DE60302767T2

DE60302767T2 - Gasdichter abziehbarer polypropylenfilm

Info

Publication number: DE60302767T2
Application number: DE2003602767
Authority: DE
Inventors: Tony Malfait; Eric BÖGELS; Patrick Rosseau; Luc Veys
Original assignee: Amcor Flexibles Transpac BVBA
Current assignee: Amcor Flexibles Transpac BVBA
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: WO2003068506A1; JP4292084B2; CA2471950A1; CA2471950C; BR0307170A; AU2003205454A1; EP1474292B1; EP1474292A1; US20050147812A1; EP1336475A1; ATE312710T1; DE60302767D1; JP2005516820A; DK1474292T3

Description

Anwendungsbereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gemeinsam stranggepresste, transparente, gasdichte, abziehbare, zu versiegelnde Polyolefin-Folie für Verpackungsanwendungen und insbesondere für verschiedene Arten von Standbeuteln.
Stand der Technik
Bei gasdichten Lebensmittelverpackungen werden zum Inhalt verschiedene Gasmischungen hinzugefügt, um die Eigenschaften der eingefüllten Produkte wie z.B. Aromen oder Frische während der Lagerung aufrecht zu erhalten. Dies impliziert, dass das Gas während der gesamten Lagerungszeit in der Verpackung gehalten werden muss. Es ist aus diesem Grund erforderlich, dass die Verpackungsfolie bzw. das Laminat, aus dem die Verpackung gebildet wird, über geringe Diffusionsraten im Hinblick auf Gase und Aromen verfügt. Die Sperreigenschaften der einzelnen polymeren Verpackungsmaterialien und deren verschiedene Produktkonstruktionen für die unterschiedlichen Arten an Aromen und Gasen, inklusive Wasserdampf, O₂, N₂, CO₂ sind beim bisherigen Stand der Technik bekannt.
Auf der anderen Seite sollte die Verpackung derart hergestellt worden sein, dass sie in physikalischer Weise vollständig abgeschlossen ist und dass keine Ausströmungen auftreten. Das Nichtvorhandensein von Ausströmungen ist aus diesem Grund eine der wesentlichen Eigenschaften bei gasdichten Verpackungsanwendungen. Bei der Konstruktionsplanung von Verpackungen sind hauptsächlich die Versiegelungsbereiche entscheidend. Wenn die Nähte in physikalisch unzureichender Weise im Versiegelungsbereich zusammengefügt sind, besteht für die Verpackungen ein großes Risiko, dass Ausströmungen auftreten.
Wenn eine Verpackung zusätzlich zu der Anforderung, eine gasdichte Versiegelung darzustellen, sich ferner leicht öffnen lassen soll, muss die Versiegelungsfolie über abziehbare Eigenschaften verfügen. Dies impliziert, dass die Versiegelungskräfte der Nähte nicht unbegrenzt sein können, sondern in einer Weise steuerbar sein müssen, in der sich die Folie leicht öffnen lässt (z.B. öffnen ohne Verwendung einer Schere). Die Abziehbarkeit und die Gasdichtheit sind Eigenschaften, die sich schwer kombinieren lassen.
Das US Patent 5,997,968 stellt eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Polyolefin-Folie zur Verwendung als Deckel vor, die aus einer undurchsichtigen Grundschicht, einer Zwischenschicht und einer abziehbaren Schicht aus zwei nicht miteinander kompatiblen Polyolefinen besteht. Leider wird nur eines der beiden Polyolefine als Polypropylen angegeben; das andere Polymer wird durch seine Nichtkompatibilität gegenüber dem Polypropylen und seinem Schmelzbereich zwischen 105° und 140°C definiert. Dieser große Schmelzbereich und die Tatsache, dass das Polymer gegenüber dem ersteren Material nicht kompatibel ist, gibt keinen Hinweis über die Art des zweiten Polyolefins.
Dieses Dokument erläutert uns ferner die Nutzung einer dünnen Zwischenschicht von weniger als 12 μm, um ein Ablösen und verbleibende Reste beim Öffnen der Abziehschicht zu vermeiden. Auf diese spezifischen Probleme wird durch den Erfinder nicht eingegangen, insbesondere gilt dies für einen nicht-ausgerichteten Guss oder gemeinsam stranggepresste Folien im Blasverfahren. Ferner ist die Zwischenschicht von 12 μm zu dünn, um eine Lösung für gasdichte Verpackungen mit einer Leckrate von 0% zu bieten.
Die Dokumente des US-Patents 4,666,778 stellen eine laminare ethylenische Abziehschicht vor, die größtenteils auf Ethylenpolymeren oder Copolymeren basiert. Diese Folien sind nicht gemeinsam stranggepresst und verfügen bei auf polypropylen-basierenden Trägermaterialien über keine Abzieheigenschaften.
Johnson stellt im US-Patent 5,358,791 eine sterilisierbare Mehrschicht-Folie mit zwei Außenschichten und einer Kernschicht vor. In diesem Dokument wird die Sterilisierbarkeit durch die Verwendung von hochtemperaturbeständigen Polymeren wie z.B. Polypropylen und hochdichtem Polyethylen erreicht. Dies steht einer Anforderungen nach einer Versiegelung im niedrigen Temperaturbereich oder einer leichten Fließbarkeit, die bei gasdichten Verpackungen erforderlich ist, entgegen. Versiegelungspolymere für den niedrigen Temperaturbereich mit Schmelzpunkten von weniger als 135°C schließen die Verwendung von HDPE aus. Ferner sollte der Gewichtsanteil an Polypropylen mit niedrigem Schmelzpunkt mindestens 50% betragen. Andererseits beeinflusst der Zusatz von HDPE in negativer Weise die Transparenz der Folien und würde zu zusätzlichen Problemen zwischen der abziehbaren Schicht und der äußeren Schicht führen; wenn die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten zu gering wird, besteht das Risiko einer Schichtspaltung der Folie während des Öffnens, insbesondere, wenn die Adhäsionskräfte geringer als die Abziehkräfte sind.
Kong stellt in dem US-Patentantrag 2001/00 31371-A1 eine versiegelbare Folie mit einer separierbaren Schicht vor. Die innere Schicht und die Versiegelungsschicht sind im Grunde genommen Polymere mit hohem Schmelzpunkt und hoher Viskosität wie z.B. isotaktische PP-Homopolymere sowie Propylen-Ethylen-Block-Copolymere. In diesem Dokument wird die innere Schicht als Polypropylen, HD-Polyethylen und Ethylen-Propylen-Block-Copolymer beschrieben. Sämtliche diese Stoffe sind keine leicht fließbaren Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt. Dieses Dokument präzisiert weiterhin, dass die innere Schicht mehr als 80% isotaktische Polypropylene enthält; die in diesem Fall verwendeten Polymere mit niedrigem Schmelzpunkt sind nur in der versiegelbaren Schicht vorhanden, die sich oben auf der separierbaren Schicht befindet.
Für Experten im Fachgebiet der abziehbaren Strukturen ist offensichtlich, dass versiegelbare Materialien oben auf einer abziehbaren Schicht, auch brechende Abziehschicht genannt, so dünn wie möglich sein sollten. Diese Art von versiegelbarer Schicht bricht weg, bevor die abziehbare Schicht geöffnet werden kann.
Im US-Patent 5,773,136, stellt Alder eine Mehrschicht-Folie vor, bei der der Abziehvorgang in der mittleren Kernschicht erfolgt. Diese OPP-Folie enthält aufgrund ihrer beschränkten Dicke eine zu geringe versiegelbare Masse, um eine dichte Versiegelung in den Falten z.B. eines Standbeutels zu bieten. Ferner wird in diesem Dokument nicht die jeweilige Dicke der Grundschicht genannt, es werden nur Prozentsätze der einzelnen Schichten angegeben.
Zielsetzung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine transparente, abziehbare Versiegelungsfolie vorzustellen, die über Leckeigenschaften im Bereich von 0% bei Verpackungen verfügt, indem eine leicht fließbare Zwischenschicht eingeführt wird, die sämtliche Lücken oder Leerstellen füllen kann, die in den Falten des Versiegelungsbereichs einer Verpackung auftreten.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Polyolefin-Folie mit mindestens drei Schichten vor, die als Heißklebefolie auf ein auf Polypropylen basierendes Trägermaterial aufzubringen und abzuziehen ist, und die aus mindestens einer abziehbaren Oberschicht, mindestens einer Zwischenschicht und mindestens einer Grundschicht besteht, und die sich ferner dadurch auszeichnet, dass mindestens eine der Zwischenschichten ein leicht fließbares Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt sowie mit einem Schmelz-Index enthält, der mindestens gleich oder größer als der Schmelz-Index der Grundschicht ist.
In einer ersten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie dadurch aus, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Copolymeren besteht und zu der Propylen und Ethylen, Propylen und Butylen, Propylen und jedes andere Olefin gehören, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
In einer zweiten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeichnet sich die gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie dadurch aus, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Polypropylen-Terpolymeren besteht und zu der Ethylen, Propylen, Butylen und jedes andere Olefin gehören, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
In einer zusätzlichen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeichnet sich die gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie dadurch aus, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus syndiotaktischen Polypropylenen besteht.
In einer weiteren Ausführungsart der vorliegenden Erfindung zeichnet sich eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie dadurch aus, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Mischungen der o.g. Polymere mit Poly-1-Buten-Homopolymeren bzw. Poly-1-Buten-Ethylen-Copolymeren und/oder homogenen und heterogenen Ethylen-Alpha-Copolymeren mit einer Dichte von weniger als 0,920 g/cm³ bestehen.
Ein weiterer Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass besagte Grundschicht aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Propylen-Homopolymeren und Copolymeren von Propylen und Ethylen, Propylen und Butylen, Propylen und jedem anderen Olefin besteht, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt, bzw. aus Polypropylen-Terpolymeren, die Ethylen, Propylen, Butylen und jedes andere Olefin enthalten, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
Ein zusätzlicher Schlüsselaspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt einen Gewichtsanteil von mindestens 60% des Gesamtgewichts der Mehrschicht-Polymer-Folie stellt und dass besagte Folie über eine Dicke von mindestens 15 μm verfügt.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner die Verwendung einer gemeinsam stranggepressten, heiß versiegelbaren und abziehbaren Mehrschicht-Polymer-Folie in Kombination mit diffusionsdichten Folien für gasdichte Verpackungen und verschiedene Arten von gasdichten Standbeuteln vor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt die Abzug-Versiegelungskurve gegenüber der Versiegelungstemperatur in einer Standardversion (bisheriger Stand der Technik) und gemäß der vorliegenden Erfindung dar (gasdicht).
2 stellt die Abzug-Versiegelungskurve gegenüber BOPP sowie gegenüber der Abblätterungstemperatur in einer Standardversion (bisheriger Stand der Technik) und gemäß der vorliegenden Erfindung dar (gasdicht).
3 stellt die Ergebnisse eines Lecktests in einem Vergleich zwischen der konventionellen Abzugsfolie, die eine PP-Homopolymer-(PPh)-Kernschicht enthält, und den gasdichten Folien, die eine Zwischen-Kernschicht mit Ethylen-Butylen-PP-Terpolymer und Mischungen aus Ethylen-Butylen-PP-Terpolymer und homogenen LLDPS (ρ = 0,902 g/cm³) in einem Verhältnis von 90/10 (PPterl), 75/25 (PPter2), 60/40 (PPter3) und 40/60 (PPter2) enthalten.
Detaillierte Beschreibung dieser Erfindung
In der vorliegenden Erfindung wird eine 0-%-Leckrate durch eine gemeinsam stranggepresste Zwischenschicht zwischen der Abzugsschicht und der Grundschicht erzielt. Die Zwischenschicht enthält eine ausreichende Menge an leicht fließbarem Polymer mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Die Dicke einer solchen Folie erreicht einen maximalen Wert von 40 μm, während die Versiegelungs-/Abzugsschicht nur über eine Dicke von ca. 5–8 μm verfügt. Dies bedeutet, dass die Zwischenschicht über eine Dicke von ca. 30 μm und die Grundschicht über eine Dicke von ca. 10 μm verfügt.
Die Zwischenschicht in der vorliegenden Erfindung enthält PP-Polymere mit niedrigem Schmelzpunkt, wie z.B.:

– Copolymere aus Propylen und Ethylen, Propylen und Butylen, Propylen und jedem anderen Olefin, das über 5– 10 Kohlenstoffatome verfügt, bzw.
– Polypropylen-Terpolymere, die Ethylen, Propylen, Butylen oder jedes andere Olefin enthalten, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt, bzw.
– Syndiotaktische Polypropylene, oder
– Mischungen der o.g. Polymere mit Poly-1-Buten und/oder homogene und heterogen verzweigten Ethylen-Alpha-Copolymeren mit einer Dichte von weniger als 0,920 g/cm³.

Die homogen und heterogen verzweigten Ethylen-Alpha-Copolymere mit einer Dichte von weniger als 0,920 g/cm³ sollte so ausgewählt werden, dass sie in ausreichender Weise mit ersterem Material kompatibel sind, um eine Verzerrung der Folienoptik zu vermeiden. Ferner hilft ein Schmelz-Index der Zwischenschicht, der mindestens gleich oder größer als der Schmelz-Index der Grundschicht ist, den Fluss während des Versiegelns zu vereinfachen. Die Schmelz-Indexe, die in dieser Erfindung angegeben sind, werden gemäß ASTM D1238 bei einer Temperatur von 190°C und mit einer Last von 2,16 kg gemessen.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung
Ein 19 μm OPP-Laminat, das z.B. eine 40 μm gemeinsam stranggepresste Folie mit einer 8 μm abziehbaren PP-Schicht basierend z.B. auf Novolen VP 9201 (Schmelzfluss-Index MI = 6, BASF) sowie eine 14 μm homo PP-Kernschicht und einer 18 μm homo PP-Grundschicht, die jeweils Moplen X30S (MI = 8,5; ρ = 0,905 g/cm³, Basell) sowie Stamylan P 16E10FC (MI = 5,8; ρ = 0,905 g/cm³, DSM) enthalten. Dieser Aufbau führt nicht zu einer gasdichten Verpackung.
Ein 19 μm OPP-Laminat, jedoch mit einer 6 μm Abzugsschicht und einer 26 μm Kernschicht, die aus 60% Adsyl 5X37F (MI = 7; ρ = 0,905 g/cm³, Basell sowie 40% Exact 0203 (MI = 3; ρ = 0,902 g/cm³, Dex Plastomere) in Kombination mit einer Grundschicht aus 8 μm Moplen C30S (M1 = 6; p = 0,905, Basell) besteht, ermöglicht gasdichte Verpackungen.
Ein 19 μm OPP-Laminat mit einer 4 μm Abzugsschicht, einer 32 μm Kernschicht, die 80% Adeyl 5X37F (MI = 7; ρ = 0,905 g/cm³, Basell) sowie 25% PB8220 (MI = 2; ρ = 0,897/cm³, Basell) und 4 μm Stamylan P 16B10FC (MI = 5,5; ρ = 0,905g/cm³, DSM) als Grundschicht enthält, führt ebenfalls zu einer gasdichten Verpackung.
Experimentelle Versiegelungsbedingungen
Bevor die 40 μm Abzugs-/Versiegelungsfolien auf eine 20 μm standardmäßig gemeinsam stranggepresste BOPP-Folie laminiert werden: Abzugs-/Versiegelungskurven werden an einem Kopp-Versiegelungsgerät durchgeführt. Die Abziehbarkeit selbst wurde mit einem Druck von 1,3 bar an den beiden vorgeheizten Backen bewertet. Die Verbleibzeit bei der Versiegelung entsprach 0,5 Sekunden. Die Rbziehbarkeit bei OPP wurde bei einer A-auf-B-Versiegelung bewertet, bei der der obere Backen vorgeheizt war und der untere Backen ein 60 Shore A-Gummi bei Raumtemperatur enthielt. Der angelegte Druck entsprach über einen Zeitraum von 1 Sekunde 1,3 bar.
Leckerkennung
Um Ausströmungen zu erkennen, wurden kleine Säckchen gemäß der o.g. Versiegelungsbedingungen versiegelt. Vor dem Versiegeln wurde eine Rhodamin-Lösung in die Säckchen gefüllt. Die Versiegelung wurde als geschlossen betrachtet, wenn kein einziges sichtbares Austreten von Rhodamin aus dem Säckchen festgestellt werden konnte (Fehlerprüfung). Eine alternative Testform stellt der Dinkelberg Unterwasserlecktester mit einem angelegten Unterdruck (300–760 mbar) dar, der so gewählt wird, dass die Verpackung hierdurch nicht aufgezogen wird.

Claims

Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Polyolefin-Folie mit mindestens drei Schichten, die als Heißklebefolie auf ein auf Polypropylen basierendes Trägermaterial aufzubringen und abzuziehen ist, und die aus mindestens einer abziehbaren Oberschicht, mindestens einer Zwischenschicht und mindestens einer Grundschicht besteht, und die sich ferner dadurch auszeichnet, dass mindestens eine der Zwischenschichten aus einem leicht fließbaren Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt mit einem Schmelz-Index besteht, der mindestens gleich oder größer dem Schmelz-Index der Grundschicht ist; das o.g. leicht fließbare Polymer stellt hierbei einen Gewichtsanteil von mindestens 60% am Gesamtgewicht der besagten Polymer-Folie.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Copolymeren besteht und zu der Propylen und Ethylen, Propylen und Butylen, Propylen und jedes andere Olefin gehören, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes leicht fließbares Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Polypropylen-Terpolymeren besteht und zu der Ethylen, Propylene, Butylene und jedes andere Olefin gehören, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus syndiotaktischen Polypropylenen besteht.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagtes leicht fließbare Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt bei mindestens einer der Zwischenschichten aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Mischungen der o.g. Polymere mit Poly-1-Buten-Homopolymeren bzw. Poly-1-Buten-Ethylen-Copolymeren und/oder homogenen und heterogenen Ethylen-Alpha-Copolymeren mit einer Dichte von weniger als 0,920 g/cm³ bestehen.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Grundschicht aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Propylen-Homopolymeren und Copolymeren von Propylen und Ethylen, Propylen und Butylen, Propylen und jedem anderen Olefin besteht, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt, bzw. aus Polypropylen-Terpolymeren, die Ethylen, Propylen, Butylen und jedes andere Olefin enthalten, das über 5–10 Kohlenstoffatome verfügt.
Eine gemeinsam stranggepresste Mehrschicht-Folie wie in Anspruch 1 dargestellt, bei der die leicht fließbare Schicht eine Dicke von mindestens 15 μm aufweist.
Gasdichte Verpackungen, die eine Folie wie in einem der o.g. Ansprüche dargestellt enthalten.
Die Nutzung einer gemeinsam stranggepressten, abziehbaren Heißklebe- Mehrschicht-Polymer-Folie, wie in einem der oben stehenden Ansprüche 1 bis 8 definiert, zusammen mit einer diffusionsdichten Folie, um gasdichte Verpackungen zu erhalten.
Die Nutzung einer gemeinsam stranggepressten, abziehbaren Heißklebe- Mehrschicht-Polymer-Folie, wie in einem der obenstehenden Ansprüche 1 bis 8 definiert, für verschiedene Arten gasdichter Standbeutel.