NO328119B1

NO328119B1 - Emballasje omfattende en multisjikts polyolefinfolie, fremgangsmate for fremstilling av slik samt en multisjikts orientert polyolefinfolie.

Info

Publication number: NO328119B1
Application number: NO20023537A
Authority: NO
Inventors: Thomas Dries; Wolfgang Eiser
Original assignee: Trespaphan Gmbh
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2009-12-14
Also published as: HUP0204234A2; CN1208184C; EP1254022B1; CZ20022566A3; PL203862B1; CA2394143C; ATE265318T1; NO20023537L; AU3543801A; NO20023537D0; US20030003296A1; US6749933B2; SK10162002A3; MXPA02007241A; CN1395525A; SK287078B6; EP1254022A1; CA2394143A1; PL355976A1; ZA200206760B

Description

Oppfinnelsen vedrører emballasje omfattende en multisjikts polyolefinfolie, en fremgangsmåte for fremstilling av slik samt en multisjikts orientert polyolefinfolie.

Polyolefinfolier anvendes bredt som emballasjefolier. Suksessen til disse materialer er basert på de gode optiske og mekaniske egenskapene og på den enkle sveisbarheten av foliene. Ved siden av sveising er varmeforsegling av folier økt i viktighet. Varmeforseglbare folier har et ytre sjikt av en polymer som har et lavere krystallinsk smeltepunkt enn polymeren til basissjiktet. For varmeforsegling blir filmsjiktene lagt over på hverandre og oppvarmet til kun fra 10 til 20°C under det krystalline smeltepunktet, dvs. det ytre sjiktet smeltes ikke fullstendig. Adhesjonen av varme-forseglingssjiktene som oppnås er signifikant mindre enn i tilfellet med sveising av det samme materialet, men tilstrekkelig for mange anvendelser (Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], Volume IV, Carl Hanser Verlag, Miinchen, 1969, sidene 623 til 640).

Ved siden av anvendelsen av varmeforseglbare sjikt er anvendelsen av såkalte kalde forseglingssjikter kjent. Kalde forseglingssjikter anvendes spesielt når varmefølsom emballasajeinnhold slik som for eksempel sjokolade skal pakkes i folie. Anvendelsen av kalde forseglingssj ikt er et ytterligere bearbeidingstrinn med betydelig økning av kostnader for emballering.

Uavhengig av disse innpakningsteknologier slik som støping, varm-forsegling eller kald forsegling er det de siste årene blitt utviklet fremgangsmåter for merking av polymere materialer. Materialer av denne type inneholder et strålingsfølsomt adhesiv som forårsaker en fargeendring i materialet ved å utsette det for stråling i bestemte bølge-lengdeområder. Egnede additiver for denne anvendelsen er for eksempel laserpigmenter.

I tillegg angir den kjente teknikken fremgangsmåter for å forbinde plastkomponenter ved hjelp av laser ved hvilke den termiske og mekaniske belastningen av komponentene er liten. For mange anvendelser er transmisjons-lasersveising blitt etablert. I denne fremgangsmåten føres en laserstråle uhindret gjennom en transparentkomponent og rammer den laserabsorberende samlingspartner. Virkningen av laserstrålen forårsaker at plasten til den absorberende partneren smelter på overflaten og forenes med foreningspartneren ved kjøling. I denne fremgangsmåte anvendes diodelasere eller fastfaselasere med bølgelengder i det nære infrarøde området.

DE19516726 beskriver en emballasje fremstilt av et materiale bestående av to sjikt hvor enkelt deler sveises sammen med laserbestrålingsteknikk.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen består derfor i å tilveiebringe en emballasje fremstilt av en polyolefin folie som unngår ulempene ved kald forseglingsbelegning, men som er like egnet for innpakning av varmefølsomme produkter.

Dette formålet oppnås med emballasje fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefin folie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt omfattende et additiv som har en absorpsjon i bølgelengdeområdet til lasere slik at ved lokal bestråling av filmen med laser skjer en temperaturøkning i det bestrålte området slik at polyolefinen i det første ytre sjiktet mykner eller smelter i det bestrålte området og binder seg til et ytterligere sjikt ved kjøling, kjennetegnet ved at additivet er tilstede i en mengde fra 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 um.

Underkravene angir ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen.

Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av emballasje fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefin folie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt omfattende et additiv som absorberer i bølgelengdeområdet til lasere, og polyolefinfilmen bestråles med en laser slik at en lokal temperaturøkning skjer i området for bestrålingen og polyolefinen til det første ytre sjiktet mykner eller smelter i det bestrålte området og binder seg til et ytterligere sjikt ved kjøling, kjennetegnet ved at additivet er tilstede i en mengde fra 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 um.

Et ytterligere formål ved den foreliggende oppfinnelse består i å angi en fremgangsmåte for fremstilling av en fordelaktig innpakning omfattende en beholder med lokk.

Dette formål oppnås ved en Fremgangsmåte for fremstilling av emballasje omfattende en beholder med et lokk, hvor lokket ligger på en beholderkant og hvor dette lokk er fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefinfolie, hvor folien omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt og hvor dette første ytre sjikt er i kontakt med beholderkanten folien og hvor det første ytre sjiktet til folien omfatter et additiv som har en absorpsjon i bølgelengdeområdet til en laser slik at ved lokal bestråling av filmen med denne laser skjer en temperaturøkning i det første ytre sjiktet slik at polyolefinen i det første ytre sjiktet mykner eller smelter i dette området og binder seg til beholderkanten ved kjøling, kjennetegnet ved at additivet er tilstede i en mengde fra 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 um.

Videre angår oppfinnelsen en multisjikts orientert polyolefinfolie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt, hvor det første ytre sjikt omfatter et pigment omfattende en kobberlegering.

Ved siden av det laserabsorberende pigmentet omfatter det ytre sjiktet til folien generelt minst 80 vektprosent, fortrinnsvis fra 85 til <100 vektprosent, spesielt fra 90 til 98 vektprosent av en polyolefin, i hvert tilfelle basert på sjiktet.

Eksempler på egnede olefinske polymerer til det ytre sjiktet er

propylen homopolymerer

etylen homopolymerer

kopolymerer av

etylen og propylen eller

etylen og 1-butylen eller

propylen og 1-butylen eller

terpolymerer av

etylen og propylen og 1-butylen eller

en blanding eller blend av to eller flere av nevnte homopolymerer, kopolymerer

og terpolymerer,

spesielt foretrekket

random etylen-propylen kopolymerer med

et etyleninnhold på fra 1 til 10 vektprosent, fortrinnsvis fra 2,5 til 8 vektprosent, eller

random propylen-1-butylen kopolymerer med et

butyleninnhold fra 2 til 25 vektprosent, fortrinnsvis

fra 4 til 20 vektprosent,

i hvert tilfelle basert på totalvekten av kopolymeren, eller

random etylen-propylen-1-butylen terpolymerer med

et etyleninnhold fra 1 til 10 vektprosent, fortrinnsvis

fra 2 til 6 vektprosent, og et 1-butyleninnhold fra 2

til 20 vektprosent, fortrinnsvis fra 4 til 20 vektprosent,

i hvert tilfelle basert på totalvekten av terpolymeren, eller

en blend av en etylen-propylen-1-butylen terpolymer og en propylen-1-butylen kopolymer med

et etyleninnhold på fra 0,1 til 7 vektprosent og

et propyleninnhold på fra 50 til 90 vektprosent og

et 1-butyleninnhold på fra 10 til 40 vektprosent,

i hvert tilfelle basert på totalvekten av polymerblenden.

De ovenforbeskrevne kopolymerer og/eller terpolymerer anvendt i det ytre sjiktet har generelt et smelteflytindeks på fra 1,5 til 30 g/10 min., fortrinnsvis fra 3 til 15 g/10 min. Smeltepunktet er innenfor området fra 120 til 140°C. Den ovenforbeskrevne blend av kopolymerer og terpolymerer har et smelteflytindeks på fra 5 til 9 g/10 min. og smeltepunkt på fra 120 til 150°C. Alle de ovenfornevnte smelteflytindekser er målt ved 230°C og en kraft på 21,6 N (DIN 53 735).

Propylen homopolymerene anvendt i det ytre sjiktet har generelt en smelteflytindeks på fra 1,5 til 30 g/10 min., fortrinnsvis fra 3 til 15 g/10 min. Smeltepunktet til homopolymerene er i området fra 150 til 170°C, fortrinnsvis fra 155 til 165°C. Det foretrekkes isotaktiske homopolymerer hvis isotaksisitet er større enn 92%, fortrinnsvis i området fra 94 til 98%. Det n-heptan-oppløselige innholdet i de isotaktiske propylen-homopolymerer er mindre enn 10 vektprosent, fortrinnsvis fra 1 til 8 vektprosent basert på vekten av homopolymeren. Alle de ovenfor nevnte smelteflytindeksene er målt ved 230°C og i kraft på 21,6 N (DIN 53 735).

Hvis ønsket kan konvensjonelle additiver slik som antistatiske midler, nøytraliserings-midler, smøremidler og/eller stabilisatorer og hvis ønsket ytterligere antiblokkerings-midler tilsettes til det ytre sjiktet/de ytre sjiktene i effektive mengder i hvert tilfelle.

Det er essensielt for oppfinnelsen at det absorberende ytre sjiktet av folien omfatter et additiv som absorberer stråling i bølgelengdeområdet til lasere. Additiver av denne type refereres til nedenfor for formålet for den foreliggende oppfinnelsen som pigmenter eller laserpigmenter.

Inkorporeringen av laserpigmenter av denne type inn i det ytre sjiktet til folien resulterer i absorpsjon av strålingen, dvs. et opptak av energi ved bestråling av folien. Det er kjent fra den kjente teknikk at gitt en passende bølgelengde etterlater laserstrålen et synlig spor i form av en hvit eller farget linje i den pigmenterte plasten. Denne effekt utnyttes for å fremstille plastforbindelser og plastfolier ved hjelp av en laser. Det er blitt funnet at bestråling av folier lagt ovenpå hverandre ved hjelp av en laserstråle produserer en sterk forbindelse mellom de to foliesjiktene på en tilsvarende måte til en varmeforsegling eller sveisesøm hvis minst en av de to foliene har et laserpigmentholdig ytre sjikt og dette laserpigmentholdige sjiktet er vendt mot den andre folien på en slik måte at det pigmenterte ytre sjiktet er i kontakt med det andre filmsjiktet. Det er blitt funnet her at det er spesielt fordelaktig for fremstilling av en forseglingssøm for begge ytre sjikt som er i kontakt og omfatter et korresponderende fortrinnsvis det samme absorberende pigment.

Overraskende passerer laserstrålen gjennom de ytre sjiktene til folien uten å etterlate synlige spor der, som det er kjent fra lasermarkering, og uten å etterlate annen skade. Det var uventet at laserabsorpsjonen ville være så uttalt at filmen absorberte tilstrekkelig energi for å mykne eller varme opp det ytre sjiktet. Spesielt var det satt spørsmål ved om den absolutte mengden av laserpigmenter i det tynne ytre sjiktet ville være tilstrekkelig til å tilveiebringe uniform smelting av det ytre sjiktet gjennom absorpsjon. Samtidig er det blitt funnet at oppvarmingen eller smeltingen av det ytre sjiktet forblir meget lokalt begrenset til bestrålingsområdet. Dette gjør det mulig for fremstilling av emballasje, å inkorporere en laserforsegliningssøm spesielt der hvor denne søm ønskes.

Termisk belastning av det innpakkede produktet med laserstrålen unngås her fordelaktig. Den nye teknologien er derfor egnet for å erstatte kjente kald-forseglingsbelegninger for innpakning av varmefølsomme produkter.

Det laserpigmentholdige ytre sjiktet kan påføres til både for så vidt kjente opake og transparente folier eller til deres basissjikt eller mellomsjikt. For opake eller hvite folier var det spesielt overraskende at fyllstoffene til de andre sjiktene som tjener til å gjøre filmen opak eller gi den hvit farge ikke hindrer absorpsjonen av laserstråling i det pigmenterte ytre sjiktet og oppvarming av det laserpigmentholdige ytre sjiktet. Absorpsjonen i de fyllstoff- og/eller pigmentholdige sjiktene er så lav eller skjer ikke at ingen påvirkning på laserforseglingen eller filmintegriteten eller de andre filmegenskapene ved laserstrålen er blitt bemerket.

For formålet for den foreliggende oppfinnelsen er laserpigmenter inkompatible partikler som er inerte overfor matrikspolymeren og som ikke resulterer i noen signifikant vakuol dannelse under strekning. Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen til laserpigmentene er i området fra 0,01 til 4 um, fortrinnsvis i et område fra 0,1 til 2 um, spesielt fra 0,1 til 1 um. Det ytre sjiktet omfatter laserpigment i en mengde på fra 0,01 til 10 vektprosent, fortrinnsvis fra 0,5 til 5 vektprosent, spesielt fra 0,8 til 3 vektprosent basert på vekten av det ytre sjiktet. Hvis konsentrasjonen av laserpigmentet er for lav finner kun moderat absorpsjon av laserstrålen sted hvilket resulterer i dårlig forseglingsstyrke. En høy konsentrasjon av laserpigmenter gir ikke noen ytterligere effekter med hensyn til laserabsorpsjonen. Ved høye konsentrasjoner av fargede, metall og svare pigmenter kan en fargeeffekt (grå effekt) forekomme som kan være ufordelaktig, men være ønsket for noen anvendelser.

De anvendte laserpigmentene er fortrinnsvis metallpigmenter slik som aluminium eller kobber eller tinnpigmenter, eller kobberlegeringer slik som for eksempel kobber/sink eller kobber/tinnlegeringer og svarte eller fargede pigmenter spesielt karbonblack eller grafitt, jernoksider, rutil blandingsfaser, ultramarineblå, spineller og sirkoniumsilikater. Av de ovenfor nevnte pigmentene foretrekkes aluminiumpigmenter, sink/kobberlegeringer og karbonblack og grafitt. Det er blitt funnet at i tilfellet med karbonblack er et innhold på mellom 0,1 og 1,0 vektprosent, og i tilfellet med aluminiumpigmenter er et innhold på fra 0,5 til 1,5 vektprosent og tilfellet med kobberlegeringer er et innhold på fra 0,5 til 3,0 vektprosent, fortrinnsvis 1 til 2 vektprosent basert på vekten av det ytre sjiktet, spesielt fordelaktig.

De ovenfornevnte laser-absorberende metall, svarte eller fargede pigmenter kan hvis ønsket anvendes i formen av en blanding med metalloksider slik som hvite pigmenter for eksempel titaniumdioksid, aluminiumoksid, silisiumdioksider, tilsvarende metall-hydroksider og metalloksidhydrater og karbonater og silikater slik som for eksempel kalsiumkarbonat, aluminiumsilikat (kaolin leire), magnesiumsilikat (talkum) eller mika.

Pigmentblandingene er fordelaktige siden de for det første har et bredt absorpsjonsspektrum spesielt i bølgelengdeområdet til de anvendte laserne. For det andre anvendes den høye absorpsjonskapasiteten til det laserabsorberende metallet, svarte eller fargede pigmenter og samtidig gjøres fargene til disse laserabsorberende pigmenter lysere igjen ved hjelp av korresponderende hvite pigmenter. Lyssprednings-virkningen til disse hvite pigmentene intensifiserer absorpsjonsegenskapene til metaller, svarte og fargede pigmenter her og fremmer oppbygningen av varme i det ytre sjiktet.

Blandingsforholdet av hvite pigmenter og svarte, metall eller fargede pigmenter kan variere innenfor brede områder og muliggjør å fastsette et optimalt absorpsjonsområde, avhengig av laseren som anvendes. I tillegg muliggjør blandingene å fastsette den ønskede fargetonen til filmen. Hvis ønsket kan blandingen utvides til å gi et system omfattende et flertall av komponenter. For eksempel er forholdet av hvit pigment til svart, metall eller fargede pigmenter i et område fra 5:1 til 1:5, med TiCh fortrinnsvis anvendt i blandingene som gjør hvit pigment lysere.

Pigmentblandingene blandes homogent ved hjelp av egnede fremgangsmåter for eksempel med en kulemølle. Samtidig kan den egnede gjennomsnittlige partikkelstørrelsen og den egnede bredden av fordelingen av partikkelstørrelsene fastlegges.

Videre kan pigmentene eller pigmentblandingene være belagt for, for eksempel å produsere forbedret adhesjon til polymermatriksen og effektivt hindre sprekk- og vakuoledannelse, slik det er kjent med vakuoleiniterende partikler ved strekking. Belegging for eksempel med harpikser eller vokser er spesielt fordelaktig for metallpigmentene slik som for eksempel aluminiumpulver. Dette hindrer også uønsket støvdannelse hvilket kan være farlig for helsen og en eksplosjonsrisiko. I tillegg forbedrer disse voksbelegninger dispersibiliteten til pigmentene i polymeren (deagglomerering) og den gode avmålbarheten av pigmentene ved "masterbatch"-fremstilling. Generelt blir kommersielt tilgjengelige metallpigmenter allerede tilveiebragt med voks og/eller harpiksbelegg av denne type. Fremgangsmåter for fremstillingen av pigmentbelegninger av denne typen er kjent fra kjent teknikk. I disse fuktes pigmentene med disse lav-viskositets vokser eller harpikser og hvis ønsket gjennomfuktes hvilket er fordelaktig for dispersibiliteten.

Pigmentene kan ha en sterisk eller søyleformet eller bladformet form. Størrelsen, geometrien og orienteringen av partiklene kan ha en påvirkning på absorpsjonsoppførselen i forhold til laserstråler.

I en foretrukket utførelsesform har polyolefinfolien ifølge oppfinnelsen et ytterligere andre ytre sjikt omfattende polymerer av olefiner med fra 2 til 10 karbonatomer som er påført til siden overfor det laserpigmentholdige sjiktet. I en foretrukket utførelsesform er dette andre ytre sjiktet av en slik sammensetning at det essensielt ikke absorberer noen stråling i bølgelengdeområdet til laserne som anvendes for forsegling. For fremstilling av emballasjen ifølge oppfinnelsen er det essensielt at laserstrålen passerer gjennom til det pigmenterte sjiktet slik at passende absorpsjon kan finne sted der.

Eksempler på olefinske polymerer til det andre ytre sjiktet er

propylen homopolymerer

en kopolymer av

etylen og propylen eller

etylen og 1-butylen eller

propylen og 1-butylen eller

en terpolymerer av

etylen og propylen og 1-butylen eller

en blanding eller blend av to eller flere av nevnte homopolymerer, kopolymerer

og terpolymerer,

spesielt foretrekkes for det andre ytre sjiktet også polymerene foretrukket ovenfor for det pigmenterte ytre sjiktet. I tillegg er polyetylener slik som HDPE, MDPE eller LDPE, hvis ønsket blandet med propylen polymerene til det andre ytre sjiktet også egnet.

De ovenfor beskrevne kopolymerene og/eller terpolymerene anvendt i det andre ytre sjiktet har generelt en smelteflytindeks på fra 1,5 til 30 g/10 min., fortrinnsvis fra 3 til 15 g/10 min. Smeltetpunktet er i området fra 120 til 140°C. Den ovenfor beskrevne blend av kopolymerer og terpolymerer har et smelteflytindeks på fra 5 til 9 g/min. og et smeltepunkt på fra 120 til 150°C. Alle de ovenfor nevnte smelteflytindeksene er målt ved 230°C og en kraft på 21,6 N (DIN 53 735).

Hvis ønsket kan additiver slik som antistatiske midler, nøytraliserende midler, smøremidler og/eller stabilisatorer og hvis ønsket ytterligere antiblokkingsmidler tilsettes i effektive mengder i hvert tilfelle til det andre ytre sjiktet på en for så vidt kjent måte.

I en ytterligere utførelsesform kan det andre ytre sjiktet også omfatte et pigment som absorberer i bølgelengdeområdet til laserstråling. I en utførelsesform av denne typen er det imidlertid essensielt at disse laserpigmentene i det andre ytre sjiktet absorberer i et forskjellig bølgelengdeområde enn laserpigmentet i det motsatte ytre sjiktet. En folie av denne type kan anvendes spesielt fordelaktig i kombinerte fremgangsmåter ved hvilke det på den ene side fremstilles en forseglingssøm ved hjelp av en laser og i tillegg anvendes andre bearbeidingstrinn slik som laserskjæring, lasermarkering og/eller laser-perforering ved hjelp av en andre laser. I fremgangsmåter av denne type gjøres det bruk av lasere som har forskjellige bølgelengder.

Basissjiktet til multisjiktfolien omfatter essensielt et polyolefin, fortrinnsvis en propylen polymer og hvis ønsket materingsfyllstoffer såvel som hvis ønsket ytterligere additiver i effektive mengder i hvert tilfelle. Generelt omfatter basissjiktet minst 50 vektprosent, fortrinnsvis fra 60 til 99 vektprosent, helt spesielt fra 70 til 98 vektprosent, av polyolefinen i hvert tilfelle basert på vekten av sjiktet.

Foretrukne polyolefiner er propylen polymerer. Disse propylen polymerer omfatter fra 90 til 100 vektprosent, fortrinnsvis fra 95 til 100 vektprosent, spesielt fra 98 til 100 vektprosent, propylen enheter og har et smeltepunkt på 120°C eller over, fortrinnsvis fra 150 til 170°C og generelt har de et smelteflytindeks på fra 0,5 til 8 g/10 min., fortrinnsvis fra 2 til 5 g/10 min., ved 230°C og en kraft på 21,6 N (DIN 53 735). Isostatisk propylen homopolymer med et ataktisk innhold på 15 vektprosent eller mindre, kopolymerer av etylen og propylen med et etyleninnhold på 10 vektprosent eller mindre, kopolymerer av propylen med C4-C8-a-olefiner med et a-olefininnhold på 10 vektprosent eller mindre, terpolymerer av propylen, etylen og butylen med et etyleninnhold på 10 vektprosent eller mindre og et butyleninnhold på 15 vektprosent eller mindre er foretrukne propylen polymerer for kjernesjiktet, spesielt gis preferanse til isotaktisk propylen homopolymer. De angitte vektprosentene er basert på den respektive polymeren.

Også egnet er en blanding av de nevnte propylen homopolymerene og/eller kopolymerene og/eller terpolymerene og andre polyolefiner spesielt fremstilt av monomerer med fra 2 til 6 karbonatomer, hvor blandingen omfatter minst 50 vektprosent, spesielt minst 75 vektprosent av propylen polymer. Egnede andre polyolefiner i polymer blandingen er polyetylener spesielt HDPE, LDPE, VLDPE og LLDPE, hvor andelen av disse polyolefiner i hvert tilfelle ikke overstiger 15 vektprosent basert på polymer blanding.

For opake utførelsesformer omfatter det opake basissjiktet til folien fyllstoffer i en mengde på maksimalt 40 vektprosent, fortrinnsvis fra 1 til 30 vektprosent, spesielt fra 2 til 20 vektprosent basert på vekten av det opake sjiktet. For formålene til den foreliggende oppfinnelsen er fyllstoffer pigmenter og/eller vakuole-initierende partikler.

For formålet til foreliggende oppfinnelse er pigmenter til basissjiktet inkompatible partikler som resulterer essensielt i ingen vakuole dannelse ved strekning av folien og generelt har en gjennomsnittlig partikkeldiameter i området fra 0,01 til maksimalt 1 um. Basissjiktet omfatter generelt pigmenter i en mengde fra 0,5 til 10 vektprosent, fortrinnsvis fra 1 til 8 vektprosent. Konvensjonelle pigmenter er for eksempel aluminiumoksid, aluminiumsulfat, bariumsulfat, kalsiumkarbonat, magnesiumkarbonat, silikater slik som aluminiumsilikat (kaolinleire) og magnesiumsilikat (talkum), silisiumdioksid og titandioksid, av hvilke hvite pigmenter slik som titandioksid, kalsiumkarbonat, silisiumdioksid og bariumsulfat fortrinnsvis anvendes.

"Vakuole-initierende fyllstoffer" er faste partikler som er inkompatible med polymer matriksen og resulterer i dannelsen av vakuolelignende hulrom ved strekning av filmene. Generelt har de vakuole-initierende fyllstoffene en minimum størrelse på 1 Hm. Generelt er den gjennomsnittlige partikkeldiameteren til partiklene fra 1 til 6 um. Vakuole-initierende fyllstoffer er tilstede i en mengde fra 0,5 til 25 vektprosent, fortrinnsvis fra 1 til 15 vektprosent. Konvensjonelle vakuole-initierende fyllstoffer er uorganiske og/eller organiske polypropylen-inkompatible materialer slik som aluminiumoksid, aluminiumsulfat, bariumsulfat, kalsiumkarbonat, magnesiumkarbonat, silikater slik som aluminiumsilikat (kaolinleire) og magnesiumsilikat (talkum), og silisiumdioksid av hvilke kalsiumkarbonat og silisiumdioksid fortrinnsvis anvendes.

Egnede organiske fyllstoffer er polymerer som vanligvis anvendes som er inkompatible med polymerer til basissjiktet, spesielt de slik som HDPE, kopolymerer av sykliske olefiner, slik som norbornen eller tetrasyklododesen med etylen og propen (COC), polyestere, polystyrener, polyamider og halogenerte organiske polymerer, med preferanse for polyestere slik som for eksempel polybutylen tereftalater og sykloolefin kopolymerer. For formålet til den foreliggende oppfinnelsen betyr "inkompatible materialer eller inkompatible polymerer" at materialet eller polymeren er tilstede i folien på en form av separate partikler eller en separat fase.

Folien ifølge oppfinnelsen omfatter minst et ytre sjikt som omfatter laserpigment. I alt har folien fortrinnsvis en tre-, fire- eller fem-sjikts struktur. Det foretrekkes at alle andre sjikt hovedsakelig er transparente for laserstrålingen som anvendes.

Tykkelsen av det første laserpigmentholdige ytre sjiktet er generelt større enn 0,1 nm og er fortrinnsvis i området fra 0,3 til 6 um. Det andre motsatte ytre sjiktet kan være av den samme eller forskjellig tykkelse. Dens tykkelse er fortrinnsvis i området fra 0,3 til 3 um.

Det/de indre sjikt(ene) kan bestå av de olefinske polymerene beskrevet for basissjiktet. Det eller de indre sjikt(ene) kan omfatte de konvensjonelle additivene beskrevet for de individuelle sjiktene slik som antistatiske midler, nøytraliserende midler, smøremidler og/eller stabilisatorer og hvis ønsket antiblokkingsmidler. Tykkelsen av mellomsjiktet(ene) er større enn 0,3 um og er fortrinnsvis i området fra 1,0 til 15 um, spesielt fra 1,5 til 10 um.

Den totale tykkelsen av polyolefinfolien ifølge oppfinnelsen kan variere innenfor brede grenser og avhenger av den tiltenkte bruk. Det foretrekkes fra 4 til 100 um, spesielt fra 5 til 80 nm, fortrinnsvis fra 10 til 50 nm, med basissjiktet generelt utgjørende fra omkring 50 til 100% av totalfilmtykkelsen.

Fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan videre omfatte fremstillingen av polyolefinfolien ifølge oppfinnelsen ved den for så vidt kjente koekstruderings-fremgangsmåten, ved flat-film fremgangsmåten eller ved filmblåsingsrfemgangsmåten.

Flatfilmfremgangsmåten utføres ved ko-ekstrudering av smeltene tilsvarende til de individuelle sjiktene til folien gjennom en flatfilmdyse, førende den resulterende folien over en eller flere valser for stivning, etterfølgende strekking (orientering) av folien, varmeherding av den strakne folien og hvis ønsket korona- eller varmebehandling av overflatesjiktet tiltenkt for behandlingen.

Den biaksiale strekkingen (orienteringen) utføres sekvensielt eller simultant. Konsekutiv biaksial strekking i hvilket strekking først utføres longitunalt (i maskinretningen) og deretter transversalt (normalt til maskinretningen) foretrekkes. Den simultane strekkingen kan utføres ved flatfilmfremgangsmåten for eksempel ved hjelp av "LISDvT-teknologi eller ved blåsefremgangsmåten. Foliefremstillingen er beskrevet videre for å anvende for eksempel flatfilmekstrudering med etterfølgende sekvensiell strekking.

Først komprimeres polymeren eller polymerblandingen til de individuelle sjiktene og gjøres flytende i en ekstruder, det er mulig at laserpigmentene og hvilke som helst andre additiver eventuelt allerede er tilsatt for å være tilstede i polymeren eller polymer blandingen. Smeltene presses deretter simultant gjennom en flatfilmdyse ("slot die") og den ekstruderte multisjiktsfilmen tas fra over på en eller flere avtrekkervalser ved en temperatur på fra 10 til 100°C, fortrinnsvis fra 20 til 50°C, under hvilken den kjøles og stivner.

Den på denne måten oppnådde folien strekkes deretter longitudinalt og transversalt til ekstruderingsretningen hvilket resulterer i oppretning av molekylkj edene. Den longitudinale strekkingen utføres fordelaktig ved hjelp av to valser som roterer ved forskjellige hastigheter tilsvarende til det tiltenkte strekningsforhold og den transverse strekking utføres fordelaktig ved hjelp av en passende spennramme. De longitudinale strekmngsforholdene er innenfor området fra 4 til 8, fortrinnsvis fra 5 til 6. De transverse strekkingsforholdene er i området fra 5 til 10, fortrinnsvis fra 7 til 9. Den longitudinale strekkingen utføres fortrinnsvis ved fra 80 til 150°C og den transverse strekkingen utføres fortrinnsvis ved fra 120 til 170°C.

Strekkingen av folien etterfølges av varmeherding (varmebehandling) derav ved hvilket folien holdes ved en temperatur fra 100 til 160°C i omkring 0,1 til 10 sekunder. Folien vikles etterfølgende opp på en konvensjonell måte ved hjelp av en oppviklings-anordning.

Etter den biaksiale strekkingen blir en eller begge overflater til filmen eventuelt korona-eller flammebehandlet ved en av de kjente fremgangsmåtene. Behandlingsintensiteten er generelt i området fra 37 til 50 mN/m, fortrinnsvis fra 39 til 45 mN/m. Overflate-behandlingen av folien er her beskrevet ved å anvende det følgende eksempel på koronabehandling.

I koronabehandlingen er foretrukket fremgangsmåte å føre filmen mellom to leder-elementer som tjener som elektroder med en slik høy spenning, vanligvis en alternerende spenning (fra omkring 5 til 20 kV og fra 5 til 30 kHz), som påføres mellom elektrodene slik at spray eller korona utladninger kan skje. På grunn av sprayen eller koronautladningen ioniseres luften over folieoverflaten og reagerer med molekylene i folieoverflaten som forårsaker dannelsen av polare inklusjoner i den essensielt ikke-polare polymer matriks.

For fremstillingen av emballasjen ifølge oppfinnelsen bearbeides filmene beskrevet over, for eksempel på en slik måte at de to først pigmenterte ytre sjiktene til folien eller det første pigmenterte ytre sjiktet og det andre ytre sjiktet kommer i kontakt med hverandre. Under etterfølgende laserbestråling, føres laserstrålen gjennom de andre sjiktene til filmen inntil den rammer de ytre sjiktene i kontakt, når en eller begge av disse er pigmentert. I det eller disse ytre sjiktene forårsaker de inkorporerte pigmentene at strålingen absorberes, som resulterer i oppvarming på en lignende måte som anvendelsen av varmeforseglende klemmer. Hvis folienettet beveges tilsvarende eller laserstrålen beveges tilsvarende fremstilles en søm på denne måte, tilsvarende til en varmeforseglingssøm som er egnet for forsegling av emballasjen.

Egnet for dannelse av laserstrålen er kommersielt tilgjengelige Nd:YAG, diode, eksimer eller CO2 lasere, hvis energi er tilpasset til typen av polymer, bearbeidingshastighetene og typen av pigment i det ytre sjiktet. I prinsippet kan både pulserende og kontinuerlig arbeidende lasere anvendes. Diodelasere er spesielt fordelaktige på grunn av deres robusthet og bølgelengde i det nære infrarøde området. Bredden av arealene som forsegles kan settes som varierer av laserfokusen. En tilsvarende tilpasning av energi-densiteten til laseren er nødvendig. Den genererte laserstrålen fokuseres på filmen som skal forsegles med åpningsdiafragmaer og ved hjelp av egnet optikk. Tilsvarende diafragmaer gjør det mulig å generere parallelle laserstråler for å påføre et flertall av sveise- og forseglingssøm i en enkel operasjon. Hvis ønsket er det også mulig her å integrere ytterligere bearbeidingstrinn i denne operasjon slik som for eksempel skjæring og perforering.

Overraskende er det blitt funnet at interaksjonen mellom laser og folie kan kontrolleres på en slik måte at laserstrålen på den ene siden ikke allerede absorberes i basissjiktet, men i stedet føres uhindret på den ønskede måten gjennom de andre sjiktene, men på den annen side at absorpsjonstverrsnittet i det korresponderende ytre sjiktet er tilstrekkelig stort til å bevirke smelting av det ytre sjiktet og således å fremstille en forseglingssøm. Absorpsjonstverrsnittet er her overraskende tilstrekkelig stort at det innpakkede produktet spesielt også varmefølsomme produkt ikke blir skadet av laserstrålen.

Råmaterialene og foliene ble karakterisert ved å anvende de følgende målings-fremgangsmåter:

Smeltefl<y>tindeks

Smelteflytindeksen ble målt ifølge DIN 53 735 ved en belastning på 21,6 N og 230°C.

Gjennomsnittli<g> partikkelstørrelse

Den gjennomsnittlige partikkelstørrelsen ble bestemt ved bildeanalyse. Til dette formål ble en prøve dispergert i vann for å separere partiklene og påført til en glassplate. Prøven tørkes etterfølgende og studeres under skanning elektron mikroskop. Til dette formål visualiseres de individuelle partiklene som et grått skyggebilde ved hjelp av en egnet innstilling av lysstyrke og kontrast. Over et areal på 10 mm , måles det respektive arealet av de separate partiklene og partikkeldiameteren måles som diameteren av en sirkel med tilsvarende areal. Disse målingsverdier klassifiseres i størrelsesområder og indikerer fordelingen av partikkelstørrelsen. Den gjennomsnittlige partikkeldiameteren bestemmes som gjennomsnittet av fordelingskurven.

Smeltepunkt

DSC-måling, maksimum på smeltekurven, oppvarmingshastighet 20°C/min.

Oppfinnelsen er forklart under ved hjelp av arbeidseksempler.

Sammenligningseksempel 1

En opak femsjiktsfolie med en asymmetrisk struktur og en total tykkelse på 33 um ble fremstilt ved koekstrudering og etterfølgende trinnvis orientering i den longitudinale og transverse retning. Det ytre sjiktet A hadde en tykkelse på 1,2 um og det underliggende mellomsjiktet B hadde en tykkelse på 3,5 nm. Det ytre sjiktet E hadde en tykkelse på 0,5 um og det underliggende mellomsjiktet D hadde en tykkelse på 0,1 um. Sjiktene hadde i detalj den følgende sammensetning:

Basissjikt:

87,0 vektprosent isotaktisk propylen homopolymer med et smeltepunkt på 159°C

og en smelteflytindeks på 3,4 g/10 min.

9,0 vektprosent kalk masterbatch (Omyalite 90T) som omfatter 28 vektprosent

propylen homopolymer og 72 vektprosent CaC03.

Mellomsjiktene B og D

100 vektprosent isotaktisk propylen homopolymer med et smeltepunkt på 159°C

og en smelteflytindeks på 3,4/10 min.

Ytre sjikt A

100 vektprosent random C2-C3-kopolymer som omfatter 5 vektprosent etylen og med et krystallinsk smeltepunkt på 125°C og en smelteflytindeks på 6,5 g/10 min.

Ytre sjikt E:

98,8 vektprosent random etylen-propylen-butylen terpolymer med et etyleninnhold på 3 vektprosent og et butyleninnhold på 7 vektprosent (resterende propylen) og med et krystallinsk smeltepunkt på 150°C og en smelteflytindeks på 7 g/10 min.

Fremstillingsbetingelsene i de individuelle bearbeidingstrinnene var som følger:

Eksempel 1

En folie blir fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfattet filmen 0,6 vektprosent basert på vekten av sjiktet, karbon black i det ytre sjiktet E. Det resterende av sammensetningen og produksjons-betingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Eksempel 2

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter det ytre sjiktet E nå en blanding av karbon black og rutil (Ti02) i forholdet (vektforhol) 1:1. Totalinnholdet av karbon black og rutil i det ytre sjiktet E var 0,6 vektprosent basert på vekten av det ytre sjiktet E. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Eksempel 3

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter det ytre sjiktet E nå 0,8 vektprosent sølv pigment basert på vekten av sjiktet, som består av små aluminium plater. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Sammenligningseksempel 2

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter folien 2,5 vektprosent basert på vekten av sjiktet, fin kalk (Socal) i ytre sjikt E. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Sammenligningseksempel 3

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter folien 2,5 vektprosent, basert på vekten av sjiktet, av feltspat (Minex) i ytre sjikt E. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Eksempel 4

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter folien 1,0 vektprosent basert på vekten av sjiktet, av en kobberlegering med sink som gullpigment i ytre sjikt E. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Eksempel 5 (kopolymer ytre sjikt variant)

En folie ble fremstilt som beskrevet i sammenligningseksempel 1. I motsetning til sammenligningseksempel 1 omfatter folien 0,8 vektprosent sølvpigment basert på sjiktet, i ytre sjikt A. Det resterende av sammensetningen og fremstillingsbetingelsene var uendret sammenlignet med sammenligningseksempel 1.

Foliene fremstilt som beskrevet i eksemplene og sammenligningseksemplene ble lagt ovenpå den andre i to sjikter på en metallplate. Foliesjiktene ble anordnet på en slik måte at folien anbragt direkte på metallplaten lå på metallplaten med de ikke-pigmenterte ytre sjikt (ytre sjikt for sammenligningseksempel 1 til 3 og eksempel 1 til 4; ytre sjikt E for eksempel 5) og det motsatte pigmenterte ytre sjiktet var i kontakt med det andre foliesjiktet. Det andre foliesjiktet fremstilt av den samme folien var anbragt på en slik måte at dets pigmenterte ytre sjikt var i kontakt med det pigmenterte ytre sjikt til det første foliesjiktet. De to pigmentholdige ytre sjiktene var således i kontakt. I tillegg ble en transparent polyetylen plate lagt ovenpå de to foliesj iktene og presset de to foliesjiktene forsiktig mot hverandre. Dette arrangement ble deretter bestrålt både kontinuerlig ved hjelp av en diodelaser med en bølgelengde på 980 nm og med en laser kraft på fra 15 til 25 W og også ved hjelp av en CO2 laser (10.600 nm) med en kraft på fra omkring 50 til 80 W med en pulsvarighet på fra 10 til 14 fj.s. Under bestrålingen ble foliesjiktene trukket gjennom de to platene med en konstant hastighet med et forsiktig kontakttrykk. Hastigheten ble variert i området 0,4 - 4 m/min.

Ved anvendelse av en CO2 laser ble en linjeformet forseglingssøm med god styrke dannet i tilfellene med alle filmer. Samtidig var deformasjon av forseglingssømmen forårsaket av smelting av hele filmen og skade på filmoverflaten var synlig.

Bestråling med en diodelaser forårsaket likeledes en linjeformet "forseglingssøm" i tilfellet med de karbon black- og aluminiumpigmenterte foliene i overensstemmelse med eksemplene, mens i tilfellene med prøvene ifølge sammenligningseksemplene ble laserstrålen ført gjennom foliene uten å tilveiebringe noen tydelig virkning. En noe høyere laserkraft var nødvendig for å produsere en tilstrekkelig sterk forseglingssøm i tilfellet med foliene ifølge eksempel 5. Sammenligning av eksempel 3 med eksempel 5 viser at en høyere laserenergi er nødvendig for å oppnå en spesifisert forseglingssøm-styrke på grunn av anvendelsen av et høyere smeltende forseglings-råmateriale (kopolymer).

I detalj blir det observert at filmene ifølge eksemplene utviste god adhesiv styrke i sveiseområdet. Gjennom små endringer i matehastigheten av filmen var det mulig å oppnå en variasjon i forseglingssømtykkelsen.

Claims

1. Emballasje fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefin folie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt omfattende et additiv som har en absorpsjon i bølgelengdeområdet til lasere slik at ved lokal bestråling av filmen med laser skjer en temperaturøkning i det bestrålte området slik at polyolefinen i det første ytre sjiktet mykner eller smelter i det bestrålte området og binder seg til et ytterligere sjikt ved kjøling, karakterisert ved at additivet er tilstede i en mengde fra 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 nm.

2. Emballasje ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytre sjiktet omfatter minst 80 vektprosent av en propylen polymer, fortrinnsvis en etylen-propylen kopolymer eller en terpolymer.

3. Emballasje ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tykkelsen av det første ytre sjiktet er fra 0,1 til 5 um.

4. Emballasje ifølge et eller flere av kravene 1 til 3, karakterisert ved at additivet er et laserabsorberende metall, svart eller farget pigment.

5. Emballasje ifølge et eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at folien er transparent.

6. Emballasje ifølge et eller flere av kravene 1 til 4, karakterisert ved at folien har et opakt basissjikt som omfatter vakuole-initierende fyllstoffer.

7. Emballasje ifølge krav 6, karakterisert ved at basissjiktet omfatter fyllstoffer i en mengde på opptil 40 vekt-%.

8. Emballasje ifølge krav 7, karakterisert ved at fyllstoffene er CaCC>3, TIO2, polyetylentereftalat eller polybutylentereftalat.

9. Emballasje ifølge krav 6, karakterisert ved at det først ytre sjiktet i tillegg omfatter et hvit pigment, fortrinnsvis Ti02.

10. Emballasje ifølge et eller flere av kravene 1 til 9, karakterisert ved at folien har på den motsatte side et andre ytre sjikt som omfatter et additiv som absorberer stråling i bølgelengdeområdet til en laser, hvor additivene i det andre ytre sjiktet absorberer i et forskjellig bølgelengdeområde enn additivene i det første ytre sjiktet.

11. Emballasje ifølge et eller flere av kravene 1 til 10, karakterisert ved at folien kun omfatter additiv som absorberer stråling i bølgelengdeområdet til en laser i det første ytre sjiktet og i ingen andre sjikt.

12. Fremgangsmåte for fremstilling av emballasje fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefin folie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt omfattende et additiv som absorberer i bølgelengdeområdet til lasere, og polyolefinfilmen bestråles med en laser slik at en lokal temperaturøkning skjer i området for bestrålingen og polyolefinen til det første ytre sjiktet mykner eller smelter i det bestrålte området og binder seg til et ytterligere sjikt ved kjøling, karakterisert v e d at additivet er tilstede i en mengde fra 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 um.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, for fremstilling av emballasje fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefin folie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt omfattende et additiv som absorberer i bølgelengdeområdet til lasere, og polyolefinfilmen bestråles med en laser slik at en lokal temperaturøkning skjer i området for bestrålingen og polyolefinen til det første ytre sjiktet mykner eller smelter i det bestrålte området og binder seg til et ytterligere sjikt ved kjøling, karakterisert ved at polyolefinfolien har et andre, motsatt ytre sjikt og har i dette andre ytre sjiktet et additiv som absorberer i bølgelengdeområdet til en laser og en forseglingssøm for innpakning fremstilles ved hjelp av en laser med et første bølgelengdeområde og folien markeres og/eller skjæres og/eller perforeres ved hjelp av en andre laser med annet bølgelengdeområde som er forskjellig fra det til den første laseren.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at arbeidet ved hjelp av et flertall av lasere med forskjellig bølgelengde utføres simultant.

15. Fremgangsmåte for fremstilling av emballasje omfattende en beholder med et lokk, hvor lokket ligger på en beholderkant og hvor dette lokk er fremstilt av en multisjikts, orientert polyolefinfolie, hvor folien omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt og hvor dette første ytre sjikt er i kontakt med beholderkanten folien og hvor det første ytre sjiktet til folien omfatter et additiv som har en absorpsjon i bølgelengdeområdet til en laser slik at ved lokal bestråling av filmen med denne laser skjer en temperaturøkning i det første ytre sjiktet slik at polyolefinen i det første ytre sjiktet mykner eller smelter i dette området og binder seg til beholderkanten ved kjøling, karakterisert ved at additivet er tilstede i en mengde rfa 0,01 til 10 vektprosent, basert på vekten av det første ytre sjiktet og at den gjennomsnittlige partikkeldiameteren er fra 0,01 til 4 nm.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 12,14 eller 15 , karakterisert v e d at det første sjiktet omfatter 80 vekt-% av en propylen kopolymer eller terpolymer eller av en propylen homopolymer.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16,, karakterisert ved at propylen polymeren eller terpolymeren har et smeltepunkt i området 120-140 °C.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 12,14,15,16 eller 17, karakterisert ved at det første sjiktet til polyolefinfolien omfatter minst 50 vekt-% av en propylen polymer.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 12,14,15,16,17 eller 18,, karakterisert ved at folien har en tre-, fire- eller femsjikts struktur.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 12,14,15,16 eller 17, karakterisert ved at den totale tykkelsen av folien er fra 5 - 80 um.

21. Multisjikts orientert polyolefinfolie som omfatter et basissjikt og minst et første ytre sjikt, karakterisert ved at det første ytre sjikt omfatter et pigment omfattende en kobberlegering.

22. Multisjikts orientert polyolefinfolie ifølge krav 21, karakterisert ved at kobberlegeringen er en kobber/sinklegering og pigmentet er tilstede i en mengde på fra 0,5 til 3 vektprosent, basert på vekten av det ytre sjiktet.