-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine thermoplastische schrumpffähige Folie,
die für
Verpackungszwecke vorgesehen ist, und betrifft spezieller das Bündeln von
Portionspackungen einzelner Objekte, wie beispielsweise Konserven,
Dosen, Flaschen oder dergleichen. Diese Folie eignet sich besonders
zum Verpacken von PET-Flaschen.
-
Bei
dem Bündeln
handelt es sich um eine Methode, die darin besteht, dass alle zu
verpackenden Objekte mit einer schrumpffähigen Folie aus thermoplastischem
Harz umwickelt werden, die mit sich selbst verschweißt werden
kann und so eine Manschette um die Objekte bildet. Die Packung wird
sodann geschrumpft, indem sie beispielsweise durch einen Ofen bei
einer Temperatur geführt
wird, bei der das thermoplastische Harz, aus dem die Folie besteht,
weich werden kann, wodurch innere Spannungen abgebaut werden. Beim Verlassen
des Ofens gewährleistet
das rasche Abkühlen,
dass die Folie sich dicht um die darin enthaltenen Objekte schließt. Dieses
führt zu
einem Bündel,
in dem die thermoplastische Folie die Funktion einer Haut im engen
Kontakt mit der Oberfläche
der verpackten Objekte übernimmt.
-
Es
sind zahlreiche thermoplastische, schrumpffähige Verpackungsfolien bekannt.
Repräsentativ
dafür sind
solche, wie sie in den EP-A-0 537 080 B1, GB-A-2 290 500 A und US-A-S
630 307 beschrieben wurden. In der EP-A-0 537 080 B1 wird eine Folie
beschrieben, die über
mindestens 2 Lagen verfügt,
von denen eine aus Polyolefin ist und die andere ein Ionomer ist,
die unter speziellen Bedingungen unter Blasen koextrudiert wird,
so dass die Folie ein bevorzugtes Reißen senkrecht zur Extrusionsrichtung
der Folie hat.
-
Die
GB-A-2 290 500 A offenbart Folien auf der Grundlage eines Substrats
aus Polyolefin und Ionomer. Bei einer dieser Folien handelt es sich
um eine dreilagige Folie mit einer mittleren Lage aus Ionomer und
zwei äußeren Lagen
aus Polyethylen. Eine zweite Folie, die Erwähnung findet, ist eine einlagige
Folie aus einem Blend von Polyethylen und Ionomer. In der US-A-S
630 307 werden ebenfalls einlagige Folien offenbart, die aus Blends
von Ionomer und Polyethylen hergestellt sind.
-
Obgleich
die in diesen Dokumenten beschriebenen Folien unter den meisten
Umständen
funktionieren, hat jede ihre bestimmten Nachteile. Die Solofolien
neigen zu einer schlechten Durchsichtigkeit und zu einer mangelnden
Festigkeit, die zum Bündeln
schwererer Objekte erforderlich ist. Die in der GB-A-2 290 500 beschriebene
Folie erfordert in der Praxis eine relativ dünne Lage eines Ionomers, die
auf einer großtechnischen
Standardausrüstung
schwer zu produzieren ist. Die bereits erwähnte mehrlagige Folie der EP-A-0
537 080 B reißt
bevorzugt senkrecht zur Extrusionsrichtung. In bestimmten Fällen ist
es jedoch von Vorteil, über eine
richtungsunabhängige
Reißfähigkeit
zu verfügen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
thermoplastische schrumpffähige
Folie der vorliegenden Erfindung verfügt über eine richtungsunabhängige Reißfähigkeit,
gute Durchsichtigkeit und Festigkeit und ist im Vergleich zu anderen
Folien auf dem Markt hinsichtlich der Kosten wettbewerbsfähig. Sie
besteht aus zwei oder mehreren Lagen, worin mindestens einbezogen
sind: (a) eine Lage aus einem Polyolefin, (b) eine Lage aus einem
Blend von Polyolefin und einem Ionomer. Wahlweise enthält die Folie
der vorliegenden Erfindung (c) eine weitere Lage aus einem Polyolefin. Im
Fall des Vorhandenseins einer Lage (c), ist die Lage (b) zwischen
den Lagen (a) und (c) angeordnet.
-
Die
vorliegende Erfindung gewährt
damit eine mehrlagige thermoplastische Folie, die zum Verpacken konzipiert
ist und aufweist:
- (a) eine Lage aus einem Polyolefin;
und
- (b) eine Lage aus einem Blend von Polyolefin und einem Ionomer;
die eine richtungsunabhängige
Reißfähigkeit
zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Erzeugung von Lage (b)
verwendete Blend ein Gewichtsverhältnis von Ionomer/Polyolefin
im Bereich von 10/90 bis 30/70 enthält und worin die Reißfestigkeit nach
Elmendorf sowohl in Verarbeitungsrichtung als auch in Querrichtung
1 bis 2 cN/μm
beträgt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Geeignete,
in den Lagen (a), (b) und (c) zu verwendende Polyolefine sind auf
dem Gebiet bekannt. Sie können
Homopolymere von α-Olefinen
oder Copolymere solcher Olefine mit einem oder mehreren Monomeren
sein sowie Mischungen davon.
-
Das α-Olefin-Copolymer
ist ein Copolymer von α-Olefinen
der Formel R'-CH=CH2,
worin R' Wasserstoff
oder ein Alkyl-Rest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, mit mindestens
einem weiteren monoethylenisch ungesättigten Monomer, wie beispielsweise
aliphatischen oder aromatischen Monomeren. Derartige geeignete monoethylenisch
ungesättigte
Monomere schließen
Vinylacetat, Styrol und (Meth)acryl-Derivate ein. Dieses andere
Monomer kann bis zu 20 Gew.% des olefinischen Copolymers und bevorzugt
1% bis 10 Gew.% ausmachen.
-
Geeignete
Polyolefine zur Verwendung in der Erfindung schließen ein:
Polyethylen, Polypropylen, Copolymere von Ethylen und Propylen,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Copolymere von Ethylen und Acryl-Derivaten,
Terpolymere auf Basis von Olefin, Methylacrylat und Ethylacrylat
sowie Mischungen davon. Bevorzugte Polyolefine sind Polyethylene
niedriger Dichte (LDPE) und Blends von LDPE und Polyethylenen hoher
Dichte (HDPE) in einem Gewichtsverhältnis von LDPE/HDPE im Bereich
von 95/5 bis 50/50.
-
Ionomere
sind auf dem Fachgebiet bekannt. Bei ihnen handelt es sich um Copolymere
von Ethylen und einer α,β-ungesättigten
C3-C8-Carbonsäure,
die wahlweise mindestens ein erweichendes Comonomer enthält, das
mit Ethylen copolymerisierbar ist. Bevorzugte Säure-Comonomere sind Acrylsäuren und
Methacrylsäuren.
Das erweichende Comonomer kann ein Alkylacrylat sein, das ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus: n-Propyl-, n-Butyl-, n-Octyl-, 2-Ethylhexyl-
und 2-Methoxyethylacrylaten. Die bevorzugten Alkylacrylate sind
n-Butyl-, 2-Ethylhexyl- und 2-Methoxyethylacrylate. Das erweichende
Comonomer kann auch ein Alkylvinylether sein, der ausgewählt ist
aus der Gruppe, bestehend aus n-Butyl-, n-Hexyl-, 2-Ethylhexyl- und
2-Methoxyethylvinylether. Die bevorzugten Alkylvinylether sind n-Butylvinylether und
n-Hexylvinylether. Das Copolymer ist zu etwa 10% bis 100% mit Metallionen
neutralisiert, die ausgewählt
sind aus den Gruppen Ia, Ib, IIa, IIIa, IVa, IVb und VIII des Periodensystems
der Elemente, wie beispielsweise Natrium, Kalium, Zink, Calcium,
Magnesium, Lithium, Aluminium, Nickel und Chrom Im typischen Fall
erfolgt die Neutralisation von 10 bis 70%. Bevorzugt sind von etwa
35 bis etwa 70% der Carbonsäure-Gruppen
des Copolymers ionisiert durch Neutralisation mit Metallionen, die
ausgewählt
sind aus der Gruppe, bestehend aus Natrium, Kalium, Zink, Calcium
und Magnesium. Ionomere und die Methoden zu ihrer Herstellung wurden
in der US-P-3 264 272 beschrieben. Geeignete Ionomere zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung sind bei der DuPont Company unter
dem Warenzeichen SURLYN® verfügbar.
-
Das
zur Erzeugung von Lage (b) der vorliegenden Erfindung verwendete
Blend enthält
ein Gewichtsverhältnis
von Ionomer/Polyolefin im Bereich von 10/90 bis 30/70.
-
Die
Gesamtdicke der Folie nach der vorliegenden Erfindung wird im typischen
Fall im Bereich von 20 bis 150 μm
und bevorzugt 30 bis 70 μm
liegen. Die Dicke der Lagen (a) und (c) liegen einzeln im Bereich
von 1 bis 30 μm
und bevorzugt 3 bis 10 μm
Die Dicke der Lage (b) liegt im Bereich von 15 bis 140 μm und bevorzugt 25
bis 50 μm.
Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält
Lagen (a), (b) und (c). Diese Konstruktionen vermitteln der Folie
besonders gute Durchsichtigkeit.
-
"Richtungsunabhängige Reißfähigkeit" bedeutet, dass die
erfindungsgemäße Folie
vom Endanwender (z.B. der Käufer
von in Flaschen abgefülltem
Wasser) verhältnismäßig mühelos sowohl
in der Verarbeitungsrichtung der Folie (MD) als auch in der Querrichtung
(TD) gerissen werden kann. Die Reißfähigkeit lässt sich mit Hilfe der Methode
nach Elmendorf messen, die auf dem Gebiet bekannt ist. Folien der
vorliegenden Erfindung haben eine Reißfestigkeit nach Elmendorf
sowohl in MD- als auch TD-Richtung
im Bereich von 10 bis 20 N/mm (1 bis 2 cN/μm).
-
Die
Folien der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise auch ein Reißen in "gerader Linie" oder in "nahezu gerader Linie" in MD- und TD-Richtung
zeigen. Ein geradliniges Reißen
kann wie folgt gemessen werden:
Es werden zwei Streifen von
Probenfolien mit 50 mm × 200
mm vorbereitet. In der ersten Probe verläuft die 200 mm Seitenlänge in MD-Richtung,
während
in der zweiten Probe die 200 mm Seitenlänge in TD-Richtung verläuft. In
der Mitte des einen 50 mm Endes jeder Probe wird ein 30 mm Schnitt
ausgeführt,
der das Ende in zwei Bänder
teilt. Jedes Band wird in die Einspannvorrichtung einer Instron-
oder Zwick-Zugprüfmaschine
eingespannt. Die Einspannvorrichtungen werden mit einer gewünschten
Geschwindigkeit (z.B. 300 mm/min) auseinandergezogen, wodurch der
Schnitt in seiner Verlängerung
aufgerissen wird. Vorzugsweise verläuft der Riss durch die Mittellinie
des Streifens anstatt in Abweichung zu der einen Seite.
-
Das/Die
Polyolefin(e) und Ionomer werden unter speziellen Bedingungen koextrudiert,
die die erfindungsgemäßen Folien
ergeben. Nach dem Austritt aus der Düse wird die Folie auf einem
Zylinder gekühlt,
der mit einer höheren
Drehzahl rotiert als die Folienaustrittsgeschwindigkeit. Dieses
vermittelt der Folie eine Längsorientierung.
Am Austritt aus der Flachdüse
ist es außerdem
möglich,
der Folie eine ebene zweiachsiale Streckung unter Anwendung bekannter
Methoden zu vermitteln.
-
Die
Bedingungen, unter denen die Blas-Koextrusion ausgeführt wird,
sind folgende: die Extrudertemperatur für das Ionomer liegt im Bereich
von 170° bis
220°C und
bevorzugt 180° bis
200°C. Die
Extrudertemperatur für
das Polyolefin liegt im Bereich von 160° bis 240°C und bevorzugt 180° bis 220°C. Die Temperatur der
Extruderdüse
liegt im Bereich von 180° bis
220°C und
bevorzugt 190° bis
210°C. Das
Aufblasverhältnis liegt
im Bereich von 2 bis 5 und bevorzugt 2,5 bis 3. Das Aufblasverhältnis ist
festgelegt als Blasendurchmesser/Blaskopfdurchmesser.
-
Die
Aufwickelgeschwindigkeit liegt im Bereich von 5 bis 60 m/min und
bevorzugt 20 bis 30 m/min. Der Extrusionsspalt liegt im Bereich
von 0,5 bis 3 mm und bevorzugt 1 bis 2 mm.
-
Die
Folie der vorliegenden Erfindung kann zusätzliche Merkmale enthalten,
um sie für
Verpackungsanwendungen besonders geeignet zu machen. Eines dieser
Merkmale ist ein in der Folie zum leichteren Einleiten des Reißens erzeugter
Aufreißstreifen.
Ein Vertreter eines solchen Aufreißstreifens ist in der EP-A-0
537 079 B1 beschrieben worden.
-
BEISPIEL
-
Es
wurde wie folgt eine dreilagige Folie mit der Gesamtdicke von 60 μm erzeugt:
| Material | Herkunft |
| LDPE | LUPOLENE
3020, verfügbar
bei BASF |
| Ionomer | SURLYN
1601, verfügbar
bei DuPont |
| Lage
(a): | LDPE,
10 μm Dicke |
| Lage
(b): | 85%
LDPE/15 Gew.% Ionomer-Blend, 40 μm
Dicke |
| Lage
(c): | LDPE,
10 μm Dicke |
-
Der
Ionomer-Extruder wird bei einer Temperatur von 190°C gehalten
und der LDPE-Extruder bei einer Temperatur von 200°C. Die Temperatur
der Extrusionsdüse
beträgt
200°C. Der
Spalt der Extrusionsdüse
ist bei 1,5 mm eingestellt. Das Aufblasverhältnis beträgt 2,8 und die Aufwickelgeschwindigkeit
der koextrudierten Folie 30 m/min.
-
Unter
konventionellen Bedingungen des Bündelns wurde eine Reihe von
Objekten, wie beispielsweise in Flaschen abgefülltes Mineralwasser, unter
Verwendung dieser Folie verpackt. Nach dem Einleiten eines Risses
in der gewünschten
Richtung war es möglich,
das Aufreißen
in dieser Richtung fortzusetzen, ohne eine besondere Kraft aufzuwenden.
Vor dem Ansetzen des Aufreißens
bewahrte die Folie alle ihre Schrumpf- und Reißfestigkeitseigenschaften,
die während
der unterschiedlichen Handhabung des Bündelns erforderlich sind.