DE69412279T3

DE69412279T3 - Heisssiegelfähige filme und daraus hergestellte gegenstände

Info

Publication number: DE69412279T3
Application number: DE69412279T
Authority: DE
Inventors: James McLeod League City FARLEY; Prasadarao Seabrook MEKA; Ferdinand Christian Baytown STEHLING; Barry Colin Houston TRUDELL; Myron Bernard Houston KURTZMAN
Original assignee: Exxon Chemical Patents Inc
Current assignee: ExxonMobil Chemical Patents Inc
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2014-09-15
Also published as: DE69412279T2; CN1066169C; CA2176387A1; ES2122334T3; ES2122334T5; EP0728160B1; KR960705878A; CN1137282A; EP0728160A1; JPH09505094A; KR100330612B1; JP3589352B2; DE69412279D1; EP0728160B2; WO1995013321A1; ATE169321T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft heißsiegelbare Folien und Gegenstände. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Blend aus Polymeren, von denen eines eine enge Molekulargewichtsverteilung und enge Zusammensetzungsverteilung und das andere eine breite Molekulargewichts- und Zusammensetzungsverteilung aufweist. Die erfindungsgemäßen Blends zeigen hervorragende Heißsiegelungs- und andere physikalische Eigenschaften. Die Blends können zur Herstellung von Folien, Beuteln, Taschen, Kübeln, Tabletts, Deckeln, Verpackungen, Behältern und anderen Gegenständen verwendet werden, die eine Heißsiegelung verwenden.
Hintergrund der Erfindung
Derzeit sind viele Fertigungsgegenstände auf dem Markt erhältlich, die Heißsiegelungen verwenden. Im allgemeinen können die Versiegelungen bei solchen Gegenständen so eingesetzt werden, daß zwei getrennte Anteile des Gegenstands aneinander geschweißt werden. Beispielsweise können Kunststoffteile, die brauchbarerweise in Maschinen und Spielsachen eingesetzt werden, gebaut werden, indem zwei einzelne Kunststoffteile miteinander verbunden werden, indem ein oder beide Kunststoffteile erwärmt werden, sie zusammengedrückt werden und dann abkühlen gelassen werden. Speziell ist die Heißsiegelung in Verpackungsanwendungen sehr wichtig. Durch Heißsiegelung gebildete Verpackungen liefern einen effizienten Transport eines Konsumguts in der Verpackung, sorgen für eine Ansicht des Konsumguts, wodurch der Verkauf gefördert wird, und in der Nahrungsmittelindustrie wird die Verpackung zum Erhalt der Frische des Konsumguts verwendet. Am wichtigsten und mit der Heißsiegelung verbunden benötigt ein Hersteller von Verpackungen oder jeglichen anderen ähnlichen Gegenständen, die eine Versiegelung erfordern, eine hervorragende Verarbeitbarkeit.
Verschiedene Polymertypen werden zur Herstellung von Gegenständen einschließlich Verpackungen verwendet, die durch Anwendung von Wärme und/oder Druck miteinander verbunden oder versiegelt werden können. Die zur Herstellung der Gegenstände ver wendeten Polymere oder Blends von Polymeren werden zur Verwendung ausgewählt, weil sie eine starke Versiegelung liefern, die leicht und rasch durch eine einzige Anwendung von Wärme und/oder Druck gebildet wird. Mitunter wird der gesamte heißgesiegelte Gegenstand aus dem gleichen Polymer oder einem Blend aus Polymeren aufgebaut, oder durch Coextrusion desselben oder unterschiedlicher Polymere.
Öfter ist der Gegenstand aus verschiedenen Bereichen oder Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut und Polymere, die gute Heißsiegelungseigenschaften liefern, werden nur in Bereichen oder Schichten verwendet, wo die Heißsiegelung schließlich gebraucht wird. Dieser Konstruktionstyp wird verwendet, weil die Gegenstände, zum Beispiel Mehrschichtenfolien, zusätzlich zu Heißsiegelungseigenschaften wünschenswerte physikalische und mechanische Eigenschaften wie Transparenz, Festigkeit, Durchstichfestigkeit und Reißbeständigkeit haben sollen und mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen leicht verarbeitbar sein sollen. Von vielen Kunststoffmaterialien ist bekannt, daß sie gute physikalische und mechanische Eigenschaften besitzen, aber oft nicht gleichzeitig gute Heißsiegelungseigenschaften aufweisen. Beispielsweise hat Polypropylen eine gute Festigkeit und Transparenz und ist reißbeständig, bildet jedoch nicht leicht gute Versiegelungen bei den Temperaturen, die in handelsüblichen Versiegelungsgeräten bevorzugt sind. Im Unterschied dazu haben einige Polymere mit guten Heißsiegelungseigenschaften keine angemessene Festigkeit oder Transparenz.
Die Verpackungsindustrie hat daher Mehrschichtengegenstände wie Mehrschichtenfolien entwickelt, die eine oder mehrere Schichten aus dem gleichen oder unterschiedlichen Typen von Polymeren, die gemischt oder miteinander coextrudiert sind, aufweisen, die gute mechanische und physikalische Eigenschaften liefern, und eine oder mehrere zusätzliche Schichten aufweisen, die aus Polymeren gebildet sind, die den Fertigungsgegenstand mit guten Heißsiegeleigenschaften versehen. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Folie mit einer Substratschicht aus Polypropylen, die Festigkeit und Transparenz liefert, und einer Schicht aus Polyethylen hergestellt werden, die gute Heißsiegeleigenschaften liefert. Zusätzlich zu Folien können andere Gegenstände in ähnlicher Weise aufgebaut werden, wobei jedes Material gewählt wird, um zu einer oder mehreren der gewünschten Eigenschaften des fertigen Gegenstands beizutragen.
Verschiedene Typen von Polyethylenpolymeren sind im Stand der Technik wegen ihrer akzeptablen Heißsiegelungseigenschaften bekannt. Polyethylen mit niedriger Dichte ("LDPE") wird im allgemeinen bei hohem Druck unter Verwendung freiradikalischer Initiatoren hergestellt und hat typischerweise eine Dichte im Bereich von 0,915 bis 0,940 g/cm³. LDPE ist aufgrund der relativ großen Anzahl von langkettigen Verzweigungen, die sich von dem Grundgerüst des Hauptpolymers erstrecken, auch als "verzweigtes" Polyethylen bekannt.
Polyethylen mit hoher Dichte ("HDPE") hat üblicherweise eine Dichte im Bereich von mehr als 0,940 bis 0,960 g/cm³. HDPE wird unter Verwendung eines Koordinationskatalysators, z. B. Katalysatoren vom Ziegler-Natta-Typ, bei niedrigen oder mäßigen Drücken, mitunter jedoch bei hohem Druck, hergestellt. HDPE ist im allgemeinen linear ohne wesentliche Seitenkettenverzweigung. HDPE ist ein im wesentlichen kristallines Polymer.
Lineares Polyethylen mit niedriger Dichte ("LLDPE") wird im allgemeinen in der gleichen Weise wie HDPE hergestellt, hat aber eine relativ geringe Menge an α-Olefin-Comonomer wie Buten, Hexen oder Octen eingebaut, um genügend kurzkettige Verzweigungen in das ansonsten lineare Polymer einzubauen, um die Dichte des resultierenden Polymers auf den Bereich von den von LDPE zu verringern. Die zum Interpolymerisieren von Ethylen und den α-Olefinen verwendeten Koordinationskatalysatoren erzeugen im allgemeinen ein LLDPE mit einer breiten Zusammensetzungsverteilung, wie nachfolgend definiert, und einer relativ breiten Molekulargewichtsverteilung, d. h. M_w/M_n größer als 3, wobei M_w das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) und M_n das durchschnittliche Molekulargewicht (Zahlenmittel) ist.
Polyethylene wie das oben beschriebene LLDPE haben eine breite Molekulargewichtsverteilung, die in vielerlei Hinsicht unerwünscht sein kann. Zum Beispiel enthalten im Stand der Technik bekannte LLDPE-Harze Moleküle mit relativ hohem Molekulargewicht, die einer Orientierung unterliegen, die bei einem Fertigungsverfahren zu anisotropen Eigenschaften in Maschinenrichtung im Vergleich zu der Querrichtung führen. Die Moleküle mit höherem Molekulargewicht und niedrigem Comonomergehalt haben auch weniger erwünschte Heißsiegelungseigenschaften. Andererseits haben Harze, die Moleküle mit relativ niedrigerem Molekulargewicht enthalten, in denen das Comonomer stets angereichert ist, bessere Heißsiegelungseigenschaften, neigen jedoch dazu, hohe Block- und Klebrigkeitseigenschaften zu zeigen. Diese hoch verzweigten Moleküle mit niedrigerem Molekulargewicht stören auch die richtige Funktion bestimmter Additive, die in dem Harz kompoundiert sind, erhöhen den Prozentsatz des extrahierbaren Polymers und erhöhen das Fouling in der Polymerisationsanlage. Der relativ hohe α-Olefincomonomergehalt dieser Polymermoleküle mit niedrigem Molekulargewicht führt dazu, daß solche Polymermoleküle im allgemeinen amorph sind und an die Oberfläche von gefertigten Teilen ausgeschwitzt werden, wodurch eine unerwünscht klebrige Oberfläche erzeugt wird.
Zuvor bekannte Blends aus Polyethylenen oder coextrudierte Polyethylene, die so aufgebaut sind, daß eine oder mehrere der Eigenschaften einer resultierenden Folie oder eines resultierenden Gegenstands relativ zu ihren bzw. seinen Komponenten oder relativ zu Polyethylenhomopolymer verbessert werden, litten auch unter den oben genannten Nachteilen. Beispielsweise führt die Einbringung einer Blendkomponente mit hohem durchschnittlichen Comonomergehalt zur Verminderung der Kristallinität und Verbesserung der Heißsiegelbarkeit im allgemeinen zu einer Erhöhung von extrahierbaren Substanzen und beeinflußt andere Eigenschaften nachteilig, so daß der volle Vorteil des Blends nicht realisiert wird.
Die WO-A-94/06857 offenbart ein Blend von a) 25 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Copolymers von Ethylen und einem C₄- bis C₂₀-α-Olefincomonomer, wobei das Copolymer eine Dichte von 0,88 bis 0,925 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 7,5 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung nicht größer als 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 70% aufweist, und b) 10 bis 75 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Ethylenpolymers niederer bis mittlerer Dichte, das eine Dichte von 0,910 bis 0,935 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 20 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung oberhalb von 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung kleiner als 70% aufweist.
Die WO-A-94/07954 offenbart ein Blend von a) einer ersten Polyolefinkomponente mit einem engen, im Wesentlichen einzigen Schmelzpunkt, wobei der Schmelzpunkt niedriger als etwa 115°C ist und diese erste Komponente eine Molekulargewichtsverteilung im Bereich von etwa 1 bis etwa 4 sowie eine Dicht kleiner als etwa 0,92 g/cm³ aufweist, und b) einer zweiten Polyolefinkomponente mit einem Schmelzpunkt, der mindestens etwa 10°C über dem der ersten Komponente liegt, und einer Orientierungstemperatur, die mindestens etwa 2°C niedriger als ihr Schmelzpunkt ist, wobei das Gewichtsverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente im Bereich von etwa 2 bis 98 zu 98 bis 2 liegt.
Daher gibt es einen Bedarf nach einem Polymerblend, der verbesserte Heißsiegelung zeigt, während andere erwünschte physikalische Eigenschaften erhalten bleiben.
Zusammenfassung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Blend aus Polymeren schließt im allgemeinen ein erstes Polymer, Komponente A, das eine enge Molekulargewichtsverteilung und Zusammensetzungsverteilung aufweist, und ein zweites Polymer, Komponente B, ein, das eine breite Molekulargewichtsverteilung und Zusammensetzungsverteilung hat.
Komponente A mit einem Metallocenkatalysator wie nachfolgend in dieser Beschreibung definiert hergestellt werden und Komponente B kann mit einem konventionellen Ziegler-Natta-Katalysator hergestellt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Polymerblend geschaffen, der 40 bis 99 Gew.-% einer ersten Komponente, die mindestens ein erstes metallocen-katalysiertes Polymer mit einer Molekulargewichtsver teilung kleiner als 3 und einem Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 50% umfaßt, und 1 bis 60 Gew.-% einer zweiten Komponente umfaßt, die mindestens ein zweites Ziegler-Natta-katalysiertes Polymer, ausgewählt aus LLDPE oder einer Mischung eines LLDPEs mit einem von LDPE, HDPE oder PP, mit einer Molekulargewichtsverteilung größer als 3,5 und einem Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung kleiner als 50% umfaßt, ausgenommen Mischungen von a) 25 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Copolymers von Ethylen und einem C₄- bis C₂₀-α-Olefincomonomer, wobei das Copolymer eine Dichte von 0,88 bis 0,925 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 7,5 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung nicht größer als 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 70% aufweist, und b) 10 bis 75 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Ethylenpolymers niederer bis mittlerer Dichte, das eine Dichte von 0,910 bis 0,935 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 20 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung oberhalb von 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung kleiner als 70% aufweist, und außerdem ausgenommen Mischungen von a) einer ersten Polyolefinkomponente mit einem engen, im Wesentlichen einzigen Schmelzpunkt, wobei der Schmelzpunkt niedriger als etwa 115°C ist und diese erste Komponente eine Molekulargewichtsverteilung im Bereich von etwa 1 bis etwa 4 sowie eine Dicht kleiner als etwa 0,92 g/cm³ aufweist, und b) einer zweiten Polyolefinkomponente mit einem Schmelzpunkt, der mindestens etwa 10°C über dem der ersten Komponente liegt, und einer Orientierungstemperatur, die mindestens etwa 2°C niedriger als ihr Schmelzpunkt ist, wobei das Gewichtsverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente im Bereich von etwa 2 bis 98 zu 98 bis 2 liegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Polymerblend als Folienschicht in einem Fertigungsgegenstand brauchbar, insbesondere in einem heißsiegelbaren Gegenstand, wobei die Folienschicht eine Versiegelungsschicht ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher und näher erläutert, wenn die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den angefügten Zeichnungen gelesen wird.
1 illustriert die breite Molekulargewichtsverteilung und breite Zusammensetzungsverteilung eines typischen LLDPE des Stands der Technik.
2 illustriert die enge Molekulargewichtsverteilung und enge Zusammensetzungsverteilung einer typischen, erfindungsgemäß verwendeten, beispielhaften Blendkomponente.
3 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für Folien, die aus Polyethylen des Stands der Technik hergestellt sind, und für erfindungsgemäß hergestellte Folien.
4 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für Folien, die aus Polyethylenen des Stands der Technik hergestellt sind.
5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für erfindungsgemäß hergestellte Folien im Vergleich zu Folien, die aus Polyethylenen des Stands der Technik hergestellt sind.
6 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für erfindungsgemäß hergestellte Folien im Vergleich mit einem Polyethylen des Stands der Technik.
7 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für erfindungsgemäß hergestellte Folien im Vergleich mit einem Polyethylen des Stands der Technik.
8 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Versiegelungsfestigkeit und Versiegelungstemperatur für erfindungsgemäß hergestellte Folien im Vergleich mit einem Polyethylen des Stands der Technik.
8A ist eine graphische Darstellung, die die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und Temperaturen des Beginns des Plateaus für erfindungsgemäße Blends im Vergleich zu Polyethylen des Stands der Technik illustriert.
9 ist eine Querschnittansicht eines versiegelten erfindungsgemäßen Behälters.
10 ist eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Folie, eines erfindungsgemäßen Deckels oder erfindungsgemäßen Versiegelungsteils.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Einführung
Die Erfindung betrifft einen Blend aus einem metallocenkatalysierten Polymer, Komponente A, und einem konventionellen Ziegler-Natta-katalysierten Polymer, Komponente B, seine Herstellung und Anwendungsgebiete für seinen Einsatz. Die erfindungsgemäßen Polymerblends haben einzigartige Eigenschaften, was sie besonders gut geeignet zum Einsatz in Polymerfolien macht. Diese Folien sind sehr brauchbar in Anwendungsgebieten, die Heißsiegelbarkeit erfordern.
Es ist zuvor gefunden worden, daß von Metallocenkatalysatorsystemen abgeleitete Polymere überraschenderweise extrem gut heißsiegelbar sind, verglichen mit Polymeren, die mittels konventioneller Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt sind, siehe PCT-Anmeldung Nr. WO 93/03 093, veröffentlicht am 18. Februar 1993. Allerdings sind diese Polymere nicht so gut verarbeitbar wie mit einem konventionellen Katalysator hergestellte Polymere. Typischerweise werden zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit Blends aus Polymeren gebildet, wie zuvor diskutiert. Diese Blends besitzen im allgemeinen einige der besseren Eigenschaften, die jedes Polymer individuell aufweist, mit einer Zunahme anderer unerwünschter Eigenschaften. Die besseren Eigenschaften von jedem Polymer werden außerdem im Fall eines Blends wesentlich vermindert.
Überraschend und unerwartet haben die Anmelder einen Polymerblend gefunden, der verbesserte Heißsiegelung und verbesserte Verarbeitbarkeit behält, während andere erwünschte physikalische Eigenschaften beibehalten werden.
Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerkomponente A
Das erfindungsgemäße Polymer, Komponente A, kann unter Verwendung von Metallocenkatalysatorsystemen in einem Polymerisations- oder Copolymerisationsverfahren in der Gas-, Aufschlämmungs-, Lösungs- oder Hochdruckphase hergestellt werden.
Das Verfahren zum Polymerisieren oder Copolymerisieren beinhaltet die Polymerisation von einem oder mehreren der α-Olefinmonomere mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 15 Kohlenstoffatomen. Die Erfindung ist besonders gut geeignet für die Copolymerisationsreaktionen, die die Polymerisation von einem oder mehreren der Monomere beinhalten, zum Beispiel α-Olefinmonomeren wie Ethylen, Propylen, Buten-1, Penten-1, 4-Methylpenten-1, Hexen-1, Octen-1, Decen-1 und cyclischen Olefinen wie Styrol. Andere Monomere können polare Vinylmonomere, Diene, Norbornen, Acetylen- und Aldehydmonomere einschließen. Vorzugsweise wird ein Copolymer von Ethylen hergestellt, so daß die Menge an Ethylen und Comonomer zur Herstellung eines gewünschten Polymerprodukts eingestellt wird. Vorzugsweise ist das Comonomer ein α-Olefin mit 3 bis 15 Kohlenstoffatomen, insbesondere 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird Ethylen mit mindestens zwei Comonomeren unter Bildung eines Terpolymers polymerisiert. Wenn ein Comonomer verwendet wird, wird das Monomer im allgemeinen in einem Anteil von 70,0 bis 99,99, vorzugsweise 70 bis 90 und insbesondere 80 bis 95 oder 90 bis 95 Mol.% Monomer mit 0,01 bis 30, vorzugsweise 3 bis 30 und am meisten bevorzugt 5 bis 20, 5 bis 10 Mol.% Comonomer polymerisiert.
Für die Zwecke dieser Patentoffenbarung ist der Begriff "Metallocen" so definiert, daß dieses einen oder mehrere Cyclopentadienylanteile in Kombination mit einem Übergangsmetall enthält. Die Metallocenkatalysatorkomponente wird durch die allgemeine Formel (Cp)_mMR_nR'_p wiedergegeben, wobei Cp ein substituierter oder unsubstituierter Cyclopentadienylring ist, M ein Gruppe IV, V oder VI Übergangsmetall ist, R und R' unabhängig ausgewählt Halogen, eine Kohlenwasserstoffgruppe oder Kohlenwasserstoffcarboxylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen sind, m = 1 bis 3 ist, n = 0 bis 3 ist, p = 0 bis 3 ist und die Summe aus m + n + p gleich dem Oxidationszustand von M ist. Das Metallocen kann mit einem oder mehreren Substituenten, die vorwiegend Kohlenwasserstoff sind, substituiert sein, dies schließt einen Rest, der ein Germanium-, Phosphor-, Silicium- oder Stickstoffatom enthält, aber nicht aus, oder es kann unsubstiutiert, verbrückt oder nicht verbrückt sein, oder beliebige Kombinationen daraus.
Verschiedene Formen des Katalysatorsystems vom Metallocentyp können in dem erfindungsgemäßen Polymerisationsverfahren verwendet werden. Beispielhaft für die Entwicklung dieser Metallocenkatalysatoren zur Polymerisation von Ethylen finden sich in US-A-4 871 705 von Hoel, US-A-4 937 299 von Ewen et al., und EP-A-O 129 368, veröffentlicht am 26. Juli 1989, und US-A-5 017 714 und US-A-5 120 867 von Welborn Jr. Diese Veröffentlichungen lehren die Struktur der Metallocenkatalysatoren und schließen Alumoxan als Cokatalysator ein. Es gibt eine Vielfalt von Verfahren zur Herstellung von Alumoxan, wobei eines davon in US-A-4 665 208 beschrieben ist.
Andere Cokatalysatoren können mit Metallocenen verwendet werden, wie Trialkylaluminiumverbindungen oder ionisierende ionische Aktivatoren oder Verbindungen wie Tri(n-butyl)ammoniumtetra(pentafluorphenyl)bor, das die neutrale Metallocenverbindung ionisiert. Solche ionisierenden Verbindungen können ein aktives Proton oder ein anderes Kation enthalten, das mit dem verbleibenden Ion der ionisierenden ionischen Verbindung assoziiert, aber nicht koordiniert oder nur lose koordiniert ist. Solche Verbindungen sind in EP-A-0 520 732, EP-A-0 277 003 und EP-A-0 277 004 beschrieben, die beide am 3. August 1988 veröffentlicht sind, und US-A-5 153 151 und US-A-5 198 401.
Außerdem kann die Metallocenkatalysatorkomponente eine Monocyclopentadienyl-Heteroatom enthaltende Verbindung sein. Dieses Heteroatom wird entweder durch ein Alumoxan oder einen ioni schen Aktivator aktiviert, um ein aktives Polymerisationskatalysatorsystem zu bilden, um erfindungsgemäß brauchbare Polymere herzustellen. Diese Typen von Katalysatorsystemen sind in z. B. der Internationalen PCT-Veröffentlichung WO 92/00 333, veröffentlicht am 9. Januar 1992, US-A-5 096 867 und US-A-5 055 438, EP-A-0 420 436 und WO 91/04257 beschrieben.
Zusätzlich können die erfindungsgemäß brauchbaren Metallocenkatalysatoren Nicht-Cyclopentadienyl-Katalysatorkomponenten oder zusätzliche Liganden wie Borole oder Carbollide in Kombination mit einem Übergangsmetall einschließen. Zudem liegt es nicht außerhalb des Bereichs dieser Erfindung, daß die Katalysatoren und Katalysatorsysteme diejenigen sein können, die in US-A-5 064 802 und den PCT-Veröffentlichungen WO 93/08 221 und WO 93/08 199, veröffentlicht am 29. April 1993, beschrieben sind. Alle oben beschriebenen Katalysatorsysteme können gegebenenfalls präpolymerisiert oder zusammen mit einer Additiv- oder Abfangkomponente verwendet werden, um die Produktivität des Katalysators zu erhöhen.
Die Katalysatorteilchen in einem Gasphasenverfahren können auf einem geeigneten teilchenförmigen Trägermaterial wie polymeren Trägern oder anorganischem Oxid wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder beiden aufgebracht sein. Verfahren zum Aufbringen des erfindungsgemäßen Katalysators auf Träger sind in US-A-4 808 561, US-A-4 897 455, US-A-4 937 301, US-A-4 937 217, US-A-4 912 075, US-A-5 008 228, US-A-5 086 025, US-A-5 147 949, US-A-5 238 892 und US-A-5 240 894 beschrieben.
Charakteristika der erfindungsgemäßen Polymerkomponente A
Ein Schlüsselcharakteristikum der erfindungsgemäßen Polymerkomponente A ist ihre Zusammensetzungsverteilung (CD). Wie Fachleuten wohlbekannt ist, betrifft die Zusammensetzungsverteilung eines Copolymers die Gleichförmigkeit der Comonomerverteilung innerhalb der Moleküle des Copolymers. Es ist bekannt, daß Metallocenkatalysatoren Comonomer sehr gleichmäßig über die Polymermoleküle, die sie erzeugen, verteilt einbauen. Somit haben Copolymere, die aus einem Katalysatorsystem mit einer ein zigen Metallocenkomponente hergestellt sind, eine sehr enge Zusammensetzungsverteilung – die meisten der Polymermoleküle haben in etwa den gleichen Comonomergehalt und innerhalb von jedem Molekül ist das Comonomer statistisch verteilt. Ziegler-Natta-Katalysatoren ergeben andererseits im allgemeinen Copolymer mit einer wesentlich breiteren Zusammensetzungsverteilung. Der Polymereinbau variiert weit unter den Polymermolekülen.
Ein Maß für die Zusammensetzungsverteilung ist der "Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung" ("CDBI"). Der CDBI ist definiert als der Gewichtsprozentsatz der Copolymermoleküle mit einem Comonomergehalt innerhalb von 50% (das heißt, auf jeder Seite 25%) des Medianwerts des gesamten molaren Comonomergehalts. Der CDBI eines Copolymers wird leicht unter Verwendung wohlbekannter Techniken zum Isolieren individueller Fraktionen einer Probe des Copolymers bestimmt. Eine solche Technik ist die Eluierungsfraktionierung mit ansteigender Temperatur (TREF), wie in Wild et al., J. Poly. Sci., Poly. Phys. Ed., Band 20, Seite 441 (1982) und US-A-5 008 204 beschrieben.
Zur Bestimmung des CDBI wird zuerst eine Löslichkeits-Verteilungs-Kurve für das Copolymer erzeugt. Dies kann unter Verwendung von Daten bewirkt werden, die aus der oben beschriebenen TREF-Technik erhalten wurden. Diese Löslichkeits-Verteilungs-Kurve ist eine Auftragung der Gewichtsfraktion des Copolymers, das solubilisiert ist, als Funktion der Temperatur. Dies wird in eine Gewichtsfraktion-gegen-Zusammensetzungsverteilungskurve umgewandelt. Zur Vereinfachung der Korrelation der Zusammensetzung mit der Eluierungstemperatur werden die Gewichtsfraktionen unter 15000 ignoriert. Diese Fraktionen mit niedrigem Gewicht geben im allgemeinen einen unbedeutenden Anteil des erfindungsgemäßen Harzes wieder. Der Rest dieser Beschreibung und die angefügten Patentansprüche behalten diese Konvention des Ignorierens von Gewichtsfraktionen unter 15000 bei der CDBI-Messung bei.
Aus der Gewichtsfraktion-gegen-Zusammensetzungsverteilungs-Kurve wird der CDBI bestimmt, indem herausgefunden wird, welcher Gewichtsprozentsatz der Probe einen Comonomergehalt innerhalb von 25% zu jeder Seite des Medianwertes des Comonomergehalts aufweist. Weitere Details der Bestimmung des CDBI eines Copolymers sind Fachleuten bekannt. Siehe zum Beispiel die PCT-Patentanmeldung WO 93/03 093, veröffentlicht am 18. Februar 1993.
Die erfindungsgemäßen Polymerkomponenten A haben CDBIs, die im allgemeinen im Bereich von 50 bis 98%, üblicherweise im Bereich von 60 bis 98% und typischerweise im Bereich von 65 bis 95% liegen. Selbstverständlich können unter Verwendung anderer Katalysatorsysteme mit Veränderungen der Arbeitsbedingungen des verwendeten Verfahrens höhere oder niedrigere CDBIs erhalten werden.
Die MWD oder Polydispersität ist ein wohlbekanntes Charakteristikum von Polymeren. Die MWD wird im allgemeinen beschrieben als das Verhältnis des durchschnittlichen Molekulargewichts (Gewichtsmittel) (M_w) zu dem durchschnittlichen Molekulargewicht (Zahlenmittel) (M_n) Das Verhältnis M_w/M_n kann direkt durch Gelpermeationschromatographietechniken gemessen werden.
Fachleute erkennen, daß es mehrere Verfahren zur Bestimmung der MWD einer Polymerprobe gibt. Für die Zwecke dieser Patentoffenbarung kann die Molekulargewichtsverteilung eines Polymers mit einem Gelpermeationschromatographen von Waters bestimmt werden, der mit Ultrastyrogelsäulen und einem Brechungsindexdetektor ausgestattet ist. In dieser Forschungsarbeit wurde die Arbeitstemperatur des Instruments auf 145°C eingestellt, das Eluierungslösungsmittel war Trichlorbenzol und die Eichstandards schlossen sechzehn Polystyrole mit genau bekanntem Molekulargewicht im Bereich von einem Molekulargewicht von 500 bis zu einem Molekulargewicht von 5200000 und einen Polyethylenstandard, NBS 1475, ein.
Die MWD der erfindungsgemäßen Polymerkomponente A wird als "eng" bezeichnet. Für die Zwecke dieser Patentbeschreibung bedeutet eine "enge" MWD ein M_w/M_n von weniger als 3, vorzugsweise weniger als oder gleich 2,5.
Die Schmelzindices (MI) der erfindungsgemäßen Polymere liegen im allgemeinen im Bereich von 0,1 dg/Min bis 1000 dg/Min, vorzugsweise 0,2 dg/Min bis 300 dg/Min, insbesondere 0,3 bis 200 dg/Min und am meisten bevorzugt 0,5 dg/Min bis 100 dg/Min.
Die vorgesehenen Dichten der erfindungsgemäßen Komponente A liegen im Bereich von 0,85 bis 0,96 g/cm³, vorzugsweise 0,87 bis 0,940 g/cm³, insbesondere 0,88 bis 0,935 g/cm³. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Dichte der Komponente A im Bereich von 0,900 bis 0,915 g/cm³, 0,915 bis 0,940 g/cm³, 0,88 bis 0,9 g/cm³ und mehr als 0,940 g/cm³ bis 0,96 g/cm³.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann Komponente A einen Blend aus Komponente-A-Polymeren umfassen, der durch Mischen der gewünschten Komponenten in den gewünschten Anteilen unter Verwendung von konventionellen Mischtechniken und -geräten hergestellt werden kann, wie beispielsweise Schneckenextrudern und Banbury-Mischern. Alternativ können die Blends durch direkte Polymerisation ohne Isolieren der Blendkomponenten hergestellt werden, wobei zum Beispiel zwei oder mehr Katalysatoren in einem Reaktor verwendet werden, oder indem ein einziger Katalysator und zwei oder mehrere Reaktoren in Reihe oder parallel verwendet werden.
Charakteristika der erfindungsgemäßen Polymerkomponente B
Die erfindungsgemäße Polymerkomponente B ist im Stand der Technik wohlbekannt und kann durch traditionelle Ziegler-Natta-Katalyse hergestellt werden. Beispielsweise offenbart US-A-4 719 193 ein Verfahren zur Herstellung von traditionellen Polyethylencopolymeren. Andere Druckschriften schließen US-A-4 438 238, V. B. F. Mathot und M. F. J. Pijpers, J. Appl. Polym. Sci., 39, 979 (1990) und S. Hosoda, Polymer Journal, 20, 383 (1988) ein.
Im allgemeinen liegt das Molekulargewicht des Komponente-B-Copolymers im Bereich von 40000 bis 300000, der Schmelzindex (MI) soll 0,05 bis 20 betragen und die Dichte liegt im Bereich von 0,9 bis 0,95 g/cm³. Die Menge an mit Ethylen polymerisiertem Comonomer liegt im Bereich von 0,5 bis 5 Mol.% und die Dichte liegt im Bereich von 0,91 bis 0,93 g/cm³. Die oben aufgeführten Comonomere zur Herstellung von Komponente-A-Polymeren sind ebenso zur Bildung von Komponente-B-Polymeren brauchbar. Wie wohlbekannt ist, kann Wasserstoff verwendet werden, um das Molekular gewicht der resultierenden Polymere zu steuern. Typischerweise hat das Komponente-B-Polymer eine Molekulargewichtsverteilung von mehr als 3,5, besonders wünschenswert größer als 4,0.
Die Komponente B des erfindungsgemäßen Polymerblends kann aus einem Blend aus unterschiedlichen Polymeren des Stands der Technik bestehen, die sich jeweils in einem oder mehreren von Molekulargewicht, MWD, Comonomertyp und -gehalt, Dichte, MI und CD unterscheiden.
Erfindungsgemäße Blends, Folien und Gegenstände
Der erfindungsgemäße Polymerblend, hier nachfolgend als "A-B-Blend" bezeichnet, kann zur Herstellung von Gegenständen mit besonders wünschenswerten Heißsiegelungseigenschaften verwendet werden. Insbesondere kann der A-B-Blend zu Folien verarbeitet werden, die besonders wünschenswerte Heißsiegelungscharakteristika aufweisen.
Beispielsweise kann der A-B-Blend zur Bildung von Folien verwendet werden, die wiederum nach im Stand der Technik bekannten Heißsiegelungsverfahren zu Beuteln oder Taschen verarbeitet werden. Die heißsiegelbare Folie kann auch als Verpackungssiegelungsmaterial verwendet werden, beispielsweise kann die Folie über die Öffnung eines Behälters getan und dann durch Anwendung von Wärme an dem Behälter befestigt werden. Diese Technik kann zum Versiegeln von verderblichen Waren verwendet werden, wie Lebensmitteln in Papier-, Kunststoff-, Glas-, Keramik- oder Metallbehälter. Die Technik kann auch verwendet werden, um Konsumartikel in attraktiven Verkaufsauslagen zu verpacken und Waren zum Transport zu befestigen.
Die hier beschriebenen Gegenstände werden aus dem erfindungsgemäßen A-B-Blend hergestellt. Die Gegenstände können andere Materialien umfassen, insbesondere in Teilen des Gegenstands, die nicht zum Heißsiegeln verwendet werden. In den Teilen des Gegenstands, die zum Heißsiegeln verwendet werden, soll der Begriff "gebildet aus" "umfassen" bedeuten. Gemäß einer Ausführungsform können alle Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die hier beschrieben sind, auch so aufgebaut sein, das sie im wesentlichen aus den erfindungsgemäßen A-B-Blends bestehen. In anderen Worten kann der Heißsiegelungsteil eines beliebigen, hier beschriebenen Gegenstands im wesentlichen aus dem erfindungsgemäßen A-B-Blend oder aus dem Polymer bestehen.
Der A-B-Blend aus Polymeren kann nach im Stand der Technik wohlbekannten Verfahren zu Folien verarbeitet werden. Beispielsweise können die Polymere in geschmolzenem Zustand durch eine Flachdüse extrudiert und dann abgekühlt werden. Alternativ können die Polymere in geschmolzenem Zustand durch eine Ringdüse extrudiert und dann geblasen und abgekühlt werden, um eine Schlauchfolie herzustellen. Die Schlauchfolie kann axial aufgeschlitzt und entfaltet werden, um eine Flachfolie zu bilden. Die erfindungsgemäßen Folien können unorientiert, uniaxial orientiert oder biaxial orientiert sein.
Die erfindungsgemäßen Folien können Einschicht- oder Mehrschichtenfolien sein. Die Mehrschichtenfolien können eine oder mehrere Schichten umfassen, die aus dem A-B-Polymerblend gebildet sind. Die Folien können auch eine oder mehrere zusätzliche Schichten aufweisen, die aus anderen Materialien gebildet sind, wie beispielsweise anderen Polymeren, Polypropylen, Polyester, LDPE, HDPE, PP, EVA und EVOH, Metallfolien und Papier.
Mehrschichtenfolien können nach im Stand der Technik wohlbekannten Verfahren hergestellt werden. Wenn alle Schichten Polymere sind, können die Polymere durch einen Coextrusionsverteilerblock- und -düsenbauteil coextrudiert werden, um eine Folie mit zwei oder mehreren zusammengehefteten Folien, die sich jedoch in der Zusammensetzung unterscheiden, zu ergeben. Mehrschichtenfolien können auch durch Extrusionsbeschichten gebildet werden, wodurch ein Substratmaterial mit dem heißen geschmolzenen Polymer kontaktiert wird, wenn das Polymer die Düse verläßt. Beispielsweise kann eine bereits hergestellte Polypropylenfolie mit einer A-B-Blendfolie extrusionsbeschichtet werden, wenn die letztere durch die Düse extrudiert wird. Extrusionsbeschichten ist besonders brauchbar, wenn die A-B-Blendheißsiegelungsschicht auf Substrate, die aus natürlichen oder synthetischen Fasern oder Garnen gewebt oder gestrickt sind, z. B. Textilien, oder auf Substrate, die aus nicht polymeren Materialien wie Glas, Keramik, Papier oder Metall hergestellt sind, aufgebracht werden soll.
Mehrschichtenfolien können auch gebildet werden, indem zwei oder mehr wie oben beschrieben hergestellte Einschichtfolien kombiniert werden. Beispielsweise kann eine Folie aus Polypropylensubstrat mit einer Heißsiegelfolie aus A-B-Blend kombiniert werden, was somit eine Zweischichtenfolie ergibt, die die Festigkeitseigenschaften von Polypropylen und die Heißsiegelungscharakteristika der A-B-Blendfolie aufweist. Die beiden Schichten einer so gebildeten Folie können mittels eines Klebstoffs oder durch Anwendung von Wärme und Druck zusammengeklebt werden.
Der heißgesiegelte Gegenstand kann durch Zusammenpressen von mindestens zwei Anteilen des Gegenstands bei einer Temperatur, die ausreichend ist, um mindestens einen der Anteile des Gegenstands zu erweichen, gebildet werden. Der durch Wärme erweichte Teil des Gegenstands ist aus dem A-B-Blend aus Polymeren gebildet. Obwohl es ausreichend ist, wenn nur einer der Anteile des Gegenstands, die erwärmt und auf gepresst werden, aus dem A-B gebildet ist, ist es bevorzugt, daß alle Teile der Gegenstände, die direkt an der zu bildenden Heißsiegelung beteiligt sind, aus dem A-B-Blend gemacht sind. Andere Anteile des Gegenstands können aus anderen Materialien aufgebaut sein.
Die Heißsiegelungstemperaturen müssen hoch genug sein, um die A-B-Blendpolymere zu erweichen, so daß sie an dem Material halten, an das sie gesiegelt werden. Die Heißsiegelungstemperatur kann im Bereich von so hoch wie die Schmelztemperatur von Komponente A oder sogar höher liegen, aber bei Temperaturen dieser Höhe muß die Siegelungskontaktzeit verkürzt werden.
Die Versiegelungen werden gebildet, indem einer oder mehrere der Anteile der Gegenstände auf die notwendige Temperatur erwärmt werden, die Gegenstandanteile eine ausreichende Zeit zusammengepresst werden, so daß sie mindestens teilweise aneinandergeschmolzen werden, und dann die Versiegelung abgekühlt wird. Der zum Verbinden der Anteile benötigte Druck hängt von der Form des Gegenstands, der Dicke der Versiegelungsschicht, der Zusammensetzung der Versiegelungsschicht und der Temperatur, bei der die Versiegelung erzeugt wird, ab.
Der so gebildete heißgesiegelte Gegenstand kann ein versiegelter Behälter sein, der einen Körper und ein daran befestigtes Siegelungsteil umfaßt, wobei das Siegelungsteil eine Siegelungsschicht umfaßt, die die A-B-Blendpolymere umfaßt.
Der Körper kann wie zuvor beschrieben aus einem beliebigen aus einer Anzahl unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein, wie Papier, Kunststoff, Glas, Keramik, Metallen und Textilien. Der Körper kann mit Wänden gebaut sein, die für Flüssigkeiten und/oder Gase undurchlässig sind, oder der Körper kann so gebaut sein, daß das Passieren von Flüssigkeiten und/oder Gasen möglich ist. Der Körper kann auch mit einer oder mehreren Öffnungen gebaut sein, um das Passieren kleiner Teile durch die Körperwand zu ermöglichen, oder damit der Verbraucher die in dem Behälter verpackte Ware betrachten kann, ohne sie aus dem Behälter zu nehmen.
Bei kommerziellen Anwendungsgebieten wird die offene Kammer 136 mit der zu verpackenden Ware gefüllt und das Versiegelungsteil 134 wird dann gegen Flansch 138 gedrückt. Das Versiegelungsteil 134, der Flansch 138 oder beide können vor dem Kontakt vorgeheizt werden oder eines oder beide können nach dem Kontakt erwärmt werden. In jedem Fall wird das Versiegelungsteil 134 bei einer ausreichenden Temperatur, um das Versiegelungsteil 134 zu erweichen, gegen Flansch 138 gepresst. Nachdem Versiegelungsteil 134 unter ausreichendem Druck und bei einer ausreichenden Temperatur, um eine Heißsiegelung zu bilden, gegen Flansch 138 gepresst worden ist, werden Wärme und Druck entfernt und die versiegelte Fläche wird abgekühlt. Der resultierende Gegenstand ist ein versiegelter Behälter, bei dem das Konsumgut in Kammer 136 eingesiegelt ist.
Wie oben diskutiert kann das Versiegelungsteil ausschließlich aus den erfindungsgemäßen A-B-Polymerblends aufgebaut sein, oder das Versiegelungsteil kann eine Mehrschichtenfolie sein. Wenn das Versiegelungsteil aus mehr als einem Material aufgebaut ist, muß der A-B-Blend oder Blends desselben nur in den Berei chen verwendet werden, in denen die Heißsiegelung gebildet wird. Beispielsweise kann das Versiegelungsteil wie in 10 gezeigt aufgebaut sein, das ein Querschnitt einer Zweischichtenfolie ist. Das Versiegelungsteil 144 kann aus einer Substratschicht 143 und einer Heißsiegelungsschicht 145 aufgebaut sein.
Gemäß einer Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße Polymerblend 40 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 99%, insbesondere 60 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 98 Gew.-% und am meisten bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% Polymerkomponente A.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält der Polymerblend 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere 1 bis 40 Gew.-%, stärker bevorzugt 2 bis 35 Gew.-% und am meisten bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% Polymerkomponente B.
Der Blend kann auch mit verschiedenen konventionellen Additiven kompoundiert sein, die im Stand der Technik bekannt sind, wie zum Beispiel Antioxidantien, UV-Stabilisatoren, Pigmenten, Füllstoffen, Gleitmitteladditiven und Block-Additiven.
Es gibt mehrere wichtige Charakteristika eines guten Heißsiegelungspolymers. Ein wichtiges Charakteristikum ist die Temperatur des Einsetzens der Heißsiegelung. Dies ist die Temperatur, auf die das Polymer erhitzt werden muß, bevor es mit sich selbst unter Druck eine brauchbare Verbindung eingeht. Somit führen Heißsiegelungstemperaturen oberhalb der Temperatur des Einsetzens der Versiegelung zu Heißsiegelungen mit beträchtlicher und meßbarer Versiegelungsfestigkeit. Bei kommerziellen Heißsiegelungsgeräten sind relativ niedrige Temperaturen des Einsetzens der Versiegelung erwünscht. Die niedrigeren Temperaturen liefern höhere Produktionsgeschwindigkeiten der Verpackungen auf den Maschinen, da das Polymer zur Herstellung der Versiegelung nicht auf so eine hohe Temperatur erhitzt werden muß. Der kritische Faktor, der die Produktionsraten bei der Heißsiegelung festlegt, ist die Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Wärme auf die Grenzfläche zu übertragen und die Polymerfolie zu schmelzen. Niedrigere Temperaturen des Einsetzens der Versiegelung sorgen für kürzere Zeiten, um die Wärme zu übertragen und somit das Polymer zu schmelzen. Das Abkühlen der Versiegelung zum Erreichen einer adäquaten Festigkeit erfolgt auch schneller.
Die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung (SIT, seal initiation temperature) ist definiert als die Mindesttemperatur, die erforderlich ist, um eine meßbare Festigkeit (0,5 N/cm oder höher) der Heißsiegelungen zu entwickeln. Die Temperatur des Einsetzens des Plateaus der Versiegelungsfestigkeit (POST, Plateau on-set temperature) ist definiert als die Temperatur, bei der die Versiegelungsfestigkeit die maximale Höhe erreicht und, wichtiger noch, die Ausfallart Reißen oder Bildung einer untrennbaren Bindung ist.
Gemäß einer Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Polymerblend im allgemeinen eine Temperatur des Einsetzens der Versiegelung von weniger als 110°C, vorzugsweise weniger als 105°C, insbesondere weniger als 100°C, stärker bevorzugt weniger als 95°C und am meisten bevorzugt weniger als 93°C.
Der limitierende Faktor, der die Produktivität bei kommerziellen Heißsiegelungsverfahren festlegt (Anzahl der Verpackungen/Zeiteinheit), ist die Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Wärme auf die Grenzfläche zu übertragen und die gewünschte Temperatur für die Versiegelung zu erreichen. Je niedriger SIT und POST sind, um so kürzer ist die Zeitdauer, die zur Übertragung der Wärme auf die Grenzfläche zur Versiegelung der Oberflächen erforderlich ist. Qualitativ führt jede Abnahme des SIT und/oder POST um 10°C zu einer Verbesserung der Produktivität von 30%. Bei Anwendungsbereichen, die die Bildung einer untrennbaren Bindung oder die Ausfallart des Reißens erfordern, wird die Versiegelung üblicherweise bei POST durchgeführt. Es mag jedoch Anwendungsbereiche geben, wo eine niedrigere Versiegelungsfestigkeit erwünscht ist und Abziehen oder Abziehen und Reißen erforderlich ist, und die Versiegelung zwischen SIT und POST durchgeführt werden kann, wobei die Produktivität deutlich erhöht werden kann, wenn die Temperatur näher an der SIT liegt.
Gemäß einer Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Polymerblend eine Versiegelungsfestigkeit bei Raumtemperatur von mehr als 3 N/cm bei einer Versiegelungstemperatur von 95°C.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat der erfindungsgemäße Polymerblend eine Versiegelungsfestigkeit bei Raumtemperatur von mehr als 5 N/cm bei einer Versiegelungstemperatur von 100°C.
Ein drittes wichtiges Charakteristikum ist das Versiegelungsfenster, welches der Temperaturbereich ist, der zur Bildung einer Versiegelung akzeptabel ist. Das Versiegelungsfenster bestimmt den akzeptablen Arbeitstemperaturbereich, in dem die Versiegelungsfestigkeit im wesentlichen konstant bleibt. Die niedrige Temperatur in dem Bereich ist die Temperatur des Einsetzens des Plateaus und die obere Temperatur in dem Bereich ist die Temperatur, bei der die Versiegelungsfestigkeit abzusinken beginnt oder der Abbau des Polymers beginnt. Da es oft schwierig oder unmöglich ist, technische Versiegelungsgeräte während der Durchführung einer technischen Versiegelung auf genau der gleichen Temperatur zu halten, macht ein breiterer Bereich von akzeptablen Versiegelungstemperaturen es leichter, sicherzustellen, daß alle Heißsiegelungen eine akzeptable Festigkeit haben.
Ein viertes wichtiges Versiegelungscharakteristikum ist ein Maß der Kohäsionsfestigkeit während der Abkühlstufe, bevor eine Heißsiegelung fest wird. Unmittelbar nach der Bildung jeder Versiegelung und bevor diese abkühlt wird die Probe auseinandergerissen, und die Versiegelungsfestigkeit wird gemessen. Diese Festigkeit ist in der Technik als Heißklebrigkeit bekannt und wird in N/15 mm gemessen. Je höher die Heißklebrigkeit, um so besser.
Das Zusammenspiel zwischen diesen vier wichtigen Versiegelungscharakteristika, der Temperatur des Einsetzens der Versiegelung (SIT), der Versiegelungsfestigkeit (SS), der Temperatur des Beginns des Plateaus der Versiegelungsfestigkeit (POST) und der Heißklebrigkeit (HT), sind für die Herstellung von Folie oder Gegenständen extrem wichtig. Insbesondere im Verpackungsbereich, wo beispielsweise Beutel sehr rasch verarbeitet und hergestellt werden, werden diese Charakteristika sehr wichtig. Eine niedrige SIT ermöglicht es einem Hersteller, weniger Wärme und/oder Druck zu verwenden, um eine Versiegelung zu bilden. Eine hohe Versiegelungsfestigkeit liefert eine stärkere und sich rascher bildende Versiegelung. Eine höhere POST liefert eine stärkere Versiegelung. Eine hohe Heißklebrigkeit verhindert den Ausfall, das Öffnen, einer Versiegelung bei den hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten. Alle diese Eigenschaften in Kombination geben einem Hersteller die Möglichkeit, die Straßengeschwindigkeit eines gegebenen Verfahrens heraufzusetzen. Es profitiert nicht nur der Hersteller von einer erhöhten Produktionsgeschwindigkeit, sondern es sind auch Kosteneinsparungen damit verbunden, wenn ein Verfahren mit erheblich niedrigeren Temperaturen arbeitet.
Beispiele
Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele in Verbindung mit tatsächlich durchgeführten Tests gegeben, die bei der Durchführung der Erfindung gemacht wurden und die überraschenden und unerwarteten Eigenschaften der erfindungsgemäßen A-B-Blends illustrieren und nicht als Einschränkung des Bereichs der Erfindung gedacht sind.
Beispiel I
Ein Ethylencopolymerharz wurde gemäß dem Stand der Technik hergestellt und wird als Probe Nr. U3 bezeichnet. Probe U3 wurde in einem Wirbelbett-Gasphasenreaktor unter Verwendung eines Titanmetallkatalysators wie nachfolgend beschrieben hergestellt. Der Übergangsmetallkatalysator des Stands der Technik wurde gemäß in US-A-4 719 193 beschriebenen Verfahren hergestellt. Siliciumdioxid wurde bei 600°C calciniert und dann mit Triethylaluminium in einer Mischung von Isopentan bei 25°C behandelt. Magnesiumdichlorid wurde dann in Gegenwart von Aluminiumtrichlorid und Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel bei 60°C mit Titantrichlorid umgesetzt. Das resultierende Reaktionsprodukt wurde in THF als Lösungsmittel bei 50°C mit dem behandelten Siliciumdioxid, das wie oben beschrieben hergestellt war, kontaktiert. Das resultierende Produkt wurde mit einer Mischung aus Diethylaluminiumchlorid und Tri-n-hexylaluminium in Isopentan bei 50°C behandelt, um den Katalysator zu ergeben, der zur Herstellung von Probe U3 verwendet wurde. Die Gasphasenreaktion wurde bei einer Reaktionstemperatur von 83°C, einem Ethylendruck von 9 bar (130 psia), einem Wasserstoff/Ethylen-Molverhältnis von 0,0556, einem Buten/Ethylen-Verhältnis von 0,0263 und einer Verweilzeit von 2,4 h durchgeführt. Der gemäß ASTM D-1238 bestimmte Schmelzindex des Copolymers betrug ungefähr 1,0 g/10 Min und es hatte eine Dichte von 0,918 g/cm³. Beispiel U5 wurde ähnlich wie Beispiel U3 durchgeführt. Die Beispiele U1, U2, U4, U6 und U8 wurden auch ähnlich wie Beispiel U3 durchgeführt, außer daß das Comonomer von Buten zu Hexen geändert wurde.
Beispiel II
Probe Nr. U2 wurde unter Verwendung traditioneller Ziegler-Natta-Katalysatorsysteme und in Isopar als Lösungsmittel, bei einer Reaktionstemperatur von 150 bis 220°C, einem Druck von 28 bis 41 bar (400 bis 600 psig) und einem Molverhältnis von Octen/Ethylen von ungefähr 2,3 hergestellt.
Beispiel III
Probe Nr. U7 wurde unter Verwendung eines Katalysatorsystems aus Titantetrachlorid und Diethylaluminiumchlorid in Aufschlämmungsreaktoren in Reihe hergestellt. In dem ersten Reaktor wurde Ethylen polymerisiert, um ein Polymer mit relativ niedrigem Molekulargewicht zu ergeben, und in dem zweiten Reaktor wurde Butencomonomer verwendet und das Molekulargewicht erhöht.
Beispiel IV
Probe Nr. U9 wurde unter Verwendung von freiradikalischer Initiierung von Ethylen unter Hochdruckbedingungen in einem Rohrreaktor hergestellt. Der Temperaturbereich des Reaktors betrug 149 bis 260°C und der Druckbereich 2500 bis 3100 bar (36000 bis 45000 psig) und die Verweilzeit 2 Sekunden bis 30 Sekunden.
Beispiel V
Ein Übergangsmetallkatalysator mit Siliciumdioxidträger wurde zur Herstellung von Probe X1 verwendet. Die Herstellung des trägergestützten Katalysators ist nachfolgend beschrieben. Ungefähr 100 g Siliciumdioxid mit hoher Oberfläche (Davison 952) wurde durch Erhitzen des Siliciumdioxids auf 800°C für 5 h und Leiten eines trockenen Stickstoffstroms über das Siliciumdioxid dehydratisiert. Das trockene Siliciumdioxid wurde dann mit 500 ml trockenem Toluol bei 25°C unter einer Stickstoffatmosphäre in einem 2500 ml Rundkolben, der mit einem Magnetrührer ausgerüstet war, aufgeschlämmt. Danach wurden 250 ml Methylalumoxan in Toluol (1,03 Mol/l an Aluminium) tropfenweise während 15 Minuten unter konstantem Rühren der Siliciumdioxidaufschlämmung zugegeben. Das Rühren wurde nachfolgend 30 Minuten fortgesetzt, während die Temperatur des Kolbens auf 25°C gehalten wurde. Eine Toluollösung, die 2,00 g Bis(n-butylcyclopentadienyl)zirconiumdichlorid enthielt, wurde der alumoxanbehandelten Siliciumdioxidaufschlämmung tropfenweise während 15 Minuten zugesetzt. Das Rühren wurde während der Zugabe und während einer zusätzlichen halben Stunde konstant gehalten, während die Temperatur der Aufschlämmung auf 65°C gehalten wurde. Danach wurde das Toluol dekantiert und der Feststoff wurde gewonnen und im Vakuum vier Stunden getrocknet. Die Analyse des Katalysators zeigte, daß er 4,5 Gew.-% Aluminium und 0,63 Gew.-% Zirconium enthielt.
Probe Nr. X1 wurde unter Verwendung des oben genannten Katalysators unter Gasphasenbedingungen bei einer Reaktionstemperatur von 63°C, einer Wasserstoffkonzentration von 475 ppm und einem Ethylen/Buten-Verhältnis von 41,5/5,17 hergestellt.
Beispiel VI
Probe Nr. X3 wurde unter Verwendung eines siliciumverbrückten Übergangsmetallkatalysators hergestellt. Die Katalysatorherstellung ist in US-A-5 017 714 und US-A-5 120 867 beschrieben. Probe Nr. X3 wurde unter Verwendung des oben genannten Katalysators und bei Reaktionsbedingungen von einem Druck von 1300 bar (19000 psig), einer Temperatur von 131°C, mit 66 Mol.% Buten und einem Buten/Ethylen-Molverhältnis von 1,9 hergestellt. Die Proben X2, X4 und X5 wurden auch unter Verwendung ähnlicher Bedingungen hergestellt, wie für Probe Nr. X3 verwendet worden waren.
Die Polymereigenschaften und Details über Katalysator und Verfahren für die in den Beispielen 1 bis 6 beschriebenen Polymere sind in Tabelle I gezeigt. Bei der folgenden Beschreibung der Daten in den Tabellen und Figuren sind Beispiele mit den Nummern Beispiel 1 bis 3, 8 bis 11, 13 bis 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24, 28, 29, 31, 33, 35, 36, 38 bis 40, 42 und 43 Vergleichsbeispiele, die eine Basis zum Vergleichen der nicht gemischten Proben und Proben aus erfindungsgemäßen Blends (und daraus hergestellte Folien) mit Blendverhältnissen außerhalb der beanspruchten Bereiche mit Blends (und daraus hergestellten Folien) liefern, die Blendverhältnisse innerhalb der beanspruchten Bereiche von Blendkomponenten haben.
Beispiel VII
Die Folien mit den Nummern Beispiel 1, 8 bis 10, 13, 14, 17, 20, 23, 28 und 35 wurden auf einer 1 Zoll Killion Minigießstraße, Modell KLB 100, mit Dicken von 0,038 mm bis 0,050 mm (1,5 bis 2,0 mil) hergestellt.
Die Blends der Proben mit den Nummern Beispiel 2 bis 7, Vergleichsbeispiel 1 bis 2, Beispiel 11, 12, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24 bis 27 und 29 bis 37 (außer Beispiel 35) wurden mit einem Doppelschneckenextruder von Werner Pfleiderer, Modell ZSK-57, in der Schmelze homogenisiert und pelletiert. Die Blends wurden unter Verwendung einer 2,54 (1 Zoll) Killion Minigießstraße, Modell KLB 100, in Folien mit einer Dicke von 0,038 mm bis 0,050 mm (1,5 bis 2,0 mil) überführt.
Die Blendproben mit den Nummern Beispiel 39 bis 44 wurden trocken gemischt, gefolgt von Blasfolienextrusion unter Verwendung eines Aufblasverhältnisses von 4 : 1 unter Verwendung einer 3,8 cm (1 1/2 Zoll) Straße von Egan (Modell Tower Flight). Die Foliendicke betrug ungefähr 0,050 bis 0,058 mm (2,0 bis 2,3 mil).
Aus den Folien wurden mit einem Heißsiegelungsgerät im Labormaßstab von Theller, Modell EB, Heißsiegelungen angefertigt. Eine Quellzeit von 1 Sekunde und ein Versiegelungsdruck von 50 N/cm² wurden zur Herstellung der Versiegelungen verwendet. Die Versiegelungen auf den Folien erfolgten sowohl bei den Blasfolien als auch bei den Gießfolien in Querrichtung und die Heißsiegelungsambosse wurden durch eine Mylar^®folie von der Heißsiegelungsfolie isoliert. Die Mylar^®folie ist bei normalen Heißsiegelungstemperaturen sehr stabil und wird leicht von dem Heißsiegelungspolymer entfernt, nachdem die Versiegelung hergestellt wurde. Die Versiegelungen wurden 24 h gealtert, bevor sie auf Festigkeit untersucht wurden.
Für die Festigkeitsuntersuchung wurden die versiegelten Proben in 1,27 cm (0,5 Zoll) breite Stücke geschnitten und dann wurde die Festigkeit unter Verwendung eines Instrongeräts mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 508 mm/Min (20 Zoll/Min) und einem Backenabstand von 5,08 cm (2 Zoll) getestet. Die freien Enden der Proben wurden in den Backen befestigt und dann wurden die Backen mit der Verformungsgeschwindigkeit auseinanderbewegt, bis die Versiegelung versagte. Die Spitzenlast beim Reißen der Versiegelung wurde gemessen und die Versiegelungsgeschwindigkeit berechnet, indem die Spitzenlast durch die Probenbreite geteilt wurde. Der Versiegelungsfestigkeitwert für alle Folien wurde auf eine Foliendicke von 2,0 mil normalisiert.
Die Temperatur des Einsetzens der Heißsiegelung wurde be stimmt, indem die Versiegelungsfestigkeiten von jeder Probe gemessen wurde, die bei verschiedenen Temperaturen versiegelt worden war, und dann aus einer Auftragung der Versiegelungsfestigkeit gegen Temperatur extrapoliert wurde, um die niedrigste Temperatur zu finden, bei der eine bestimmte Versiegelungsfestigkeit vorhanden war. Die gleiche Auftragung kann verwendet werden, um die Temperatur zu bestimmen, bei der eine Versiegelungsfestigkeit von 2 N/cm auftritt. Die Auftragung kann auch verwendet werden, um die Temperatur des Einsetzens des Plateaus zu bestimmen, die definiert ist als die Temperatur, bei der die Versiegelungsfestigkeit relativ konstant bleibt. Zusätzlich gibt die Temperatur des Einsetzens des Plateaus die Temperatur wieder, bei der der Ausfallmodus des Reißens auftritt.
Die bei Folienproben mit den Nummern Beispiel 1 bis 9, Vergleichsbeispiel 1 und 2 bei unterschiedlichen Temperaturen bestimmten Versiegelungsfestigkeitswerte sind in Tabelle II gezeigt. Die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und die Temperaturen des Beginns des Plateaus für die Folienproben mit den Nummern 1 bis 9 und Vergleichsbeispiel 1 und 2 sind auch in Tabelle II gezeigt.
Die bei Folienproben mit den Nummern Beispiel 10 bis 27 bei unterschiedlichen Temperaturen bestimmten Versiegelungsfestigkeitswerte sind in Tabelle III gezeigt. Die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und die Temperaturen des Beginns des Plateaus für die Folienproben mit den Nummern 10 bis 27 sind auch in Tabelle III gezeigt.
Die bei den Folienproben mit den Nummern Beispiel 10, 14 und 28 bis 38, die bei unterschiedlichen Temperaturen heißgesiegelt wurden, bestimmten Versiegelungsfestigkeitswerte sind in Tabelle IV gezeigt. Die Temperaturen des Einsetzens der Versiegelung und die Temperaturen des Beginns des Plateaus für die Folienproben mit den Nummern 10, 14 und 28 bis 38 sind auch in Tabelle IV gezeigt.
Die bei den Folienproben mit den Nummern Beispiel 14 und 39 bis 44, die bei unterschiedlichen Temperaturen heißgesiegelt wurden, bestimmten Versiegelungsfestigkeitswerte sind in Tabelle V gezeigt. Die Temperaturen des Einsetzens der Versiegelung und die Temperaturen des Beginns des Plateaus für die Folienproben mit den Nummern 14 und 39 bis 44 sind auch in Tabelle V gezeigt.
3 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die Proben mit den Nummern Beispiel 1 bis 4 und 8 (Tabelle II) wieder. Die Kurve für die erfindungsgemäße Probe Beispiel 4 zeigt eine Temperatur des Einsetzens der Versiegelung, die sich der der Folie annähert, die aus der Polymerprobe Beispiel 8 mit enger CD und MWD hergestellt ist. Im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik, Beispiel 1, sind die Tempera tur des Einsetzens der Versiegelung und des Einsetzen des Plateaus für Beispiel 4 unerwartet niedriger und dies verbessert die Produktivität während der Versiegelung. Eine Versiegelungsfestigkeit von 4 N/cm für die erfindungsgemäßen Blendproben mit den Nummern Beispiel 2, Beispiel 3 und Beispiel 4 betragen ungefähr 108, 103 beziehungsweise 95°C im Vergleich zu 113°C der Probe des Stands der Technik mit der Nummer Beispiel 1. Wichtig ist, daß die Temperatur des Einsetzens des Plateaus bei den Beispielen 4 und 5 im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik Beispiel 1, um 10°C beziehungsweise 20°C (Tabelle II) verringert wird.
4 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die Proben mit den Nummern Beispiel 1 und 9 und für die Vergleichsblendproben Vergleichsbeispiel 1 und 2 (Tabelle II) wieder. Die Vergleichsblends Vergleichsbeispiel 1 und 2 sind aus zwei Harzen hergestellt, die eine breite CD und MWD haben und den gleichen Dichteunterschied zwischen Beispiel 1 und Beispiel 8 aufweisen. Selbst wenn es eine gewisse Verbesserung bei der Temperatur des Einsetzens der Versiegelung bei den Proben Vergleichsbeispiel 1 und 2 gibt, bleibt die Temperatur des Beginns des Plateaus im Vergleich zu Beispiel 1 unbeeinflußt.
5 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die erfindungsgemäßen Proben mit den Nummern Beispiel 4 und 5 im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 2 wieder. Die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung für die erfindungsgemäßen Blends ist erheblich niedriger und auch die Temperatur des Einsetzens des Plateaus ist im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 2 um 10 bis 20°C geringer, während die Versiegelungsfestigkeit am Plateau für alle Proben beinahe konstant bleibt.
6 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die erfindungsgemäßen Proben mit den Nummern Beispiel 33 und 34 im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik, Beispiel 14 (Daten sind in Tabelle IV gezeigt) wieder. Wie ersichtlich ist, ist die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik, Beispiel 14, deutlich verringert, zusätzlich ist die Temperatur des Beginns des Plateaus vermindert (Tabelle IV). Eine weitere unerwartete Beobachtung bei den erfindungsgemäßen Blendproben Beispiel 33 und 34 ist die höhere Versiegelungsfestigkeit am Plateau im Vergleich mit der Probe des Stands der Technik, Beispiel 14.
7 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die erfindungsgemäßen Blendproben mit den Nummern Beispiel 36 und 37 im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik wieder, Beispiel 35 (Daten sind in Tabelle IV gezeigt). Wie zuvor gezeigt wurde, ist die Temperatur des Einsetzens der Versiegelung für die erfindungsgemäßen Proben erheblich niedriger und die Versiegelungsfestigkeit am Plateau bleibt recht hoch und ist der Probe des Stands der Technik, Beispiel 35, fast gleichwertig.
8 gibt die Versiegelungsfestigkeit-gegen-Temperatur-Kurven für die erfindungsgemäßen Blendproben mit den Nummern Beispiel 39 bis 41 im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik wieder, Beispiel 14 (Daten in Tabelle V gezeigt). Die erfindungsgemäßen Blendproben Beispiele 39 bis 41, die durch Trockenmischen der beiden individuellen Harze hergestellt und zu Folien verarbeitet wurden, zeigen die unerwartete und erheblich niedrigere Temperatur des Einsetzens der Versiegelung im Vergleich zu der Probe des Stands der Technik, Beispiel 14. Eine weitere unerwartete Beobachtung bei den erfindungsgemäßen Blendproben, Beispiele 39 bis 41, ist der Ausfallmodus des Abziehens der Versiegelungen während des Testens, wobei die beiden versiegelten Oberflächen sauber getrennt werden, selbst bei Proben, die bei hoher Temperatur versiegelt wurden. Wichtiger ist noch, daß das Versiegelungsfenster, das definiert ist als der Temperaturbereich, in dem die Versiegelungsfestigkeit hoch und konstant bleibt, für die erfindungsgemäßen Blends, Beispiele 39 bis 41, sehr breit ist. Das Versiegelungsfenster für die erfindungsgemäßen Blendproben Beispiele 39 bis 41 erstreckt sich über einen breiten Temperaturbereich von 65 bis 160°C, während das Versiegelungsfenster für die Probe des Stands der Technik, Beispiel 14, nur von 120 bis 160°C reichte. Der gleiche Ausfallmodus des Abziehens wurde auch für erfindungsgemäße Blendproben mit den Nummern Beispiel 42 bis 44 beobachtet (Daten sind in Tabelle V gezeigt).
8A gibt die Beziehung zwischen Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und beobachteter Temperatur des Beginns des Plateaus gegen Zusammensetzung für die erfindungsgemäßen Blends (Beispiele 2 bis 7) im Vergleich mit Polyethylen des Stands der Technik (Beispiel 1) und dem Polyethylen mit enger CD und MWD (Beispiel 8) wieder (Daten sind in Tabelle 2 gezeigt). Ebenfalls in 8A wird die erwartete Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und die erwarteten Temperaturen des Beginns des Plateaus für die erfindungsgemäßen Blends über die gesamte Zusammensetzung wiedergegeben. Die erfindungsgemäßen Blends zeigen eindeutig die unerwartete Verbesserung der Temperatur des Einsetzens der Versiegelung und der Temperatur des Beginns des Plateaus.
Alle erfindungsgemäßen Blendproben, die in den Tabellen II, III, IV und V gezeigt sind, außer dem Proben mit den Nummern Beispiel 24 bis 27 (außer Beispiel 19, Tabelle III) mit Zusammensetzungen von 60/40 und 40/60 (Harze mit breiter CD/Harze mit enger CD) ergeben ein Versiegelungsfestigkeitsniveau ≥ 3 N/cm für bei 95°C hergestellte Versiegelungen und höher als 5 N/cm für bei 100°C hergestellte Versiegelungen. Im Vergleich wurden Versiegelungsfestigkeitsniveaus von 3 und 5 N/cm für die Proben des Stands der Technik, Beispiele 1, 9, 10, 14, 17, 20, 23, 28, 35 und Vergleichsbeispiel 2 erst erhalten, wenn die Versiegelungstemperaturen 110°C und darüber betrugen.
Die kommerziellen Vorteile, die durch Verwendung des erfindungsgemäßen Typs von Heißsiegelungsgegenständen erhalten werden sollen, sind aus den Figuren offensichtlich. Die erfindungsgemäßen Gegenstände können bei Temperaturen von weniger als 120°C, 110°C oder 100°C adäquat versiegelt werden und behalten dennoch in der so gebildeten Versiegelung eine angemessene Festigkeit. Im Vergleich dazu ergeben Polymere des Standes der Technik, die bei 100°C, 110°C oder sogar 120°C und höher versiegelt wurden, nicht unbedingt Versiegelungen mit wesentlicher Festigkeit. Es ist daher möglich, die erfindungsgemäßen Materialien in handels üblichen Straßen zu verwenden, die mit einer Versiegelungstemperatur von so niedrig wie 100°C oder weniger arbeiten. Eine Arbeitstemperatur von 100°C ist wesentlich geringer als normale handelsübliche Versiegelungsbetriebstemperaturen. Mit Versiegelungstemperaturen von so niedrig wie 100°C können wesentliche Erhöhungen der Heißsiegelungsgeschwindigkeit erreicht werden und damit kann der Ausstoß aus einer Heißsiegelungsanlage durch Verwendung der erfindungsgemäßen Heißsiegelungsmaterialien deutlich erhöht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen derselben beschrieben und illustriert worden ist, werden Durchschnittsfachleute erkennen, daß die Erfindung Variationen derselben ergibt, die nicht notwendigerweise hier illustriert sind. Zum Beispiel kann das Katalysatorsystem verschiedene andere Übergangsmetallmetallocene umfassen, die mit Alumoxan und/oder ionischen Aktivatoren als Cokatalysator aktiviert werden, um Polymere mit einer engen Molekulargewichtsverteilung und enger Zusammensetzungsverteilung zu erzeugen. Aus diesem Grund soll zur Bestimmung der wahren Reichweite der vorliegenden Erfindung ausschließlich auf die angefügten Patentansprüche verwiesen werden. Tabelle I
Tabelle II Beispiel (ex) oder Vergleichsbeispiel (cex)

SIT: Temperatur des Einsetzens der Versiegelung
POT: Temperatur des Beginns des Plateaus, das den Ausfallmodus des Reißens wiedergibt

Tabelle III Beispiel (ex) oder Vergleichsbeispiel (cex)

Tabelle IV Beispiel (ex) oder Vergleichsbeispiel (cex)

* alle Blends bis Beispiel 38 wurden durch Schmelzmischen (Homogenisieren in der Schmelze) und nachfolgende Gießfolienextrusion hergestellt.
Tabelle V Beispiel (ex) oder Vergleichsbeispiel (cex)

Die angegebenen Daten für die Versiegelungsfestigkeit ist für eine durchschnittliche Foliendicke von 0,050 bis 0,058 mm (2,0 bis 2,3 mil). Für Folien mit größerer Dicke sind die Versiegelungsfestigkeitsdaten auf 2,0 mit normalisiert.
* Proben Beispiel 39 bis Beispiel 44 wurden durch Trockenmischen der beiden Komponenten und nachfolgende Blasfolienextrusion hergestellt.

Claims

Polymerblend, der 40 bis 99 Gew.-% einer ersten Komponente, die mindestens ein erstes metallocen-katalysiertes Polymer mit einer Molekulargewichtsverteilung kleiner als 3 und einem Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 50% umfaßt, und 1 bis 60 Gew.-% einer zweiten Komponente umfaßt, die mindestens ein zweites Ziegler-Natta-katalysiertes Polymer, ausgewählt aus LLDPE oder einer Mischung eines LLDPEs mit einem von LDPE, HDPE oder PP, mit einer Molekulargewichtsverteilung größer als 3,5 und einem Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung kleiner als 50% umfaßt, ausgenommen Mischungen von a) 25 bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Copolymers von Ethylen und einem C₄- bis C₂₀-α-Olefincomonomer, wobei das Copolymer eine Dichte von 0,88 bis 0,925 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 7,5 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung nicht größer als 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 70% aufweist, und b) 10 bis 75 Gew.-%, bezogen auf den Polymergehalt, eines Ethylenpolymers niederer bis mittlerer Dichte, das eine Dichte von 0,910 bis 0,935 g/cm³, einen Schmelzindex von 0,5 bis 20 dg/min, eine Molekulargewichtsverteilung oberhalb von 3,5 und einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung kleiner als 70% aufweist, und außerdem ausgenommen Mischungen von a) einer ersten Polyolefinkomponente mit einem engen, im Wesentlichen einzigen Schmelzpunkt, wobei der Schmelzpunkt niedriger als etwa 115°C ist und diese erste Komponente eine Molekulargewichtsverteilung im Bereich von etwa 1 bis etwa 4 sowie eine Dicht kleiner als etwa 0,92 g/cm³ aufweist, und b) einer zweiten Polyolefinkomponente mit einem Schmelzpunkt, der mindestens etwa 10°C über dem der ersten Komponente liegt, und einer Orientierungstemperatur, die mindestens etwa 2°C niedriger als ihr Schmelzpunkt ist, wobei das Gewichtsverhältnis der ersten Komponente zur zweiten Komponente im Bereich von etwa 2 bis 98 zu 98 bis 2 liegt.
Polymerblend nach Anspruch 1, bei dem das erste Polymer einen Breitenindex der Zusammensetzungsverteilung größer als 60% hat.
Polymerblend nach Anspruch 1, wobei der Polymerblend 60 bis 99 Gew.-% der ersten Komponente umfaßt.
Polymerblend nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Polymer eine Dichte im Bereich von 0,875 g/cm³ bis 0,96 g/cm³ hat.
Polymerblend nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Polymer ein Ethyleninterpolymer ist.
Folie, die einen Polymerblend gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.
Folie nach Anspruch 6, bei der die Folie bei Verwendung als Siegelschicht eine Temperatur des Einsetzens der Versiegelung von weniger als 100°C oder eine Temperatur des Beginns des Plateaus von weniger als 120°C aufweist.
Folie nach den Ansprüchen 6 und 7, bei der die Folie bei einer Siegeltemperatur von 95°C eine Siegelfestigkeit bei Raumtemperatur von mehr als 3 N/cm oder bei einer Siegeltemperatur von 100°C eine Siegelfestigkeit bei Raumtemperatur von mehr als 5 N/cm aufweist.
Heißsiegelbare Folie, die den Polymerblend gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 umfaßt.