DE69110237T2 - Verpackungsmateriale. - Google Patents

Verpackungsmateriale.

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Description

  • Die Erfindung betrifft heißsiegelbare Polymerfilme und insbesondere heißsiegelbare Polyolefinfilme.
  • Es sind bisher verschiedene Vorschläge gemacht worden , um Polyolefinfilme, insbesodere orientierte Polypropylenfilme, Leicht heißsiegelbar zu machen. Ausser der Fähigkeit, bei relativ niedrigen Temperaturen heißsiegelbar zu sein, sollten die filmoberflächen, die miteinander in Berührung kommen, eine gute Heissklebrigkeit aufweisen, um die Tendenz der Oberflächen, sich voneinander zu Lösen, wenn sie noch heiss sind, herabzusetzen.
  • Orientierte Polypropylenfilme werden gewöhnlich dadurch heißsiegelbar gemacht, dass man sie mit einer Aussenschicht versieht, die aus mindestens einem Copolymer von Propylen mit mindestens einem weiteren aliphatischen Olefin, insbesondere Ethylen und/oder But-1-en, besteht. Es sind bereits Schichten, die nur aus Propylen/Ethylen-Copolymeren bestehen, als Heißsiegelschichten vorgeschlagen worden; es ist auch bekannt geworden, dass gute Heißklebrigkeit in Kombination mit Heißsiegelfähigkeit bei reLativ niedriger Temperatur bei Verwendung von Polymergemischen als Heißsiegelschicht erzielt werden können. Aus der GB-Ps 1 497 577 ist z.B. die Verwendung von Gemischen von Propylen/Ethylen-Copolymeren mit Polybut-1-en bekannt. Gemische von Propylen/Ethylen-Copolymeren mit Polybut-1-en, die bei niederen Temperaturen Heißsiegeleigenschaften aufweisen, sind auch in der JP-PS 54060348 beschrieben. Derartige Eigenschaften weisen auch die in der JP-PS 54052157 beschriebenen Gemische von Propylen/Ethylen-Copolymeren mit Propylen/But-1-en-Copolymeren oder mit Propylen/Ethylen/But-1-en-Copolymeren auf.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen heißsiegelbaren Polymerfilm, dessen Heißsiegelung durch ein Gemisch
  • (a) von 25 bis 75% Propylen/Ethylen-Copolymer, das 2 bis 8 Gew% Ethyleneinheiten enthält,
  • (b) von 1 bis 60% But-1-en/Ethylen-Copolymer, das bis zu 1 Gew% Ethyleneinheiten enthält, und
  • (c) von 1 bis 60% But-1en/Ethylen-Copolymer, das 3 bis 10 Gew% Ethyleneinheiten enthält,
  • erzielt wird, wobei der Prozentgehalt der verschiedenen Copolymere auf das Gesamtgewicht des Gemisches bezogen ist.
  • Polymerfilme der Erfindung weisen niedrige Heißsiegel-Schwellentemperaturen in Kombinationen mit breiten Bereichen fortdauernder Heißklebrigkeit auf, verglichen mit den Filmen, bei denen das Heißsiegeln mit Gemischen von Propylen/Ethylen-Copolymeren, die gemäss Erfindung verwendet werden, mit dem einen oder mit den anderen der But-1-en/Ethylen-Copolymeren, die gemäss Erfindung verwendet werden, erreicht wird..
  • Gewöhnlich umfassen die Fime der vorliegenden Erfindung noch eine oder mehrere weitere Polymerschichten zusätzlich zu dem Gemisch. Da die Gemische der vorliegenden Erfindung gewöhnlich kostspieliger als Homopolymere sind, wird der Verwendung einer relativ dünnen Schicht des Gemisches auf einer relativ dicken Schicht oder Schichten eines oder mehrerer weitere Polymere, z.B. Propylenhomopolymere, der Vorzug gegeben. Zweckmässig bestehen die Filme der vorliegenden Erfindung aus einer relativ dicken Innenschicht, die auf beiden Seiten als Aussenoberflächen je eine Schicht des Gemisches aufweist. Das Gemisch , das die Aussenoberfläche des Filmes bildet, kann - falls gewünscht - von dem, das die andere Aussenoberfläche des filmes bildet verschieden sein. Die relativ dicke Schicht kann - falls geschünscht - Hohlräume aufweisen, wie z.B. Hohlräume aufweisendes Polypropylen, oder auch nicht. Gewünschtenfalls können Kombinationen von Schichten mit Hohlräumen mit Schichten ohne Hohlräume gemäss Erfindung zur Bildung der Innenschicht der Filme verwendet werden.
  • Die Propylen/Ethylen-Copolymere der gemäss Erfindung verwendeten Gemische betragen 25 bis 75, vorzugsweise 30 bis 50 Gew% der Gemische, der Ethylengehalt des Copolymers sollte 2 bis 8, vorzugsweise 3,5 bis 4,5 Gew%, betragen, der Schmelzfliessindex (ASTM D 1238 - 78, Kondition L) der Propylen/Ethylen- Copolymere der Gemische beträgt vorzugsweise 3 bis 10, insbesondere 5 - 8.
  • Das But-1-en/Ethylen-Copolymer, das bis zu 1 Gew% Ethyleneinheiten enthält, bildet 1 bis 60, vorzugsweise 5 bis 55 Gew% des Gemisches. Diese Copolymere enthalten mindestens 0,05, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 Gew% Ethyleneinheiten. Der Schmelzfliessindex (ASTM D 1238 - 78, KOndition L) dieser Polymere beträgt vorzugsweise 1,5 bis 10, insbesondere 3 bis 6.
  • Das But-1-en/Ethylen-Copolymer, das 3 bis 10 Gew% Ethyleneinheiten enthält, bildet 1 bis 60, vorzugsweise 5 bis 55 Gew% des Gemisches. Diese Copolymere enthalten vorzugsweise 5 bis 7 Gew% Ethyleneinheiten. Der Schmelzfliessindex (ASTM D 1238 - 78, Kondition L) dieser Copolymere beträgt vorzugsweise 3 bis 40, insbesondere 7 bis 9.
  • Die Polymergemische der Erfindung eignen sich besonders zur Verwendung als Heißsiegelschichten auf Polyolefinfilmen, insbesondere auf Polypropylenfilmen und ganz besonders auf orientierten Propylen-homopolymer-Filmen.
  • Die Polymergemische der Erfindung können nach an sich bekannten Methoden, z.B. Mischen mit hoher Scherkraft, hergestellt werden.
  • Polyolefinfilme der Erfindung, die eine heißsiegelbare Schicht umfassen, können ebenfalls unter Anwendung bekannter Methoden, z.B. durch Koextrusion einer Schicht des Gemisches mit einer Schicht eines Olefin-homopolymers, hergestellt werden. Die Orientierung derartiger Filme kann ebenfalls in an sich bekannter Weise bewirkt werden, z.B. aufeinanderfolgend in Laufrichtung und Querrichtung unter Verwendung eines Spannrahmens, oder gleichzeitig unter Anwendung eines Blasen bildungs-Prozesses.
  • Wie weiter oben angegeben ist, weisen die Filme der Erfindung niedrige Heißsiegel-Schwellentemperaturen in Kombination mit breiten Bereichen kontinuierlicher Heissklebrigkeits-Temperaturen auf. Im einzelnen sind Heißsiegelfestigkeiten von mehr als 200 g/25 mm bei Temperaturen von weniger als 95ºC in Kombination mit fortdauernden Heissklebrigkeits-Temperaturbereichen von 75 - 130ºC erreicht worden. Diese Kombination von Heißsiegeleigenschaften ermöglicht, dass heißsiegelbare Filme der Erfindung sowohl in Verpackungsvorrichtungen mit horizontaler Formung, Füllung und Siegelung (HFFS) als auch mit vertikaler Formung, Füllung und Siegelung (VFFS) verwendet werden können.
  • Durch die nachfolgenden Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.
    • Beispiel 1 (Vergleich)
  • Es wurde eine 3 Schichten aufweisende Polymerbahn durch Koextrusion einer Innenschicht aus Propylenhomopolymer und der darauf angeordneten Aussenschichten hergestellt, von denen die eine Aussenschicht aus einem Propylen/- Ethylen-Random-Copolymer bestand, etwa 4 Gew% Ethyleneinheiten und einen Schmelzfliessindex von etwa 7 aufwies, und die andere Schicht aus einem 2-Komponentengemisch von dem Propylen/Ethylen-Random-Copolymer, das für die andere Schicht verwendet wurde, mit einem Random-Copolymer von But-1-en mit Ethylen bestand, wobei das But-1en/Ethylen-Copolymer etwa 0,7 Gew% Ethyleneinheiten enthielt und einen Schmelzfließindex von etwa 4,5 aufwies. Das Gewichtsverhältnis von Propylen/Ethylen-Copolymer zu dem But-1-en/Ethylen-Copolymer betrug 2 : 3.
  • Die Polymerbahn wurde dann in Laufrichtung mittels erhitzter Walzen bei 105ºC bis zu einem Streckverhältnis von 4 : 1 verstreckt. Danach wurde die Bahn in der Querrichtung in einem Spannrahmen-Trockenschrank bei 160ºC und einem Streckverhältnis von 8 : 1 verstreckt.
  • Der so erhaltene orientierte film bestand aus einer 23um dicken Innenschicht und den beiden 0,8um dicken Aussenschichten.
  • Dann wurde die Heißsiegelungs-Schwellentemperatur (HSTT) der aus dem Polymergemisch bestehenden Außenschicht bestimmt, indem zwei Lagen des Films mit den Oberflächen des Gemisches unter Belastung und bei verschiedenen Temperaturen (auf der Basis von BS 1133 64) in Kontakt gebracht wurden. Der Kontakt wurde für eine Sekunde über einen rechteckigen Bereich von 25 mm x 15 mm mit Hilfe einer erhitzten Klemmbacke unter einer Belastung von 100 KN/m² durchgeführt. Sobald sie sich abgekühlt hatten, wurden die beiden Schichten des Films auseinandergezogen und die Temperatur, bei der eine Belastung von 200 g/25 mm Versiegelungslänge benötigt wurde , um die Filme voneinander zu trennen, wurde als die Heißsiegelungs-Schwellentemperatur des Gemisches registriert. Die Ergebnisse sind in der als Anlage beigefügten Tabelle enthalten.
  • Der kontinuierliche Temperaturbereich der Heissklebrigkeit (CHTTR) des Gemisches wurde durch Versiegelung des Gemisches mit sich selbst mit Hilfe eines Paares erhitzter rechteckiger Klemmbacken mit einem Oberflächenbereich von 30 mm x 15 mm bestimmt, wobei die Siegelung bei verschiedenen Temperaturen unter einer Belastung von 450 KN/m² für eine Zeitspanne von 0,8 sec. (gem. Tappi T 683) bestimmt wurde.
  • Es wurde eine Kraft von 440 N angewandt, um die Filmschichten sofort bei öffnung der Siegelungsbacken voneinander zu trennen, wobei die Kraft auf das 30-mm - Mass der Siegelung angewandt wurde.Die Heissklebrigkeit wurde als zufriedenstellend angesehen, wenn die Siegelung um nicht mehr als 3 mm aufgerissen war; und der Temperaturbereich, innerhalb dessen dies beobachtet worden war, wurde als der fortdauernde Temperaturbereich der Heissklebrigkeit registriert . Die Ergebnisse sind in der anliegenden Tabelle angegeben.
    • Beispiel 2 (Vergleich)
  • Es wurde eine 3-Schichten Polymer-Bahn in der in Beispiel 1 angegebenen Weise hergestellt und orientiert, die Innenschicht und die Propylen/Ethylen-Copolymerschichten waren wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, dass das Gemisch durch ein Gemisch Propylen/Ethylen-Copolymer des Beispiels 1 mit einem Random -But-1-en/Ethylen-Copolymer mit einem Ethylengehalt von etwa 6 Gew% und mit einem Schmelzfliessindex von 0,8 ersetzt wurde. Das Gewichtsverhältnis von Propylen/Ethylen-Copolymer zu But-1-en/Ethylen-Copolymer betrug 2 : 3. Die Dicke der Innenschicht und der Aussenschichten waren wie in Beispiel 1 nach der Orientierung.
  • Die Heißsiegelung-Schwellentemperatur und der Temperaturbereich der fortdauernden Heissklebrigkeit wurden wie in Beispiel 1 bestimmt; die Ergebnisse sind in der Tabelle enthalten. Der Film weist eine zufriedenstellende Heißsiegelungs-Schwellentemperatur auf, jedoch der Temperaturbereich der kontinuierlichen Heissklebrigkeit war zu hoch.
    • Beispiel 3
  • Es wurde eine 3-Schichten-Polymerbahn in der in Beispiel 1 angegebenen Weise hergestellt und orientiert, jedoch mit der Ausnahme, dass das 2-Komponentengemisch durch ein 3-Komponenten-gemisch ersetzt wurde. Das 3-Komponenten-gemisch bestand aus einer Mischung des Propylen/Ethylen-Copolymers und des in Beispiel 1 verwendeten But-1-en/Ethylen-Copolymers zusammen mit dem-in Beispiel 2 verwendeten But-1-en/Ethylen-Copolymer,wobei die Gewichtsverhältnisse der Copolymere 4 : 5 : 1 betrugen. Die Dicke der Innen- und Aussenschicht des Films stimmte mit der von Beispiel 1 überein.
  • Die Heißsiegelung-Schwellentemperatur und der Temperaturbereich der kontinuierlichen Heissklebrichkeit wurden sodann bestimmt und die erhaltenen Resultate in der Tabelle eingetragen. Beide Eigenschaften waren befriedigend.
    • Beispiel 4
  • Ein 3-Schichten-Polymerfilm wurde in der in Beispiel 3 angegebenen Weise hergestellt,wobei eine Aussenschicht aus einem 3-Komponenten-gemisch bestand. Die Gewichtsverhältnisse von Propylen/Ethylen-Copolymer und dem But-1-en/Ethylen-Copolymer des Beispiels 1 zu dem But-1-en/Ethylen-Copolymer des Beispiels 2 betrugen 5 : 1 : 4.Die Dicke der Innen- und der Aussenschichten stimmte mit der von Beispiel 1 überein. Die Heißsiegelungs-Schwellentemperatur und der Temperaturbereich der kontinuierlichen Heissklebrigkeit wurden bestimmt. Beide waren befriedigend. Die Resultate sind in der Tabelle enthalten.
    • Beispiel 5
  • Es wurde eine 3-Schichten-Polymerbahn in der in Beispiel 1 angegebenen Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Innenschicht 5 Gew% CaCO&sub3;, mittlere che Teilchengrösse: 3 um, enthielt, und dass anstelle des 2-Komponenten-gemischs für eine der beiden Aussenschichten ein 3-Komponenten-gemisch verwendet wurde, das aus dem Propylen/Ethylen-Copolymer und dem But-1-en/Ethylen- Copolymer des Beispiels 1 mit dem But-1-en/Ethylen-Copolymer des Beispiels 2 bestand, und dass die Gewichtsverhältnisse der entsprechenden Polymere in der Aussenschicht 4:1:5 betrugen.
  • Die Dicke der Innenschicht nach der Orientierung, die nun Hohlräume aufwies und opaque war, was auf die Anwesenheit von CaCO&sub3; zurückzuführen war, betrug etwa 37 um, während von den beiden Außenschichten jede eine Dicke von etwa 1,5 um aufwies. Der Film hatte eine durchschnittliche Dichte von etwa 0,69.
  • Die Heißsiegelungs-Schwellentemperatur und der Temperaturbereich der kontinuierlichen Heissklebrigkeit wurden bestimmt und beide waren befriedigend. Die Resultate sind in der Tabelle enthalten.
    • Beispiel 6
  • Es wurde ein 3-Schichten-Polymerfilm in der in Beispiel 4 angegebenen Weise hergestellt, die Gewichtsverhältnisse von dem Propylen/Ethylen-Copolymer und dem But-1-en/Ethylen-Copolymer des Beispiels 1 zu dem But-1-en/Ethylen-Copolymer des Beispiels 2 betrugen 4:3:3.
  • Die Schicht aus dem 3-Komponentengemisch wurde mit einem die Reibung modifizierenden Überzug unter Verwendung einer Siliconemulsion auf Wasserbasis versehen.
  • Die Heißsiegelungs-Schwellentemperatur und der Temperaturbereich der kontinuierlichen Heissklebrigkeit wurden für die Aussenschicht bestimmt, die aus dem Polymergemisch bestand. Die Resultate sind in der Tabelle angegeben. Tabelle Beispiel Aussenschicht Dicke (um)

Claims (14)

1. Heißsiegelbarer Polymerfilm, dessen Heißsiegelung durch ein Gemisch
(a) von 25 bis 75 % Propylen/Ethylen-Copolymer, das 2 bis 8 Gew% Ethyleneinheiten enthält,
(b) von 1 bis 60 % But-1-en/Ethylen-Copolymer, das bis zu 1 Gew% Ethyleneinheiten enthält, und
(c) von 1 bis 60 % But-1-en/Ethylen-Copolymer, das 3 bis 10 Gew% Ethyleneinheiten enthält,
erzielt wird, wobei der Prozentgehalt der verschiedenen Copolymere auf das Gesamtgewicht des Gemisches bezogen ist.
2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißsiegelung durch eine auf einer relativ dicken Schicht eines anderen Polymers angeordnete, relativ dünne Schicht des besagten Gemisches erzielt wird.
3. Film nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dar die relativ dicke Schicht eines anderen Polymers auf beiden Oberflächen eine relativ dünne Schicht des besagten Gemisches aufweist.
4. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 30 bis 50 Gew% Propylen/- Ethylen-Copolymer enthält.
5. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar das Propylen/Ethylen-Copolymer des Gemisches 3,5 bis 4,5 Gew% Ethyleneinheiten enthält.
6. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar das Propylen/Ethylen-Copolymer des Gemisches einen Schmelzfließindex von 3 bis 10, vorzugsweise von 5 bis 8, aufweist.
7. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 5 bis 55 % der Komponente (b) enthält.
8. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar die Komponente (b) des Gemisches 0,3 bis 0,8 Gew% Ethyleneinheiten enthält.
9. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (b) des Gemisches einen Schmelzfließindex von 1,5 bis 10, vorzugsweise von 3 bis 6, aufweist.
10. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 5 bis 55 Gew% der Komponente (c) enthält.
11. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (c) des Gemisches 5 bis 7 Gew% Ethyleneinheiten enthält.
12. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (c) des Gemischcs einen Schmelzfließindex von 3 bis 40, vorzugsweise von 7 bis 9, aufweist.
13. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar das Gemisch eine heißsiegelbare Schicht auf einer keine Hohlräume aufweisende Propylen-homopolymerschicht bildet.
14. Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dar das Gemisch eine heißsiegelbare Schicht auf einer Hohlräume aufweisenden Propylen-homopolymerschicht bildet.
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