DE69737571T2

DE69737571T2 - Beutel zum verpacken fliessfähiger materialien

Info

Publication number: DE69737571T2
Application number: DE69737571T
Authority: DE
Inventors: Daniel James Sarnia FALLA
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: ES2284182T3; CN1246099A; AU2254797A; EP0998388B1; CN1078160C; JP2001512402A; WO1998034844A1; AU742162B2; EP0998388B9; CA2280910C; EP0998388A4; EP0998388A1; DE69737571D1; CA2280910A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Beutel, der für eine Verbrauchsverpackung verwendet wird, hergestellt aus bestimmten Folienstrukturen, der geeignet ist zum Verpacken von fließfähigen Materialien, z.B. Flüssigkeiten, wie etwa Milch.
Die U.S. Patente Nr. 4,503,102, 4,521,437 und 5,288,531 offenbaren die Herstellung einer Polyethylenfolie zur Verwendung bei der Herstellung eines Einwegbeutels zum Verpacken von Flüssigkeiten, wie etwa Milch. Das U.S. Patent Nr. 4,503,102 offenbart Beutel, die hergestellt werden aus einem Gemisch aus einem linearen Ethylencopolymer, copolymerisiert aus Ethylen und einem alpha-Olefin im C₄- bis C₁₀-Bereich und einem Ethylenvinylacetatpolymer, copolymerisiert aus Ethylen und Vinylacetat. Das lineare Polyethylencopolymer hat eine Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 g/10 Minuten. Das Ethylenvinylacetatpolymer hat ein Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einen Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten. Das in U.S. Patent Nr. 4,503,102 offenbarte Gemisch hat ein Gewichtsverhältnis von linearem Polyethylen mit geringer Dichte zu Ethylenvinylacetatpolymer von 1,2:1 bis 4:1. U.S. Patent Nr. 4,503,102 offenbart auch Laminate, die als eine Dicht- bzw. Versiegelungsfolie das zuvor genannte Gemisch aufweisen.
U.S. Patent Nr. 4,521,437 beschreibt Beutel, die hergestellt sind aus einer Dichtfolie, die von 50 bis 100 Teile eines linearen Copolymers aus Ethylen und 1-Octen ist, mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 g/10 Minuten und 0 bis 50 Gewichtsteilen mindestens eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem linearen Copolymer von Ethylen und einem C₄-C₁₀-alpha-Olefin mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,3 bis 2,0 g/10 Minuten, einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,924 g/cm³ und einem Schmelzindex von 1 bis 10 g/10 Minuten und Gemische davon. Die Dichtfolie, die in U.S. Patent Nr. 4,521,437 offenbart wird, war ausgewählt auf der Basis der Bereitstellung von (a) Beuteln mit einem M-Test-Wert, der wesentlich kleiner ist bei der gleichen Foliendicke als der, der für Beutel erhalten wird, die mit Folie hergestellt werden aus einem Gemisch aus 85 Teilen eines linearen Ethylen/1-Butencopolymers mit einer Dichte von 0,919 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,75 g/10 Minuten und 15 Teilen eines Hochdruckpolyethylens mit einer Dichte von 0,918 g/cm³ und einem Schmelzindex von 8,5 g/10 Minuten oder (b) einem M(2)-Test-Wert von weniger als 12 %, für Beutel mit einem Volumen von größer als 1,3 bis 5 Liter, oder (c) einem M(1.3)-Test-Wert von weniger als 5 % für Beutel mit einem Volumen von 0,1 bis 1,3 Liter. Die M, M(2) und M(1.3)-Tests sind definierte Beutelfalltests im U.S. Patent Nr. 4,521,437. Die Beutel können auch aus Verbundfolien hergestellt werden, worin die Dichtfolie mindestens die innere Schicht bildet.
Jedoch das Hochdruckpolyethylen, das in U.S. Patent Nr. 4,521,437 beschrieben ist, ist nicht so beschrieben, dass es eine hohe Schmelzfestigkeit aufweist und alle der Hochdruckpolyethylenharze, die in den Beispielen verwendet werden, haben einen Schmelzindex von größer als 1 g/10 Minuten. Darüber hinaus gibt es keine Lehre in dem Patent, dass für Polyethylenpolymergemische die Festigkeit nicht mit der Heißklebefestigkeit oder Dichtheitsleistungsfähigkeit korreliert.
U.S. Patent Nr. 5,288,531 offenbart Beutel, die hergestellt sind aus einer Folienstruktur aus einem Gemisch aus (a) von 10 bis 100 Gewichtsprozent mindestens einer polymeren Dichtungsschicht aus einem linearen Ethylencopolymer mit ultrageringer Dichte, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₀, mit einer Dichte von 0,89 g/cm³ bis weniger als 0,915 g/cm³ und (b) von 0 bis 90 Gewichtsprozent mindestens eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem linearem Copolymer von Ethylen und einem C₃-C₁₃-alpha-Olefin mit einer Dichte von mehr als 0,916 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten, einem Hochdruckpolyethylen mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten, oder Ethylenvinylacetatcopolymer mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten. Die Heißverschweißungsschicht in dem U.S. Patent Nr. 5,288,531 liefert verbesserte Heißklebefestigkeit und geringere Heißverschweißungs- bzw. Heißversiegelungs-Initiierungstemperatur in einer coextrudierten Doppelschicht- oder Dreischicht-Mehrschichtfolienstruktur, die hier beschrieben ist.
Die Polyethylenbeutel, die im Stand der Technik beschrieben sind, weisen einige Nachteile auf. Die Probleme, die mit Folien verbunden sind, die im Stand der Technik bekannt sind, betreffen die Veschweißungseigenschaften und die Leistungseigenschaften der Folie zum Herstellen von Beuteln. Im Speziellen zeigen Beutel, in welchem sich fließfähiges Material, z.B. Milch, befindet, die aus Folien nach dem Stand der Technik hergestellt werden, im Allgemeinen ein hohes Auftreten von „Leckstellen", d.h. Verschweißungsdefekte, wie etwa Nadellöcher, die an oder nahe der Verschweißung entstehen, was zum Austritt aus dem Beutel führt. Wenngleich die Verschweißungs- bzw. Dicht- und Leistungseigenschaften der Folie nach dem Stand der Technik allgemein zufriedenstellend gewesen sind, besteht weiterhin ein Bedarf in der Industrie für bessere Verschweißungs- und Leistungseigenschaften von Folien zur Herstellung von hermetisch abgedichteten Beuteln, die fließfähige Materialien enthalten. Im Spezielleren besteht ein Bedarf für verbesserte Verschweißungseigenschaften der Folie, wie etwa Heißklebrigkeit und Schmelzfestigkeit, um die Verarbeitbarkeit der Folie zu verbessern und Beutel, die aus den Folien hergestellt sind, zu verbessern.
Zum Beispiel ist die Anlagengeschwindigkeit einer bekannten Verpackungsausstattung, die verwendet wird zum Herstellen von Beuteln, wie etwa Form-, Füll- und Verschweißungsvorrichtungen, derzeit begrenzt durch die Verschweißungseigenschaften der Folie, die in den Maschinen verwendet wird.
Polyethylenfolien nach dem Stand der Technik haben eine geringe Schmelzfestigkeit. Daher ist die Geschwindigkeit, mit welcher eine Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung einen Beutel produzieren kann, begrenzt und daher ist die Anzahl von Beuteln, die auf einer Form-, Befüll- und Verschweißungsmaschine hergestellt werden, begrenzt. Wenn die Schmelzfestigkeit erhöht wird, dann kann die Geschwindigkeit einer Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung erhöht werden und so kann die Anzahl von produzierten Beuteln erhöht werden. Bis zur vorliegenden Erfindung haben viele erfolglos versucht die Verschweißungseigenschaften der Polymerzusammensetzung, die für Beutelfolie verwendet wird, zu verbessern.
Gewünscht ist eine Polyethylenfolienstruktur für ein Beutelbehältnis mit verbesserter Schmelzfestigkeit, mit Leistungseigenschaften, die so gut oder besser sind als die von Beutelfolien nach dem Stand der Technik.
Es ist ebenfalls gewünscht, eine Folienstruktur für ein Beutelbehältnis bereitzustellen, die verarbeitet werden kann durch eine Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung als eine Monoschichtfolie.
Es ist weiterhin gewünscht, einen Beutel bereitzustellen, der hergestellt ist aus den oben genannten Folienstrukturen, sodass der Beutel eine verringerte Versagensrate aufweist.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Beutel, enthaltend ein fließfähiges Material, wobei der Beutel hergestellt ist aus einer Folienstruktur mit mindestens einer Dichtschicht aus einer polymeren Zusammensetzung, umfassend:

(a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und
(b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Beutel, der hergestellt ist aus einer coextrudierten Zweischichtfolie, enthaltend eine äußere Schicht aus linearem Polyethylen mit geringer Dichte und eine innere Dichtschicht aus der zuvor genannten polymeren Zusammensetzung.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Beutel, der hergestellt ist aus einer coextrudierten Dreischichtfolie, enthaltend eine äußere Schicht und eine Kernschicht aus linearem Polyethylen mit geringer Dichte und eine innere Dichtschicht aus der zuvor genannten polymeren Zusammensetzung.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen des oben genannten Beutels.
Eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Beutel, der hergestellt ist aus einer coextrudierten Dreischichtfolie, enthaltend eine äußere Schicht und eine Kernschicht aus Hochdruckpolyethylen mit geringer Dichte und eine innere Dichtschicht aus der oben genannten polymeren Zusammensetzung.
Es ist entdeckt worden, dass die Folienstrukturen für die Beutel der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Schmelzfestigkeit und Heißverschweißungsfestigkeit aufweisen, insbesondere die Endverschweißungsfestigkeit. Die Verwendung der Folien zum Herstellen von Beuteln der vorliegenden Erfindung in Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtungen führt zu Maschinengeschwindigkeiten, die höher sind als die, die derzeit erhältlich sind unter Verwendung von kommerziell erhältlicher Folie.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Beutelverpackung der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Beutelverpackung der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht der Folienstruktur eines Beutels der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine weitere vergrößerte Teilschnittansicht der Folienstruktur eines Beutels der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine noch weitere vergrößerte Teilschnittansicht der Folienstruktur eines Beutels der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine graphische Darstellung einer Endverschweißungsfestigkeit gegenüber der Schmelzfestigkeit.
Der Beutel der vorliegenden Erfindung, z.B. wie in 1 und 2 gezeigt, zur Verpackung fließfähiger Materialien wird hergestellt aus einer Monoschichtfolienstruktur aus einer polymeren Dichtschicht, die ein Gemisch aus einem linearen Polyethylen mit geringer Dichte und einem Hochdruckpolyethylen mit geringer Dichte mit einer hohen Schmelzfestigkeit ist. Das Gemisch kann auch ein Ethylenvinylacetatcopolymer enthalten.
„Schmelzfestigkeit", welche in der relevanten Technik auch als „Schmelzspannung" bezeichnet wird, wird hier definiert und quantifziert, um die Belastung oder Kraft zu bedeuten (gemäß Anwendung durch eine Wickeltrommel, ausgestattet mit einer Spannungszelle), die erforderlich ist, um ein geschmolzenes Extrudat mit einer spezifizierten Rate über seinem Schmelzpunkt zu ziehen, wenn es durch die Düse eines Standardplastometers, wie etwa dasjenige, das in ASTM D1238-E beschrieben ist, läuft. Schmelzfestigkeitswerte, die hier in Centi-Newton (cN) angegeben werden, werden bestimmt unter Verwendung eines Gottfert Rheotens bei 190 °C. Im Allgemeinen neigt für Ethylen-α-Olefininterpolymere und Hochdruckethylenpolymere die Schmelzfestigkeit dazu mit erhöhtem Molekulargewicht oder mit Verbreiterung der Molekulargewichtsverteilung und/oder mit erhöhten Schmelzflussverhältnissen zuzunehmen. Die Schmelzfestigkeit des Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte der vorliegenden Erfindung ist größer als 10 cN gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens Einheit bei 190 °C, vorzugsweise von 13 bis 40 cN und am meisten bevorzugt von 15 bis 25 cN. Weiterhin ist die Schmelzfestigkeit der Polymerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung größer als 10 cN gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens Einheit bei 190 °C, vorzugsweise von 15 bis 70 cN und am meisten vorzugsweise 15 bis 50.
Eine Komponente der Polymerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ein Polyethylen, das hier nachfolgend als „lineares Polyethylen mit geringer Dichte" („LLDPE") bezeichnet wird. Das LLDPE hat eine Dichte und einen Schmelzindex wie in Anspruch 1 angegeben. Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen LLDPE ist DOWLEX^TM 2045 (Marke von und kommerziell erhältlich von The Dow Chemical Company). Das LLDPE ist im Allgemeinen ein lineares Copolymer von Ethylen und einer kleineren Menge eines α-Olefins mit von 3 bis 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise von 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt 8 Kohlenstoffatomen. Das LLDPE für die Polymerzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hat eine Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³, am meisten bevorzugt von 0,918 bis 0,926 g/cm³; hat einen Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, vorzugsweise von 0,1 bis 10 g/10 Minuten, am meisten bevorzugt von 0,5 bis 2 g/10 Minuten, und hat im Allgemeinen ein I₁₀/I₂-Verhältnis von 0,1 bis 20, vorzugsweise von 5 bis 20 und am meisten bevorzugt von 7 bis 20.
Das LLDPE kann hergestellt werden durch das kontinuierliche, diskontinuierliche oder semi-kontinuierliche Lösungs-, Aufschlämmungs- oder Gasphasenpolymerisation von Ethylen und einem oder mehreren optionalen α-Olefincomonomeren in der Gegenwart eines Ziegler-Natta-Katalysators, wie etwa durch das Verfahren, das im U.S. Patent Nr. 4,076,698 von Anderson et al. offenbart ist.
Geeignete α-Olefine für das LLDPE der vorliegenden Erfindung sind dargestellt durch die folgende Formel: CH2 = CHRworin R ein Kohlenwasserstoffrest mit einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen ist. Das Interpolymerisationsverfahren kann eine Lösungs-, Aufschlämmungs- oder Gasphasentechnik oder Kombinationen davon sein. Geeignete α-Olefine zur Verwendung als Comonomere umfassen 1-Propylen, 1-Buten, 1-Isobutylen, 1-Penten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten, 1-Hepten und 1-Octen als auch andere Monomertypen, wie etwa Styrol, Halogen- oder Alkyl-substituierte Styrole, Tetrafluorethylen, Vinylbenzocyclobutan, 1,4-Hexadien, 1,7-Octadien und Cycloalkene, z.B. Cyclopenten, Cyclohexen und Cycloocten. Vorzugsweise wird das α-Olefin 1-Buten, 1-Penten, 4-Methyl-1-penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen oder Gemische davon sein. Mehr bevorzugt wird das α-Olefin 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen oder Gemische davon sein, da Beschichtungen, Profile und Folien, die mit der resultierenden Extrusionszusammensetzung hergestellt werden, besonders verbesserte Fehlgebrauchseigenschaften haben werden, worin solche höheren α-Olefine als Comonomere verwendet werden. Jedoch am meisten bevorzugt wird das α-Olefin 1-Octen sein und das Polymerisationsverfahren wird ein kontinuierliches Lösungsverfahren sein.
Die Molekulargewichtsverteilung der Ethylen-α-Olefininterpolymerzusammensetzungen und der Hochdruck-Ethylenpolymerzusammensetzungen wird bestimmt durch Gelpermeationschromatographie (GPC) auf einer Waters 150 Hochtemperaturchromatographieeinheit, ausgestattet mit Differenzialrefraktometer und drei Säulen mit gemischter Porosität. Die Säulen werden von Polymer Laborstories bezogen und sind üblich gepackt mit Porengrößen von 10³, 10⁴, 10⁵ und 10⁶ Å. Das Lösungsmittel ist 1,2,4-Trichlorbenzol, von welchem 0,3 gewichtsprozentige Lösungen der Proben zur Injektion vorbereitet werden. Die Flussrate ist 1,0 Milliliter/Minute, die Einheitsbetriebstemperatur ist 140 °C und die Injektionsgröße ist 100 Mikroliter.
Die Molekulargewichtsbestimmung hinsichtlich des Polymergrundgerüstes wird deduziert unter Verwendung eines Polystyrolstandards mit enger Molekulargewichtsverteilung (von Polymer Laborstories) in Verbindung mit ihren Elutionsvolumina. Die äquivalenten Polyethylenmolekulargewichte werden bestimmt unter Verwendung geeigneter Mark-Houwink-Koeffizienten für Polyethylen und Polystyrol (wie beschrieben von Williams und Ward in Journal of Polymer Science, Polymer Letters, Band 6, S. 621, 1968), um zur folgenden Gleichung zu gelangen: MPolyethylen = a·(MPolystyrol)b.
In dieser Gleichung ist a = 0,4316 und b = 1,0. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht M_w wird auf die übliche Art berechnet, entsprechend der folgenden Formel: M_w = Σ w_i × M_i, worin w_i und M_i die Gewichtsfraktion bzw. das Molekulargewicht der i-ten Fraktion sind, die von der GPC-Säule eluiert.
Für LLDPE ist Mw/Mn vorzugsweise 2 bis 7, im Besonderen 4.
Es wird angenommen, dass die Verwendung von LDPE mit hoher Schmelzfestigkeit in einer Folienstruktur für Beutel der vorliegenden Erfindung (1) einen Beutel liefert, der hergestellt werden kann mit einer schnellen Rate durch eine Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung, und (2) eine Beutelverpackung liefert, die weniger Lecks bzw. undichte Stellen aufweist, insbesondere wenn der Beutel der vorliegenden Erfindung verglichen wird mit Beuteln, die hergestellt sind aus linearem Polyethylen mit geringer Dichte, Polyethylen mit geringer Dichte oder einer Kombination davon.
Unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 umfasst die Folienstruktur des Beutels der vorliegenden Erfindung auch eine Mehrschicht- oder Verbundfolienstruktur 30, vorzugsweise enthaltend die oben beschriebene Polymerdichtschicht als die Innenschicht des Beutels.
Der Fachmann in der Technik wird verstehen, dass die Mehrschichtstruktur des Beutels der vorliegenden Erfindung eine verschiedene Kombination aus Folienschichten aufweisen kann, solange die Dichtschicht einen Teil der letztendlichen Folienstruktur bildet. Die Mehrschichtfolienstruktur des Beutels der vorliegenden Erfindung kann eine coextrudierte Folie, eine beschichtete Folie oder eine laminierte Folie sein. Die Folienstruktur kann auch enthalten die Dichtschicht in Kombination mit einer Barrierefolie, wie etwa Polyester, Nylon, EVOH, Polyvinylidendichlorid (PVDC), wie etwa SARAN^TM (Marke von The Dow Chemical Company) und metallisierten Folien enthalten. Die Endanwendung für den Beutel neigt zu einem großen Ausmaß die Auswahl des anderen Materials oder der anderen Materialien, die verwendet werden in Kombination mit der Dichtschichtfolie, zu bestimmen. Die Beutel, die hier beschrieben sind, sollten auch Dichtschichten betreffen, die zumindest auf der Innenseite des Beutels verwendet werden.
Eine Ausführungsform der Folienstruktur 30 für den Beutel der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 3, umfasst die Dichtschicht 31 aus einem Gemisch von LLDPE und hochschmelzfestem LDPE dieser Erfindung und mindestens eine polymere Außenschicht 32. Die polymere Außenschicht 32 ist vorzugsweise eine Polyethylenfolienschicht, mehr bevorzugt ein LLDPE. Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen LLDPE ist DOWLEX^TM 2045 (kommerziell erhältliche Marke von The Dow Chemical Company). Die Dicke der äußeren Schicht 32 kann jede beliebige Dicke sein, solange die Dichtschicht 31 eine minimale Dicke von 0,1 mil (2,5 Mikrometer) aufweist.
Eine andere Ausführungsform der Folienstruktur 30 des Beutels der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 4, umfasst die Polymerschicht 32, eingelagert zwischen zwei polymeren Dichtschichten 31.
Eine noch weitere Ausführungsform der Folienstruktur 30 für den Beutel der vorliegenden Erfindung, gezeigt in 5, umfasst mindestens eine polymere Kernschicht 33 zwischen mindestens einer polymeren äußeren Schicht 32 und mindestens eine polymere Dichtschicht 31. Die polymere Schicht 33 kann die gleiche LLDPE-Folienschicht sein wie die äußere Schicht 32 oder vorzugsweise ein verschiedenes LLDPE und mehr bevorzugt ein LLDPE, z.B. DOWLEX^TM 204S (Marke von und kommerziell erhältlich von The Dow Chemical Company), das eine höhere Dichte aufweist als die äußere Schicht 32. Die Dicke der Kernschicht 33 kann eine beliebige Dicke sein, solange die Dichtschicht 31 eine minimale Dicke von 0,1 mil (2,5 Mikrometer) aufweist.
Die letztendliche Foliendicke des fertigen Folienproduktes, das verwendet wird zum Herstellen des Beutels der vorliegenden Erfindung ist von 0,5 mil (12,7 Mikrometer) bis 10 mil (254 Mikrometer), vorzugsweise von 1 mil (25,4 Mikrometer) bis 5 mil (127 Mikrometer); mehr bevorzugt von 2 mil (50,8 Mikrometer) bis 4 mil (100 Mikrometer).
Additive, die dem Fachmann in der Technik bekannt sind, wie Antiblockmittel, Gleitadditive, UV-Stabilisatoren, Pigmente und Verarbeitungshilfsmittel, können zu den Polymeren, aus welchen die Beutel der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, gegeben werden.
Wie aus den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in 3 bis 5 gezeigt sind, ersichtlich, weist die Folienstruktur für die Beutel der vorliegenden Erfindung Ausgestaltungsflexibilität auf. Verschiedenes LLDPE kann in den äußeren und Kernschichten verwendet werden, um spezifische Folieneigenschaften, wie etwa Foliensteifheit, zu optimieren. Daher kann die Folie optimiert werden für spezifische Anwendungen, wie etwa für eine vertikale Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung.
Die Polyethylenfolienstruktur, die verwendet wird, um einen Beutel der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird entweder hergestellt durch das Blasschlauchextrusionsverfahren oder das Gussextrusionsverfahren, Verfahren, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Das Blasschlauchextrusionsverfahren ist z.B. beschrieben in Modern Plastics, Mitte Oktober 1989, Enzyklopädie-Ausgabe, Band 66, Nummer 11, Seiten 264 bis 266. Das Gussextrusionsverfahren ist z.B. beschrieben in Modern Plastics, Mitte Oktober 1989, Enzyklopädie-Ausgabe, Band 66, Nummer 11, Seiten 256 bis 257.
Ausführungen der Beutel der vorliegenden Erfindung, die in 1 und 2 gezeigt sind, sind hermetisch verschlossene Behältnisse, die gefüllt sind mit „fließfähigen Materialien". Unter „fließfähigen Materialien" verstehen sich Materialien, die fließfähig sind unter Gravitation oder die gepumpt werden können. Der Ausdruck „fließfähige Materialien" umfasst keine gasförmigen Materialien. Die fließfähigen Materialien umfassen Flüssigkeiten, z.B. Milch, Wasser, Fruchtsaft, Öl; Emulsionen, z.B. Eiscrememischung, Weichmargarine; Pasten, z.B. Fleischpasten, Erdnussbutter; Konservierungsmittel, wie z.B. Marmeladen, Kuchenfüllungsmarmelade; Gelees; Teige; geschnittenes Fleisch, z.B. Wurstfleisch; Pulver, wie z.B. Gelatinepulver, Detergentien; granuläre Feststoffe, wie z.B. Nüsse, Zucker; und ähnliche Materialien. Der Beutel der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für flüssige Nahrungsmittel, z.B. Milch. Das fließfähige Material kann auch ölhaltige Flüssigkeiten umfassen, z.B. Kochöl oder Motoröl.
Wenn die Folienstruktur für den Beutel der vorliegenden Erfindung einmal hergestellt ist, wird die Folienstruktur in die gewünschte Breite zur Verwendung in herkömmlichen Beutelbildungsvorrichtungen geschnitten. Die Ausführungsformen des Beutels der vorliegenden Erfindung, die in den 1 und 2 gezeigt sind, werden in sogenannten Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtungen hergestellt, die in der Technik allgemein bekannt sind. Im Hinblick auf 1 ist ein Beutel 10 gezeigt, der ein Schlauchelement 11 ist mit einer longitudinalen Überlappungsverschweißung 12 und Querverschweißungen 13, sodass ein kissenförmiger Beutel gebildet wird, wenn der Beutel mit fließfähigem Material gefüllt wird.
Im Hinblick auf 2 wird ein Beutel 20 gezeigt, der ein schlauchförmiges Element 21 ist mit einer periphären Wulstverschweißung bzw. gratartigen Kantenversiegelung 22 entlang drei Seiten des schlauchförmigen Elements 21, z.B., der Oberseitenverschweißung 22a und der longitudinalen Seitenverschweißungen 22b und 22c, und mit einem im Wesentlichen konkaven oder „schüsselförmigen" Bodenelement 23, das an den unteren Teil des schlauchförmigen Elements 21 geschweißt ist, sodass bei Betrachtung im Querschnitt, longitudinal, im Wesentlichen ein halbrunder oder „bogenförmiger" Bodenteil gebildet wird, wenn der Beutel gefüllt wird mit fließfähigem Material. Der in 2 gezeigte Beutel ist ein Beispiel des sogenannten „Enviro-Pak"-Beutels, der in der Technik bekannt ist.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Beutel ist vorzugsweise der in 1 gezeigte Beutel, hergestellt auf einer sogenannten vertikalen Form-, Befüll- und Verschweißungs- (VFFS) Vorrichtung (die in der Technik allgemein bekannt sind). Beispiele kommerzieller erhältlicher VFFS-Vorrichtungen umfassen diejenigen, die hergestellt werden von Hayssen, Thimonnier, Tetra Pak oder Prepac. Eine VFFS-Vorrichtung ist in der folgenden Literaturstelle beschrieben: F. C. Lewis, „Form-Fill-Seal", Packaging Encyclopedia, Seite 180, 1980.
In einem VFFS-Verpackungsverfahren wird eine Folie aus der hier beschriebenen Kunststofffolienstruktur eingespeist in eine VFFS-Vorrichtung, worin die Folie in einen kontinuierlichen Schlauch geformt wird in einem Schlauchformungsbereich. Das schlauchförmige Element wird geformt durch Zusammenschweißen der longitudinalen Ränder der Folie – entweder durch Überlappen der Kunststofffolie und Verschweißen der Folie unter Verwendung einer Innenseite/Außenseite-Verschweißung oder durch Wulstverschweißen der Kunststofffolie unter Verwendung einer Innenseite/Innenseite-Verschweißung. Als nächstes verschweißt ein Verschweißungsstab den Schlauch quer an einem Ende, das der Boden des „Beutels" ist, und dann wird das Befüllungsmaterial, z.B. Milch, in den „Beutel" gegeben. Der Verschweißungsstab verschweißt dann das obere Ende des Beutels und brennt entweder die Kunststofffolie durch oder schneidet die Folie, wodurch der gebildete fertige Beutel von dem Schlauch getrennt wird. Das Verfahren zum Herstellen eines Beutels mit einer VFFS-Vorrichtung ist allgemein beschrieben in den U.S. Patenten Nr. 4,503,102 und 4,521,437.
Die Kapazität des Beutels der vorliegenden Erfindung kann variieren. Im Allgemeinen können die Beutel von 5 Milliliter bis 10 Liter, vorzugsweise von 1 Milliliter bis 8 Liter und mehr bevorzugt von 1 Milliliter bis 5 Liter fließfähiges Material enthalten.
Die Folienstruktur für den Beutel der vorliegenden Erfindung hat genau kontrollierte Festigkeit. Die Verwendung der Folienstruktur, die in der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Beutels beschrieben ist, führt zu einem stärkeren Beutel und daher weist der Beutel weniger mit der Verwendung in Beziehung stehende Lecks auf. Die Verwendung eines LLDPE- oder LDPE-Gemisches in der Verschweißungsschicht der vorliegenden Erfindung in einem Zwei- oder Dreischichtcoextrusionsfolienprodukt wird eine Folienstruktur liefern, die verwendet werden kann zum Herstellen von Beuteln mit einer schnelleren Rate im VFFS und so hergestellte Beutel werden weniger Lecks aufweisen.
Hinsichtlich des Trends in der derzeitigen Verbrauchsverpackungsindustrie, die sich in Richtung der Versorgung des Verbrauchers mit umweltfreundlicheren Verpackungen bewegt, ist der Polyethylenbeutel der vorliegenden Erfindung eine gute Alternative. Die Verwendung des Polyethylenbeutels zum Verpacken von Verbrauchsflüssigkeiten, wie etwa Milch, hat ihren Vorteil gegenüber Behältnissen, die in der Vergangenheit verwendet wurden: die Glasflasche, der Papierkarton und Kannen aus hochdichtem Polyethylen. Die früher verwendeten Behälter verbrauchten große Mengen von natürlichen Rohstoffen bei ihrer Herstellung, erforderten ein wesentliches Ausmaß an Deponieraum, verwendeten eine große Menge Lagerraum und verwendeten mehr Energie bei der Temperatursteuerung des Produktes (aufgrund der Wärmeübertragungseigenschaften der Behältnisse).
Der Polyethylenbeutel der vorliegenden Erfindung, der hergestellt ist aus dünner Polyethylenfolie, der verwendet wird zur Verpackung von Flüssigkeit, bietet viele Vorteile gegenüber den Behältnissen, die in der Vergangenheit verwendet wurden. Der Polyethylenbeutel (1) verbraucht weniger natürliche Rohstoffe, (2) erfordert weniger Raum in einer Deponie, (3) kann recyclisiert werden, (4) kann leicht verarbeitet werden, (5) erfordert weniger Lagerraum, (6) verwendet weniger Energie für die Lagerung (Wärmeübertragungseigenschaften der Verpackung), (7) kann sicher verbrannt werden und (8) kann wieder verwendet werden, z.B. kann der leere Beutel für andere Anwendungen verwendet werden, wie etwa Gefrierbeutel, Pausenbrotbeutel und Beutel für allgemeine Aufbewahrungszwecke.
Die polymeren Harze, die in Tabelle I hier unten beschrieben sind, wurden verwendet, um Proben von Glasfolien herzustellen, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen gezeigt sind.
Tabelle I: Harzeigenschaften
Die Zusammensetzung verschiedener LDPE- und LLDPE-Gemische und ihre Schmelzfestigkeit ist in Tabelle II hier nachfolgend gezeigt.
Tabelle II: Schmelzfestigkeit von Harzgemischen

(*) % betrifft Gewichtsprozent LDPE im Gemisch

Eine 5 kg-Probe von jedem Gemisch, das in Tabelle II gezeigt ist, wurde durch einen Leistritz Doppelschneckenextruder verarbeitet. Die Schmelzfestigkeit des Gemisches wurde bestimmt unter Verwendung einer Gottfert Rheotoens-Einheit.
Erucamid, ein Gleitmittel; SiO₂, ein Antiblockmittel; und Verarbeitungshilfsmittel wurden zu jedem der in Tabelle 1 beschriebenen Harze gegeben, sodass die Endkonzentrationen der Additive wie folgt waren: 1200 ppm Erucamid; 2500 ppm SiO₂.
Hergestellte Folienstrukturen wurden einem physikalischen Testen unterzogen, um ihre verschiedenen Eigenschaften zu bestimmen, einschließlich:

(1) Durchschlagfestigkeit, unter Verwendung des Verfahrens ASTM D3763;
(2) Pfeilschlagfestigkeit, unter Verwendung von ASTM D1709, Verfahren A;
(3) Elmendorf-Reißfestigkeit, unter Verwendung von ASTM D1922;
(4) Zugfestigkeiten, unter Verwendung von ASTM D882;
(5) 1 %- und 2 %-Sekantenmodul, unter Verwendung von ASTM D882;
(6) Heißklebefestigkeit, unter Verwendung des hier nachfolgend beschriebenen Verfahrens; und
(7) Heißverschweißungsfestigkeit, unter Verwendung des hier nachfolgend beschriebenen Verfahrens.

Die Heißklebefestigkeit von Probefolien wurde gemessen unter Verwendung des „DTC-Heißklebrigkeittestverfahrens" („DTC Hot Tack Test Method"), das die Kraft misst, die erforderlich ist, um eine Heißverschweißung zu trennen, bevor die Verschweißung vollständig auskühlen (kristallisieren) konnte. Dies simuliert das Befüllen des Materials in einen Beutel bevor die Verschweißung auskühlen konnte.

Das DTC Heißklebrigkeitstestverfahren („DTC Hot Tack Test-Method") ist ein Testverfahren unter Verwendung eines DTC Heißklebrigkeit-Testers (DTC Hot Tack Testers) Modell Nr. 52D, unter den folgenden Bedingungen:

Probenkörperbreite:	25,4 mm
Verschweißungszeit:	0,5 Sekunden
Verschweißungsdruck:	0,27 N/mm/mm
Verzögerungszeit:	0,5 Sekunden
Abziehgeschwindigkeit:	150 mm/Sekunde
Anzahl von Proben/Temperatur	5
Temperaturinkremente:	5 °C
Temperaturbereich:	75 °C – 150 °C

Die Heißverschweißungsfestigkeit der Probenfilme wurde gemessen unter Verwendung des „DTC Heat Seal Strength Test-Verfahrens", das eine Methode ist, die entwickelt ist zum Messen der Kraft, die erforderlich ist, um eine Verschweißung zu trennen nachdem das Material auf eine Temperatur von 23 °C abgekühlt ist. Die Folienproben wurden einer relativen Feuchte von 50 Prozent und einer Temperatur von 23 °C für minimal 24 Stunden vor dem Testen unterzogen.

Das „DTC-Heißverschweißungsfestigkeittestverfahren" („DTC Heat Seal Strength Test Method") verwendet einen DTC-Heißklebrigkeitstester (DTC Hot Tack Tester) Modell Nr. 52D, worin der Heißverschweißungsteil des Testers unter den folgenden Bedingungen verwendet wird:

Probenkörperbreite:	25,4 mm
Verschweißungszeit:	0,5 Sekunden
Verschweißungsdruck:	0,27 N/mm/mm
Anzahl von Proben/Temperatur	5
Temperaturinkremente:	5 °C
Temperaturbereich:	80 °C – 150 °C

Die Verschweißungsfestigkeit der Folienproben wurde bestimmt unter Verwendung eines Instron Tensile Tester Modell Nr. 1122 unter den folgenden Testbedingungen:

Zugrichtung:	90° zur Verschweißung
Kreuzkopfgeschwindigkeit:	500 mm/Minute
Vollbelastung:	5 kg
Anzahl von Proben/Schwellenwert:	1 Prozent FSL
Bruchkriterium:	80 Prozent
Messlänge:	2,0 Zoll
	(50,8 Millimeter)
Probenbreite:	1,0 Zoll
	(25,4 Millimeter)

Tabelle III: Mehrschicht (A/B/A)-Folien für das Testen der physikalischen Eigenschaften

(*) % betrifft die Gewichtsprozent LDPE in dem Gemisch

Die physikalischen Eigenschaften der in Tabelle III gezeigten Folien sind in Tabelle IV unten angegeben. Einige Ergebnisse der Heißklebe- und Heißverschweißungsfestigkeit sind in den Tabellen VI und VII angegeben.
Tabelle IV: Physikalische Eigenschaften von Mehrschichtfolien
Tabelle VI: Heißklebe/Heißverschweißungs-Festigkeit Heißklebefestigkeit, N/in
Tabelle VII: Heißverschweißungsfestigkeit, Ib/in
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, jedoch nicht dadurch begrenzt.
Beispiele 1 – 3 und Vergleichsbeispiel A
Die Folien, die in Tabelle III beschrieben sind, wurden als eine Monoschicht hergestellt, unter Verwendung einer Makroblasfolienanlage. Der Extruder hatte einen Durchmesser von 2-1/2 Zoll (6,4 cm) und hatte ein 24:1 L/D-Verhältnis und eine Barrierenschnecke mit einem Maddock-Mischkopf. Eine Düse mit einem Durchmesser von 6 Zoll (15,2 cm) wurde verwendet mit einem 60 mil (1.524 Mikrometer) Düsenspalt zur Herstellung der Testfolien. Die Herstellungsbedingungen für die Glasfolie sind gegeben, wenn ein Aufblasverhältnis von 2,5 und eine Schmelztemperatur von 220 °C herrschen.
Beispiele 4 – 6 und Vergleichsbeispiel B
Die in Tabelle III beschriebenen Folien wurden auf eine Breite von 15 Zoll (38,1 cm) geschlitzt, um 2-Liter Milchbeutel herzustellen unter Verwendung einer Prepac IS6 Vertikal-Form-, Befüll- und Verschweißungsvorrichtung, die in einer kommerziellen Molkerei aufgestellt war. Die Einheit verpackte mit 2 Liter Milch gefüllte Beutel mit einer Rate von 30 Beutel pro Minute pro Befüllkopf unter normalen Betriebsbedingungen. Für jede getestete Folie wurden ungefähr 16 bis 20 Milchgefüllte Beutel gesammelt. Sie wurden auf Anfangsverschweißungsintegrität untersucht. 6 – 8 Beutel wurden vor Ort getestet hinsichtlich Heißverschweißungsfestigkeit und 10 Beutel wurden auslaufen gelassen, gewaschen und getrocknet für eine weitere Beurteilung.

Die Verschweißungsfestigkeit wurde bestimmt unter Verwendung eines Instron Tensile Tester Modell #1122. Die Probe wurde einer relativen Feuchte von 50 % und 23 °C für 24 – 48 Stunden vor dem Testen unterzogen. Die Instron-Testbedingungen waren wie folgt:

Zugrichtung:	90° zur Verschweißung
Kreuzkopfgeschwindigkeit:	500 mm/min
Vollbelastung (FSL):	5 kg
Schwellenwert:	1 % FSL
Brechkriterium	80 %
Meßlänge:	2,0 Zoll (50,8 mm)
Probenbreite:	1,0 Zoll (25,4 mm)

Die Ausgangsuntersuchung der Endverschweißungsintegrität umfasste drei Schritte:

i) Bestimmung der Lecks auf der Anlage
ii) Subjektiver Verschweißungsfestigkeitstest
iii) Visuelle Untersuchung der Endverschweißungen

Lecks auf der Anlage (On-Line-Lecks)
Lecks auf der Anlage wurden nur beobachtet bei den Beuteln, die hergestellt wurden aus DOWLEX 2045. Keine Lecks wurden bei anderen Folien beobachtet.
Subjektiver Verschweißungsfestigkeitstest
Der subjektive Verschweißungsfestigkeitstest umfasste das Zusammenpressen des Beutels von einem Ende bis der Beutel entweder platzte oder die Verschweißung versagte. Tabelle VIII zeigt, dass kein Verschweißungsversagen bei den Beuteln beobachtet wurde, die hergestellt waren aus 20 % 135I oder XU 60021.62.
Visuelle Untersuchung der Endverschweißungen
Die DOWLEX 2045-Folien erwiesen sich so, dass sie ein wesentliches Dünnerwerden der Verschweißung und Endverschweißungseinschnürung zeigten, wie in Tabelle IX gezeigt. Die Beutel, die hergestellt werden mit 20 % 609C erwiesen sich so, dass sie geringes Dünnerwerden der Verschweißung und geringe Endverschweißungseinschnürung zeigten. Kein Verschweißungsdünnerwerden oder keine Einschnürungen wurden bei 20 % 135I und XU 60021.62-Folien gefunden.
Endverscheißungsfestigkeit
Zehn 2-Liter Milchbeutel wurden hinsichtlich Endverschweißungsfestigkeit getestet unter Verwendung eines Instron Tensile Tester (Instron Zerreißtester bzw. Zugfestigkeitstester) Modell Nr. 4206 unter den gleichen Bedingungen getestet, wie sie in Verbindung mit der Bestimmung der Heißverschweißungsfestigkeit hier zuvor beschrieben sind.
Die Verschweißungsfestigkeiten sind in Tabelle X gezeigt. Die Verschweißungsfestigkeit erwies sich so, dass sie ansteigt, wenn die Schmelzfestigkeit des Gemisches ansteigt. Diese Entdeckung ist graphisch in 6 dargestellt, unter Verwendung eines Gemisches aus 80 Gewichts-% LLDPE und 20 Gewichts-% LDPE, ausgenommen der erste Datenpunkt, der eine Schmelzfestigkeit von 6,4 cN aufweist, wies kein LDPE auf. Es war keine Korrelation zwischen LDPE-Schmelzindex und Verschweißungsfestigkeit ersichtlich.
Mikroskopische Untersuchung der Endverschweißungen
Die Einschnürungsregionen und Randbereiche der Beutel wurden cryogeschnitten und untersucht unter Verwendung von Lichtmikroskopietechniken. Tabelle XI fasst die Ergebnisse zusammen.
Die Folien, die mit 20 % 135I und XU 60021.62 hergestellt wurden, zeigten ein sehr geringes Dünnerwerden der Verschweißung und keine Endverschweißungseinschnürungen (feine Polymerfilamente, die von dem Verschweißungsbereich kommen), während die Folien, die mit 100 % DOWLEX 2045 hergestellt wurden, signifikantes Endverschweißungsdünnerwerden und Einschnürungen zeigten.
Foliendünnerwerden im Verschweißungsbereich
Der schwächste Teil einer guten Verschweißung ist typischerweise die Folie unmittelbar vor dem Verschweißungswulstrand. Jedes Dünnerwerden der Folie führt zu geringeren Verschweißungsfestigkeiten, da dies der Bereich ist, der versagt, wenn die Verschweißung belastet wird. Beim Vergleichen der Schmelzfestigkeit der Harzgemische (Tabelle II) mit dem Ausmaß des Foliendünnerwerdens, das bei den Beuteln beobachtet wird, die hergestellt werden mit einer kommerziellen VFFS-Einheit (Tabelle XI), wird beobachtet, dass, wenn die Schmelzfestigkeit des Harzgemisches ansteigt, das Ausmaß des Foliendünnerwerdens abnimmt. Es wurde keine Korrelation zwischen dem Foliendünnerwerden (Tabelle XI) und dem Schmelzindex von LDPE in Harzgemischen (Tabelle I) beobachtet.
Verschweißungswulstrand
Beim Vergleichen der Verschweißungswulstranddicke (Tabelle XI) mit Harzgemischschmelzfestigkeit (Tabelle II) und LDPE-Schmelzindex (Tabelle I) wird beobachtet, dass es eine starke Korrelation gibt zwischen der Schmelzfestigkeit und der Wulstranddicke und keine Korrelation gibt zwischen dem LDPE-Schmelzindex und der Verschweißungswulstranddicke. Gemische mit höherer Schmelzfestigkeit führten zu dickeren Verschweißungsrändern.
Tabellle VIII: Liconsa Dairy Prepac VFFS-Beurteilung Subjektive Verschweißungsfestigkeiten
Tabelle IX: Liconsa Dairy Prepac VFFS-Beurteilung Visuelle Untersuchung von Endverschweißungen
Tabelle X: Prepac VFFS Beutelendverschweißungsfestigkeit
Tabelle XI: Prepac VFFS-Mikroskopieanalyse, Zusammenfassung

* gemessen 550 μm entfernt von der Verschweißung
** gemessener Querschnitt am dünnsten Bereich der Folie vor der Verschweißung

Die folgenden Polymerharzgemische, die in Tabelle XII gezeigt sind, wurden verwendet, um die Vorteile dieser Erfindung weiter zu veranschaulichen:
Tabelle XII: Harzgemische

(*) % betrifft die Gewichtsprozent der Menge LDPE in verschiedenen Gemischen.

Die Harzgemische von Tabelle XII wurden verwendet, um 2,8 mil (71 Mikrometer) dicke Folien herzustellen, unter Verwendung einer MACRO^®-Blasfolienanlage mit einer Barriereschnecke mit einem Durchmesser von 2½ Zoll (63,5 mm), 24:1 L/D-Verhältnis und einem Maddock-Mischkopf. Eine sechs Zoll (15,2 cm)-Düse mit einem Düsenspalt von 60 mil (1524 Mikrometer) wurde verwendet. Ein Macro-Doppellippenluftring, der mit gekühlter Luft beschickt wurde, wurde verwendet. Jedes Harz wurde gemischt mit einem Ziel von 1200 ppm Erucamid-Gleitmittel und 2500 ppm SiO₂-Antiblockmittel. Jede Folie wurde getestet auf Heißklebrigkeit und Heißverschweißungsfestigkeit, wobei die Werte in Tabelle VIII bzw. Tabelle XIV angegeben sind.
Tabelle XIII Heißklebefestigkeit (N/in) von DOWLEX 2045/LDPE XU 60021.62-Gemischen
Tabelle XIV Heißklebefestigkeit (Ib/in) von DOWLEX 2045/LDPE XU 60021.62-Gemischen
Die Heißklebefestigkeit wurde bestimmt unter Verwendung eines DTC-Heißklebrigkeitstesters (Hottack-Tester) Modell Nr. D52D unter den Bedingungen, die hier zuvor beschrieben sind. Die Testfolien wurden heißverschweißt unter Verwendung des DTC-Heißklebrigkeitstesters (DTC-Hot Tack-Testers) Modell Nr. D52D unter den hier zuvor beschriebenen Bedingungen. Die Heißverschweißungsfestigkeit wurde bestimmt unter Verwendung eines Instron-Zugfestigkeitstesters (Instron Tensile Tester) Modell Nr. 1122. Testproben wurden einer relativen Feuchtigkeit von 50 Prozent und 23 °C für 24 bis 48 Stunden vor dem Testen ausgesetzt. Die Instron-Testbedingungen waren die gleichen wie hier zuvor beschrieben.
Aus den Ergebnissen der Heißklebe- und Heißverschweißungstests, die in Tabelle XIII und Tabelle XIV gezeigt sind, ist ersichtlich, dass die maximale Heißklebefestigkeit erreicht wurde mit dem 50 Prozent DOWLEX 2045/50 Prozent XU 60021.62-Gemisch. Die höchste Heißklebefestigkeit wurde ebenfalls beobachtet mit dem 50 Prozent DOWLEX 2045/50 Prozent XU 60021.62-Gemisch.
Die erwartete Heißklebefestigkeit wurde wie folgt berechnet:
TABELLE XV: HEIßKLEBEFESTIGKEIT = (0,5 × LLDPE-Heißklebefestigkeit) + (0,5 × LDPE-Heißklebefestigkeit)
Die Ergebnisse der vorhergesagten gegenüber der tatsächlichen Heißklebefestigkeit sind in Tabelle VX gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die tatsächliche Heißklebefestigkeit der vorliegenden Erfindung signifikant höher ist als der vorhergesagte Grad, wodurch ein klarer synergistischer Effekt angezeigt wird.

Claims

Beutel, enthaltend ein fließfähiges Material, wobei der Beutel hergestellt ist aus einer Folienstruktur mit mindestens einer Dichtschicht aus einer polymeren Zusammensetzung, umfassend: (a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und (b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten.
Beutel, enthaltend ein fließfähiges Material, wobei der Beutel hergestellt ist aus einer Mehrschichtfolienstruktur, umfassend: (I) eine Schicht aus einer polymeren Zusammensetzung, umfassend: (a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und (b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten; und (II) mindestens eine Schicht aus linearem Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Folienstruktur in einer Schlauchform ist und der Beutel querverschweißte Enden aufweist.
Beutel nach Anspruch 2, mit (III) einer Schicht aus einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten.
Beutel nach Anspruch 2, worin Schicht (I) eine Dichtschicht ist.
Beutel nach Anspruch 2, worin Schicht (II) eine äußere Schicht ist und Schicht (I) eine Dichtschicht ist.
Beutel nach Anspruch 4, worin Schicht (II) eine äußere Schicht ist, Schicht (III) eine Kernschicht ist und Schicht (I) eine Dichtschicht ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin der Beutel von 5 ml bis 10.000 ml aufnimmt.
Beutel nach Anspruch 1, worin das fließfähige Material Milch ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin das Copolymer von Ethylen einen Molekulargewichtsverteilungsindex (I₁₀/I₂) von 0,1 bis 20 aufweist.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Folienstruktur ein Gleitmittel, ein Antiblockmittel und optional ein Verarbeitungshilfsmittel enthält.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Folienstruktur ein Pigment enthält, um die Folienstruktur opak zu machen.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Folienstruktur ein Ultraviolettlichtabsorbierendes Additiv enthält.
Beutel nach Anspruch 1, worin das alpha-Olefin der Folienstruktur 1-Octen ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Schmelzfestigkeit des Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte im Bereich von 10 bis 40 cN ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Schmelzfestigkeit des Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte im Bereich von 13 bis 25 cN ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Schmelzfestigkeit der polymeren Zusammensetzung im Bereich von 10 bis 70 cN ist.
Beutel nach Anspruch 1, worin die Foliendicke in der Kantenregion um weniger als 25 Prozent verringert ist.
Folienstruktur aus einer polymeren Zusammensetzung für eine Verpackungsanwendung, umfassend: (a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und (b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten.
Folie nach Anspruch 19, worin die Konzentration von Ethylenvinylacetatcopolymer 5 bis 85 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, ist.
Folie nach Anspruch 19, worin die Konzentration von Ethylenvinylacetatcopolymer 5 bis 25 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, ist.
Folie nach Anspruch 19, worin die Schmelzfestigkeit der polymeren Zusammensetzung im Bereich von 10 bis 70 cN ist.
Verfahren zum Herstellen eines Beutels, enthaltend ein fließfähiges Material, umfassend das Bilden einer Folienstruktur, entweder durch Blasschlauchextrudieren oder Gießextrudieren, Formen der Folienstruktur in ein Schlauchelement und Querverschweißen von gegenüberliegenden Enden des Schlauchelements, wobei das Schlauchelement eine Folienstruktur für ein Beutelbehältnis mit mindestens einer Dichtschicht aus einer polymeren Zusammensetzung umfasst, umfassend: (a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und (b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, mindestens eines Copolymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten.
Verfahren zum Herstellen eines Beutels, enthaltend ein fließfähiges Material, umfassend das Bilden einer Folienstruktur, entweder durch Blasschlauchextrudieren oder Gießextrudieren, Formen der Folienstruktur in ein Schlauchelement und Querverschweißen von gegenüberliegenden Enden des Schlauchelements, wobei das Schlauchelement umfasst: (I) eine Schicht aus einer polymeren Zusammensetzung, umfassend: (a) von 10 bis 100 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eines Gemischs aus (1) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, lineares Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von weniger als 10 g/10 Minuten, und einem Molekulargewichtsverteilungsverhältnis, M_w/M_n, von größer als 4,0, und einem Maximumschmelzpunkt von größer als 100 °C gemäß Messung mit einem Differenzialscanningkalorimeter, und (2) von 5 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Gemischs, eines Hochdruckpolyethylens mit geringer Dichte mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³, einem Schmelzindex von kleiner als 1 g/10 Minuten und einer Schmelzfestigkeit von größer als 10 cN, gemäß Bestimmung unter Verwendung einer Gottfert Rheotens-Einheit bei 190 °C; und (b) von 0 bis 90 Prozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, mindestens eines Copolymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, mit einem Gewichtsverhältnis von Ethylen zu Vinylacetat von 2,2:1 bis 24:1 und einem Schmelzindex von 0,2 bis 10 g/10 Minuten; (II) mindestens eine Schicht aus linearem Ethylencopolymer, interpolymerisiert aus Ethylen und mindestens einem alpha-Olefin im Bereich von C₃-C₁₈ und mit einer Dichte von 0,916 bis 0,940 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten.
Verfahren nach Anspruch 24, worin die Folienstruktur umfasst: (III) mindestens eine Schicht aus einem Hochdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,916 bis 0,930 g/cm³ und einem Schmelzindex von 0,1 bis 10 g/10 Minuten.