DE69505499T3

DE69505499T3 - Mehrschnittfolie aus ethylencopolymer

Info

Publication number: DE69505499T3
Application number: DE69505499T
Authority: DE
Inventors: Alan Keith Kingston BRECK; Alana Kingston VERDONE
Original assignee: Liqui Box Canada Inc
Current assignee: Liqui Box Canada Inc
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2015-02-09
Also published as: US5972443A; CA2182524A1; EP0743902B1; WO1995021743A1; GB9402430D0; EP0743902B2; CA2182524C; BR9506927A; EP0743902A1; DE69505499T2; DE69505499D1

Description

Die Erfindung betrifft Beutel, erzeugt aus Mehrschichtfolie aus Ethylencopolymer und gefüllt mit fließfähigen Materialien, z.B. Flüssigkeiten. Die Beutel werden auf einer sogenannten vertikalen Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung hergestellt.
Der Begriff "fließfähiges Material", wie er hier verwendet wird, schließt gasförmige Materialien nicht ein, aber umfaßt Materialien, die unter der Schwerkraft fließfähig sind oder gepumpt werden können. Zu solchen Materialien gehören Flüssigkeiten, z.B. Milch, Wasser, Fruchtsaft, Öl; Emulsionen, z.B. Eiscrememischung, weiche Margarine; Pasten, z.B. Fleischpasten, Erdnußbutter; Konserven, z.B. Marmeladen, Pastetenfüllungen, Orangenmarmelade; Gelees; Teige; gehacktes Fleisch, z.B. Wurstfleisch; Pulver, z.B. Gelatinepulver, Waschmittel; körnige Feststoffe, z.B. Nüsse, Zucker; und dergleichen Materialien. Die hier beschriebene Erfindung ist besonders für fließfähige Nahrungsmittel, z.B. Milch, verwendbar. Zusätzlich ist die "Dichte", wie sie hier verwendet wird, durch das ASTM Verfahren D1505-85 festgelegt. "Steifigkeit" ist selbstverständlich der Zugelastizitätsmodul, wie er nach dem ASTM-Verfahren D882-91 (Method A) gemessen wird, und "Schmelzindex" nach dem ASTM-Verfahren D1238-90B (Condition E). Der "Schmelzpunkt" eines Polymers wird als Spitzenschmelzpunkt gemessen, wenn die Differentialscanningcalorimetrie (DSC), wie in dem ASTM-Verfahren D3417-83 (rev. 88) beschrieben, durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft die Verpackung von fließfähigen Materialien, z.B. Milch, in Beuteln, wobei eine sogenannte vertikale Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung verwendet wird. Bei der Verwendung einer solchen Vorrichtung wird eine flache Bahn der synthetischen thermoplastischen Folie von einer Rolle abgewickelt und in einem röhrenformenden Abschnitt zu einer kontinuierlichen Röhre geformt, indem die Längskanten der Folie miteinander abgedichtet werden, wobei ein sogenannter Überlappungsverschluß oder ein sogenannter Lamellenverschluß erzeugt wird. Die so erzeugte Röhre wird senkrecht abwärts zu einer Füllstation gezogen. Die Röhre wird dann über einem quergerichteten Querschnitt der Röhre eingeknickt, wobei die Position eines derartigen Querschnitts sich an einer Verschließeinrichtung unterhalb der Füllstation befindet. Durch die Verschließeinrichtung wird an dem eingeknickten Teil der Röhre ein quergerichteter Wärmeverschluß hergestellt, und so wird eine luftdichte Abdichtung quer durch die Röhre hergestellt. Das zu verpackende Material gelangt in einer kontinuierlichen oder intermittierenden Weise oberhalb des quergerichteten Wärmeverschlusses in die Röhre, wodurch die Röhre von dem quergerichteten Wärmeverschluß an aufwärts gefüllt wird. Man läßt die Röhre dann, gewöhnlich unter dem Einfluß des Gewichts des Materials in der Röhre, über eine vorbestimmte Entfernung herabfallen. Die Spannbacken der Verschließeinrichtung werden wieder geschlossen, und so wird die Röhre an einem zweiten quergerichteten Abschnitt eingeknickt, der sich an, über oder unter der Grenzfläche Luft/Material in der Röhre befinden kann, was von der Natur des zu verpackenden Materials und der Arbeitsweise des Verfahrens abhängt. An dem zweiten quergerichteten Abschnitt verschließt die Verschließeinrichtung die Röhre quergerichtet und trennt sie. Der mit Material gefüllte Anteil der Röhre hat jetzt die Form eines kissenförmigen Beutels. So hat die Verschließeinrichtung das obere Ende des gefüllten Beutels abgedichtet, hat den Boden des nächsten zu formenden Beutels abgedichtet und den gefüllten Beutel von dem nächsten zu formenden Beutel getrennt, alles in einem Arbeitsgang.
Ein vertikale Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung der vorstehend beschriebenen Art ist die Flüssigkeitsverpackungsvorrichtung Prepac^® IS-6.
Eine üblicherweise verwendete Verschließeinrichtung ist ein sogenannter Impulsverschließer, der ein Verschließelement aufweist, das in Verschließspannbacken befestigt ist und elektrisch von ihnen isoliert ist. Beim Betrieb werden die Verschließspannbacken geschlossen, und es wird verursacht, daß für einen Bruchteil der Zeit, die die Spannbacken geschlossen sind, ein elektrischer Strom durch ein Verschließelement, z.B. einen Draht, strömt. Die Spannbacken bleiben geschlossen, während der Verschluß erzeugt wird. Sobald die Verschließspannbacken offen sind, muß die synthetische thermoplastische Folie imstande sein, einen quergerichteten Verschluß bereitzustellen, der das Gewicht des fließfähigen Materials, z.B. eine Flüssigkeit, in dem nächsten zu erzeugenden Beutel trägt.
Beutel, die aus Folien aus Ethylen/Buten-1-Copolymer hergestellt sind, neigen dazu, unter schadhaften Verschlüssen zu leiden, d.h. eine Neigung, am Querende und/oder längsgerichtet schwache Verschlüsse zu haben, auch wenn die Arbeitsbedingungen des Impulsverschließers optimiert worden sind. Schadhafte Verschlüsse können zu der als "Lecker" bekannten Erscheinung führen, bei der das fließfähige Material, z.B. Milch, durch Nadellöcher, die sich an oder nahe dem Verschluß entwickeln, aus dem Beutel entweichen kann. Es wird geschätzt, daß Lecker etwa 1–2% der Produktion von 1,3-Liter-Milchbeuteln ausmachen.
WO-A-9303093 offenbart wärmeverschlossene Gegenstände und wärmeverschließbare Folien, die ein oder mehrere Ethyleninterpolymere umfassen. WO 9214784 offenbart wärmeverschließbare Folien, die auf Ethylenpolymer und auf Propylen basierendem Polymer mit niedrigem Schmelzpunkt basieren. EP-A-0580377 betrifft laminierte, zum Verpacken geeignete Folie, die eine Schicht aus Ethylen-alpha-Olefin-Copolymer mit definierten physikalischen Eigenschaften und eine weitere Schicht einer anderen Art umfaßt. WO-A-9308221 offenbart elastische Polymere aus im wesentlichen linearen Olefinen, bei denen Schmelzfluß, Molekulargewichtsverteilung und kritische Scherspannung definiert sind. US-A-5206075 offenbart laminare Folienmaterialien aus Polyolefin, umfassend eine Basisschicht, umfassend Olefinpolymer und ein Copolymer von Ethylen und einem C₃- bis C₂₀-alpha-Monoolefin, und als wärmeverschließbare Schicht ein Copolymer von Ethylen und einem C₃- bis C₂₀-alpha-Monoolefin, das unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellt werden kann.
Die US-Patentschrift 4521437 von W.J. Storms, ausgegeben am 4 Juni 1985, offenbart die Verwendung von Beuteln aus Ethylen/Octen-1-Copolymerfolie bei der Verpackung von fließfähigen Materialien; die offenbarte Folie hat eine Steifigkeit von etwa 30000 psi, wenn das Polymer der Folie eine Dichte von 0,920 g/cm³ hat. Diese Patentschrift offenbart, daß Beutel, die aus dem Ethylen/Octen-1-Copolymer hergestellt sind, ein überlegenes Leckerverhalten liefern, d.h. verglichen mit vorstehend beschriebenen verwandten Folien, die aus linearen Ethylen/Buten-1-Copolymeren erzeugt sind, einen geringeren Prozentsatz an Leckern. Weitere Verbesserungen im Leckerverhalten können erreicht werden, indem eine Folie verwendet wird, die aus einem linearen Ethylencopolymer erzeugt ist, das unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators mit einer reaktiven Stelle hergestellt ist. Jedoch können bestimmte Folien, die aus den Ethylencopolymeren erzeugt sind, die unter Verwendung des Polymerisationskatalysators mit einer reaktiven Stelle hergestellt sind, eine geringere Steifigkeit als die Folie der Storms-Patentschrift haben. Mangel an Steifigkeit kann die Lauffähigkeit der Folie auf einer Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung nachteilig beeinflussen und ergibt schlechte Standeigenschaften für Beutel in z.B. einem Milchkrug.
Es wurde gefunden, daß die Steifigkeit einer Folie, die aus Polyethylen erzeugt ist, das unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators mit einer reaktiven Stelle hergestellt ist, in einer Weise vergrößert sein kann, welche die Formgebung der Beutel weiter verbessert.
ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Anteil der Lecker für einen Beutel-Falltest.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung macht Verwendung von einer Hülle aus Folien auf Basis eines Katalysator mit einer reaktiven Stelle (SSC) und einer Kernschicht aus steiferem Polymer, wie z.B Polyethylen hoher Dichte (HDPE). In der Verpackungsindustrie für sich allein benutzte HDPE-Folie neigt dazu, sichtbar trübe zu sein. Es ist für eine solche HDPE-Folie, wenn sie zum Verpacken verwendet wird, wünschenswert, klar zu sein, besonders wenn sie zum Herstellen von Beuteln für Milch verwendet wird, um ein wünschenswert aussehendes Produkt für den Verbrauch anzubieten. Es wurde gefunden, daß die Klarheit von Folien, die mit äußeren Hüllen (auf jeder Seite der Kernschicht) aus SSC und einer Kernschicht aus HDPE-Folien hergestellt sind, verbessert ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Beutel bereit, erzeugt aus einer Mehrschichtfolie, wie in Anspruch 1 definiert.
Die Versteifungsschicht aus Polyethylen wird vorzugsweise zwischen die Schichten der Abdichtungsfolie gelegt. Die Abdichtungsfolie hat vorzugsweise eine Dichte im Bereich von 0,86 bis 0,94 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,2 bis 10 dg/min und hat am meisten bevorzugt eine Dichte im Bereich von 0,88 bis 0,93 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,3 bis 5 dg/min.
Die Abdichtungsfolie umfaßt weiterhin mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einem linearen Copolymer von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin, einem Hochdruckpolyethylen und Gemischen davon. Vorzugsweise umfaßt die Zusammensetzung der Abdichtungsfolie 10 bis 100 Gewichtsteile eines Copolymers von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin, hergestellt in einem Polymerisationsverfahren, bei dem ein Polymerisationskatalysator mit einer reaktiven Stelle verwendet wird, und 0 bis 90 Gewichtsteile mindestens eines Polymers, ausgewählt aus einem linearen Copolymer von Ethylen und Gemischen davon. In besonders bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Zusammensetzung 20–100 und insbesondere 50–100 Teile des Copolymers, das unter Verwendung des Katalysators mit einer reaktiven Stelle erhalten wird, und deshalb umgekehrt 0–80 Teile bzw. insbesondere 0–50 Teile der vorstehend spezifizierten anderen Polymere.
Die Dicke der Abdichtungsfolie und der dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylen kann gemäß dieser Erfindung variieren. In einer Ausführungsform dieser Erfindung beträgt zum Beispiel die Dicke der dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylen annähernd ein Mil (oder 25 Mikrometer) und die der Abdichtungsfolie annähernd ein Mil (oder 25 Mikrometer), während in einer anderen Ausführungsform die Dicke der dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylen im Bereich von 5 bis 110 Mikrometern liegt, wobei die Gesamtdicke der Folie im Bereich von 40 bis 130 Mikrometern liegt.
Darüber hinaus können andere Ausführungsformen der Erfindung eine Dicke der dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylen zwischen 5 und 50 Mikrometern oder zwischen 5 und 20 Mikrometern haben. Weiterhin kann der Schmelzindex der dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylen in anderen Ausführungsformen kleiner als 1 dg/min sein.
In bevorzugten Ausführungsformen bezüglich der Beutel der vorliegenden Erfindung hat die Folie eine Steifigkeit von mindestens 25000 psi (= 170 MPa).
In einer bevorzugten Ausführungsform bezüglich der Beutel der vorliegenden Erfindung hat das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer eine Dichte im Bereich von 0,8 bis 0,93 g/cm³, insbesondere im Bereich von 0,88 bis 0,91 g/cm³; und einen Schmelzindex von weniger als 5 dg/min, besonders im Bereich von 0,3 bis 2 dg/min und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 1,5 dg/min.
In einer weiteren Ausführungsform ist das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer ein Ethylen/Buten-1-Copolymer, ein Ethylen/Hexen-1-Copolymer, Ethylen/Octen-1-Copolymer oder ein Ethylen/Hexen-1/Buten-1-Terpolymer.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin gemäß Anspruch 13 ein Verfahren zur Herstellung von Beuteln, gefüllt mit einem fließfähigen Material, bereit, wobei eine vertikale Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung verwendet wird.
Obwohl hier Schmelzindexbereiche angeführt werden, ist es selbstverständlich, daß die Polymere Schmelzindizes haben, die typisch für Polymere mit Folienqualität sind.
Die Erfindung wird insbesondere in bezug auf eine mehrfache Schicht oder einen Verbundstoff aus zwei Schichten von Abdichtungsfolie und einer dazwischengelegten Versteifungsschicht aus Polyethylenfolie beschrieben. Die letzteren Mehrschichtfolien werden wegen der Fähigkeit, sowohl einen Überlappungsverschluß als auch einen Lamellenverschluß zu bilden, und der im großen und ganzen abwesenden Kräuselung im Laminat bevorzugt. Außerdem wird, obgleich die nicht abdichtende Schicht eine Schicht mit höherer Steifigkeit sein kann, die aus einem Polymer mit einem Schmelzpunkt von nicht mehr als 140°C erzeugt ist, diese Schicht hier besonders in bezug auf eine Schicht aus Polyethylen beschrieben.
Die Mehrschichtfolie wird zum Teil aus einer Zusammensetzung hergestellt, umfassend 10 bis 100 Gewichtsteile eines Copolymers von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin, hergestellt in einem Polymerisationsverfahren, bei dem ein Polymerisationskatalysator mit einer reaktiven Stelle verwendet wird, und 0 bis 90 Gewichtsteile mindestens eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem linearen Copolymer von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin mit einer Dichte von 0,900 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 dg/min, einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,924 g/cm³ und einem Schmelzindex von etwa 1 bis 10 dg/min und Gemischen davon. In den Ausführungsformen umfaßt die Zusammensetzung 20–100 und insbesondere 50–100 Teile des Copolymers, das unter Verwendung des Katalysators mit einer reaktiven Stelle erhalten wird, und umgekehrt 0–80 und 0–50 Teile des vorstehend spezifizierten anderen Polymers.
Das Polyethylen der Zwischenschicht kann ein sogenanntes Hochdruckpolyethylen oder ein sogenanntes lineares Polyethylen und Gemische davon sein. In den Ausführungsformen besteht das Polyethylen aus 0–100 Gew.-% eines Polyethylens hoher Dichte, einschließlich Polyethylen hoher Dichte mit hohem Molekulargewicht, vorzugsweise 20–100 Gew.-% eines solchen Polyethylens und ganz besonders 75–100 Gew.-% eines solchen Polyethylens. Der Rest des Polyethylens, wenn vorhanden, d.h. 0–80 Gew.-% und insbesondere 0–25 Gew.-%, ist ein lineares Polyethylen oder ein wiederverwendetes Polyethylen, das aus einer von einer Vielzahl von Quellen erhalten wird, mit der Maßgabe, daß das wiederverwendete Polyethylen den entsprechenden staatlichen oder anderen Regelungen zum Verpacken des Materials, das verpackt werden soll, entspricht. Die für die Zwischenschicht (Versteifung) verwendete Zusammensetzung muß den hier spezifizierten Werten von Dichte und Schmelzindex entsprechen, nämlich ein Polyethylen mit einer Dichte von mindestens 0,93 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 1 dg/min sein.
Verfahren zur Herstellung von sogenanntem Hochdruckpolyethylen aus Ethylenmonomer werden seit Jahrzehnten technisch durchgeführt. Eine Vielzahl solcher Polymere ist erhältlich. Das Hochdruckpolyethylen der Abdichtungsschicht hat eine Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, insbesondere 0,918 bis 0,925 g/cm³. Außerdem hat das Hochdruckpolyethylen einen Schmelzindex im Bereich von 1 bis 10 dg/min und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 dg/min. Für die dazwischengelegte Schicht würde das Hochdruckpolyethylen eine Dichte und einen Schmelzindex in dem hier beschriebenen Bereich haben.
Verfahren zur technischen Herstellung von linearem Polyethylen sind seit mehr als dreißig Jahren bekannt. Solche Verfahren können bei einer Temperatur oberhalb der Solubilisierungstemperatur des Polymers durchgeführt werden, in welchem Fall das Polymer in Lösung verbleibt, oder die Verfahren können unterhalb der Solubilisierungstemperatur durchgeführt werden, in welchem Fall das Polymer als Aufschlämmung in dem Polymerisationslösungsmittel verbleibt. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die Polymerisation in der Gasphase in Abwesenheit von Lösungsmittel durchgeführt wird. Andere Verfahren arbeiten bei sowohl hoher Temperatur als auch hohem Druck. Die verwendeten Katalysatoren basieren häufig auf Titan und werden als Koordinationskatalysatoren bezeichnet; solche Katalysatoren können auch als Mehrstellen-Katalysatoren oder heterogene Katalysatoren beschrieben werden. Das erhaltene Polymer ist von Natur aus linear, im Gegensatz zu der verzweigten Natur von Hochdruckpolyethylen. Lineares Polyethylen niedriger Dichte wird durch die Copolymerisation von Ethylen mit mindestens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin-Kohlenwasserstoff-Comonomer erhalten. Beispiele dafür sind Buten-1, Hexen-1 und Octen-1. Das lineare Polyethylen niedriger Dichte hat eine Dichte im Bereich von 0,900 bis 0,930 g/cm³, vorzugsweise 0,912 bis 0,930 g/cm³ und insbesondere im Bereich von 0,918 bis 0,925 g/cm³. Außerdem hat das Polymer einen Schmelzindex im Bereich von 0,3 bis 10,0 dg/min, vorzugsweise 0,3 bis 2,0 dg/min und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 1,5 dg/min.
Das Polyethylen hoher Dichte hat eine Dichte von mindestens 0,930 g/cm³, insbesondere im Bereich von 0,935 bis 0,965 g/cm³. Ähnlich hat das Polyethylen hoher Dichte einen Schmelzindex von weniger als 1 dg/min und insbesondere im Bereich von 0.01 bis 0,3 dg/min; ein Polymer am unteren Ende dieses Bereiches kann als Polyethylen mit hohem Molekulargewicht klassifiziert werden. Das Polyethylen hoher Dichte kann Hochdruckpolyethylen oder lineares Polyethylen sein.
Das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Ethylencopolymer kann erhalten werden, indem eine Vielzahl von Polymerisationsverfahren der vorstehend beschriebenen Art zur Herstellung von linearem Polyethylen niedriger Dichte, z.B. Verfahren, die in Lösung, in der Gasphase und als Aufschlämmungsverfahren arbeiten, verwendet wird. Bezugnahmen auf die Verwendung von Katalysatoren mit einer reaktiven Stelle in Polymerisationsverfahren werden in Mo-dern Plastics, S. 15, Mai 1993, Plastics Focus Vol. 25, No. 12, 21. Juni 1993, und in Exxon Chemical Exact Facts, Vol. 1, No. 1, Februar 1993, vorgenommen. Derartige Polymere werden durch die Copolymerisation von Ethylen mit minde stens einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin-Kohlenwasserstoff-Comonomer erhalten. Beispiele dafür sind Buten-1, Hexen-1 und Octen-1. Der verwendete Katalysator ist ein sogenannter Katalysator mit einer reaktiven Stelle, von denen bestimmte auch als Metallocen-Katalysatoren oder Katalysatoren mit gespannter Geometrie bezeichnet werden können.
Der Begriff "Katalysator mit einer reaktiven Stelle" bedeutet einen Metallocen-Katalysator oder einen Katalysator mit gespannter Geometrie. Metallocen-Katalysatoren sind metallorganische Koordinationsverbindungen, die als Cyclopentadienyl(Cp)-Derivat eines Übergangsmetalls oder Metallhalogenids erhalten werden. Das Metall ist durch Elektronen, die sich in Orbitalen bewegen, die sich oberhalb und unterhalb der Ebene des Rings ausbreiten (pi-Bindung) an den Cp-Ring gebunden. Metallocen-Katalysatorsysteme reagieren äußerst empfindlich auf die Geometrie des katalytischen Zentrums am Übergangsmetall (die "reaktive Stelle"). Beispiele von Katalysatoren mit einer reaktiven Stelle sind Cp₂TiCl₂, Cp₂ZrCl₂, Cp₂HfCl₂, (C₅(CH₃)₂)₃TiCl₂, Ph₂Me(Ind)₂ZrCl₂, [Me₄CpSi(Me)₂N(t-Bu)]TiCH₂[o-PhN(Me₂)], Cp₂FeB(C₂F₂)₄.
Das mit dem Katalysator mit einer reaktiven Stelle erhaltene Polyethylen hat vorzugsweise eine Dichte im Bereich von 0,8 bis 0,93 g/cm³, darüber hinaus im Bereich von 0,88 bis 0,930 g/cm³ und insbesondere im Bereich von 0,89 bis 0,910 g/cm³ Außerdem hat das Polymer vorzugsweise einen Schmelzindex von weniger als 5 dg/min, besonders im Bereich von 0,3 bis 2,0 dg/min und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 1,5 dg/min. Bevorzugte Polymere sind Ethylen/Buten-1, Ethylen/Hexen-1, Ethylen/Octen-1 und Ethylen/Hexen-1/Buten-1-Terpolymere.
Die Mehrschichtpolyethylenfolie in einer Ausführungsform hat eine Dicke von 40 bis 130 Mikrometern und insbesondere im Bereich von 50 bis 100 Mikrometern. In speziellen Ausführungsformen liegt die Dicke des Laminats vorzugsweise im Bereich von 50 bis 70 Mikrometern. Die Abdichtungsschichten auf den gegenüberliegenden Seiten der dazwischengelegten Polyethylenschicht haben vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Dicke, obgleich dies nicht unbedingt notwendig ist, mit der Maßgabe, daß den Anforderungen für die beabsichtigte Endnutzung entsprochen wird, um zu erlauben, daß die Folie umgewendet wird und/oder gegenüberliegende Seiten wie in einer Röhre miteinander verbunden werden. Die dazwischengelegte Schicht hat eine Dicke von 5 bis 110 Mikrometern, in einer Ausführungsform von 5 bis 50 Mikrometern und insbesondere von 8 bis 16 Mikrometern in anderen Ausführungsformen.
Der M₁₁-Test ist wie folgt: Allgemein ausgedrückt ist der M₁₁-Test ein Falltest, der mit 1,3 Liter Wasser gefüllten Beuteln durchgeführt wird. In dem Test werden Beutel, die 1,3 Liter Wasser mit einer Temperatur von 10 ± 5°C enthalten, aus einer 32 cm breiten Folienbahn auf einer vertikalen Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung Prepac IS-6 hergestellt. Die Bahn der Folie wird zu einer zusammenhängenden Röhre mit einem Überlappungsverschluß geformt, wobei die Röhre einen Innendurchmesser von annähernd 9,8 cm hat. Eine typische vertikale Verschließspannbacke der Vorrichtung Prepac IS-6 hat einen rechteckigen Verschließdraht von annähernd 3,5 × 0,3 mm, hergestellt aus Nichrom-Legierung, und eine quergerichtete Verschließspannbacke mit einem Verschließdraht von annähernd 1,8 × 0,7 mm, hergestellt aus Nichrom-Legierung. Die Arbeitsweise des vertikalen und des quergerichteten Verschließelements sollte für die verwendete spezielle Folienart und Dicke optimiert werden. Typischerweise wird während des vertikalen Verschließens der Röhre ein Strom von 35–50 A bei 14–24 Volt für etwa 0,2–0,5 Sekunden durch den Verschließdraht geleitet. Die Kraft, die durch die vertikalen Verschließspannbacken auf die Folie ausgeübt wird, beträgt etwa 8 N, angewendet für eine Verweilzeit von etwa 0,9 Sekunden Die vertikale Verschließspannbacke wird mit Wasser von 13° ± 6°C gekühlt. Während des quergerichteten Verschließens der Röhre wird ein Strom von 35–55 A bei 10–15 Volt für etwa 0,2–0,5 Sekunden durch den Verschließdraht geleitet. Die Kraft, die durch die quergerichteten Verschließspannbacken auf die Folie ausgeübt wird, beträgt etwa 19 N, angewendet für eine Verweilzeit von etwa 0,9 Sekunden. Die quergerichtete Verschließspannbacke wird mit Wasser von 13° ± 6°C gekühlt. Beide Verschließspannbacken sind mit einem 150 μm dicken Glasfaserband bedeckt, das mit Teflon Polytetrafluorethylen-Harz imprägniert ist. Im Hinblick auf die Optimierung der Verschließvorgänge wird anerkannt, daß die Verschließbedingungen (z.B. Stromstärke, Spannung und Verweilzeit) von der Dicke und den Schmelzeigenschaften der Folie abhängen. Zum Beispiel würde eine 50-μm Folie eine geringere Stromstärke und Spannung, die durch den Rheostat an der Vorrichtung gesteuert werden, erfordern als eine 75-μm-Folie. Typischerweise erfordert eine derartige Änderung der Foliendicke eine Anpassung von annähernd 10% des Rheostatbereichs.
Die wassergefüllten Beutel, die das kalte Wasser enthalten, werden aus einer Höhe von 335 cm auf einen Zementfußboden fallen gelassen. Die Beutel werden mit der Längsachse der Röhre, d.h. des Beutels, positioniert, übereinstimmend mit einer imaginären vertikalen Linie.
Jeder Beutel, aus dem Wasser fließt oder tropft, nachdem der Beutel auf den Fußboden fallen gelassen wurde, wird als "Lecker" bezeichnet Die Anzahl der Lecker, ausgedrückt als Prozentsatz der Gesamtzahl fallengelassener Beutel, ist der M₁₁-Testwert für die spezielle getestete Folie. Es soll bemerkt werden, daß der M11-Testwert sowohl von der Dicke der Folie als auch von dem Material, aus dem die Folie hergestellt ist, beeinflußt wird.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Gemische können durch Mischen der Bestandteile vor dem Einführen in den Einfülltrichter eines Folienextruders hergestellt werden oder können durch Mischen der Bestandteile zu der Zeit der Extrusion unmittelbar vor dem erneuten Schmelzen in dem Extruder hergestellt werden, oder in einer anderen Ausführungsform können die Bestandteile in dem Extruder als Schmelze gemischt werden.
Das Ethylen/α-Olefin-Copolymer oder das Gemisch von Ethylen/α-Olefin-Copolymer, z.B. in Pelletform, kann in einen Folienextruder eingeführt und unter Verwendung bekannter Techniken zu einer Folienform extrudiert werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Folie ist das sogenannte Blasfolienver fahren, das in der kanadischen Patentschrift 460963, ausgegeben am 8. November 1949 an E.D. Fuller, offenbart ist. Ein anderes bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Folie verwendet in dem Blasfolienverfahren einen internen oder externen Kühldorn, wie zum Beispiel in der kanadischen Patentschrift 893216, ausgegeben am 15. Februar 1972 an M. Bunge und C.V. Thomas, offenbart ist.
Die Folie wird nach der Herstellung in Längsrichtung zu geeigneten Breiten geschnitten. Die Breite wird auf der Grundlage des Durchmessers der Röhre, die auf der vertikalen Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung erzeugt werden soll, ausgewählt.
Die bevorzugte Methode zur Herstellung der Mehrschichtfolie besteht in der Verwendung eines Blasfolien-Coextrusionsverfahrens, obgleich andere Methoden zur Herstellung der Folie verwendet werden können.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß Verarbeitungshilfsstoffe, z.B. UV-Stabilisatoren, Antiblockiermittel, Gleithilfsstoffe, den Polymeren, aus denen die Beutel der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, hinzugesetzt werden können.
Die Beutel der vorliegenden Erfindung werden bei der Verpackung fließfähiger Materialien, z.B. Flüssigkeiten, wie sie vorstehend definiert wurden, verwendet. Besonders können die Beutel bei der Verpackung von Milch verwendet werden.
Die Mehrschichtfolie ist besonders bei der Erzeugung von Beuteln unter Verwendung einer vertikalen Vorrichtung zur Formgebung, Füllung und Abdichtung verwendbar. Im einzelnen stellt die Mehrschichtfolie verbesserte Steifigkeit verglichen mit der Einschichtabdichtfolie, verbesserte Klarheit, verglichen mit der HDPE-Folie, bereit und verbessert weiterhin die Leistungen beim Laufvermögen der Einschichtabdichtungsfolien, wie hier beschrieben ist.
BEISPIEL
EINLEITUNG
Die Folien wurden auf einer Fünfschicht-Blasfolien-Coextrusionsanlage hergestellt. Die Anlage besteht aus fünf Extrudern (A bis E), die zu einer kreisförmigen Düse von acht Inch Durchmesser führen. Die beiden "Hüllenschicht"-Extruder A und E waren 2,5''(= 65 mm)-Einschnecken-Extruder, während die drei "Kern"-Extruder B, C und D 2'' (= 50 mm) hatten. Zur Anlage gehören ein oszillierender Spalt, Koronabehandler, Kantenführer und eine Gegentakt-Aufrollmaschine mit einer Schneideanlage, die zum oberflächengetriebenen oder mittengetriebenen Aufrollen imstande ist. Die Breite des Turmspalts und der Aufrollmaschine erlauben auch Aufblasverhältnisse bis zu etwa 4:1.
FOLIENEXTRUSION

Die Zubereitungen für die Hüllen- und Kernschichten wurden vorgemischt. Ein Kontrollgemisch aus linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE)/Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), zwei Polymerzubereitungen auf Basis von Katalysatoren mit einer reaktiven Stelle und zwei Polyethylene hoher Dichte wurden ausgewählt:

Kontrolle	85% Sclair 11L4B Octen LLDPE, Dichte = 0,920 g/cm³, M.I. = 0,75
	15% Nova LF0521A LDPE, Dichte = 0,921 g/cm³, M.I. = 5,0

Folie auf Basis von Katalysator mit einer reaktiven Stelle (SSC)

SSC #1	52,5% Exact 3028 Butencopolymer mPE, Dichte = 0,900 g/cm³
	M.I. = 1,20
	40% Exact 4011 Butencopolymer mPE, Dichte = 0,887 g/cm³,
	M.I. = 2,20
	3,4% Duex 8876 Gleit/Antiblockierkonzentrat
	0,10% MB35102 Antiblockierkonzentrat
	4,0% SAX 7401 Extrusionshilfsstoffkonzentrat
	(mPE bedeutet Metallocen-Polyethylen)
SSC #2	92,5% Exact 3033, Buten-Hexen-Terpolymer mPE,
	Dichte = 0,900 g/cm³, M.I. = 1,20
	3,4% Duex 8876 Gleit/Antiblockierkonzentrat
	0,1% MB35102 Antiblockierkonzentrat

	4,0% SAX 7401 Extrusionshilfsstoffkonzentrat

HDPE #1	Sclair 16A, Dichte = 0,945 g/cm³
HDPE #2	Sclair 19C, Dichte = 0,957 g/cm³

Alle vorstehenden Kennzeichnungen sind entweder Handelsmarken oder Bezeichnungen, die im Handel erhältlich sind.
Die Kontrollfolie wurde mit einem Aufblasverhältnis von 2:1 hergestellt. Die anderen Folien wurden mit einem Aufblasverhältnis von 3:1 hergestellt. Die Folien wurden als eine abgeflachte Röhre aufgewickelt und zu einer schmaleren Breite geschnitten.
FOLIENTESTUNG
Die Folien wurden auf der Füllvorrichtung Prepac IS-6 laufen gelassen, um die Lauffähigkeit zu beurteilen, um Beutel zur Bewertung in einem Krug herzustellen und um Beutet für einen Beutel-Falltest herzustellen.
Für den Beutel-Falltest wurden Folien zu mit 1,3 Liter Wasser gefüllten Beuteln verarbeitet. Für jeden Beutel-Falltest wurden annähernd 200 Beutel von elf Fuß auf einen Zementfußboden auf das Ende fallen gelassen Die Ergebnisse des Beutel-Falltests sind in 1 angegeben.
ANALYSE
Aus den Ergebnissen kann man schlußfolgern, daß die Kombination eines Kerns aus HDPE mit Hüllenschichten aus Polymeren auf Basis von Katalysatoren mit einer reaktiven Stelle oder Metallocen-Katalysatoren eine Folie mit verbesserter Klarheit, angemessener Steifigkeit, um auf dem vorhandenen IS-6 gut zu laufen, und guter Schlagfestigkeit beim Fallen der Beutel ergibt.
Eine Struktur wie diese mit mPE auf den Hüllenschichten und anderen Polymeren im Kern würde den Vorteil der niedrigeren Verschließtemperatur von mPE bei dem vertikalen Verschluß haben.

Claims

Beutel, gefüllt mit einer Flüssigkeit, Emulsion oder Paste und gebildet aus einer Mehrschichtfolie auf einer senkrechten Formen-Füllen-Versiegeln-Maschine, wobei der Beutel transversal impulsversiegelte Enden aufweist, wobei die Folie eine Steifheit von mindestens 20.000 psi (138 MPa) aufweist und wobei die Folie mindestens eine Schicht eines Versiegelungsfilms und mindestens eine Versteifungsschicht aus Niederdruckpolyethylen mit einer größeren Steifheit als die Schicht eines Versiegelungsfilms umfasst, wobei der Versiegelungsfilm aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, umfassend 10 bis 100 Gewichtsteile eines Copolymers von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀ Alpha-Olefin, hergestellt in einem Polymerisationsverfahren unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators mit einer reaktiven Stelle, und von 0 bis 90 Gewichtsteilen mindestens eines Polymers, ausgewählt aus einem linearen Copolymer von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀ Alpha-Olefin mit einer Dichte von 0,900 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 dg/min, das von dem Polymer auf Basis eines Katalysators mit einer reaktiven Stelle verschieden ist, einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 1 bis 10 dg/min und Blends davon, wobei die Versteifungsschicht aus Polyethylen aus Polyethylen mit einer Dichte von mindestens 0,93 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 1 dg/min gebildet ist und wobei die Versteifungsschicht eine Dicke von 5 bis 110 μm aufweist und die Mehrschichtfolie eine Dicke von 40 bis 130 μm aufweist.
Beutel nach Anspruch 1, wobei die Versteifungsschicht der Folie ein Hochdruckpolyethylen oder ein lineares Polyethylen oder ein Blend davon ist.
Beutel nach Anspruch 1, wobei die Versteifungsschicht eine Dichte in dem Bereich von 0,935 bis 0,965 g/cm³ und einen Schmelzindex in dem Bereich von 0,01 bis 0,3 dg/min aufweist.
Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versteifungsschicht eine Dicke in dem Bereich von 5 bis 50 μm aufweist und die Folie eine Dicke von 50 bis 100 μm aufweist.
Beutel nach Anspruch 4, wobei die Versteifungsschicht eine Dicke in dem Bereich von 8 bis 16 μm aufweist und die Folie eine Dicke von 50 bis 70 μm aufweist.
Beutel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke der Versteifungsschicht aus Polyethylen ungefähr 25 μm und die der Versiegelungsschicht ungefähr 25 μm beträgt.
Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versteifungsschicht aus Polyethylen zwischen Schichten aus Polymer auf Basis eines Katalysators mit einer reaktiven Stelle angeordnet ist.
Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folie eine Steifheit von mindestens 25.000 psi (175 MPa) aufweist.
Beutel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer eine Dichte in dem Bereich von 0,8 bis 0,93 g/cm³ und einen Schmelzindex von weniger als 5 dg/min aufweist.
Beutel nach Anspruch 9, in welchem das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer eine Dichte in dem Bereich von 0,88 bis 0,93 g/cm³ und einen Schmelzindex in dem Bereich von 0,3 bis 2 dg/min aufweist.
Beutel nach Anspruch 10, in welchem das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer eine Dichte in dem Bereich von 0,89 bis 0,910 g/cm³ und einen Schmelzindex in dem Bereich von 0,5 bis 1,5 dg/min aufweist.
Beutel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, in welchem das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer aus Ethylen/Buten-1-Copolymeren, Ethylen/Hexen-1-Copolymeren, Ethylen/Octen-1-Copolymeren und Ethylen/Hexen-1/Buten-1-Terpolymeren ausgewählt ist.
Verfahren zum Herstellen von mit Flüssigkeit, Emulsion oder Paste gefüllten Beuteln unter Verwendung einer senkrechten Formen-, Füllen- und Versiegeln-Vorrichtung, in welchem Verfahren jeder Beutel aus einer flachen Folienbahn durch das Formen einer rohrförmigen Folie daraus mit einer Längsversiegelung und das anschließende Abflachen der rohrförmigen Folie an einer ersten Stelle und das transversale Impulswärmeversiegeln der rohrförmigen Folie an der abgeflachten Stelle, das Füllen der rohrförmigen Folie mit einer vorbestimmten Flüssigkeits-, Emulsions- oder Pastenmenge über der ersten Stelle, das Abflachen der rohrförmigen Folie über der vorbestimmten Menge an einer zweiten Stelle und das transversale Impulswärmeversiegeln der rohrförmigen Folie an der zweiten Stelle hergestellt wird, wobei die Beutel aus einer flachen Folienbahn hergestellt sind, die aus einer Mehrschichtfolie hergestellt ist, umfassend mindestens eine Schicht eines Versiegelungsfilms und mindestens eine Versteifungsschicht aus Niederdruckpolyethylen, die eine größere Steifheit als die Versiegelungsfilmschicht aufweist, wobei der Versiegelungsfilm aus einer Zusammensetzung hergestellt ist, umfassend 10 bis 100 Gewichtsteile eines Copolymers von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀ Alpha-Olefin, hergestellt in einem Polymerisationsverfahren unter Verwendung eines Polymerisationskatalysators mit einer reaktiven Stelle, und von 0 bis 90 Gewichtsteilen mindestens eines Polymers, ausgewählt aus einem linearen Copolymer von Ethylen und mindestens einem C₄-C₁₀ Alpha-Olefin mit einer Dichte von 0,900 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 dg/min, das von dem Polymer auf Basis eines Katalysators mit einer reaktiven Stelle verschieden ist, einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 1 bis 10 dg/min und Blends davon, wobei die Versteifungsschicht aus Polyethylen aus Polyethylen mit einer Dichte von mindestens 0,93 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 1 dg/min gebildet ist und wobei die Versteifungsschicht eine Dicke von 5 bis 110 μm aufweist und die Mehrschichtfolie eine Dicke von 40 bis 130 μm und eine Steifheit von mindestens 20.000 psi (138 MPa) aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Beuteln nach Anspruch 13, wobei die Versteifungsschicht Hochdruckpolyethylen oder lineares Polyethylen oder Blends davon ist.
Verfahren zum Herstellen von Beuteln nach Anspruch 13, wobei das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer eine Dichte in dem Bereich von 0,8 bis 0,93 g/cm³ und einen Schmelzindex von weniger als 5 dg/min aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Beuteln nach Anspruch 13, in welchem das mit einem Katalysator mit einer reaktiven Stelle hergestellte Copolymer aus Ethylen/Buten-1-Copolymeren, Ethylen/Hexen-1-Copolymeren, Ethylen/Octen-1-Copolymeren und Ethylen/Hexen-1/Buten-1-Terpolymeren ausgewählt ist.