimmt ist, beispielsweise wird Polyethylenterephthalat normalerweise so gestreckt, daß die Dimension der orientierten Folie das 2- bis 5-, stärker bevorzugt 2,5- bis 4,5fache seiner ursprünglichen Dimension in die eine oder jede Streckrichtung beträgt. Typischerweise wird das Strecken bei Temperaturen in dem Bereich von 70 bis 125°C bewirkt. Größere Ziehverhältnisse (beispielsweise bis zu etwa dem 8fachen) können verwendet werden, wenn die Orientierung nur in eine Richtung erforderlich ist. Es ist nicht notwendig, gleichermaßen in Maschinen- und Querrichtung zu strecken, obwohl dies bevorzugt ist, wenn ausgeglichene Eigenschaften gewünscht sind.
Eine gestreckte Folie kann durch Heißfixieren unter dimensionaler Beschränkung bei einer Temperatur über der Glasübergangstemperatur des Polyesters, aber unter der Schmelztemperatur davon, um die Kristallisation des Polyesters zu induzieren, dimensional stabilisiert werden, und dies ist bevorzugt. Bei Anwendungen, wo die Folienschrumpfung nicht von signifikanter Bedeutung ist, kann die Folie bei relativ niedrigen Temperaturen oder überhaupt nicht heißfixiert werden. Andererseits kann sich, wenn die Temperatur, bei der die Folie heißfixiert wird, erhöht wird, die Zerreißfestigkeit der Folie verändern. Daher wird die tatsächliche Heißfixiertemperatur und -zeit in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Folie variieren, aber sollte so ausgewählt sein, um die Reißfestigkeitseigenschaften der Folie abzubauen. Innerhalb dieser Beschränkungen ist eine Heißfixiertemperatur von etwa 135 bis 250°C im allgemeinen wünschenswert, wie in GB-A-838708 beschrieben.
Wo das Substrat mehr als eine Schicht umfaßt, wird die Herstellung des Substrats günstigerweise durch Coextrusion bewirkt, entweder durch gleichzeitige Coextrusion der jeweiligen filmbildenden Schichten durch unabhängige Öffnungen einer Mehrlochdüse und danach Vereinen der schon geschmolzenen Schichten oder durch beispielsweise Einkanalcoextrusion, bei der die geschmolzenen Ströme der jeweiligen Polymere zunächst innerhalb eines Kanals, der zu einem Düsenverteiler führt, vereinigt werden, und danach zusammen aus der Düsenöffnung unter Bedingungen der Laminarströmung ohne Vermischen, um dadurch eine Mehrschichtpolymerfolie herzustellen, extrudiert werden, welche orientiert und heißfixiert werden kann, wie hierin zuvor beschrieben. Die Bildung eines Mehrschichtsubstrats kann ebenso durch konventionelle Laminierungstechniken bewirkt werden, beispielsweise durch Zusammenlaminieren einer vorgeformten ersten Schicht und einer vorgeformten zweiten Schicht oder durch Gießen von beispielsweise der ersten Schicht auf eine vorgeformte zweite Schicht.
Das Substrat weist geeigneterweise eine Dicke zwischen etwa 5 und 350 μm, bevorzugt 9 und etwa 150 μm und insbesondere etwa 12 und etwa 40 μm auf.
Die Trockendicke der Beschichtungsschicht beträgt wünschenswerterweise etwa 0,1 μm bis etwa 8 μm, bevorzugt etwa 0,5 um bis etwa 8,0 μm, stärker bevorzugt etwa 0,5 μm bis etwa 5 μm, und wünschenswerterweise etwa 1,0 μm bis etwa 2,5 μm. Im allgemeinen liegt die Beschichtungsschicht in dem Bereich von etwa 1,5 bis etwa 2,0 μm. Wie oben erwähnt, erzeugt eine dickere Beschichtungsschicht im allgemeinen eine stärkere Heißsiegelbindung.
Es ist bevorzugt, daß die Beschichtungszusammensetzung auf das Filmsubstrat zwischen den zwei Stufen (längs und quer) eines biaxialen Streckvorgangs aufgetragen werden sollte. Eine solche Streck- und Beschichtungsreihenfolge ist für die Herstellung eines beschichteten linearen Polyesterfoliensubstrats besonders bevorzugt, das zunächst bevorzugt in Längsrichtung über eine Reihe von rotierenden Walzen, die mit der Beschichtungszusammensetzung beschichtet sind, gestreckt wird und dann quer in einem Spannrahmenofen gestreckt wird, gefolgt von Heißfixieren.
Vor der Abscheidung der Beschichtungszusammensetzung auf dem Polymersubstrat kann die exponierte Oberfläche davon, wenn gewünscht, einer chemischen oder physikalischen Oberflächen-modifizierenden Behandlung unterzogen werden, um die Bindung zwischen der Oberfläche und der anschließend aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung zu verbessern. Eine bevorzugte Behandlung ist aufgrund ihrer Einfachheit und Wirksamkeit, die für die Behandlung eines Polyolefinsubstrats besonders geeignet ist, das Unterziehen der exponierten Oberfläche des Substrats einer elektrischen Hochspannung, die von Koronaentladung begleitet wird. Alternativ kann das Substrat mit einem Mittel vorbehandelt werden, von dem allgemein bekannt ist, daß es eine Lösungsmittel- oder Quellwirkung auf das Substratpolymer hat. Beispiele solcher Mittel, die zur Behandlung eines Polyestersubstrats besonders geeignet sind, umfassen ein halogeniertes Phenol, gelöst in einem üblichen organischen Lösungsmittel, z. B. einer Lösung aus p-Chlor-m-cresol, 2,4-Dichlorphenol, 2,4,5- oder 2,4,6-Trichlorphenol oder 4-Chlorresorcinol in Aceton oder Methanol.
Die bevorzugte Behandlung durch Koronaentladung kann in Luft bei Atmosphärendruck mit einer konventionellen Vorrichtung unter Verwendung eines Hochfrequenz-Hochspannungs-Generators, bevorzugt mit einer Leistungsabgabe von 1 bis 20 kW bei einem Potential von 1 bis 100 kV bewirkt werden. Die Entladung wird konventionell durch Führen der Folie über eine dielektrische Transportwalze an der Entladungsstation bei einer linearen Geschwindigkeit von bevorzugt 1,0 bis 500 m pro Minute erreicht. Die Entladungselektroden können 0,1 bis 10,0 mm von der sich bewegenden Folienoberfläche positioniert sein.
Eine oder mehrere der Schichten der Polymerfolie, d. h. das Substrat und/oder die Beschichtungsschicht, kann/können günstigerweise jedes der Additive, die üblicherweise bei der Herstellung von Polymerfolien eingesetzt werden, enthalten. Daher können Mittel, wie Vernetzungsmittel, Farbstoffe, Pigmente, Porositätshemmer, Schmiermittel, Antioxidationsmittel, Radikalfänger, UV-Absorber, Wärmestabilisatoren, Antiblockiermittel, oberflächenaktive Mittel, Gleithilfsmittel, optische Aufheller, Glanzverbesserer, Prodegradantien, Viskositätsmodifikatoren und Dispersionsstabilisatoren in das Substrat und/oder die Beschichtungsschicht(en), wenn geeignet, eingeführt werden. Insbesondere können das Substrat und/oder die Beschichtungsschicht einen partikulären Füllstoff umfassen, der beispielsweise ein partikulärer anorganischer Füllstoff oder ein inkompatibler Harzfüllstoff oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Füllstoffe sein kann.
Unter einem „inkompatiblen Harz" ist ein Harz zu verstehen, das weder schmilzt noch im wesentlichen mit dem Polymer bei höchster Temperatur mischbar ist, auf die man während der Extrusion und Herstellung der Folie trifft. Die Gegenwart eines inkompatiblen Harzes führt normalerweise zu einer Hohlraumschicht, unter der zu verstehen ist, daß die Schicht eine zelluläre Struktur umfaßt, die mindestens einen Teil an einzelnen, verschlossenen Zellen enthält. Geeignete inkompatible Harze umfassen Polyamide und Olefinpolymere, speziell ein Homo- oder Co-polymer eines Mono-alpha-olefins, enthaltend bis zu 6 Kohlenstoffatome in seinem Molekül. Bevorzugte Materialien umfassen ein Olefinhomopolymer mit niedriger oder hoher Dichte, speziell Polyethylen, Polypropylen oder Poly-4-methylpenten-1, ein Olefincopolymer, speziell ein Ethylen-Propylen-Copolymer, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon. Statistische, Block- oder Pfropfcopolymere können eingesetzt werden.
Partikuläre anorganische Füllstoffe umfassen konventionelle anorganische Füllstoffe, und speziell Metall- oder Metalloidoxide, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid (speziell ausgefälltes Siliciumdioxid oder Diatomeenerde und Kieselgele) und Titandioxid, gebrannten Ton und Alkalimetallsalze, wie die Carbonate und Sulfate von Calcium und Barium. Die partikulären anorganischen Füllstoffe können vom Hohlraum bildenden oder Nicht-Hohlraum bildenden Typ sein. Geeignete partikuläre anorganische Füllstoffe können homogen sein und bestehen im wesentlichen aus einem einzelnen Füllstoffmaterial oder Verbindung, wie Titandioxid oder Bariumsulfat allein. Alternativ kann mindestens ein Teil des Füllstoffes heterogen sein, wobei das primäre Füllstoffmaterial mit einer zusätzlichen modifizierenden Komponente verbunden ist. Bei spielsweise kann das primäre Füllstoffteilchen mit einem Oberflächenmodifikator, wie einem Pigment, Seife, oberflächenaktiven Verknüpfungsmittel oder anderen Modifikator, behandelt werden, um den Grad, zu dem der Füllstoff mit der Polymerschicht kompatibel ist, zu fördern oder zu verändern.
Bevorzugte partikuläre anorganische Füllstoffe umfassen Titandioxid und Siliciumdioxid.
Titandioxidteilchen können von Anatas- oder Rutilkristallform sein. Die Titandioxidteilchen umfassen bevorzugt einen Hauptteil an Rutil, stärker bevorzugt mindestens 60 Gew.-%, insbesondere mindestens 80 Gew.-%, und besonders ungefähr 100 Gew.-% Rutil. Die Teilchen können durch Standardverfahren, wie das Chloridverfahren oder das Sulfatverfahren, hergestellt werden. Die Titandioxidteilchen können bevorzugt mit anorganischen Oxiden wie Aluminium, Silicium, Zink, Magnesium oder Gemischen davon beschichtet werden. Bevorzugt umfaßt die Beschichtung zusätzlich organische Verbindung(en), wie Fettsäuren und bevorzugt Alkanole, geeigneterweise mit 8 bis 30, bevorzugt 12 bis 24 Kohlenstoffatomen. Polydiorganosiloxane oder Polyorganohydrogensiloxane, wie Polydimethylsiloxan oder Polymethylhydrogensiloxan, sind geeignete organische Verbindungen. Die Beschichtung wird geeigneterweise auf die Titandioxidteilchen in wässeriger Suspension aufgebracht, wie in der Technik bekannt. Die Beschichtungsschicht auf den Titandioxidteilchen enthält bevorzugt 1 bis 12 Gew.-% anorganische Oxide und 0,5 bis 3 Gew.-% organische Verbindung, basierend auf dem Gewicht von Titandioxid.
Der anorganische Füllstoff sollte fein verteilt sein, und der mittlere Volumenverteilungsteilchendurchmesser (der äquivalente sphärische Durchmesser entspricht 50% des Volumen von allen Teilchen, abgelesen auf der kumulativen Verteilungskurve, die sich auf Volumen-% zum Durchmesser der Teilchen bezieht – oftmals als „D(v,0,5)"-Wert bezeichnet) liegt daher bevorzugt in dem Bereich von 0,01 bis 5 μm, stärker bevorzugt 0,05 bis 1,5 μm, und insbesondere 0,15 bis 1,2 μm. Bevorzugt liegen mindestens 90 Vol.-%, stärker bevorzugt mindestens 95 Vol.-% der anorganischen Füllstoffteilchen innerhalb des Bereiches des mittleren Volumenverteilungsdurchmessers ±0,8 μm und insbesondere ±0,5 μm. Die Teilchengröße der Füllstoff teilchen kann durch ein Elektronenmikroskop, ein Coulter-Partikelzählgerät, Sedimentationsanalyse und statische oder dynamische Lichtstreuung gemessen werden. Techniken, die auf Laserlichtbeugung basieren, sind bevorzugt. Der mittlere Teilchendurchmesser kann durch Aufzeichnen einer kumulativen Verteilungskurve bestimmt werden, die den Prozentsatz an Teilchenvolumen unter ausgewählten Teilchengrößen darstellt und die das 50. Perzentil mißt.
Wenn in der heißsiegelbaren Beschichtungsschicht eingesetzt, können die Füllstoffteilchen etwa 0 bis etwa 200 Gew.-% der Beschichtungsschicht in bezug auf das Gewicht des Polymers der Beschichtungsschicht umfassen.
Vorteilhafterweise kann die Beschichtungsschicht ebenso ein Antiblockiermittel wie Behenamid oder ein Oleamid umfassen, um die Endeigenschaften der Folie zu verbessern. Das Antiblockiermittel wird im allgemeinen mit dem Polymer der Beschichtungszusammensetzung vor der Einführung in den Trichter des Schmelzbeschichters gemischt, und liegt typischerweise bei Gehalten von bis zu etwa 5 Gew.-% des Polymers vor.
Für bestimmte Beschichtungszusammensetzungen wird die Handhabung durch die Anwendung zusätzlicher Antiblockiermittel verbessert. Vorteilhafterweise wird daher ein Antiblockiermittel, wie eine Lösung aus Carnaubawachs (typischerweise bei einer Konzentration von etwa 14%), auf dem beschichteten Foliensubstrat vor dem zweiten Streckvorgang überbeschichtet.
Die Komponenten der Zusammensetzung einer Schicht können in einer konventionellen Weise miteinander gemischt werden, beispielsweise durch Mischen mit den monomeren Reaktanten, aus denen die Polymerschicht abgeleitet ist, oder die Komponenten könnten mit dem Polymer durch Trommel- oder Trockenmischen oder durch Compoundieren in einem Extruder, gefolgt von Abkühlen, und normalerweise Zerkleinern zu Körnchen oder Splittern gemischt werden. Die Herstellung von Masterbatches kann ebenso eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform ist die Substratschicht der vorliegenden Erfindung optisch klar, bevorzugt mit einem Prozentsatz an gestreutem sichtbarem Licht (Trübung) von < 10%, bevorzugt < 6%, stärker bevorzugt < 3,5% und speziell < 2%, gemessen gemäß Standard ASTM D 1003. In dieser Ausführungsform liegt der Füllstoff typischerweise in nur kleinen Mengen vor, die im allgemeinen 0,5% nicht überschreiten, und bevorzugt weniger als 0,2 Gew.-% des Substrats betragen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Substratschicht opak und stark gefüllt, die bevorzugt eine Transmission Optical Density (TOD) (Sakura Densitometer; Typ PDA 65; Transmissionsmodus) in dem Bereich von 0,1 bis 2,0, stärker bevorzugt 0,2 bis 1,5, stärker bevorzugt 0,25 bis 1,25, stärker bevorzugt 0,35 bis 0,75 und insbesondere 0,45 bis 0,65 aufweist. Die Substratschicht wird günstigerweise durch Einführung einer wirksamen Menge eines Trübungsmittels in die Polyestermischung opak gemacht. Geeignete Trübungsmittel umfassen einen inkompatiblen Harzfüllstoff, einen partikulären anorganischen Füllstoff oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Füllstoffe, wie hierin zuvor beschrieben. Die Menge an Füllstoff, die in einer opaken Substratschicht vorliegt, liegt bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt 3 bis 20 Gew.-%, insbesondere 4 bis 15 Gew.-% und speziell 5 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Substratschichtpolymers. Die Oberfläche einer opaken Substratschicht zeigt bevorzugt einen Weißindex, wie hierin beschrieben gemessen, in dem Bereich von 60 bis 120, stärker bevorzugt 80 bis 110, insbesondere 90 bis 105 und speziell 95 bis 100 Einheiten.
Um die Benetzungs- und Egalisierungseigenschaften der Beschichtungszusammensetzung auf einem Polymerfoliensubstrat zu verbessern, ist es wünschenswert, daß die Oberflächenenergie der Beschichtungszusammensetzung weniger als die des Foliensubstrats beträgt. Eine geeignete Reduktion der Oberflächenspannung kann durch die Zugabe von einem oder mehreren oberflächenaktiven Mitteln zu der Beschichtungszusammensetzung erreicht werden.
Die Oberfläche des Substrats, das mit der Beschichtungszusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschichtet wird, wird hierin als die primäre Seite bezeichnet. Die Seite des Substrats, die nicht mit dieser Beschichtungszusammen setzung beschichtet ist, wird hierin als sekundäre Seite bezeichnet. Die sekundäre Seite des Substrats kann darauf eine oder mehrere weitere Polymerschichten oder Beschichtungsmaterialien aufweisen. Jede Beschichtung der sekundären Seite wird bevorzugt „in-line" durchgeführt.
In einer Ausführungsform kann die zusätzliche Beschichtung auf die sekundäre Seite eine „Gleitbeschichtung" umfassen, um die Handhabung und Aufwickelfähigkeit der Folie zu verbessern, speziell wenn das Foliensubstrat ein Polyestersubstrat ist. Eine geeignete Gleitbeschichtung kann beispielsweise eine diskontinuierliche Schicht eines Acryl- und/oder Methacrylpolymerharzes sein, das gegebenenfalls ferner ein Vernetzungsmittel umfaßt, wie in EP-A-0408197 beschrieben, dessen Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen wird. Eine alternative Gleitbeschichtung kann eine Kaliumsilikatbeschichtung umfassen, wie beispielsweise in US-Patenten Nr. 5925428 und 5882798 offenbart, deren Offenbarungen hierin durch Verweis aufgenommen werden.
In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ferner eine heißsiegelbare Polymerfolie bereit, umfassend eine Substratschicht aus Polymermaterial mit einer heißsiegelbaren Copolyester-enthaltenden Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche davon, wobei die Dicke der Beschichtungsschicht weniger als etwa 8 μm beträgt, wie in Anspruch 26 definiert.
Die Polymerfolie gemäß der Erfindung ist zum Versiegeln oder Bereitstellen eines Deckels auf einem Behälter verwendbar, wie eine thermogeformte Schale, thermogeformte Schüssel oder blasgeformte Flasche. Der Behälter kann aus Polyester, wie Polyethylenterephthalat, oder aus Polypropylen, Polystyrol gebildet sein, oder kann PVDC beschichtet sein, oder kann Glas sein. Eine Folie gemäß der Erfindung ist zur Verwendung als ein Deckel für einen APET/CPET-Behälter, speziell eine thermogeformte Schale, die zum Verpacken von Lebensmitteln oder Getränken geeignet ist, besonders geeignet. Andere geeignete Typen an Behälter umfassen eine Folienschale (speziell eine Schale aus Aluminiumfolie), eine metallisierte Schale und eine Schale, die aus PET-beschichteter Pappe oder Karton gebildet ist. Von besonderer Nützlichkeit sind Schalen, die aus metallisierter (speziell flash-metallisierter) PET- Pappe gebildet sind. Beispielsweise kann die Schale aus PET hergestellt sein, das auf eine optische Dichte in dem Bereich von etwa 0,01 bis 4,0 metallisiert wird, und das auf Pappe laminiert wird. In einer Ausführungsform ist die Schale eine Suszeptor-Schale aus Materialien, wie denen, die in GB-A-2280342 , EP-A-0563442 oder GB-A-2250408 offenbart sind, oder ist eine Suszeptor-Schale, hergestellt gemäß den Offenbarungen in diesen Dokumenten, die hierin durch Verweis aufgenommen werden.
Eine beschichtete Folie, erhältlich durch das hierin beschriebene Verfahren, zeigt typischerweise eine Heißsiegelfestigkeit, wie hierin beschrieben gemessen, in dem Bereich von 250 bis 1800 g/25 mm², wenn an eine Standard-APET/CPET-Schale versiegelt. Es ist bevorzugt, daß die Heißsiegelfestigkeit mindestens 400, bevorzugt mindestens 600, bevorzugt mindestens 700 und stärker bevorzugt mindestens 800 g/25 mm² beträgt, wenn an eine Standard-APET/CPET-Schale versiegelt. Bevorzugt liegt die Heißsiegelfestigkeit der beschichteten Folie für APET/CPET-Schalen in dem Bereich von 800 bis 1500 g/25 mm², bevorzugt 800 bis 1200 g/25 mm², um eine ablösbare Heißsiegelbindung bereitzustellen.
Das Versiegeln des Behälters wird durch dem Fachmann allgemein bekannte Techniken bewirkt. Wenn die Inhalte, die verpackt werden sollen, einmal in den Behälter eingeführt sind, wird der heißsiegelbare Foliendeckel auf dem Behälter plaziert, so daß die heißsiegelbare Schicht der Folie mit dem Behälter in Kontakt ist, und wird unter Verwendung von Temperatur und/oder Druck unter Verwendung konventioneller Techniken und Vorrichtungen fixiert.
In einem dritte Aspekt stellt die Erfindung ferner einen versiegelten Behälter bereit, umfassend einen Behälter, der Nahrungsmittel oder Getränke enthält, und einen Deckel, der aus einer Polymerfolie gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gebildet wird, wie hierin definiert.
Die folgenden Testverfahren können verwendet werden, um die Polymerfolie zu charakterisieren:

(i) Weitwinkeltrübung wird unter Verwendung eines Hazegard Systems XL-211 gemäß ASTM D 1003-61 gemessen.
(ii) Der Weißindex wird unter Verwendung eines Colorgard Systems 2000, Model/45 (Pacific Scientific), basierend auf den in ASTM D313 beschriebenen Prinzipien, gemessen.
(iii) Die Heißsiegelfestigkeit wird durch die folgende Verfahrensweise gemessen. Die beschichtete Folie wurde mittels der Beschichtungsschicht an eine Standard-APET/CPET-Schale unter Verwendung einer Schalenversiegelungsvorrichtung Microseal PA 201 (Packaging Automation Ltd., England) bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck von 80 psi für eine Sekunde versiegelt. Streifen der versiegelten Folie und Schale wurden bei 90° zu der Versiegelung herausgeschnitten, und die Belastung, die erforderlich ist, um die Versiegelung aufzureißen, wurde unter einem Instron Model 4301, das bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 0,2 mmin^–1 betrieben wird, gemessen. Die Verfahrensweise wurde wiederholt und ein Mittelwert von 5 Ergebnissen berechnet.
(iv) Die Schmelzviskosität kann durch Parallelplattenviskosimetrie gemäß konventionellen Techniken gemessen werden. Die Proben wurden in einem Rheometrics-Rheometer zwischen zwei Parallelplatten mit einem Durchmesser von 40 mm plaziert und auf die Meßtemperatur erhitzt (eine Temperatur äquivalent zu den Verarbeitungstemperaturen, die beim Schmelzbeschichten des Polymers verwendet werden (typischerweise 200 bis 260°C)). Die Probe wurde komprimiert, um jegliche Hohlräume zu entfernen, bis eine Trennung zwischen 1 und 2 mm erreicht war. Jegliches überschüssiges Material wurde von den Rändern entfernt. Die Schmelzviskositätsmessungen wurden in dem von der Scherung unabhängigen Plateaubereich (typischerweise in dem Frequenzbereich von 10^–4 bis 10³ Rad/s) durchgeführt.
(v) Der Kristallinitätsgrad ist die Masse- oder Volumenfraktion des Polymers, das in dem kristallinen Zustand vorliegt, wobei der Rest als amorpher Zustand vorliegt („Polymer Physics"; Ulf W. Gedde; Chapman and Hall; 1995; S. 157). (Daher bezieht sich ein Kristallinitätsgrad von 20% auf ein Polymer, wobei 20% der Masse oder des Volumens als kristalline Strukturen existieren.) Günstigerweise ist der Kristallinitätsgrad einer Polymerschicht von Dichtemessungen abgeleitet. Anfänglich werden zwei Dichtemessungen für ein gegebenes Polymermaterial für zwei Proben mit zwei bekannten (unterschiedlichen) Kristallinitätswerten erhalten. Günstigerweise wird eine Dichte für eine Probe mit 0%iger Kristallinität gemessen (die amorphe Dichte), die ohne weiteres durch Messen der Dichte des geschmolzenen Polymers unter Verwendung konventioneller Techniken erhalten wird. Der zweite Dichtewert ist der, der für eine Probe des Polymers gemessen wurde, für das die Kristallinität durch Pulverröntgenbeugungstechniken gemessen wurde, normalerweise in Kombination mit Differentialscanningkalorimetrietechniken (DSC-Techniken). Die lineare Beziehung zwischen Dichte und Kristallinität ermöglicht, daß diese Daten verwendet werden, um die Kristallinität von weiteren Proben des Polymers auf der Grundlage der Dichtemessungen zu berechnen. Die Dicke der Polymerschicht wird durch Standardtechniken gemessen (beispielsweise durch Ellipsometrie oder Reflexionsmessung). Die Masse der Polymerschicht wird dann gemessen (beispielsweise durch Abwaschen der Beschichtung von einer speziellen Fläche der Folie und Berechnen des Gewichtsunterschieds davor und danach). Ein Wert für die Dichte der Polymerschicht kann dann berechnet werden. Ein Wert für den Kristallinitätsgrad der Schicht kann dann unter Verwendung der zuvor gemessenen Dichtewerte für die bekannten Kristallinitätsgrade berechnet werden.

Die Erfindung wird in bezug auf 1 dargestellt, die ein Polymersubstrat (1) zeigt, das mit einer Beschichtungsflüssigkeit (2) aus einer Beschichtungsdüse (3) schmelzbeschichtet ist, wobei die Düse eine Verteilerkammer (4), einen Beschickungsschlitz (5), einen Stromabwärtsaustrittsspalt (6) und einen Stromaufwärtsaustrittsspalt (7) umfaßt. Das Substrat (1) und die Austrittsspalten des Extruderkopfes (6, 7) definieren eine Beschichtungsspalte (8), in der eine Beschichtungswulst (9) gebildet wird. Die Folie bewegt sich in die Richtung, die durch den Pfeil angegeben wird. Für Vergleichszwecke wird in 2 eine Extrusions-Beschichtungs-Anordnung gezeigt, wobei die Bezifferung der Elemente denen von 1 entspricht.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele dargestellt. Es ist offensichtlich, daß die Beispiele nur zu Illustrationszwecken dienen, und die Erfindung nicht einschränken sollen, wie oben beschrieben. Es können Modifikationen der Einzelheiten vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
BEISPIELE
Beispiel 1
Bei der Herstellung der beschichteten Folien der vorliegenden Erfindung wurde eine Schmelzbeschichtungsdüse zwischen den Vorwärtsziehwalzen und dem Spannrahmenofen plaziert, in dem das Seitwärtsziehen stattfindet. In diesem Beispiel umfaßt die Beschichtungszusammensetzung einen Copolyester von Sebacinsäure/Terephthalsäure/Butylenglycol (50/50/100) mit einem Glasübergangspunkt (T_g) von –40°C, einem Schmelzpunkt (T_m) von 117°C und einer anfänglichen Schmelzviskosität von etwa 70 Pa·s bei 240°C. Der Copolyester wurde mit einem Antiblockiermittel (Behenamid) und ungefähr 1300 ppm Wasser gemischt, wie hierin beschrieben. Die Zugabe des Wassers verringerte schnell die Schmelzviskosität des Copolyesters auf etwa 10 Pa·s bei 240°C.
Eine Polymerzusammensetzung, umfassend Polyethylenterephthalat, wurde schmelzextrudiert, auf eine abgekühlte rotierende Trommel gegossen und in die Extrusionsrichtung auf ungefähr das 3fache ihrer ursprünglichen Dimensionen gestreckt. Die abgekühlte gestreckte Folie wurde dann auf einer Seite mit der Copolyesterzusammensetzung schmelzbeschichtet, wodurch eine Naßbeschichtungsdicke von 8 μm erhalten wurde. Die beschichtete Folie wurde in einen Spannrahmenofen bei einer Temperatur von 100°C geführt, wo die Folie getrocknet und in die Seitwärtsrichtung auf ungefähr das 3fache ihrer ursprünglichen Dimensionen gestreckt wurde. Die biaxial gestreckte beschichtete Folie wurde bei einer Temperatur von etwa 230°C durch konventionelle Mittel heißfixiert. Die Gesamtdicke der fertigen Folie betrug 25 μm; die Trockendicke der Beschichtungsschicht betrug etwa 1,5 bis 2 μm. Die Folie war eine klare Folie. Die Trübung der Folie wurde unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahrensweise gemessen und betrug 6%. Die Heißsiegelfestigkeit der Folie an eine APET/CPET-Schale wurde unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahrensweise gemessen und betrug 850 g/25 mm².
Beispiel 2
Eine beschichtete Folie wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung eines Copolyesters von Azeleinsäure/Terephthalsäure/Ethylenglycol (45/55/100) mit einer T_g von –15°C und einer T_m von 150°C hergestellt. Um die Blockierung zu verringern, wurde die schmelzbeschichtete Folie vor dem Eintritt in den Spannrahmenofen mit einer 14%igen Carnaubawachslösung überbeschichtet. Die Gesamtdicke der fertigen Folie betrug 25 μm; die Trockendicke der Beschichtungsschicht betrug etwa 1,5 bis 2 μm. Dieser Copolyester kristallisierte nach der Folienherstellung. Der durchschnittliche Trübungswert betrug etwa 22%. Die Heißsiegelfestigkeit der Folie an eine APET/CPET-Schale wurde unter Verwendung der obigen Verfahrensweise gemessen und betrug 850 g/25 mm².

Claims

Verfahren zur Herstellung einer heißsiegelbaren bzw. wärmeschweißbaren Polymerfolie, umfassend die Schritte: (a) das Schmelzextrudieren einer Substratschicht aus Polymermaterial, (b) das Strecken der Substratschicht in einer ersten Richtung, (c) gegebenenfalls das Strecken der Substratschicht in einer zweiten, orthogonalen Richtung, (d) gegebenenfalls das Heißfixieren der gestreckten Folie, (e) das Bilden einer heißsiegelbaren Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche des Substrats durch Schmelzbeschichten eines geschmolzenen Polymermaterials direkt darauf und (f) das Kühlen des beschichteten Substrats, wobei der Beschichtungsschritt (e) vor dem Schritt (b) oder zwischen den Schritten (b) und (c) durchgeführt wird, wobei die Dicke der Beschichtungsschicht weniger als 8 μm beträgt und wobei das geschmolzene Polymermaterial der Beschichtungsschicht einen Copolyester umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat Polyester umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat Poly(ethylenterephthalat) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Schicht A und eine Schicht B umfaßt, wobei die Schicht B die Schicht ist, auf der die Beschichtungsschichtzusammensetzung aufgetragen wird, wobei Schicht A Polyethylenterephthalat umfaßt und Schicht B einen Copolyester umfaßt, der von einer oder mehreren Dicarbonsäure(n) und einem oder mehreren Glycol(en) abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schicht B einen Copolyester umfaßt, der von Ethylenglycol, Terephthalsäure und Isophthalsäure abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das molare Verhältnis der Terephthalsäurekomponente zu der Isophthalsäurekomponente in einem Bereich von 65:35 bis 85:15 liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schicht B einen Copolyester umfaßt, der von Terephthalsäure, Ethylenglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das molare Verhältnis von 1,4-Cyclohexandimethanol zu Ethylenglycol in einem Bereich von 30:70 bis 35:65 liegt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Beschichtungsschicht einen Copolyester umfaßt, der von einer aromatischen Dicarbonsäure, einer aliphatischen Dicarbonsäure und einer stöchiometrischen Menge von einem oder mehreren Glycol(en) abgeleitet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Konzentration der aromatischen Dicarbonsäure in dem Copolyester in einem Bereich von 40 bis 70%, bezogen auf alle Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters, beträgt, und die Konzentration der aliphatischen Dicarbonsäure in dem Copolyester in einem Bereich von 30 bis 60%, bezogen alle Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Konzentration der aromatischen Dicarbonsäure in dem Copolyester in einem Bereich von 50 bis 55 Mol-%, bezogen auf alle Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters, beträgt, und die Kon zentration der aliphatischen Dicarbonsäure in dem Copolyester in einem Bereich von 45 bis 50 Mol-%, bezogen auf alle Dicarbonsäurekomponenten des Copolyesters, beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die aromatische Dicarbonsäure Terephthalsäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die aliphatische Dicarbonsäure aus Sebacinsäure, Adipinsäure und Azelainsäure ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die aliphatische Dicarbonsäure Sebacinsäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Glycolkomponente des Copolyesters der Beschichtungsschicht ein aliphatisches Glycol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Glycolkomponente des Copolyesters der Beschichtungsschicht 1,4-Butandiol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Beschichtungsschicht ein Polymer umfaßt, das aus: (i) Copolyestern von Azelainsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, (ii) Copolyestern von Adipin- und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol, und (iii) Copolyestern von Sebacinsäure und Terephthalsäure mit einem aliphatischen Glycol ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Beschichtungsschicht ein Polymer umfaßt, das aus: (i) Copolyestern von Azelainsäure und Terephthalsäure mit Ethylenglycol, (ii) Copolyestern von Adipinsäure und Terephthalsäure mit Ethylenglycol, und (iii) Copolyestern von Sebacinsäure und Terephthalsäure mit Ethylenglycol ausgewählt ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Beschichtungsschicht ein Polymer umfaßt, das aus: (i) einem Copolyester von Sebacinsäure/Terephthalsäure/Butylenglycol (50/50/100) mit einem Glasübergangspunkt (T_g) von –40°C und einem Schmelzpunkt (T_m) von 117°C und (ii) einem Copolyester von Azelainsäure/Terephthalsäure/Ethylenglycol (45/55/100) mit einem T_g von –15°C und einem T_m von 150°C ausgewählt ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Viskosität des geschmolzenen Polymermaterials der Beschichtungsschicht in einem Bereich von 0,005 bis 50 Pa·s liegt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Viskosität des geschmolzenen Polymermaterials der Beschichtungsschicht in einem Bereich von 0,005 bis 20 Pa·s liegt.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend das Zugeben von Wasser zu dem Polymermaterial der Beschichtungsschicht vor dem Beschichtungsschritt, wobei das Wasser in einer Menge in einem Bereich von 600 ppm bis 2500 ppm, bezogen auf das Gewicht des Copolyesters der Beschichtungsschicht, zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei Wasser in einer Menge in einem Bereich von 1000 ppm bis 2000 ppm zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei Wasser in einer Menge in einem Bereich von 1300 ppm bis zu 1600 ppm zugegeben wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Substratschicht in der orthogonalen Richtung gestreckt wird und der Schritt (e) zwischen den Schritten (b) und (c) durchgeführt wird.
Heißsiegelbare Polymerfolie, umfassend eine Substratschicht aus Polymermaterial, die auf einer Oberfläche davon eine Beschichtungsschicht aufweist, die einen heißsiegelbaren Copolyester enthält, wie in einem der Ansprüche 1 bis 21 definiert, wobei die Dicke der Beschichtungsschicht weniger als etwa 8 Mikrometer beträgt, und wobei: (i) die Säurekomponente des Copolyesters im wesentlichen aus Dicarbonsäuren, ausgewählt aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, 2,5-, 2,6- oder 2,7-Naphthalindicarbonsäure, Bernsteinsäure, Sebacinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure und Pimelinsäure, besteht, wobei der Copolyester von mindestens zwei Dicarbonsäuren abgeleitet ist und wobei der Copolyester eine aromatische Dicarbonsäure und eine aliphatische Dicarbonsäure umfaßt, und (ii) die Glycolkomponente des Copolyesters im wesentlichen aus einem oder mehreren Glycol(en), ausgewählt aus Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, Neopentylglycol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, Diethylenglycol, Triethylenglycol und 1,4-Cyclohexandimethanol, besteht.
Verfahren oder Folie nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die heißsiegelbare Folie ablösbar ist.
Versiegelter Behälter, umfassend einen Behälter, der Nahrungsmittel oder Getränke enthält, und einen Deckel, der aus einer Polymerfolie nach Anspruch 26 oder 27 gebildet ist.