DE69226023T2

DE69226023T2 - Mehrschichtige trübe filmstrukturen mit verringerter oberflächenreibung sowie verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69226023T2
Application number: DE69226023T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre B-6760 Virton Frognet; Lajos Edward Fairport New York 14450 Keller; Maurice F-08110 Villiers Petitjean
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2012-09-08
Also published as: SG52369A1; CA2118723A1; DE69233036T2; JPH07504857A; ES2118139T3; DE69226023D1; HK1012309A1; EP0603249A1; JP3126144B2; EP0835751B1; AU2514992A; DE69233036D1; AU688202B2; ATE238906T1; EP0835751A3; ES2192645T3; AU4825896A; AU668883B2; EP0603249B1; ATE167646T1

Description

Beim Verpacken gewisser Arten von Nahrungsmitteln (z B. von Nahrungsmitteln für einen Imbiß, wie Kartoffelchips und Keksen) ist es übliche Praxis, einen Mehrschichtenfilm zu verwenden. Eine erwünschte Eigenschaft bei einem solchen Film zum Verpacken ist die Undurchsichtigkeit, die das verpackte Produkt vor einer Verschlechterung, die durch Lichteinwirkung hervorgerufen wird, schützt. Es wurde gefunden, daß gewisse wellenlängen des Lichts bis etwa 450 nm hinauf in solchen verpackten Produkten eine verstärkte Verschlechterung verursachen. Selbst wenn der Film einen gewissen Grad an Undurchsichtigkeit aufweist, tritt diese Verschlechterung ein, wenn der Film noch etwas Licht hindurchläßt
Es ist im Stand der Technik bekannt, daß thermoplastische Polymere mit undurchsichtig machenden Füllstoffen versehen werden können, zu Filmen gegossen und dann gereckt werden können, um orientierte thermoplastische Filme herzustellen.
Es ist auch bekannt, daß Polymerfilmstrukturen, die einen Kern mit Hohlräumen aufweisen, der zahlreiche Poren hat, einen viel höheren Undurchsichtigkeitsgrad mit sich bringen, möglicherweise auf Grund der Wirkungen der Lichtstreuung, als es durch den Einsatz von undurchsichtig machenden Füllstoffen allein möglich ist, und es ist bekannt, daß solche Filmstrukturen zur Lebensmittelverpackung verwendet werden können.
Die WO89/08023 beschreibt einen undurchsichtigen, biaxial orientierten Polymerfilm mit einer Matrix aus (i) einem thermoplastischen Polymermaterial, in dem (ii) Poren initiierende feste Teilchen dispergiert sind, um die herum undurchsichtig machende Poren angeordnet sind, und mit einer kleineren Menge von (iii) Teilchen eines lichtabsorbierenden Pigments mit einer lamellaren Morphologie.
Trotz deutlicher Fortschritte im Stand der Technik erweisen sich viele Filme in bestimmten Fällen des Endverbrauchs als brüchig. Zwar sind in hohem Maße mit Hohlräumen oder Poren versehene Filme für bestimmte Anwendungszwecke, wie das Umhüllen von Keksen, ideal. Jedoch geschieht es bei anderen Anwendungen, wie solchen, bei denen Vertikalform-Füll- und Verschließ-Verpackungsmaschinen (VFFS) eingesetzt werden, sowie bei einigen Anwendungen, bei denen Horizontalform-Füllund Verschließ-Maschinen (HFFS) verwendet werden, daß die Formungsringe der Maschinen die Verpackungen, die geformt und gefüllt werden, oft beschädigen oder abscheren. Zusätzlich profitieren Filme, die zu Verpackungen verarbeitet worden sind, welche sowohl mit einem Produkt als auch mit Luft gefüllt werden, um mittels eines Luftkissens einen Schutz des Produkts zu bewirken, oft vom Einsatz eines weniger brüchigen Films. Jedoch können verschiedene Maßnahmen, die zur Bereitstellung eines weniger brüchigen, mit Poren versehenen Films angewandt werden, das angenehme ästhetische Aussehen des Films vermindern oder die Fähigkeit des Films, den Durchtritt von Licht zu hemmen, verändern.
Deshalb ist eine weniger brüchige, undurchsichtige Filmstruktur nötig, die eine verbesserte Verfahrensdurchführung mit sich bringt und gleichzeitig ihr Aussehen, ihre Festigkeit und ihre Steifheit beibehält. Die vorliegende Erfindung will einen solchen Film zur Verfügung stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine undurchsichtige, biaxial orientierte Polymerfilmstruktur zur Verfügung gestellt, die mindestens drei Schichten aufweist, nämlich
(a) eine mit Poren versehene Kernschicht, die eine Matrix aus
(i) einem thermoplastischen polymeren Material aufweist, in dem (ii) Poren-initiierende feste Teilchen dispergiert sind, die von dem thermoplastischen polymeren Material der Matrix phasenverschieden sind und um die herum undurchsichtig machende Poren angeordnet sind,
(b) eine nicht mit Poren versehene Schicht, die ein thermoplastisches polymeres Material aufweist und an einer Seite der Kernschicht (a) haftet sowie ein Wandergleitmittel und ein Wanderantistatikmittel enthält und
(c) eine Hautschicht, die ein thermoplastisches polymeres Material enthält und an der Zwischenschicht (b) haftet, wobei die Hautschicht dick genug ist, um ein Deutlichwerden der Unebenheiten der Kernschicht zu verhindern.
Die Schicht (a) kann in geeigneter Weise ein lichtabsorbierendes lamellenartiges Pigment enthalten.
Die Filmstruktur der vorliegenden Erfindung ist eine undurchsichtige, biaxial orientierte Polymerfilmstruktur mit einem vermindertem Oberflächenreibungskoeffizienten. Die Filmstruktur weist folgende Merkmale auf: (a) eine Kernschicht mit einer thermoplastischen Polymermatrix mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, innerhalb der eine Porenschicht angeordnet ist; mindestens im wesentlichen innerhalb einer wesentlichen Anzahl der Poren ist mindestens ein kugelförmiges, Poren-initiierendes Teilchen angeordnet, das von dem Matrixmaterial phasenverschieden und damit unverträglich ist, wobei der durch das Teilchen besetzte Porenraum im wesentlichen kleiner ist als das Porenvolumen und eine allgemeine Querschnittsabmessung des Teilchens einer entsprechenden Querschnittsabmessung der Pore mindestens angenähert ist sowie die Gesamtheit der Poren in dem Kern derart ist, daß eine deutlicher Grad an Undurchsichtigkeit hervorgerufen wird; (b) mindestens eine Zwischenschicht aus einem thermoplastischen Polymer mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, wobei die zweite Oberfläche der Zwischenschicht an mindestens der ersten Oberfläche der Kernschicht haftet und die Zwischenschicht aus einem Gemisch hergestellt ist, welches das thermoplastische Polymer, ein Wandergleitmittel und ein Wanderantistatikmittel enthält; sowie (c) eine nicht mit Poren versehene thermoplastische Hautschicht, die an der ersten Oberfläche der Zwischenschicht haftet, wobei die porenfreie Hautschicht und die Zwischenschicht zusammen eine derartige Dicke aufweisen, daß die äußere Oberfläche der Hautkernschicht zumindest im wesentlichen die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Matrixkernschicht nicht erkennen läßt, und wobei das Gleitmittel und das Antistatikmittel zur äußeren Oberfläche der Hautschicht wandern und eine Verminderung des Oberflächenreibungskoeffizienten hiervon bewirken.
Besonders bevorzugt ist eine Fünfschichtenfilmstruktur, welche die vorgenannten Schichten (a), (b) und (c) enthält sowie ferner (b') eine zweite nicht mit Poren versehene Schicht, die ein thermoplastisches polymeres Material mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche enthält, wobei die zweite Oberfläche der zweiten Zwischenschicht an der zweiten Oberfläche der Kernschicht haftet und die zweite nicht mit Poren versehene Schicht bis zu 12 Gewichtsprozent Titanoxid sowie in geeigneter Weise ein Wandergleitmittel und ein Wanderantistatikmittel enthält. Ferner enthält die Fünfschichtenfilmstruktur (c') eine zweite nicht mit Poren versehene thermoplastische Hautschicht, die an der ersten Oberfläche der Zwischenschicht haftet, wobei die zweite porenfreie Hautschicht eine derartige Dicke aufweist, daß die äußere Oberfläche der Hautkernschicht mindestens im wesentlichen die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Matrixkernschicht nicht erkennen läßt, wobei das Gleitmittel und das Antistatikmittel an die äußeren Oberflächen jeder Hautschicht wandern und eine Verminderung des Oberflächenreibungskoeffizienten jeder Oberfläche bewirken. Die Hautschicht (c') ist vorzugsweise frei von Titandioxid. Es zeigt sich auch, daß die Schichten (b') oder (c') so beschaffen sein können, wie es für die Schichten (b) bzw. (c) definiert ist.
Bei jeder Ausführungsform können die Hautschichten (c) und/oder (c') einfache, wirtschaftlich dünne einhüllende Schichten oder kompliziertere heißsiegelbare Schichten sein.
Es wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer undurchsichtigen biaxial orientierten Polymerfilmstruktur zur Verfügung gestellt, das die folgenden Stufen aufweist: (a) Mischen eines größeren Anteils eines ersten thermoplastischen polymeren Materials mit einem kleineren Anteil eines ersten Materials mit einem höheren Schmelzpunkt oder mit einer höheren Glasübergangstemperatur als bei dem ersten thermoplastischen polymeren Material, um ein Kernschichtgemisch herzustellen; (b) Erhitzen des in der Stufe (a) hergestellten Kernschichtgemisches auf eine Temperatur, die mindestens oberhalb des Schmelzpunkts des ersten thermoplastischen polymeren Materials liegt; (c) gleichmäßiges Verteilen des ersten Materials mit dem höheren Schmelzpunkt oder der höheren Glasübergangstemperatur des in der Stufe (a) hergestellten Gemisches in Form von Mikrokugeln in dem geschmolzenen ersten thermoplastischen polymeren Materials; (d) Mischen eines zweiten thermoplastischen polymeren Materials mit einem Wandergleitmittel und einem Wanderantistatikmittel zur Herstellung eines Zwischenschichtgemisches; (e) Erhitzen des in der Stufe (d) hergestellten Zwischenschichtgemisches auf eine Temperatur, die etwa dem Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen polymeren Materials entspricht; (f) Herstellen eines thermoplastischen Hautschichtgemisches; (g) Ausbilden einer biaxial orientierten koextrudierten Filmstruktur aus dem Kernschichtgemisch, dem Zwischenschichtgemisch und dem Hautschichtgemisch, wobei die Formungsstufe bei einer Temperatur und bis zu einem Grad durchgeführt wird, daß innerhalb der Kernschicht eine Schicht aus undurchsichtigmachenden Poren gebildet wird, wobei die thermoplastische Hautschicht in Kombination mit der Zwischenschicht eine derartige Dicke aufweist, daß die äußere Oberfläche der Matrixkernschicht mindestens im wesentlichen die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Matrixkernschicht nicht erkennen läßt, und (h) Altern der in der Stufe (g) hergestellten Filmstruktur während eines Zeitraums, der dafür ausreicht, daß eine wirksame Menge des Wandergleitmittels und des Wanderantistatikmittels wandern kann, so daß der Oberflächenreibungskoeffizient vermindert wird.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der prozentualen Lichtdurchlässigkeit und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der prozentualen Lichtundurchlässigkeit.
Um zu der einzigartigen Filmstruktur der vorliegenden Erfindung zu gelangen, ist es wichtig, daß zwischen der Dickenabmessung des Kerns und der Dicke der Hautschichten eine besondere Beziehung existiert. Es ist bevorzugt, daß die Kerndicke 60-95 % der Gesamtstruktur ausmacht, wobei 65-90 % bevorzugt sind. Dies trägt in Kombination mit der Gesamtheit und der Anordnung der Poren in einer Gesamtstruktur mit einer Dicke von mindestens etwa 25,4 um (1,0 mils) wesentlich zum Gesamtausmaß der Undurchsichtigkeit der Struktur bei. Ebenso führt die Gesamtkombination durch Beibehalten der Dicke der Hautschichten innerhalb besonderer Bereiche in bezug auf die Gesamtstruktur und in bezug auf die Dicke der Kernschicht zu einzigartigen Vorteilen Die Zwischenschicht (b), welche an der ersten Oberfläche der Kernschicht (a) haftet, sowie, falls vorhanden, die an der zweiten Oberfläche der Kernschicht (a) haftende Zwischenschicht (b') haben jeweils eine Dicke von 5-30 % der Gesamtstruktur, wobei eine dicke von 5- 15 % bevorzugt ist. Die Zwischenschicht (b) und, falls vorhanden, die Schicht (b') werden aus einem thermoplastischen Polymer gebildet, wobei ein Wandergleitmittel und ein Wanderantistatikmittel in (b) enthalten sind und in (b') enthalten sein können, wie unten im einzelnen beschrieben ist. Wenn die Mehrschichtenstruktur der vorliegenden Erfindung einmal gebildet ist, wandern das Gleitmittel und das Antistatikmittel an die äußere Oberfläche der Hautschicht (c) und, falls in (b') vorhanden, an die Außenoberfläche von (c'), um den Oberflächenreibungskoeffizienten hiervon zu vermindern. Die Zwischenschicht hat eine wichtige Funktion bei der Verringerung der Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) und kann auch TiO&sub2; als ein Kontaktweißmachungsmittel enthalten. Die Hautschichten (c) und (c'), die im Falle ihrer Anwesenheit vorzugsweise TiO&sub2;-frei sind und die an den Oberflächen der Zwischenschichten haften, die keinen Kontakt mit der Kernschicht haben, weisen Dicken von 0,10-5,0 % der Gesamtstruktur auf, wobei Dicken von 0,20-3,0 % bevorzugt sind. Die relative Dünnheit dieser Schicht trägt zur Wirtschaftlichkeit der Herstellung bei, insbesondere dann, wenn die Schicht aus einem teuren heißsiegelbaren Material besteht. Eine bevorzugte Fünfschichtenstruktur kann beispielsweise eine Kernschicht mit einer Dicke von etwa 79 % der Gesamtstruktur, Zwischenschicht (b) und (b') mit Dicken von jeweils etwa 8 % und Hautschichten (c) und (c') mit Dicken von jeweils etwa 2,5 % aufweisen.
Der Kern ist ein thermoplastisches polymeres Matrixmaterial, innerhalb dessen eine Schicht aus Poren angeordnet ist. Daher ist es verständlich, daß die Poren die Konfiguration der Matrix bestimmen.
Die Filme der vorliegenden Erfindung weisen eine hohe Undurchsichtigkeit und eine niedrige Lichtdurchlässigkeit auf.
Es soll zwischen der Undurchsichtigkeit und der Lichtdurchlässigkeit unterschieden werden. Die Undurchsichtigkeit ist das Gegenteil der Durchsichtigkeit und ist eine Folge der Streuung und der Reflexion von Licht, das durch den Film hindurchgeschickt wird. Die Undurchsichtigkeit ist beispielsweise die Fähigkeit, darunter Geschriebenes abzudecken. Die Lichtdurchlässigkeit ist eine Funktion des Lichts, das mehr direkt durch den Film hindurchgeht.
Gemäß Fig. 1 wird die Lichtdurchlässigkeit durch einen Film dadurch bestimmt, daß man eine Lichtquelle 2 benützt, um Lichtstrahlen 3 direkt durch den Film 4 zu schicken, und am Lichtsensor 5 den Wert T&sub2; mißt, welcher die Lichtmenge ist, die durch den Film 4 hindurchgeschickt wurde. Die Menge der Lichtstrahlen 3, die direkt hindurchgeschickt werden kann, der Wert T&sub1;, wird durch Messen des Lichts 3 bestimmt, das ohne einen dazwischenliegenden Film von der Lichtquelle übertragen wird. Die prozentuale Lichtdurchlässigkeit durch den Film kann dann unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt werden:
% Lichtdurchlässigkeit = T&sub2;/T&sub1;
Darin bedeuten T&sub2; = Licht, das durch einen Film hindurchgeschickt wird; T&sub1; = Licht, das direkt hindurchgeschickt wird.
Gemäß Fig. 2 sendet zur Messung der prozentualen Undurchsichtigkeit eines Films eine Lichtquelle 2 Licht durch einen Film 4 auf eine weiße Oberfläche 9, und das gleiche Verfahren wird angewandt, um Licht auf eine schwarze Oberfläche 10 zu werfen. Mit der weißen und der schwarzen Oberfläche wird am Lichtsensor 5 folgendes gemessen: Licht 7, das von der oberen Oberfläche des Films 6 wegreflektiert wird; Licht 7, das an der Seite des Films, die der Lichtquelle gegenüberliegt, durch den Film hindurchgeschickt und an der weißen oder der schwarzen Oberfläche reflektiert wird; und Licht, das durch den Film 8 gestreut wird.
Der Prozentsatz der Undurchsichtigkeit des Films kann dann unter Verwendung der folgenden Formel bestimmt werden:
% Undurchsichtigkeit = 100 x RB/RW
Darin bedeuten: RW reflektiertes Licht plus gestreutes Licht plus Licht, das durch den Film hindurchgeschickt und an einer weißen Oberfläche wegreflektiert wird; RB = reflektiertes Licht plus gestreutes Licht plus Licht, das durch den Film hindurchgeschickt und von einer schwarzen Oberfläche wegreflektiert wird.
Dementsprechend kann ein stark reflektierender Film eine starke Undurchsichtigkeit aufweisen, während er auch eine Lichtdurchlässigkeit zuläßt. Dies ist deshalb der Fall, weil der Prozentsatz der Lichtdurchlässigkeit nicht das Äquivalent des Prozentsatzes der Undurchsichtigkeit ist. Die Lichtdurchlässigkeit ist die Menge des Lichts, die direkt durch den Film hindurchgeht. Um ein Verderben von Nahrungsmitteln zu verhindern, ist eine verminderte Lichtdurchlässigkeit erwünscht.
Beim Herstellen der Kernschicht kann wie beim US-Patent Nr. 4377616 eine Masterbatch-Technik angewandt werden, entweder im Falle des Bildens der Poren-initiierenden Teilchen in situ oder im Falle des Zugebens von vorgeformten Kugeln zu einem geschmolzenen thermoplastischen Matrixmaterial. Nach der Masterbatch-Herstellung kann eine geeignete Verdünnung des Systems durch Zugabe von weiterem thermoplastischem Matrixmaterial, bis die gewünschten Anteile vorliegen, durchgeführt werden. Jedoch können die Komponenten anstelle der Anwendung eines Masterbatch-Verfahrens auch direkt gemischt und extrudiert werden.
Die Poren-initiierendenen Teilchen, die als Füllstoff dem polymeren Matrixmaterial der Kernschicht zugegeben werden, können irgend ein geeignetes organisches oder anorganisches Material sein, das mit dem Kernmaterial bei der Temperatur des biaxialen Orientierens unverträglich ist, zum Beispiel Polybutylenterephtalat, Nylon, massive oder hohle vorgeformte Glaskugeln, Metallperlen oder -kugeln, Keramikkugeln und Calziumcarbonat.
Das in Betracht kommende Polyolefin als Kernmaterial ist beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polybuten oder ein Copolymer oder Gemisch aus diesen Stoffen. Besonders bevorzugt ist eine isotactisches Polypropylen, das mindestens etwa 80 Gewichtsprozent isotactisches Polypropylen enthält. Es ist auch bevorzugt, daß das Polypropylen einen Schmelzflußindex von etwa 2-10 g/10 min aufweist.
Es ist bevorzugt, daß der durchschnittliche Durchmesser der Poren-initiierenden Teilchen 0,1-10 um beträgt. Diese Teilchen können irgendeine gewünschte Form aufweisen, obwohl es bevorzugt ist, daß sie im wesentlichen eine kugelförmige Gestalt haben. Dies bedeutet nicht, daß alle Poren die gleiche Größe haben. Es bedeutet, allgemein gesagt, daß alle Poren dazu neigen, eine ähnliche Gestalt anzunehmen, wenn ähnliche Teilchen verwendet werden, obwohl sie in den Abmessungen variieren können. Diese Poren können eine Gestalt annehmen, die durch zwei einander gegenüberliegende, sich am Rand berührende konkave Scheiben definiert ist.
Wie oben angegeben, müssen das Matrixpolymer und das Poreninitiierende Teilchen unverträglich sein. Dieser Ausdruck wird in dem Sinn benutzt, daß die Materialien zwei verschiedene Phasen darstellen. Die kugelförmigen Poren-initiierenden Teilchen bilden eine dispergierte Phase in dem gesamten niedriger schmelzenden Polymer. Dieses wird schließlich beim Orientieren zu einer mit Poren angefüllten Matrix, in der die kugelförmigen Teilchen irgendwo in den Poren angeordnet sind.
Als Ergebnis der biaxialen Orientierung der Filmstruktur und zusätzlich zu dem Undurchsichtigmachen der Kernschicht der Struktur verbessert die Orientierung andere physikalische Eigenschaften der zusammengesetzten Schichten, zum Beispiel die Dauerknickbeständigkeit, die Elmendorff-Reißfestigkeit, die Dehnung, die Zugfestigkeit, die Schlagfestigkeit und die Kältefestigkeit. Der erhaltene Film kann zusätzlich zu einem qualitativ hochwertigen Aussehen und hervorragenden Undurchsichtigkeitseigenschaften eine niedrige Wasserdampfdurchlässigkeitszahl und eine niedrige Sauerstoffdurchlässigkeitszahl aufweisen. Dies macht den Film für die Verpackung von Nahrungsmittelprodukten, einschließlich Flüssigkeiten, ideal. Der Film ist auch als dekoratives Einwickelmaterial besonders nützlich.
Es wird angenommen, daß wegen der ziemlichen Kugelgestalt der Poren-initiierenden Teilchen die Poren geschlossene Zellen sind. Dies bedeutet, daß eigentlich kein Durchgang von einer Seite des Kerns zur anderen offen ist, durch den Flüssigkeit oder Gas hindurchtreten könnte.
Die Undurchsichtigkeit und die geringe Lichtdurchlässigkeit des Films kann dadurch weiter verbessert werden, daß der Kernschicht etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent undurchsichtigmachende Verbindungen zugesetzt werden, die dem Schmelzengemisch der Kernschicht vor dem Extrudieren zugefügt werden. Undurchsichtigmachende Verbindungen, die verwendet werden können, sind beispielsweise Eisenoxide, Ruß, Aluminium, TiO&sub2; und Talk. Die undurchsichtigmachenden Verbindungen tragen zur Porenbildung nicht bei.
Für den Einsatz in der Kernschicht sind Pigmentteilchen mit einer lamellenartigen Morphologie bevorzugt. Die Pigmentteilchen mit lamellenartiger Morphologie (das lamellenartige Pigment) können ein organisches Pigment, vorzugsweise Graphit, oder ein anorganisches Pigment, wie ein Silicat, vorzugsweise ein Silicat, das eine deutliche Neigung zur Spaltung in einer bevorzugten Richtung einer Ebene hat, wie Glimmer, enthalten. Graphit ist ein besonders bevorzugtes lamellenartiges Pigment. Das lamellenartige Pigment soll eine durchschnittliche Teilchengröße aufweisen, die selbst zur Erzeugung von Poren in der Matrix ungenügend ist; dies hängt von der Natur der Matrix und den Verfahrensbedingungen, insbesondere von der Deformationstemperatur und der Menge des Pigments in der Matrix, ab. Der Ausdruck "Porenbildung in der Matrix", wie er hier benutzt wird, bezeichnet die Erzeugung eines Raums innerhalb der Matrix. Es werden jedoch gute Ergebnisse erhalten, wenn das lamellenartige Pigment eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,2-2,0 Mikrometer, vorzugsweise von 0,5-1,0 Mikrometer, hat. Das lamellenartige Pigment kann in einer Menge von 0,2-12 Gewichtsprozent, zweckmäßigerweise in einer Menge von 0,5-5,0 Gewichtsprozent des Films, vorzugsweise in einer Menge von 1,0-2,0 Gewichtsprozent des Films, vorliegen.
Das als Material für den Einsatz zur Bildung der Zwischenschichten (b) und (b') in Betracht gezogene Polyolefin ist beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polybuten und Copolymere oder Gemische dieser Stoffe Wie im Fall der Kernschicht ist ein isotactisches Polypropylen, das mindestens etwa 80 Gewichtsprozent isotactisches Polyprolpyen enthält, besonders bevorzugt. Es ist auch bevorzugt, daß das Polypropylen einen Schmelzflußindex von etwa 2-10 g/10 min aufweist.
Es wurde gefunden, daß zur Erzielung der gewünschten Eigenschaft eines verminderten Reibungskoeffizienten an der Oberfläche der Hautschicht oder der Hautschichten die Verwendung gewisser Gleitmittel in Verbindung mit gewissen Antistatikmitteln in der Zwischenschicht, falls jedes dieser Mittel eine Wandereigenschaft aufweist, den Reibungskoeffizienten an der Oberfläche der Hautschicht oder der Hautschichten herabsetzt, wenn eine genügende Alterungszeit eingeräumt wird, um es der Kombination der Mittel zu erlauben, an die äußeren Oberflächen des Films zu wandern. Der Ausdruck "Wandern" bedeutet die Eigenschaft oder das Merkmal, durch die Polymermatrices der Zwischenschicht und der Hautschichten hindurchzubluten, so daß mindestens eine wirksame Menge der Mittel an der Oberfläche der Hautschicht vorliegt, um deren Oberflächenreibungskoeffizienten zu reduzieren.
Es sind verschiedene Wanderantistatikmittel im Handel erhältlich. Für den praktischen Einsatz bei der vorliegenden Erfindung ist die Gruppe der ethoxylierten Amine und der ethoxylierten Amide bevorzugt. Ethoxylierte Amine sind von der Humco Chemical Division der Firma Whitco Chemical Corp. unter der Marke "Kernamine", von der Firma Noury Chemical Company unter der Marke "Armostat" und aus anderen Quellen erhältlich. Ethoxylierte Amide sind von der Firma Akzo Chemie America unter der Marke "Ethmid", von der Firma Oxynol Chemical Company unter der Marke "Oxynol" und aus anderen Quellen beziehbar. Wegen ihrer Wandereigenschaften ist die Gruppe der ethoxylierte Amine besonders bevorzugt.
Ebenso ist eine große Vielfalt von Wandergleitmittel im Handel erhältlich. Einige hiervon sind in dem US-Patent Nr. 4510281 beschrieben, deren Inhalt hiermit bezüglich jener Einzelheiten durch Bezugnahme auf die Druckschrift mit einbezogen wird. Für die praktische Verwendung bei der vorliegenden Erfindung ist die Gruppe der im Handel erhältlichen Gleitmittel auf Amin- und Amidbasis bevorzugt, wobei Erucamid am meisten bevorzugt ist.
Der für die Praxis der vorliegenden Erfindung nützliche Mengenbereich des Antistatikmittels liegt bei etwa 500 bis etwa 2000 ppm des Zwischenschichtgemisches, wenn gemäß dem Verhältnis von Materialien und der Schichtdicke, die hier beschrieben werden, ein Film hergestellt wird, wobei etwa 1000 bis etwa 1500 ppm besonders bevorzugt sind. Es ist wichtig festzuhalten, daß dann wenn die Mehrschichtenfilme der vorliegenden Erfindung in Kontakt mit Lebensmitteln kommen, staatliche Aufsichtsbehörden im allgemeinen die Menge von Zusatzstoffen, die in dem Film eingesetzt werden können, im allgemeinen beschränken. Beispielsweise sind Antistatikmaterialien auf Amin- und Amidbasis auf etwa 1200 ppm des Zwischenschichtgemisches beschränkt, wenn eine Film gemäß dem Verhältnis der Materialien und der Schichtdicke, die hier beschrieben werden, hergestellt wird. Nichtsdestoweniger hemmt diese Beschränkung nicht die Fähigkeit des Mittels, mit dem Wandergleitmittel zusammenzuwirken, um die ihnen zugeschriebenen günstigen Eigenschaften zu erreichen. Der in der Praxis der vorliegenden Erfindung nützliche Mengenbereich des Gleitmittels liegt bei etwa 200 bis etwa 2000 ppm des Zwischenschichtgemisches, wenn ein Film gemäß dem Verhältnis von Materialien und der Schichtdicke, die hier beschrieben werden, hergestellt wird, wobei ein Bereich von etwa 800 bis etwa 1500 ppm besonders bevorzugt ist. Wenn beispielsweise eine Mehrschichtenstruktur mit einer Dicke von 20,32 um (0,8 mils) gemäß der Erfindung hergestellt werden soll, sind etwa 1500 ppm Erucamid nötig. Wenn eine Struktur mit einer Dicke von 40,64 um (1,6 mils) hergestellt wird, sind etwa 800 ppm Erucamid erforderlich. Die Aufsichtsbehörden der Regierung erlauben das Vorliegen von Gleitmittel auf Amin- und Amidbasis, wie des am meisten bevorzugten Mittels Erucamid, in deutlich größeren Mengen als sie zur Erreichung der durch die vorliegende Erfindung beabsichtigten Funktion nötig sind.
Es wurde gefunden, daß die kombinierte Verwendung eines Wanderantistatikmittels mit einem Wandergleitmittel zu einer synergistischen Verminderung des Reibungskoeffizienten führt.
Es wird angenommen, daß dies auf Grund der Tatsache geschieht, daß ein Film mit schlechten Gleiteigenschaften dazu neigt, mehr statische Ladungen zu erzeugen und zu speichern, und ein Film mit einer großen Menge an gespeicherter statischer Ladung wird dazu neigen, mehr an jeder Oberfläche, mit der er in Kontakt kommt, zu haften und so einen höheren Reibungskoeffizienten aufzuweisen.
Darüber hinaus wurde gefunden, daß die Anordnung des Wandergleitmittels und des Wanderantistaikmittels in den Zwischenschichten (b) und/oder (b') zu einem viel höheren Wirksamkeitsgrad führt als er durch ihre Anordnung innerhalb der Kernschicht (a) oder der Hautschichten(c) und/oder (c') erreicht werden kann. Bezüglich der Anordnung der Mittel in der Kernschicht ist dies auf die Tatsache zurückzuführen, daß das Wandergleitmittel und das Wanderantistatikmittel dazu neigen, an den inneren Oberflächen der innerhalb der Kernschicht gebildeten Poren zu haften. Bezüglich der Anordnung der Mittel in der Hautschicht oder den Hautschichten ist zu sagen, daß es die flüchtige Natur der Mittel selbst ist, welche ihre Wirksamkeit einschränkt. Wie hier beschrieben, führen die zur Bildung der Mehrschichtenstrukturen der vorliegenden Erfindung erforderlichen Temperaturen dazu, die Mittel "wegzukochen", wodurch ihre Fähigkeit, in der beabsichtigten Weise zu funktionieren, gehemmt wird.
Die Undurchsichtigkeit, der Weißheitsgrad und die geringe Lichtdurchlässigkeit des Films können durch Zugabe von TiO&sub2; in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent zu den Zwischenschichten (b) und (b') verbessert werden, wobei das TiO&sub2; dem Schmelzengemisch der Zwischenschicht vor der Extrusion zugefügt wird. Vorzugsweise enthalten die Zwischenschichten etwa 2-6 Gewichtsprozent TiO&sub2;. Zusätzlich können die Zwischenschichten auch Talk enthalten. Der durch das Einarbeiten von TiO&sub2; erzielte Weißheitsgrad ergibt eine hervorragende Oberfläche für bildliche Darstellungen. Ferner erlaubt der Weißheitsgrad ein Bedrucken von laminierten oder unlaminierten Filmstrukturen ohne die Erfordernis einer weißen Druckfarbe.
Die Schichten (c) und (c') sind, soweit vorhanden, dünne Schichten, die auf diejenigen Oberflächen der Zwischenschicht (b) und, soweit vorhanden, der Zwischenschicht (b') aufgebracht sind, welche nicht in Kontakt mit der Kernschicht (a) stehen. Die Schichten (c) und (c') bestehen vorzugsweise aus einem Material mit einem niedrigen WVTR. Diese Schichten können aus einem Propylen, einem Polyethylen mit hoher Dichte, einem linearen Polyethylen mit niedriger Dichte, einem Blockcopolymer aus Ethylen und Propylen, einem statistischen Copolymer aus Ethylen und Propylen oder einem anderem Ethylenhomopolymer, -copolymer oder -terpolymer oder aus einem Gemisch aus solchen Stoffen bestehen. Das hier in Betracht gezogene Homopolymer wird dürch Polymerisieren des entsprechenden Monomers hergestellt.
Dies kann durch Substanz- oder Lösungspolimerisation erfolgen, wie es für den Fachmann selbstverständlich ist. Eines der bevorzugten Materialien für die Schichten (c) und/oder (c') ist isotactisches Polypropylen. Die Hautschichten (c) und (c') weisen eine Dicke auf, die ausreicht, die Zwischenschichten einzuhüllen. Wenn in den Zwischenschichten (b) und (b') TiO&sub2; eingesetzt wird, erreicht man den gewünschten Effekt einer Verringerung der Abnutzungsprobleme bei Verarbeitungsmaschinen, die mit TiO&sub2;-haltigen äußeren Schichten verbunden sind. Darüber hinaus erhält man bei der Kombination der Zwischenschicht (b) und der Hautschicht (c) sowie der Zwischenschicht (b') und der Hautschicht (c') eine derartige Dicke, daß die äußere Oberfläche jeder Hautschicht, zumindest im wesentlichen, die Oberflächenunregelmäßigkeiten der Matrixkernschicht (a) nicht deutlich werden läßt.
Die hier für die Hautschichten (c) und/oder (c') in Betracht gezogenen Copolymeren können aus jenen Copolymeren ausgewählt werden, die typischerweise bei der Herstellung von Mehrschichtenfilmen eingesetzt werden. Beispielsweise wird ein Blockcopolymer aus Ethylen und Propylen durch schrittweise Polymerisation des entsprechenden Monomers gebildet. Das Zuführen der Monomeren beim Bilden eines Blockcopolymers wird derart gesteuert, daß das in einer Stufe der schrittweisen Polymerisation eingesetzte Monomer nicht zugegeben wird, bis das in der vorhergehenden Stufe verwendete Monomer mindestens im wesentlichen verbraucht ist, wodurch sichergestellt wird, daß die Konzentration des aus der vorhergehenden Stufe übrigbleibenden Monomers ausreichend gering ist, um die Bildung eines zu großen Anteils an statistischem Copolymer zu verhindern. Auch kann, wie oben angegeben, ein statistisches Copolymer aus Ethylen und Propylen in vorteilhafter Weise zur Bildung der Hautschichten (c) und/oder (c') verwendet werden.
Die in Betracht gezogenen Terpolymeren, welche für die Hautschichten (c) und/oder (c'), soweit vorhanden, eingesetzt werden, sind Polymere mit einer vergleichsweisen niedrigen Stereoregularität. Die Polymeren haben eine Schmelzflußrate bei 230ºC (446ºF) im Bereich von 2-10 Gramm pro 10 Minuten, vorzugsweise von 4-6 Gramm pro 10 Minuten. Der kristalline Schmelzpunkt kann im Bereich von weniger als 121ºC(250ºF) bis etwas über 188ºC (371ºF) liegen. In den Terpolymeren dominiert das Propylen, und die Monomeren des Ethylens und des 1-Butens können in einem Molprozentsatz vorliegen, der einem gegenseitigen Verhältnis von 0,3:1 bis 1:1 entspricht.
Gewünschtenfalls kann die freiliegende Oberfläche der Hautschichten (c) und/oder (c') in bekannter und üblicher Weise, zum Beispiel mittels einer Koronaentladung, behandelt werden, um die Aufnahmefähigkeit gegenüber Druckfarben und/oder die Eignung für nachfolgende Herstellungsschritte, wie eine Laminierung, zu verbessern.
Auf die freiliegende behandelte oder unbehandelte Oberfläche der Schichten (c) und/oder (c') können Beschichtungszusammensetzungen oder Substrate aufgebracht sein, zum Beispiel ein anderer Polymerfilm oder ein Laminat, eine Metallfolie, zum Beispiel eine Aluminiumfolie, eine Bahn aus cellulosehaltigem Material, zum Beispiel sehr viele verschiedene Arten von Papier, wie Wellkarton, Kraftpapier, Pergamin und Karton, nichtgewebte Textilmaterialien, zum Beispiel Spinnvlies aus Polyolefinfaser und schmelzgeblasene Mikrofasern. Bei der Anwendung kann ein geeigneter Klebstoff verwendet werden, beispielsweise ein Heißschmelzklebstoff, wie ein Polyethylen mit niedriger Dichte, ein Ethylen-Metacrylat-Copolymer oder ein Klebstoff auf wäßriger Basis, wie ein Polyvinylidenchlorid-Latex.
Die Schichten (c) und/oder (c') können zur Erzielung von Antiblockeigenschaften auch anorganische Teilchen, wie amorphes Siliciumdioxid oder Talk, in einer Menge von bis zu 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise in einer Menge von 500-5000 ppm, insbesondere von 1000 ppm, enthalten.
Die Hautschichten (c ) und/oder (c') können auch von irgendwelchen heißsiegelbaren Copolymeren, Gemischen aus Homopolymeren und Gemischen aus jeweils einem oder mehreren Copolymeren und einem oder mehreren Homopolymeren, die bisher für diesen Zweck eingesetzt worden sind, hergestellt werden. Erläuternde Beispiele von heißsiegelbaren Copolymeren, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Ethylen-Propylen-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 1,5- Gewichtsprozent, vorzugsweise von 3-5 Gewichtsprozent, und Ethylen-Propylen-Buten-Terpolymere mit einem Ethylengehalt von 1-10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 2-6 Gewichtsprozent, und mit einem Propylengehalt von 80-97 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 88-95 Gewichtsprozent. Heißsiegelbare Homopolymergemische, die zur Bereitstellung der Schichten (c) und/oder (c') benutzt werden können, enthalten zum Beispiel 1-99 Gewichtsprozent Polypropylenhomopolymer, zum Beispiel eines, das gleich oder verschieden ist bezüglich des Polypropylenhomopolymers, das die Kernschicht (a) bildet, und das mit 99-1 Gewichtsprozent eines linearen Polyethylens mit niedriger Dichte (LDPE) gemischt ist. Wenn die Schichten (c) und/oder (c') heißsiegelbar sind, ist eine Korona- oder Flammbehandlung dieser Schichten nicht erforderlich.
Heißsiegelbare Gemische aus einem oder mehreren Copolymeren und einem oder mehreren Homopolymeren, die zur Bereitstellung der Schichten (c) und/oder (c') geeignet sind: Ein Gemisch aus 5-19 Gewichtsprozent Polybutylen und 95-81 Gewichtsprozent eines Copolymers aus Propylen (80-95 Molprozent) und Butylen (20-5 Molprozent); ein Gemisch aus 10-90 Gewichtsprozent Polybutylen und 90-10 Gewichtsprozent eines Copolymers aus Ethylen (2-49 Molprozent) und einem höheren Olefin mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen (98-51 Molprozent); ein Gemisch aus 10-90 Gewichtsprozent Polybutylen und 90-10 Gewichtsprozent eines Copolymers aus Ethylen (10-97 Molprozent) und Propylen (90-3 Molprozent); ein Gemisch aus 90- Gewichtsprozent Polybutylen und 10-90 Gewichtsprozent eines Copolymers aus Propylen (2-79 Molprozent) und Butylen (98-21 Molprozent).
Wenn die Hautschichten (c) und/oder (c') nicht heißsiegelbar sind und diese Eigenschaft an einer oder an beiden Oberflächen erwünscht ist, kann eine heißsiegelbare Schicht (d) auf eine oder beide Oberflächen aufgebracht werden. Die heißsiegelbare Schicht (d) kann beispielsweise ein Vinylidenchloridpolymer oder ein Acrylpolymer sein, oder die Schicht kann aus irgend einem hier beschriebenen heißsiegelbaren Material bestehen und koextrudiert werden. Beschichtungen aus einem Vinylidenchloridpolymer oder Acrylpolymer sind bevorzugte Materialien, die auf die freiliegenden äußeren Oberflächen der Hautschichten aufgebracht werden können.
Es ist bevorzugt, daß alle Schichten der Mehrschichtenfilmstruktur der vorliegenden Erfindung koextrudiert werden. Anschließend wird der Film biaxial orientiert. Wenn zum Beispiel Polypropylen für die Kernmatrix und die Hautschichten sowie PBT als die Poren-initiierenden Teilchen eingesetzt werden, kann eine Orientierung in Maschinenrichtung das 4- bis 8-fache und eine Orientierung in der Querrichtung das 4- bis 10-fache bei einer Ziehtemperatur von 100-170ºC haben, um einen biaxial orientierten Film zu erhalten. Eine bevorzugte Filmdicke liegt bei 12,7-89um (0,5-3,5 mils)
Der Weißheitsgrad und die Undurchsichtigkeit werden in den Strukturen der vorliegenden Erfindung durch biaxiales Orientieren zuerst in der Maschinenrichtung (MDO) und anschließend in der Querrichtung (TDO) hervorgerufen. Wie angegeben, bewirkt die Streckkraft beim Orientierungsvorgang, daß sich das thermoplastische Polymer um die fein verteilten Poren-initiierendenen Teilchen herum ablöst und ovalförmige Hohlräume oder Mikroporen bildet, die von den Teilchen gestützt werden. Der Weißheitsgrad und die Undurchsichtigkeit des erhaltenen Films mit Hohlräumen hängt von den folgenden Faktoren ab:
- Polymervolumen (Polymaß)
- Kern- und Hautverhältnisse
- Kernzusammensetzung
- Ausmaß des Hohlraums, wie es durch die Filmdichte in g/cm³ angegeben wird, berechnet durch Teilen des Gewichts von 1 Quadratmeter durch das optische Maß (u).
Je größer der Hohlraum ist, d. h., je geringer die Filmdichte ist, desto weißer und undurchsichtiger ist der erhaltene Film; je kleiner das Ausmaß des Hohlraums ist, desto niedriger sind der Weißheitsgrad und die Undurchsichtigkeit. Noch ein anderer Weg zur Erhöhung der Undurchsichtigkeit des mit Hohlräumen versehenen Films besteht in der Zugabe von Pigment-Trübungsmitteln, wie Eisenoxid, und in der noch mehr bevorzugten Verwendung eines lamellenartigen Strukturpigments, wie von lamellenartigem Graphit.
Wie angegeben, erfordern einige Anwendungen, zum Beispiel der Einsatz von VFFS-Verpackungsmaschinen und einigen HFFS-Verpackungsmaschinen, Filme mit höherer Dichte, die über die Formungsringe der Maschine laufen, ohne durch Bildung von Haarrissen oder Scherbeanspruchung an der Verpackung Schaden zu nehmen. Es wurde gefunden, daß dies durch Verringern des Hohlraums erreicht werden kann. Um das angenehme ästhetische Aussehen des Films beizubehalten, erfordert das Vermindern des Hohlraums auch eine Verringerung des Pigmentvolumens, was zu einem Verlust der Undurchsichtigkeit und einer Zunahme der Lichtdurchlässigkeit führt. Der Verlust an Hohlraum, der den Weißheitsgrad erzeugt, kann durch die Verwendung von TiO&sub2; in der Zwischenschicht und/oder den Hautschichten der Struktur, von denen jede 10 Gewichtsprozent der Gesamtstruktur ausmacht, ausgeglichen werden.
Wie oben angegeben, weisen Filme mit äußeren Hautschichten, die durch Titandioxid weißgemacht worden sind, gewisse wünschenswerte Vorteile auf, insbesondere hinsichtlich des Aussehens. Jedoch können solche Filme auch gewisse unerwünschte Eigenschaften haben. Diese unerwünschten Eigenschaften stammen von der Tatsache, daß Titandioxid (TiO&sub2;) sehr schleifend wirkt und tatsächlich eine Härte aufweist, die sogar größer ist als jene der Chromplattierung an Tiefdruckwalzen. Dies kann zu einer übermäßigen Abnutzung von teuren Oberflächen an Druckwalzen und an Beschichtungen von Tiefdruckwalzen sowie an irgendwelchen anderen Oberflächen führen, die mit einem solchen Film in Kontakt kommen. Andere Probleme, die sich aus dem Einsatz von TiO&sub2; in den äußeren Hautschichten solcher Filme ergeben, bestehen darin, daß sich an Umlenkungsvorrichtungen, Düsenmundstücken von Extrudern, Absaugungen von Behandlungselementen usw. feine Niederschläge bilden. Auch können sich Probleme hinsichtlich des Aussehens ergeben, die durch Schlieren auf dem Film und einen Schlupf beim Recken entweder mittels einer Walze oder eines Spannrahmens verursacht werden. Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Filme vermeiden die Schwierigkeiten von Filmen, die mit Titandioxid weißgemachte äußere Hautschichten aufweisen, durch das Einhüllen einer mit Titandioxid weißgemachten Zwischenschicht mit einer dünnen, titandioxidfreien thermoplastischen Hautschicht ohne Hohlräume.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Ein Gemisch aus 92 Gewichtsprozent isotactischem Polypropylen (MP - 160ºC (320ºF), Schmelzflußindex = 3) , das 8 Gewichtsprozent PBT (MP = 227ºC (440ºF)) als Poreninitiierendes Material der Kernschicht enthält, wird in einem Extruder mit einer Schnecke, die ein L/D-Verhältnis von 20/1 aufweist, geschmolzen, um das Kernschichtgemisch bereitzustellen. Ein zweiter und dritter Extruder, die dem ersten Extruder zugeordnet sind, werden jeweils mit dem gleichen isotactischen Polypropylen (ohne PBT) wie der erste Extruder beschickt, wobei jeder von ihnen 4 Gewichtsprozent Titantioxid-Teilchen enthält. Die Titandioxid-Teilchen werden als Kontaktweißmacher für dieses Zwischenschichtgemisch eingesetzt. Ein vierter Extruder, der den ersten drei Extrudern zugeordnet ist, wird mit dem gleichen Gemisch aus isotactischem Polypropylen und Titandioxid beschickt wie der zweite Extruder und dient zur Bereitstellung des Hautschichtgemisches. Während die Zylinder des Kernpolymermaterials auf einer Temperatur gehalten werden, die ausreicht, das Polymergemisch zu schmelzen, zum Beispiel auf 232-288ºC (450-550ºF) wird eine Schmelzkoextrusion durchgeführt. Das für die Zwischenschichten zu extrudierende Polypropylengemisch des zweiten und des dritten Extruders wird auf etwa der gleichen Temperatur wie das zur Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen gehalten, wie das Gemisch zur Bildung der Hautschichten. Das Gemisch des vierten Extruders wird in zwei Ströme aufgeteilt, um die Bildung der Hautschicht an jeder Oberfläche der Zwischenschichten zu ermöglichen. Ein Fünfschichtenfilmlaminat wurde mit einer Kerndicke extrudiert, die etwa 80 % der gesamten extrudierten Dicke ausmacht, wobei die Dicken der Zwischenschichten etwa 16 % und die Hautschichten etwa 4 % der Filmdicke repräsentieren. Der unorientierte Film hatte eine Dicke von etwa 1000 um (40 mils). Der erhaltene Film wurde nachfolgend 8 x 5 1/2-fach orientiert, wobei eine im Handel erhältliche sequentielle Vorrichtung zum biaxialen Orientieren verwendet worden ist, um eine Mehrschichtenfilmstruktur herzustellen. Die Orientierung in der Maschinenrichtung (MD) erfolgte bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in der Querrichtung (TD) bei etwa 149ºC (300ºF). Der erhaltene Mehrschichtenfilm mit 33 um (1,3 mils) zeigte ein perlglänzendes Aussehen.

VERGLEICHSBEISPIEL 2

Die Filmzusammensetzung und die Herstellung des Films waren wie im Vergleichsbeispiel 1, mit der Ausnahme, daß das Hautschichtgemisch kein Titandioxid enthielt.
Ein Fünfschichtenfilmlaminat wurde mit einer Kerndicke, die etwa 80 % der gesamten extrudierten Dicke ausmachte, koextru-35 diert, wobei die Dicken der Zwischenschichten etwa 16 % betrugen und die Hautschichten etwa 4 %0 der Filmdicke repräsentierten. Der unorientierte Film hatte eine Dicke von 1000 um (40 mils). Wie im Vergleichsbeispiel 1 wurde der erhaltene Film 8 x 5 1/2-fach orientiert, wobei eine im Handel erhältliche sequentielle Vorrichtung zum biaxialen Orientieren verwendet wurde, um eine Mehrschichtenfilmstruktur herzustellen. Die Orientierung in der Maschinenrichtung (MD) erfolgte bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in der Querrichtung (TD) bei etwa 149ºC (300ºF) . Der erhaltene Mehrschichtenfilm von 33 um (1,3 mils) zeigte ein glattes und perlglänzendes Aussehen.

VERGLEICHSBEISPIEL 3

Die Filmzusammensetzung und die Herstellung des Films waren wie im Vergleichsbeispiel 2, mit der Ausnahme, daß das Hautschichtengemisch 1000 ppm amorphes Siliciumdioxid enthielt.

VERGLEICHSBEISPIEL 4

Die Filmzusammensetzung und die Herstellung des Films waren wie im Vergleichsbeispiel 3, mit der Ausnahme, daß das Polymer des Hautschichtengemisches ein Ethylen-1-Buten- Polypropylen-Terpolymer war.

BEISPIEL 5

Ein Gemisch aus 90 Gewichtsprozent isotactischem Polypropylen (MP = 160ºC (320ºF), Schmelzflußindex 3), das 8 Gewichtsprozent PBT (MP = 227ºC (440ºF)) als das Poren-initiierende Material für die Kernschicht und 2 Gewichtsprozent lamellenartigen Graphit enthielt, wurde in einem Extruder geschmolzen, der eine Schnecke mit einem L/D-Verhältnis von 20/1 aufwies, um das Kernschichtgemisch bereitzustellen. Der lamellenartige Graphit wurde wegen seiner vorteilhaften Wirkung zur Verminderung der Lichtdurchlässigkeit und des Aussehens des ganzen Films eingesetzt. Er hat keine Wirkung auf den Reibungskoeffizienten auf der äußeren Oberfläche der Hautschichten des erhaltenen Films. Ein zweiter und ein dritter Extruder, die dem ersten Extruder zugeordnet sind, werden jeweils mit dem jeweils gleichen isotactischen Polypropylen (ohne PBT oder Graphit) wie der erste Extruder beschickt, jedoch enthält jeder 4 Gewichtsprozent Titandioxid-Teilchen, etwa 1200 ppm Armostat 410 (Marke), ein Antistatikmaterial auf Aminbasis, und etwa 1200 ppm Erucamid, jeweils auf das Gewicht bezogen. Die Titandioxid-Teilchen werden als ein Kontaktweißmacher für dieses Zwischenschichtgemisch eingesetzt. Ein vierter Extruder, der den ersten drei Extrudern zugeordnet ist, wird mit dem gleichen isotactischen Polypropylen wie der zweite Extruder, jedoch ohne Titandioxid-Teilchen Armostat 410 oder Erucamid, beschickt, wobei dieser Extruder das Hautschichtengemisch zur Verfügung stellen soll. Während der Zylinder mit dem Kernpolymermaterial auf einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um das Polymergemisch zu schmelzen, zum Beispiel auf 232 - 288ºC (450-550ºF), wird eine Schmelzcoextrusion durchgeführt. Das für die Zwischenschichten zu extrudierende Polypropylengemisch des zweiten und des dritten Extruders wird bei etwa der gleichen Temperatur wie das zur Herstellung der Kernschicht verwendete Polypropylen gehalten, wie das zur Bildung der Hautschichten verwendete Gemisch. Das Gemisch des vierten Extruders wird in zwei Ströme aufgeteilt, um die Bildung der Hautschicht auf jeder Oberfläche der Zwischenschichten zu ermöglichen. Es wurde ein Fünfschichtenfilmlaminat mit einer Kerndicke, die etwa 75 % der gesamten extrudierten Dicke entsprach, coextrudiert, wobei die Dicken der Zwischenschichten etwa 20 % und die Hautschichten etwa 5 % der Filmdicke repräsentieren. Der unorientierte Film hatte eine Dicke von etwa 1000 um (40 mils).
Der erhaltene Film wurde nachfolgend 8 x 5 1/2-fach orientiert, wobei eine im Handel erhältliche sequentielle Vorrichtung zum biaxialen Orientieren eingesetzt wurde, um eine Mehrschichtenfilmstruktur zur Verfügung zu stellen. Die Orientierung in der Maschinenrichtung (MD) wird bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in der Querrichtung (TD) bei etwa 149ºC (300ºF) durchgeführt. Der erhaltene Mehrschichtenfilm von 30,5 um (1,2 mils) hatte ein perlglänzendes Aussehen.
Die in den fünf Beispielen hergestellten Filme wurden geprüft. Es wurden die Lichtdurchlässigkeit, der Glanz , der Reibungskoeffizient (COF), die optische Dicke und die Filmdichte gemessen. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Es wird beobachtet, daß der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Film die in hohem Maße erwünschte Eigenschaft eines verringerten Oberflächenreibungskoeffizienten, der sogar niedriger ist als bei einem Film mit TiO&sub2;-haltigen Hautschichten, und eine stark verminderte Lichtdurchlässigkeit aufweist.

VERGLEICHSBEISPIEL 6

Ein Gemisch aus 92 Gewichtsprozent isotactischem Polypropylen (MP = 160ºC (320ºF), Schmelzflußindex = 3), das 8 Gewichts prozent PBT (MP = 227ºC (440ºF) als Poren-initiierendes Material der Kernschicht enthält, wurde in einem Extruder mit einer Schnecke, die ein L/D-Verhältnis von 20/1 aufwies, geschmolzen, um das Kernschichtgemisch zur Verfügung zu stellen. Ein zweiter Extruder, der dem ersten Extruder zugeordnet war, wird mit dem gleichen isotactischen Polypropylen (ohne PBT) wie der erste Extruder beschickt und verwendet, um das Hautschichtgemisch bereitzustellen. Während der Zylinder des Kernpolymermaterials auf einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um das Polymergemisch zu schmelzen, zum Beispiel auf 232-288ºC (450-550ºF) wurde eine Coextrusion der Schmelze durchgeführt. Das zur Herstellung der Hautschichten einzusetzende Polypropylengemisch des zweiten Extruders wird auf etwa der gleichen Temperatur wie das zur Bildung der Kernschicht verwendete Polypropylen gehalten. Das Gemisch des zweiten Extruders wird in zwei Ströme aufgeteilt, um die Bildung der Hautschichten an jeder Oberfläche der Kernschicht zu ermöglichen.
Es wurde ein Dreischichtenfilmlaminat mit einer Kerndicke coextrudiert, die etwa 80 % der extrudierten Gesamtdicke ausmachte, wobei die Dicken der Hautschichten etwa 20 % der Filmdicke repräsentierten. Der erhaltene Film wurde nachfolgend 8 x 5 3/4-fach orientiert, wobei eine im Handel erhältliche sequentielle Vorrichtung zum biaxialen Orientieren eingesetzt wurde, um eine Mehrschichtenfilmstruktur bereitzustellen. Die Orientierung in der Maschinenrichtung (MD) erfolgte bei etwa 141ºC (285ºF) und die Orientierung in der Querrichtung (TD) bei etwa 149ºC (300ºF) Der erhaltene Mehrschichtenfilm zeigt ein perlglänzendes weißes Aussehen und hat die folgenden Eigenschaften:
Optisches Maß (gemessen durch ein Mikroskop): 33 um
Polymaß (Polypropylenäquivalent): 22,4 um
Dichte: 0,62 g/cm³
Lichtdurchlässigkeit: 22 %
Das Ausmaß des Hohlraums wird durch die Filmdichte in g/cm³ angezeigt&sub1; berechnet durch Teilen des Gewichts von 1 Quadratmeter des Films durch das optische Maß (um).

BEISPIEL 7

Dieses Beispiel zeigt, daß der Einsatz eines Wandergleitmittels und eines Wanderantistatikmittels in dem Zwischenschichtgemisch den Oberflächenreibungskoeffizienten vermindert.
Die Filmzusammensetzung und die Filmherstellung waren wie im Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß das Hautschichtgemisch ein Ethylen-1-Buten-Propylen-Terpolymer, zusammen mit 1500 ppm eines fein verteilten Siliciumdioxid-Antiblockmittels war.
Es wurde ein Fünfschichtenfilmlaminat mit einer Kerndicke coextrudiert, die etwa 75 % der gesamten extrudierten Dicke ausmachte, wobei die Dicke der Zwischenschichten etwa 20 % und die Hautschichten etwa 5 % der Filmdicke repräsentierten. Der erhaltene Film wurde nachfolgend von 8 x 4 3/4-fach orientiert, wobei eine im Handel erhältliche sequentielle Vorrichtung zum biaxialen Orientieren eingesetzt wurde, um eine Mehrschichtenfilmstruktur zur Verfügung zu stellen. Die Orientierung in der Maschinenrichtung (MD) wird bei etwa 146ºC (295ºF) und die Orientierung in der Querrichtung (TD) bei etwa 149ºC (300ºF) durchgeführt. Der erhaltene Mehrschichtenfilm zeigt das gleiche Aussehen wie der Film des Beispiels 5 und hat die nachfolgenden Eigenschaften.
Optisches Maß: 30 um
Polymaß: 23 um
Dichte: 0,71 g/cm³
Lichtdurchlässigkeit 4,0 %
Reibungskoeffizient: 0,35*
* = gemessen nach 1 Woche Alterung, um ein Wandern zu erlauben.

BEISPIEL 8

Dieses Beispiel zeigt die Wirkung einer erhöhten Filmdicke auf die Eigenschaften eines Mehrschichtenfilms, der dem Film des Beispiels 7 in anderer Hinsicht ähnlich ist.
Ein Fünfschichtenfilmlaminat, hergestellt gemäß Beispiels 7, wurde coextrudiert, um einen insgesamt dickeren Film zu erhalten, wieder mit einer Kerndicke von etwa 75 % der gesamten extrudierten Dicke, wobei die Dicken der Zwischenschichten etwa 20 % und die der Hautschichten etwa 5 % der Filmdicke repräsentierten. Der erhaltene Mehrschichtenfilm zeigt die nachfolgenden Eigenschaften.
Optisches Maß: 54 um
Polymaß: 38,5 um
Dichte: 0,7 g/cm³
Lichtdurchlässigkeit 0,2 %
Der Reibungskoeffizient dieses Films ist nach einer Woche Lagerung zum Zwecke des Wanderns auch etwa 0,35.
Wie der Fachmann versteht, erläutern die obigen Beispiele folgendes: Den Wert des Graphits, der einem weißen Kern mit Hohlräumen zugegeben wird, um einen stark undurchsichtigen Film herzustellen; die Wirkung des Ausmaßes des Hohlraums auf die Undurchsichtigkeit und das Aussehen des Films; die Tatsache, daß ein verminderter Hohlraum die maschinelle Verarbeitbarkeit der Filme in HFFS- und VFFS-Verpackungsmaschinen sowie die Handhabung des Films verbessert und eine Beschädigung durch das Handhaben vermindert; die Tatsache, daß ein verminderter Hohlraum einen weißen undurchsichtigen Film weniger undurchsichtig macht und einen mit Graphit pigmentierten undurchsichtigen Film dunkler und weniger ansprechend in seinem Aussehen macht; die Tatsache, daß die Zugabe von TiO&sub2; die Wirkung des Dunkelwerdens ausgleicht, um das gute Aussehen des Films zu erhalten; die Tatsache, daß ein Hinzufügen von äußeren Hautschichten aus einem Copolymer bei einer Fünfschichtenstruktur die Siegelbarkeit des Films verbessert, wenn ein Beschichten mit Acryl auf PVDC erfolgt und daß die "weiche" EP-Copolymerschicht oder Terpolymerschicht die Delaminierung des Kerns von der Hautschicht vermindert und auch die Klebrigkeit in der Hitze verbessert; die Tatsache, daß die Zugabe eines Wandergleitmittels und eines Wanderantistatikmittels in den Zwischenschichten zu einem Wandern an die Oberfläche führt und eine COF-Verminderung auf ein Maß in der Größenordnung von 0,35 ergibt.

Claims

1. Undurchsichtige, biaxial orientierte Polymerfilmstruktur, die mindestens drei Schichten aufweist, nämlich

(a) eine mit Poren versehene Kernschicht, die eine Matrix aus (i) einem thermoplastischen polymeren Material aufweist, in dem (ii) Poren-initiierende feste Teilchen dispergiert sind, die von dem thermoplastischen polymeren Material der Matrix phasenverschieden sind und um die herum undurchsichtig machende Poren angeordnet sind,

(b) eine nicht mit Poren versehene Schicht, die ein thermoplastisches polymeres Material enthält und an einer Seite der Kernschicht (a) haftet sowie ein Wandergleitmittel und ein Wanderantistatikmittel ent hält und

(c) eine Hautschicht, die ein thermoplastisches polymeres Material enthält und an der Zwischenschicht (b) haftet, wobei die Hautschicht dick genug ist, um ein Deutlichwerden der Unebenheiten der Kernschicht zu verhindern.

2. Filmstruktur nach Anspruch 1, worin die Lichtdurchlässig keit des Films weniger als boa und der Orientierungsgrad weniger als 10 TDO mal weniger als 6 MDO betragen.

3. Filmstruktur nach Anspruch 1 oder 2, worin die Matrix (i) ein Polyolefin enthält.

4. Filmstruktur nach Anspruch 3, worin das Polyolefin isotaktisches Polypropylen enthält.

5. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Poren-initiierenden Teilchen (ii) im wesentlichen kugelförmig sind.

6. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Poren-initiierenden Teilchen (ii) Polybutylenterephthalat enthalten.

7. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Kernschicht (a) ein lichtabsorbierendes lamellares Pigment enthält.

8. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Schicht (b) ein Polyolefin enthält.

9. Filmstruktur nach Anspruch 8, worin das Polyolefin ein isotaktisches Polypropylen enthält.

10. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Schicht (b) 2 bis 6 Gew% Titandioxid enthält.

11. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Hautschicht (c) ein Polyolefin enthält.

12. Filmstruktur nach Anspruch 11, worin das Polyolefin ein Homopolymer von Propylen, ein lineares Polyethylen mit niedriger Dichte, ein Polyethylen mit hoher Dichte, ein statistisches Copolymer oder Blockcopolymer aus Propylen und Ethylen, ein Terpolymer aus Ethylen, Propylen und Buten oder ein Gemisch aus solchen Stoffen enthält.

13. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Hautschicht ein heißsiegelbares Material enthält.

14. Filmstruktur nach Anspruch 11, 12 oder 13, worin die Hautschicht ein Terpolymer aus Ethylen, Propylen und 1- Buten enthält.

15. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Hautschicht ein Antiblockingmittel enthält.

16. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend die Schichten (a), (b) und (c) sowie ferner (b') eine zweite, nicht mit Poren versehene Schicht, die ein thermoplastisches polymeres Material aufweist und an der anderen Seite der Kernschicht (a) haftet sowie bis zu 12 Gew% Titandioxid enthält.

17. Filmstruktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend zusätzlich (c') eine zweite, nicht mit Poren versehene Hautschicht, die ein thermoplastisches polymeres Material aufweist und an der Zwischenschicht (b') haftet, wobei die Hautschicht dick genug ist, um ein Deutlichwerden der Unebenheiten der Kernschicht zu verhindern.

18. Filmstruktur nach Anspruch 17, worin die Hautschicht (c') frei von Titandioxid ist.

19. Filmstruktur nach einem der Ansprüche 16 bis 18, worin (b') oder (c') so sein können, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 15 für (b) bzw. (c) definiert ist.