WO2014194994A1 - Siegelfähige polypropylenfolie - Google Patents

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WO2014194994A1
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Yvonne DÜPRE
Detlef HÜTT
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Treofan Germany Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a sealable polypropylene film, a sealable metallized polypropylene film and their use in laminates, as well as a process for the production of pouches from these laminates, or from these films.
  • Biaxially oriented polypropylene films are today used as packaging films in a wide variety of applications.
  • Polypropylene films are characterized by many advantageous performance properties such as high transparency, gloss, barrier to water vapor, good printability, rigidity, puncture resistance, etc.
  • opaque polypropylene films have developed very successfully in recent years.
  • the special appearance (opacity and whiteness) of these foils is particularly desirable for some applications.
  • opaque film offers the user a higher yield due to the reduced density of these films.
  • the vacuole-containing base layer contributes to a further improvement in desired film properties.
  • polypropylene films as the sole packaging material, have not been able to prevail in particular for moisture-sensitive and oxygen-sensitive filling goods.
  • both the water vapor barrier and the oxygen barrier play a decisive role. With a water intake of only about 3%, potato chips and other snack items become so sticky that the consumer perceives them as inedible.
  • the oxygen barrier must ensure that the fats contained in the snack items do not develop a rancid taste by photo-oxidation.
  • the oxygen permeability of a transparent 20pm boPP film can be reduced to about 40 cm 3 / m 2 * day * bar by metallization and lamination with another 20 pm transparent film (see VR Interpack 99 Special D28 "The Certain Crack").
  • boPP films are also metallized only in terms of visual appearance.
  • the consumer should get the impression of a high-quality packaging, without actually having a better barrier.
  • the requirements of the metallized film are comparatively uncritical.
  • the metallized film must have only a uniform appearance and a sufficient metal adhesion.
  • EP-A-1597073 describes a vacuole-containing, opaque, metallized polypropylene film having particular barrier properties.
  • opaque polypropylene films can also have very good barrier properties after metallization, if the metallized cover layer is composed of a special propylene copolymer with a low ethylene content and has a minimum thickness of 4 ⁇ m. Due to these good barrier values, these metallized opaque films can be used as part of a laminate for slurry soups.
  • the object of the present invention was to provide a sealable film which is suitable for the production of pouches.
  • the pouch packaging must protect the contents of moisture and oxygen particularly well.
  • the sealed seam of the pouch packaging must have a good strength, which can be achieved even in case of contamination in the area of the sealed seam.
  • the pouch packaging must withstand the overpressure of the pack, so that no pressure losses occur over time.
  • the sealing seam must be mechanically stable with respect to the pressing pressure of the gripping robot, ie it must not come to the bursting of the packaging. All these properties must be ensured even when it comes to packaging of the sealed area by the filling material, for example by powder during packaging.
  • the film after metallization must have excellent barrier properties, especially to oxygen and water vapor.
  • the other usual performance characteristics of the film with regard to its use as a laminate component are to be retained.
  • the use as pouch packaging thus involves a complex requirement profile, i.
  • the film must meet a whole range of requirements at the same time.
  • the object on which the invention is based is achieved by a biaxially oriented, multilayered polypropylene film having at least three layers, the film comprising a base layer and a first intermediate layer I and a first sealable cover layer I applied to this intermediate layer I and the first intermediate layer I comprising a soft intermediate layer I. and all layers of the film contain essentially no vacuoles.
  • a metallized, biaxially oriented polypropylene multilayer film which comprises a base layer and at least one first sealable cover layer I, wherein between the base layer and the first sealable cover layer I, a soft first intermediate layer I is attached and wherein all layers of the film substantially contain no vacuoles and wherein the film has a second cover layer II and is metallized on the outer surface of this second cover layer II.
  • the object is further achieved by a laminate which is produced from the metallized embodiment of the film according to the invention and a further film.
  • the object is further achieved by a pouch packaging from the laminates according to the invention or by a pouch packaging which contains the film according to the invention.
  • the object is further achieved by a coffee packaging from the laminates of the invention.
  • the base layer is that layer of the film which makes up more than 50%, preferably more than 65% of the total thickness of the film.
  • Interlayers are layers that lie between the base layer and the respective cover layers.
  • the first sealable cover layer I forms an outer layer of the coextruded film, which forms the inside of this bag in the finished bag packaging.
  • This first sealable cover layer I is according to the invention in contact with the soft, first intermediate layer I.
  • a second Cover layer II can be applied directly on the base layer or on a second intermediate layer II.
  • the surface of the second cover layer II is provided for metallization (Metallisierseite the film). In the case of lamination of the film according to the invention with a further film is laminated against this metal layer.
  • the present invention is therefore based on the known metallized transparent, i. vacuole-free, coextruded films, which generally have after metallization acceptable to good barrier properties.
  • Various modifications of the co-extruded sealant layer of these known films have been investigated within the scope of the present invention to improve the sealing properties of these metallized films.
  • the problem could not be solved satisfactorily.
  • the barrier properties and the sealing properties of the films according to the invention are improved if the transparent film has an additional, soft intermediate layer, which is joined to the first sealable cover layer I. Due to the soft intermediate layer I, the quality of the sealed seam is considerably less affected by powder impurities. The resistance of the seal to the internal pressure of the package is improved, whereby the internal pressure of the bag package can be significantly increased without the packaging bursting during processing. Despite the greatly increased interior pressure, there are no significant changes Pressure losses, ie the pressure loss of a bag is greatly improved. Furthermore, the barrier properties of the metallized films according to the invention are improved by this measure compared to similarly constructed films without a soft intermediate layer.
  • the metallized film according to the invention thus offers improved sealing properties compared to known transparent metallized films, in particular sealing seams with a special mechanical strength and an improved barrier after metallization both with respect to water vapor and to oxygen.
  • This film can therefore be used particularly advantageously for the production of pouches for water vapor and oxygen-sensitive powdery products.
  • the pouch packaging from the film according to the invention is further distinguished by low pressure losses and higher bursting strengths.
  • the film of the invention is characterized inter alia by the fact that it contains substantially no vacuoles.
  • all layers of the films according to the invention are essentially free of vacuoles, ie all layers of the film, in particular also the base layer, contain no vacuole-initiating fillers. Since the film contains no vacuoles, it shows no reduced density compared to the components of which it is composed.
  • vacuole-free means that the density of the film corresponds to the density of the starting materials and their respective proportion in the film. In essence, vacuole-free means in particular that the density of the film is reduced by a maximum of 5%, in particular by a maximum of 2%, compared with the computational density.
  • the computational density is that density which is calculated from the density of the components and their proportion in the film.
  • Transparent embodiments of the film according to the invention thus have a density of 0.86 to 0.92 g / cm 3 , preferably from 0.88 to 0.92 g / cm 3 , in particular from 0.90 to 0.92 g / cm 3 , which substantially the density of polypropylene (0.90 - 0.92 g / cm 3 ) corresponds.
  • the base layer of the multilayer film according to the invention contains substantially polyolefin, preferably propylene polymers, and optionally other conventional additives in respective effective amounts, and optionally pigments.
  • the base layer contains at least 50 wt .-%, preferably 60 to 99 wt .-%, in particular 70 to 98 wt .-%, polyolefins, each based on the weight of the base layer.
  • Polyolefins of the base layer are generally non-soft polymers, the characteristics of soft polymers being explained in more detail in connection with the intermediate layer I.
  • propylene polymers are preferred. These propylene polymers contain 90 to 100 wt .-%, preferably 95 to 100 wt .-%, in particular 98 to 100 wt .-%, of propylene units and have a melting point of 120 ° C or higher, preferably 150 to 170 ° C, and im in general, a melt flow index of 1 to 10 g / 10 min, preferably 2 to 8 g / 10 min, at 230 ° C and a force of 21, 6 N (DIN 53735).
  • Isotactic propylene homopolymer having an atactic content of 15% by weight and less copolymers of ethylene and propylene having an ethylene content of 5% by weight or less, copolymers of propylene with C 4 -C 8 olefins having a C 4 -C 8 Olefin content of 5% by weight or less, terpolymers of propylene, ethylene and butylene having an ethylene content of 10% by weight or less and having a butylene content of 15% by weight or less are preferred propylene polymers for the base layer, wherein isotactic Propylene homopolymer is particularly preferred.
  • the stated percentages by weight relate to the respective polymer.
  • the base layer may additionally contain opacifying, ie opacifying, pigments, the polymer content being correspondingly reduced.
  • Pigments are added in an amount of at most 25% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight, especially 2 to 10% by weight, based on the weight of the base layer. It is essential to the invention that the pigments essentially do not initiate any vacuoles, since the film as a whole must be free of vacuoles.
  • "Opaque” in the sense of the present invention means a light transmittance of the film of (ASTM-D 1003-77) at most 70%, preferably at most 50%.
  • pigments are incompatible particles which essentially do not lead to vacuolation during stretching of the film.
  • the coloring effect of the pigments is caused by the particles themselves.
  • they In order for the pigments to produce no vacuoles, they must have an average particle diameter in the range from 0.01 to at most 1 ⁇ m.
  • the term “pigments” includes both so-called “white pigments”, which color the films white, if necessary, “colored pigments", which give the film a colorful or black color possible.
  • the mean particle diameter of the pigments is in the range of 0.01 to 1 ⁇ m, preferably 0.01 to 0.7 ⁇ m, in particular 0.01 to 0.4 ⁇ m.
  • Common pigments include materials such as alumina, aluminum sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, silicates such as aluminum silicate (kaolin clay) and magnesium silicate (talc), silica and titania, among which white pigments such as calcium carbonate, silica, titania and barium sulfate are preferred. Titanium dioxide is particularly preferred.
  • ⁇ 1 ⁇ 2 Various modifications and coatings of ⁇ 1 ⁇ 2 are known per se in the art.
  • the density of the film is increased by the addition of TiO 2 to the density of polypropylene.
  • the density is preferably in a range of 0.91 to 0.95 g / cm 3 , in particular 0.92 to 0.94 g / cm 3 .
  • this density of the opaque embodiment of the film is not substantially reduced compared to the computational density, ie said density is also at most 5%, preferably at most 2% below the computational density, resulting from the density of the components and their proportion in the film calculated.
  • the multilayer film according to the invention comprises at least a first soft intermediate layer I applied between the base layer and the sealable top layer I.
  • this soft intermediate layer I is made up of polyolefins which are softer than the polyolefins of the base layer.
  • Various criteria can be used for selecting a soft polyolefin, for example the melting point Tm, the softening point, the characteristics of the 2nd heating curve of a DSC measurement and / or the width of the melt region or the crystallinity or else the Shore hardness of the polyolefins.
  • the soft intermediate layer I may be composed of one or more soft polymers.
  • the soft polymers are also blended with other non-soft polymers, that is, those polymers which do not meet the soft polymer criteria described below.
  • blends containing several soft polyolefins or soft and non-soft polyolefins are collectively referred to as "blends" hereinafter.
  • Soft polyolefins differ from "non-soft" polyolefins due to their melting behavior, and soft polyolefins begin at a comparatively low level softening of lower temperatures so that the melting process is a more continuous process that takes place over a very broad temperature range.
  • Soft polyolefins show in a DSC measurement a 2. Aufmorekurve that already increases continuously from 20 to 70 ° C (A), reaches a first local maximum (softening point B) at a temperature of> 90 ° C and then in the actual maximum the heating curve (C), the melting point Tm, passes. When all portions of the soft polyolefin or mixture have melted, the heating curve drops back to the baseline (D).
  • the melt range of the soft polyolefin or mixture is the range between the softening point (B) and the melting point (C), and de facto the temperature range in which the actual melting process takes place.
  • non-soft polyolefins show a 2. Aufmorekurve that starts to rise only at a temperature of 110 to 140 ° C (X) and then opens usually a steep rise in a maximum Y (melting point Tm). Again, the heating curve then falls to the baseline (Z), when all shares are melted.
  • a separate softening point is usually not recognizable in the DSC curve of the non-soft polyolefins or is superimposed by the melt peak so that no separate first maximum occurs or is recognizable.
  • the heating curves of the non-soft polyolefins in fact have no own softening point and no melt range in the sense of the above definition.
  • melting point "softening point” and “melt range” are determined by means of DSC measurement and determined from the 2nd heating curve of the DSC measurement of the soft polymer or the mixture, heating at a heating and cooling rate of 0K / min. is cooled.
  • FIG. 1 schematically illustrates the second heating curve of a soft polyolefin or a mixture and the second heating curve of a non-soft isotactic propylene Homopolymers in comparison.
  • the rise of the heating curve of the soft polymer at a temperature of about 40 ° C (A) begins.
  • the DSC curve shows a continuous slope, ie an ever-increasing distance from the baseline (BL).
  • the softening point (B) is clearly visible as the first maximum at about 105 ° C before the second maximum at about 135 ° C (melting point (C)).
  • the heating curve then drops to about 161 ° C to the baseline, since the polyolefin is then completely melted and the melting process is completed (D). Accordingly, in this schematic example, the width of the melt region is about 30 ° C.
  • the rise of the heating curve in the non-soft polymer begins at significantly higher temperatures, here for example at about 130 ° C.
  • the melting process then begins relatively quickly, the DSC curve rises steeply and flows directly into the melting point at 162 ° C (Y). At 168 ° C (Z), the melting process is completed.
  • the heating curve drops to the baseline.
  • the predominantly crystalline propylene homopolymer shows no discernible separate softening point in the DSC curve.
  • a melt range in the sense of the above definition can therefore not be derived from the second heating curve of the DSC measurement. De facto, the melting process takes place in a much narrower temperature range between the steep rise and the steep drop of the melt peak, here about 155 - 162 ° C, corresponding to a range of 7 ° C.
  • the soft polyolefin or the mixture of the intermediate layer I has a melting point Tm (point C in Fig. 1) in the range of at most 150 ° C, preferably 70 to 140 ° C, especially 80 to 130 ° C.
  • the soft polyolefin or the mixture of the intermediate layer generally has a lower melting point Tm than the polyolefin of the base layer.
  • the melting points Tm of the base layer and the intermediate layer I should advantageously differ by at least 10 ° C.
  • the melting point is Tm of the soft polyolefin or of the mixture of the intermediate layer I 15 to 60 ° C, in particular 30 to 50 ° C less than the melting point Tm of the polyolefin of the base layer.
  • the softening point can also be used.
  • Soft polyolefins show a softening point in the DSC curve. This softening point of the soft polyolefin or mixture (point B in Fig. 1) is generally in a range of 80 to 120 ° C, preferably 90 to 110 ° C, whereas the polyolefin of the base layer does not have a separate softening point in the 2nd heating curve ,
  • the polyolefin or the mixture of the intermediate layer I has a wide melting range (B-C). This means that in the 2nd heating curve of the soft polyolefin or the mixture, a separate softening point (B) is clearly recognizable, ie different from the melting point of the soft polymer and this softening point and the melting point of the soft polyolefin or mixture is at least 60K, preferably 10 to 50K apart.
  • Soft polyolefins or mixtures in the context of the present invention are further or alternatively characterized in that the heating curve begins to increase in a range of 20 to 70 ° C, preferably 25 to 60 ° C, whereas the analog increase in non-soft polyolefins only starts in a range of 110 to 140 ° C.
  • the melt enthalpy can be used.
  • the enthalpy of the soft polymers is lower than the enthalpy of the polymers of the base layer.
  • the enthalpy is determined from the cooling curve of the DSC measurement as the area under the crystallization peak.
  • the enthalpy of the soft polymers is generally in the range of 40 to 65 J / g, preferably 50 to 60J / g.
  • the typical cooling curve of a soft and a non-soft polymer is shown in FIG.
  • the first intermediate layer I contains at least 40% by weight, preferably 60 to 100% by weight, in particular 75 to 99% by weight of a soft polyolefin, in each case based on the weight of the intermediate layer I, where appropriate also different soft polyolefins with one another can be mixed.
  • additives may be added to the intermediate layer I in respective effective amounts.
  • polymers may additionally be included which do not meet the criteria for a soft polyolefin.
  • Soft polyolefins meeting the criteria described above are suitable, for example, polyolefins of olefins having 2 to 10 carbon atoms, among which the polymers of ethylene, propylene, and butylene units listed below are preferred. Soft polyolefins are preferably polyethylenes, propylene copolymers and / or propylene terpolymers, and the propylene homopolymers with low crystallinity.
  • Suitable Propyienco- or terpolymers are generally composed of at least 50 wt .-% of propylene and ethylene and / or butylene units as a comonomer.
  • Preferred copolymers are ethylene-propylene random copolymers having an ethylene content of from 2 to 10% by weight, preferably from 5 to 8% by weight, or random propylene-butylene-1 copolymers having a butylene content of from 4 to 25% by weight.
  • copolymers and terpolymers generally have a melt flow index of 3 to 15 g / 10min, preferably 3 to 9 g / 10min (230 ° C, 21, 6N DIN 53735) and a melting point of 70 to 145 ° C, preferably 90 to 140 ° C (DSC).
  • Suitable soft propylene homopolymers preferably have an isotacticity of less than 95% and a xylene content of at least 3 to 10% by weight, preferably 4 to 7% by weight.
  • Propylene homopolymers contain 98 to 100 wt .-%, preferably 99 to 100 wt .-% of propylene units and have a melting point of 150 to 162 ° C, preferably 155 to 160 ° C, and generally a melt flow index of 1 to 10 g / 10 min , preferably 2 to 8 g / 10 min, at 230 ° C and a force of 21, 6 N (DIN 53735).
  • Suitable polyethylenes are, for example, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, of which HDPE and MDPE types are particularly preferred.
  • the HDPE generally has an MFI (50 N / 190 ° C) of greater than 0.1 to 50 g / 10 min, preferably 0.6 to 20 g / 10 min, measured according to DIN 53 735 and a viscosity number, measured according to DIN 53 728, Part 4, or ISO 1191, in the range of 100 to 450 cm 3 / g, preferably 120 to 280 cm 3 / g.
  • the crystallinity is 35 to 80%, preferably 50 to 80%.
  • the density measured at 23 ° C.
  • Suitable MDPE generally has an MFI (50 N / 190 ° C) of greater than 0.1 to 50 g / 10 min, preferably 0.6 to 20 g / 10 min, measured according to DIN 53 735.
  • the density, measured at 23 ° C according to DIN 53 479, process A, or ISO 1183, is in the range of> 0.925 to 0.94 g / cm 3 .
  • the melting point measured by DSC (maximum of the melting curve, heating rate 20 ° C / min), is between 115 and 130 ° C.
  • polymers with very low crystallinity or predominantly amorphous character can be used as soft polymers for the intermediate layer I, for example elastomers or heterophasic interpolymers.
  • Such polymers are available, for example, under the trade names Adflex (Basell), Koattro (Basell) or Vistamaxx (ExxonMobil).
  • a sealable first cover layer I is applied to the soft intermediate layer I described above.
  • the sealable outer layer I generally contains at least 80% by weight, preferably 90 to ⁇ 100% by weight, of sealable olefinic polymers or mixtures thereof.
  • Suitable polyolefins are, for example, polyethylenes, propylene copolymers and / or propylene terpolymers.
  • Propylene copolymers or terpolymers are generally composed of at least 50% by weight of propylene and ethylene and / or butylene units as comonomer.
  • Preferred copolymers are ethylene-propylene random copolymers having an ethylene content of from 2 to 10% by weight, preferably from 5 to 8% by weight, or random propylene-butylene-1 copolymers having a butylene content of from 4 to 30% by weight.
  • ethylene-propylene-butylene-1 terpolymer ethylene having from 1 to 10 wt .-%, preferably 2 to 6 wt .-%, and a butylene-1 content of 3 to 20 wt .-%, preferably 8 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the terpolymer.
  • copolymers and terpolymers generally have a melt flow index of 3 to 15 g / 10min, preferably 3 to 9 g / 10min (230 ° C, 21, 6N DIN 53735) and a melting point of 70 to 145 ° C, preferably 90 to 140 ° C (DSC).
  • the sealable outer layer I is a mixture of those described Propylene-co- and / or propylene terpolymers preferred. These topcoat mixtures are particularly advantageous in view of the sealing properties of the film. Surprisingly, the impurities do not interfere with sealing or only slightly when the sealing layer I is composed of a mixture of the described propylene copolymers and / or propylene terpolymers.
  • the covering layer I has a sealing-initiating temperature SIT of below 110 ° C., preferably 75 to 105 ° C., in particular of 80 to 100 ° C. It has surprisingly been found that the low SIT in combination with the soft intermediate layer I and the vakuolenUF structure of the film has a positive effect in the application "bag packaging". The seal is affected only insignificantly by the impurities and the bursting strength and the mechanical strength of the sealed seam are significantly improved if all three characteristics are met in combination with each other on a film. In particular, the film according to the invention and the pouch packaging made from the film according to the invention show a substantially better strength of the sealed seam.
  • Low sealant temperatures for packaging films are usually desirable when implementing fast processing speeds in the manufacture of packages from the films, such as HFFS and VFFS impactors.
  • the packaging speeds in the production of bag packaging are generally much slower than, for example, on HFFS machines, there was no reason for those skilled in the art to make the sealing layer I so that the film has a low SIT.
  • the effect of the low heat seal temperature in conjunction with the soft intermediate layer I and the vakuolenUF structure of the film on the mechanical strength of the sealed seam was not predictable. In particular, it was not to be expected which positive effects on the pouch packaging would be achieved by the feature combination.
  • Propylene co- and propylene terpolymers which are particularly suitable for these low SIT embodiments are, for example, C 3 C copolymer having a butylene content of from 10 to 30% by weight, preferably 12 to 28% by weight or C 2 C 3 C 4 terpolymer having an ethylene content of 1 to 10 wt .-%, preferably 2 to 6 wt .-%, and a butylene-1 content of 3 to 20 wt .-%, preferably 8 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the terpolymer or Mixtures of it.
  • These polymers are, for example, the trade names Mitsui Tafmer XM 7080, Mitsui Tafmer XM 7070, ExxonMobil Vistamaxx 3980 FL.
  • the sealable outer layer I is preferably not pretreated by means of corona or flame or plasma. It has been found that an untreated surface of the sealing layer I positively influences the properties of the pouch packaging, in particular pressure losses of the pouch packaging are less with an untreated sealing layer I than with a pouch packaging with a corona or otherwise treated sealing layer.
  • the sealing layer I additionally contain polyethylenes, generally in an amount of 10 to 40 wt .-%, preferably from 15 to 35 wt .-%, each based on the sealing layer I.
  • Suitable polyethylenes are, for example, HDPE, MDPE , LDPE, LLDPE, VLDPE, among which HDPE and MDPE types are particularly preferred.
  • the HDPE generally has an MFI (50 N / 190 ° C) of greater than 0.1 to 50 g / 10 min, preferably 0.6 to 20 g / 10 min, measured according to DIN 53 735 and a viscosity number, measured according to DIN 53 728, Part 4, or ISO 1191, in the range of 100 to 450 cm 3 / g, preferably 120 to 280 cm 3 / g.
  • the crystallinity is 35 to 80%, preferably 50 to 80%.
  • the density, measured at 23 ° C. according to DIN 53479, method A, or ISO 1183, is in the range of> 0.94 to 0.96 g / cm 3 .
  • the melting point measured with DSC (maximum of the melting curve, heating rate 20 ° C / min), is between 120 and 140 ° C.
  • Suitable MDPE generally has an MFI (50 N / 190 ° C) of greater than 0.1 to 50 g / 10 min, preferably 0.6 to 20 g / 10 min, measured according to DIN 53 735.
  • the density measured at 23 ° C according to DIN 53 479, method A, or ISO 1183, is in the range of> 0.925 to 0.94 g / cm 3 .
  • the melting point, measured with DSC (maximum of the melting curve, heating rate 10 ° K / min), is between 115 and 130 ° C.
  • the film on the side, which is opposite to the soft intermediate layer I / sealable cover layer I, has a further second cover layer II, which is provided for the metallization.
  • This cover layer II can be applied directly to the transparent or pigmented base layer, or the film has a second intermediate layer II between the second cover layer II and the base layer.
  • the second outer layer II generally contains at least 80% by weight, preferably 90 to ⁇ 100% by weight, of olefinic polymers or mixtures thereof.
  • Suitable polyolefins are, for example, propylene copolymers and / or propylene terpolymers, as well as the propylene homopolymers already described in connection with the base layer.
  • Suitable propylene copolymers or terpolymers are generally composed of at least 50% by weight of propylene and ethylene and / or butylene units as comonomer.
  • Preferred copolymers are ethylene-propylene random copolymers having an ethylene content of from 2 to 10% by weight, preferably from 5 to 8% by weight, or random propylene-butylene-1 copolymers having a butylene content of from 4 to 25% by weight.
  • ethylene-propylene-butylene-1 terpolymer ethylene having from 1 to 10 wt .-%, preferably 2 to 6 wt .-%, and a butylene-1 content of 3 to 20 wt .-%, preferably 8 to 10 wt .-%, each based on the total weight of the terpolymer.
  • copolymers and terpolymers generally have a melt flow index of 3 to 15 g / 10min, preferably 3 to 9 g / 10min (230 ° C, 21, 6N DIN 53735) and a melting point of 70 to 145 ° C, preferably 90 to 140 ° C (DSC).
  • propylene polymers having a low ethylene content and a high melting point can be used for the second outer layer II.
  • These polymers are known per se as mini-copolymers.
  • propylene-ethylene copolymers having an ethylene content of 0.5 to 3.0 wt .-%, in particular 0.8 to 2.5 wt .-%, preferably 1, 0 to ⁇ 2 wt .-%, particularly preferred.
  • melt flow index is generally 3 to 15 g / 10 min, preferably 3 to 9 g / 10 min (230 ° C, 21, 6N DIN 53 735).
  • the surface of the second cover layer II is generally subjected to a method for increasing the surface tension in a manner known per se by means of corona, flame or plasma.
  • the surface tension of the thus treated non-metallized top layer II is then in a range from 35 to 45 mN / m.
  • the surface of the cover layer II may be subjected to a plasma treatment immediately prior to the metallization in order to further improve the barrier properties of the metallized film and the metal adhesion.
  • the second outer layer II may contain conventional additives such as antiblocking agents, stabilizers and / or neutralizing agents in respective effective amounts.
  • additives that affect metallizability should not be included in the topcoat II. This applies, for example, to migrating lubricants or antistatic agents.
  • the film has a second intermediate layer II, which is applied between the metallizable, second cover layer II and the base layer.
  • This second intermediate layer II can in principle be made from that for the second cover layer
  • the second intermediate layer II contains at least 80% by weight, preferably 95 to 100% by weight, in particular 98 to ⁇ 100% by weight of propylene polymers, the composition of the second covering layer II and the second intermediate layer II generally not being identical is.
  • second intermediate layer II and second cover layer II are advantageous with regard to possible different additives of the individual layers.
  • antiblocking agent only to the top layer II and to keep the intermediate layer II free of any other additives.
  • both layers will contain stabilizers and neutralizing agents.
  • substantially no vacuole-containing fillers are included in the second intermediate layers II.
  • Ti0 2 can be added without significant technical disadvantages, wherein the amount in terms of a smooth, metallizable surface should be less than 10% by weight, based on the intermediate layer II.
  • the total thickness of the film can vary within wide limits, preferred embodiments have a total thickness of 10 to 50 ⁇ , preferably from
  • the base layer is the layer which makes up more than 50% of the total thickness of the film. Their thickness results from the difference between the total thickness and the thickness of the applied cover and intermediate layers.
  • the film of the invention is generally at least four-layered and comprises as essential layers always the base layer (BS) and a first sealable top layer I (DSI), a first intermediate layer I (ZWSI), and a second Metallizable Overcoat II (DSU) according to a DSI / ZWSI / BS / DSU design.
  • the film comprises a second intermediate layer II ZWSII, according to a construction DSI / ZWSI / BS / ZWSII / DSU.
  • the film may also comprise further layers.
  • the thickness of the first sealable outer layer I is generally 0.5 to 5 pm, preferably 0.5 to 3 ⁇ , in particular 0.8 to 2.5 ⁇ .
  • the thickness of the first intermediate layer I is generally from 1, 0 to 12 ⁇ , preferably 1, 5 to 10pm, especially 2.0 to 7.0pm.
  • the thickness of the second metallizable cover layer II is generally 0.5 to 5 ⁇ , preferably 0.5 to 3pm, in particular 0.8 to 2.5 ⁇ .
  • the thickness of the second intermediate layer II is generally 0.5 to 10 ⁇ , preferably 0.8 to 8 ⁇ , in particular 1, 0 to 5.0 ⁇ .
  • both the base layer and the intermediate layer (s) and / or the topcoat (s) may contain additives in an effective amount, preferably antistatics and / or antiblocking agents and / or lubricants and / or stabilizers and / or neutralizing agents which are compatible with the polymers of the layers, with the exception of the generally incompatible antiblocking agents. All quantities in the following embodiment in weight percent (wt .-%) refer to the particular layer to which the additive may be added.
  • all layers of the film preferably contain neutralizing agents and stabilizers in respective effective amounts.
  • stabilizers the usual stabilizing compounds for ethylene, propylene and other olefin polymers can be used. Their additional amount is between 0.05 and 2 wt .-%.
  • Particularly suitable are phenolic stabilizers, alkali metal / alkaline earth metal stearates and / or alkali metal / alkaline earth metal carbonates.
  • Phenolic stabilizers are preferred in an amount of from 0.1 to 0.6% by weight, in particular from 0.15 to 0.3% by weight, and with a molecular weight of more than 500 g / mol.
  • Pentaerythrityl tetrakis-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate or 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) Benzene are particularly advantageous.
  • Neutralizing agents are preferably calcium stearate and / or calcium carbonate and / or synthetic dihydrotalcite (SHYT) having an average particle size of at most 0.7 pm, an absolute particle size of less than 10 pm and a specific surface area of at least 40 m 2 / g. In general, neutralizing agents are used in an amount of 50 to 1000 ppm based on the layer.
  • SHYT synthetic dihydrotalcite
  • Antiblocking agents are added to the cover layer I to be metallized and / or the sealable cover layer II, wherein embodiments with antiblocking agent in both cover layers are preferred.
  • Suitable antiblocking agents are inorganic additives such as silica, calcium carbonate, magnesium silicate, aluminum silicate, calcium phosphate and the like and / or incompatible organic polymers such as polyamides, polyesters, polycarbonates and the like or crosslinked polymers such as crosslinked polymethyl methacrylate or crosslinked silicone oils. Polymethylmethacrylate, silica and calcium carbonate are preferred.
  • the mean particle size is between 1 and 6 pm, in particular 2 and 5 pm.
  • the effective amount of antiblocking agent is in the range of 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 3 wt .-%, in particular 0.8 to 2 wt .-%.
  • Lubricants are preferably added to the base layer, the first intermediate layer I and / or the first outer layer I. Lubricants are higher aliphatic acid amides, higher aliphatic acid esters and metal soaps and polydimethylsiloxanes.
  • the effective amount of lubricant is in the range of 0.01 to 3 wt .-%, preferably 0.02 to 1 wt .-% based on the respective cover layer.
  • Particularly suitable is the addition of 0.01 to 0.3 wt .-% aliphatic acid amides, such as erucic acid amide or 0.02 to 0.5 wt .-% of polydimethylsiloxanes, in particular polydimethylsiloxanes having a viscosity of 5,000 to 1,000,000 mm 2 / s.
  • Antistatics are optionally added to the base layer, the first intermediate layer I and / or the first cover layer I.
  • Preferred antistatic agents are glycerol monostearates, alkali alkanesulfonates, polyether-modified, d. H. ethoxylated and / or propoxylated polydiorganosiloxanes (polydialkylsiloxanes,
  • the effective amount of antistatic agent is in the range of 0.05 to 0.5% by weight.
  • the invention further relates to a process for producing the multilayer film according to the invention by the known coextrusion process, wherein in particular the stenting process is preferred.
  • melts corresponding to the individual layers of the film are coextruded through a flat die, the film thus obtained is stripped off to solidify on one or more rolls, the film subsequently stretched (oriented), the stretched film is heat-set and, if appropriate, plasma-corona or flame-treated on the surface layer intended for the treatment.
  • the polymer or the polymer mixture of the individual layers is compressed and liquefied in an extruder, wherein the optionally added additives may already be present in the polymer or in the polymer mixture. Alternatively, these additives can also be incorporated via a masterbatch.
  • the melts are then pressed together and simultaneously through a flat die, and the extruded multilayer film is drawn off on one or more draw-off rolls at a temperature of from 5 to 100 ° C, preferably from 10 to 50 ° C, while cooling and settling solidified.
  • the resulting film is then stretched longitudinally and transversely to the extrusion direction, resulting in orientation of the molecular chains.
  • the longitudinal stretching is preferably carried out at a temperature of 80 to 150 ° C advantageously with the help of two corresponding to the desired stretch ratio different speed rolling rolls and the transverse stretching preferably at a temperature of 120 to 170 ° C by means of a corresponding clip frame.
  • the longitudinal stretch ratios are in the range of 4 to 8, preferably 4.5 to 6.
  • the transverse stretch ratios are in the range of 5 to 10, preferably 7 to 9.
  • the stretching of the film is followed by its heat-setting (heat treatment), the film being kept at a temperature of 100 to 160 ° C. for about 0.1 to 10 seconds. Subsequently, the film is wound in the usual manner with a winding device.
  • heat treatment heat treatment
  • the surface of the cover layer II is / are plasma-treated, corona-treated or flame-treated according to one of the known methods.
  • the treatment intensity is generally in the range of 35 to 50 mN / m, preferably 37 to 45 mN / m, in particular 39 to 40mN / m.
  • the film is passed between two conductor elements serving as electrodes, whereby such high voltage, usually alternating voltage (about 10,000 V and 10,000 Hz), is applied between the electrodes so that spraying or corona discharges can take place.
  • the spray or corona discharge ionizes the air above the film surface and reacts with the molecules of the film surface to form polar inclusions in the substantially non-polar polymer matrix.
  • the treatment intensities are within the usual range, with 37 to 45 mN / m being preferred.
  • the coextruded multilayer film is provided on the outer surface of the second cover layer II with a metal layer, preferably of aluminum, according to the methods known per se.
  • This metallization takes place in a vacuum chamber in the e.g. Aluminum evaporates and is deposited on the film surface.
  • the surface to be metallized of the cover layer II is subjected to a plasma treatment immediately prior to the metallization.
  • the thickness of the metal layer generally correlates with the optical density of the metallized film, i. the thicker the metal layer, the higher the optical density of the metallized film.
  • the optical density of the metallized film according to the invention should be at least 2, in particular 2.5 to 4.
  • the thus metallized film can be used directly for the production of pouches, for example, for packaging mashed potatoes, coffee powder, etc ..
  • the film according to the invention is distinguished by outstanding barrier values after metallization.
  • the water vapor permeability of Metallized film according to the invention is generally ⁇ 0.5 g / m 2 * day at 38 ° C and 90% relative humidity, preferably in a range of 0.05 to 0.3 g / m 2 * day.
  • the oxygen permeability is preferably ⁇ 50 cm 3 / m 2 * day * bar, preferably 5 to 30 cm 3 / m 2 * day * bar, in particular 5 to 25 cm 7m 2 * day * bar.
  • the metallized film according to the invention is laminated with a further, preferably biaxially oriented film, wherein the lamination takes place against the metallized side of the metallized film according to the invention.
  • the further film is preferably printed so that the bag packaging has an attractive appearance.
  • polyester films, boPP films (transparent or opaque boPP films) can be used for the further film.
  • the lamination of the metallized film against paper is also possible.
  • the metallized film according to the invention is laminated against an opaque multi-layered boPP film which has a vacuolated base layer and a printable cover layer.
  • four-layered films having a cover layer on one surface of the base layer suitable for lamination to the metal layer and a combination of homopolymer interlayer, optionally modified with TiO 2 , and a printable overlay layer thereon are provided on the opposite surface of the base layer ,
  • These laminates are characterized by a particularly attractive surface gloss of the finished printed laminate and can be advantageously used for the production of pouches.
  • the film of the invention is characterized by exceptional sealing properties, in particular the fact that the seal strengths achieved are unusually high.
  • the maximum seal seam strength is at least 6 N / 15 mm, preferably 6.5 to 10 N / 15 mm.
  • Pouches comprising the film of the invention show excellent bursting pressure. If the pouch packaging succeeds in producing the sealing seam without substantial contamination, the pouch packaging exhibits a bursting pressure in the range from 300 to 1000 mbar, preferably 350 to 900 mbar, in particular 400 to 800 mbar.
  • the pouch packaging still has a bursting pressure of 150 to 400 mbar, preferably 200 to 350 mbar, in particular from 250 to 350 mbar.
  • the mean pressure drop of the bag package is preferably less than 1 mbar for uncontaminated seals and 3 to 15 mbar for bags with a contaminated sealed seam.
  • the melt flow index was measured according to DIN EN ISO 1133-1. Water vapor and oxygen permeability
  • the water vapor permeability is determined according to DIN 53 122 Part 2.
  • the determination of the oxygen barrier effect is carried out according to draft DIN 53 380 Part 3 at a relative humidity of 50%.
  • the ethylene content of the copolymers is determined by means of 13 C-NMR spectroscopy. The measurements were carried out with a Bruker Avance 360 nuclear magnetic resonance spectrometer. The copolymer to be characterized is dissolved in tetrachloroethane, so that a 10% mixture is formed. As reference standard, octamethyl tetrasiloxane (OTMS) was added. The nuclear resonance spectrum was measured at 120 ° C. The evaluation of the spectra was carried out as described in JC Randall Polymer Sequence Distribution (Academic Press, New York, 1977).
  • the abovementioned parameters of the polyolefins are determined from a DSC curve of the particular polymer or the respective polymer mixture.
  • a quantity of heat per unit of time is supplied to the polymer or the polymer mixture at a defined heating rate and the heat flow is plotted against the temperature, ie the change in the enthalpy is measured as a different course of the heat flow from the baseline.
  • the baseline (BL) is the (linear) part or beginning of the curve in which no phase transformations take place and thus no slope is recorded.
  • BL is the (linear) part or beginning of the curve in which no phase transformations take place and thus no slope is recorded.
  • the melting point is the highest maximum of the second heating curve of the DSC measurement (point C or Y in FIG. 1).
  • the beginning of the second heating curve is the temperature at which the second heating curve deviates from the baseline and the rising curve begins (point A or X in FIG. 1). Accordingly, the end is the temperature at which the curve has fallen back to the baseline (point D or Z in Figure 1).
  • the softening point is the point at which the 2nd heating curve reaches a first local maximum (point B in FIG. 1). This softening point does not occur in the non-soft propylene homopolymers.
  • the melt range is the distance of points B and C in the 2nd heating curve.
  • the DSC measurement is carried out with a sample of 2 to 6 mg in a differential calorimeter with a heating and cooling rate of 10K / 1 min in the range of 20 to 200 ° C. It will first record a first DSC curve and then the sample cooled. Subsequently, under the same conditions, the recording of the second heating curve, which is evaluated for the determination of the melt range, melting point and the softening point as described above. The enthalpy is determined from the cooling curve (FIG. 2).
  • the surface-treated films were metallized 14 days after their production (short-term evaluation) and 6 months after their production (long-term evaluation), respectively.
  • the metal adhesion was assessed by tape test. If no paint or metal could be removed by means of adhesive tape, the adhesion was judged to be very good and with clear detachment of paint or metal bad.
  • the sealing device HSG / ET from Brugger produces sealed samples (sealing seam 20 mm ⁇ 100 mm) by applying the cover layer I of the film at different temperatures with the aid of two heated sealing jaws at a sealing pressure of 10 N / cm 2 and a sealing time of 0 , 5s is sealed against itself. From the sealed samples test strips of 15 mm width are cut. The T-seam strength, ie the force required to separate the test strips, is determined with a tensile testing machine at a withdrawal speed of 200 mm / min, the seal seam plane forming a right angle with the tensile direction.
  • the seal initiation temperature SIT is the temperature at which a seal seam strength of at least 0.5 N / 15 mm is achieved.
  • sealing device HSG / ET from Brugger sealed samples (seal 20 mm x 100 mm) are prepared by the top layer I of the film using two heated sealing jaws at a temperature of 130 ° C and at a sealing pressure of 10 N / cm 2 and a sealing time of 0.5 s is sealed against itself.
  • the sealed samples become test strips 15 mm wide cut.
  • the T-seam strength ie the maximum force required to separate the test strips, is determined with a tensile testing machine at a withdrawal speed of 200 mm / min, with the seam plane forming a right angle with the tensile direction.
  • the maximum seal strength is the maximum of the curve taken in this test.
  • the light transmission is measured according to ASTM D 1003. density
  • the density is determined according to DIN EN ISO 1183-1, method A. surface tension
  • the surface tension was determined by means of an ink method according to DIN ISO 8296.
  • Two film layers are cut out with a size of 160 x 150 mm and each with its sealing side (top layer I) stacked. All four edges are sealed with a heat sealer from Brugger with a temperature of 140 ° C, a contact pressure of 52 N / cm 2 and a contact time of 2 s.
  • each bag to be tested is pierced in the middle with the test head of the Skye tester (for example Skye 2500SL from Mocon).
  • An expansion limiter set at a height of 20 mm prevents a bag from over-inflating and ballooning.
  • Each bag to be tested is inflated to burst on the Skye tester with a pressure increase of 10 mbar / s.
  • the highest internal pressure reached by a bag is recorded as a bursting pressure (maximum overpressure). This test is carried out on at least 10 bags.
  • the bag is inflated to a pre-pressure of about 50-60% of the determined bursting pressure from the previous bursting test. After reaching this pre-pressure, the pressure loss is measured and noted over a period of 30 s. This test is also carried out on at least 10 bags. In some comparative examples, it happens that the bags fail in this leak test. This means that there is no overpressure before the 30s have elapsed and the Skye Tester automatically shuts off.
  • Example 1 The invention will now be illustrated by the following examples.
  • Example 1 The invention will now be illustrated by the following examples.
  • Example 1 Example 1 :
  • a five-layer prefilm was extruded from a slot die at an extrusion temperature of 240 to 270 ° C. This prefilm was first stripped off on a chill roll and cooled. Subsequently, the prefilm was oriented in the longitudinal and transverse directions and finally fixed.
  • the Surface of the second cover layer II was pretreated by means of corona to increase the surface tension.
  • the five-layered film had a layer structure: first cover layer I / first intermediate layer I / base layer / second intermediate layer II / second cover layer II II.
  • the individual layers of the film had the following composition:
  • PP propylene homopolymer
  • n-heptane-soluble content of about 4% by weight (based on 100% of PP) and a melting point of 163 ° C .
  • melt flow index of 3.3 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load and about 50 wt% ethylene-propylene-butylene terpolymer having a melting point of 135 ° C and a softening point of 103 ° C and a melt flow index of 5.5 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load
  • Second cover layer II (1, 0 pm):
  • All layers of the film additionally contained stabilizer and neutralizing agent in conventional amounts.
  • Extrusion temperature about 250-270 ° C
  • Cooling roller temperature 30 ° C
  • the film was surface-treated on the surface of the second cover layer II by means of corona and had a surface tension of 40 mN / m on this side.
  • the film had a thickness of 30 ⁇ m and a transparent appearance.
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced. In contrast to Example 1, a second intermediate layer having the following composition was added:
  • Second intermediate layer II ( ⁇ , ⁇ ):
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced. In contrast to Example 1, the composition of the first intermediate layer I was changed. The first intermediate layer I now had the following composition:
  • PP propylene homopolymer
  • n-heptane-soluble content of about 4% by weight (based on 100% of PP) and a melting point of 163 ° C .
  • melt flow index of 3.3 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load and about 50 wt .-% propylene-butylene copolymer having a butylene content of 25 wt.% (Based on the copolymer) and a melting point of 75 ° C; and a softening point of a melt flow index of 7.0 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load
  • Example 2 A film according to Example 2 was produced. In contrast to Example 2, pigments were added to the base layer TiO 2 .
  • the base layer now had the following composition:
  • PP propylene homopolymer
  • n-heptane-soluble content of about 4% by weight (based on 100% of PP) and a melting point of 163 ° C .; and a melt flow index of 3.3 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load 3.0 wt .-% Ti0 2 on Masterbatch P87286, supplier company Schulman GmbH,
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced.
  • the composition of the intermediate layer I was changed as follows:
  • PP propylene homopolymer
  • MDPE polyethylene
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced. In contrast to Example 1, the base layer CaC0 3 and ⁇ 2 were added. The base layer now had the following composition:
  • the film now had a white opaque appearance and by virtue of vacuole formation in the base layer, a reduced density of 0.75 g / cm 3.
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced. In contrast to Example 1, the soft first intermediate layer I was omitted, so that only a three-layer film of base layer, first and second cover layer was prepared.
  • a film was made according to VB2. In contrast to VB1, the following mixture was used for the outer layer I:
  • Example 1 A film according to Example 1 was produced. In contrast to Example 1 of the intermediate layer II CaC03 and ⁇ 2 were added. The intermediate layer now had the following composition:
  • PP propylene homopolymer
  • n-heptane-soluble content of about 4% by weight (based on 100% of PP) and a melting point of 163 ° C .; and a melt flow index of 3.3 g / 10 min at 230 ° C and 2.16 kg load (DIN 53 735)
  • the film now had a white opaque appearance and by virtue of vacuole formation in the intermediate layer, a reduced density of 0.90 g / cm 3.
  • the pouches have sealing properties despite contamination when used as pouches for powdered products.
  • the pouches show a much improved burstability and less pressure losses.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine biaxial orientierte, mehrschichtige Polypropylenfolie aus mindestens einer Basisschicht und einer ersten Zwischenschicht I und einer auf dieser Zwischenschicht I aufgebrachten ersten siegelfähigen Deckschicht I, wobei die erste Zwischenschicht I eine weiche Zwischenschicht ist und alle Schichten der Folie im wesentlichen keine Vakuolen enthalten. Die Folie wird zur Herstellung von Beutelverpackungen verwendet.

Description

Siegelfähige Polypropylenfolie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine siegelfähige Polypropylenfolie, eine siegelfähige metallisierte Polypropylenfolie und deren Verwendung in Laminaten, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Beutelverpackungen aus diesen Laminaten, bzw. aus diesen Folien.
Biaxial orientierte Polypropylenfolien (boPP) werden heute als Verpackungsfolien in den verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Polypropylenfolien zeichnen sich durch viele vorteilhafte Gebrauchseigenschaften wie eine hohe Transparenz, Glanz, Barriere gegen Wasserdampf, gute Bedruckbarkeit, Steifigkeit, Durchstoßfestigkeit etc. aus. Neben den transparenten Folien haben sich opake Polypropylenfolien in den vergangenen Jahren sehr erfolgreich entwickelt. Zum einen ist die besondere Optik (Opazität und Weißgrad) dieser FoJien für einige Anwendungen besonders wünschenswert. Zum anderen bieten opake Folie dem Anwender eine höhere Ausbeute auf Grund der reduzierten Dichte dieser Folien. In einigen Anwendungen trägt die vakuolenhaltige Basisschicht zu einer weiteren Verbesserung von gewünschten Folieneigenschaften bei.
Trotz dieser Vielfalt günstiger Eigenschaften gibt es noch heute Bereiche in denen die Polypropylenfolie mit anderen Materialien kombiniert werden muß, um bestimmte Defizite auszugleichen. Insbesondere für feuchtigkeits- und sauerstoffempfindliche Füllgüter konnten sich Polypropylenfolien als alleiniges Verpackungsmaterial bisher nicht durchsetzen. Beispielsweise spielt im Bereich der Snack Verpackung sowohl die Wasserdampfbarriere als auch die Sauerstoffbarriere eine entscheidende Rolle. Bei einer Wasseraufnahme von nur etwa 3% werden Kartoffelchips und andere Snackartikel so pappig, daß der Verbraucher sie als ungenießbar empfindet. Zusätzlich muß die Sauerstoffbarriere sicherstellen, daß die in den Snackartikeln enthaltenen Fette nicht durch Photooxidation einen ranzigen Geschmack entwickeln. Diesen Anforderungen genügt die Polypropylenfolie alleine als Verpackungsmaterial nicht. Es ist bekannt die Barriereeigenschaften von boPP durch eine Metallisierung zu verbessern, wodurch sowohl die Wasserdampf- als auch die Sauerstoffdurchlässigkeit erheblich erniedrigt wird. Beispielsweise kann die Sauerstoffdurchlässigkeit einer transparenten 20pm boPP Folie durch Metallisierung und Laminierung mit einer weiteren 20pm transparenten Folie auf ca. 40 cm3/m2 * Tag * bar reduziert werden, (siehe VR Interpack 99 Special D28 "Der gewisse Knack").
Bei Anwendungen für besonders empfindliche Produkte ist sogar die Barriere der metallisierten boPP-Folien nicht ausreichend. In solchen Fällen wird die Laminierung eines Substrats mit einer Aluminiumfolie bevorzugt. Diese Verpackung ist sehr viel aufwendiger und teurer als Verbünde aus metallisierter boPP-Folie, aber sie bietet auf Grund der Laminierung mit der hochdichten Aluminiumfolie eine hervorragende Sauerstoffbarriere. Beispielsweise werden derartige Laminate mit Aluminiumfolie für sogenannte Tütensuppen und Fertigsaucen (z.B. Maggi-Fix Produkte) und ähnliche pulverförmige Füllgüter eingesetzt, die auf Grund des hohen Fettgehaltes und der großen Oberfläche der Pulver vor Licht und Sauerstoff besonders effektiv geschützt werden müssen.
Ein zusätzliches Problem bei einer Beutelverpackung für derartige Pulver ist die Kontamination des Siegelbereiches. Zur Herstellung der Beutelverpackung (Vierrandsiegelung) werden zunächst drei Ränder gesiegelt und damit ein oben geöffneter Beutel hergestellt. Danach erfolgt die Befüllung des Beutels mit dem Pulver, wobei sich Stäube des Pulvers auch im Bereich der vierten Siegelnaht niederschlagen. Mit den gängigen Verfahren zum Abpacken von Pulvern kann diese Verunreinigung der Siegelbereiche nicht wirksam verhindert werden. Diese Verunreinigungen führen häufig zu Problemen beim Siegeln. Die Siegelnähte haben in den kontaminierten Bereichen eine verringerte oder gar keine Festigkeit, die Dichtigkeit der Siegelnaht ist ebenfalls beeinträchtigt. Nach der Befüllung der Beutel auf der Verpackungsmaschine werden die Siegelnähte der geschlossenen Beutel zusätzlich stark beansprucht, dadurch daß mehrere befüllte Beutel durch einen Greifroboter zusammen vom Förderband entnommen und dicht gepackt in einen Karton gesteckt werden. Die einzelnen Beutel werden dabei allein durch den seitlichen Anpreßdruck des Greifroboters gehalten. Damit die Siegelnähte diesem Anpreßdruck widerstehen, müssen sie über eine besonders hohe Siegelnahtfestigkeit verfügen.
Diese Probleme konnten in der Vergangenheit nur durch Laminierung der jeweiligen Verbünde mit einer besonderen Siegelfolie gelöst werden. Daher umfassen heutige Verbundmaterialien für derartige Pulver zusätzlich zu der Aluminiumfolie, die die Barriere sicherstellt, eine spezielle Siegelfolie, welche auch bei Kontamination siegelt und einen erhöhten Berstdruck der Beutelverpackung gewährleistet, sowie gegebenenfalls weitere Bestandteile.
In einigen Anwendungen werden boPP-Folien auch nur im Hinblick auf den optischen Eindruck metallisiert. Hier soll beim Verbraucher der Eindruck einer hochwertigen Verpackung entstehen, ohne daß tatsächlich eine bessere Barriere vorliegt. In diesen Fällen sind die Anforderungen an die metallisierte Folie vergleichsweise unkritisch. Die metallisierte Folie muß nur eine gleichmäßige Optik und eine hinreichende Metallhaftung aufweisen.
Die EP-A-1597073 beschreibt eine vakuolenhaltige, opake, metallisierte Polypropylenfolie mit besonderen Barriereigenschaften. Nach dieser Lehre können auch opake Polypropylenfolien nach Metallisierung sehr gute Barrierewerte aufweisen, wenn die metallisierte Deckschicht aus einem speziellen Propylen-Copolymeren mit niedrigem Ethylengehalt aufgebaut ist und eine Mindestdicke von 4pm hat. Auf Grund dieser guten Barrierwerte können diese metallisierten opaken Folie als Bestandteil eines Laminats für Tütensuppen eingesetzt werden. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde eine siegelfähige Folie zur Verfügung zu stellen, welche für die Herstellung von Beutelverpackungen geeignet ist. Die Beutelverpackung muß das Füllgut vor Feuchte und Sauerstoffzufuhr besonders gut schützen. Die Siegelnaht der Beutelverpackung muß eine gute Festigkeit aufweisen, die auch bei Kontaminierung im Bereich der Siegelnaht erzielt werden kann. Die Beutelverpackung muß dem Überdruck der Packung standhalten, so daß keine Druckverluste über die Zeit auftreten. Die Siegelnaht muß gegenüber dem Pressdruck des Greifroboters mechanisch stabil sein, d.h. es darf nicht zum Bersten der Verpackung kommen. Alle diese Eigenschaften müssen auch dann sichergestellt sein, wenn es beim Abpacken zu einer Verschmutzung des Siegelbereichs durch das Füllgut, beispielsweise durch Pulver, kommt.
Es war somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine metallisierte Folie mit speziellen Siegeleigenschaften zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich muß die Folie nach der Metallisierung hervorragende Barriereeigenschaften, insbesondere gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf aufweisen. Die sonstigen üblichen Gebrauchseigenschaften der Folie im Hinblick auf ihre Verwendung als Laminatbestandteil sollen erhalten bleiben.
Die Anwendung als Beutelverpackung beinhaltet somit ein komplexes Anforderungsprofil, d.h. die Folie muß gleichzeitig eine ganze Reihe von Anforderungen erfüllen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine biaxial orientierte, mehrschichtige Polypropylenfolie mit mindestens drei Schichten, wobei die Folie eine Basisschicht und eine ersten Zwischenschicht I und eine auf dieser Zwischenschicht I aufgebrachten ersten siegelfähige Deckschicht I umfaßt und die erste Zwischenschicht I eine weiche Zwischenschicht I ist und alle Schichten der Folie im wesentlichen keine Vakuolen enthalten. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine metallisierte, biaxial orientierte Polypropylenmehrschichtfolie, welche eine Basisschicht und mindestens einer erste siegelfähige Deckschicht I umfaßt, wobei zwischen der Basisschicht und der ersten siegelfähigen Deckschicht I eine weiche erste Zwischenschicht I angebracht ist und wobei alle Schichten der Folie im wesentlichen keine Vakuolen enthalten und wobei die Folie eine zweite Deckschicht II aufweist und auf der äußeren Oberfläche dieser zweiten Deckschicht II metallisiert ist.
Die Aufgabe wird des weiteren durch ein Laminat gelöst, welches aus der metallisierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Folie und einer weiteren Folien hergestellt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst duch eine Beutelverpackung aus den erfindungsgemäßen Laminaten oder durch eine Beutelverpackung, welche die erfindungsgemäße Folie enthält.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Kaffeeverpackung aus den erfindungsgemäßen Laminaten gelöst.
Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Basisschicht diejenige Schicht der Folie welche mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 65% der Gesamtdicke der Folie ausmacht. Zwischenschichten sind Schichten, die zwischen der Basisschicht und den jeweiligen Deckschichten liegen. Die erste siegelfähige Deckschicht I bildet eine Außenschicht der coextrudierten Folie, die in der fertigen Beutelverpackung die Innenseite dieses Beutels bildet. Diese erste siegelfähige Deckschicht I befindet sich erfindungsgemäß in Kontakt mit der weichen, ersten Zwischenschicht I. Eine zweite Deckschicht II kann unmittelbar auf der Basisschicht oder auf einer zweiten Zwischenschicht II aufgebracht sein. Die Oberfläche der zweiten Deckschicht II ist zur Metallisierung vorgesehen (Metallisierseite der Folie). Im Falle einer Laminierung der erfindungsgemäßen Folie mit einer weiteren Folie wird gegen diese Metallschicht laminiert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß vakuolenhaltige Folien nach dem Stand der Technik, zwar trotz der Vakuolen in der Basisschicht eine gute Barriere nach Metallisierung haben können, aber die maximal erzielbare Siegelnahtfestigkeit dieser Folien mit vakuolenhaltiger Basisschicht ist nicht ausreichend. Insbesondere bersten Beutel-Verpackungen, die aus diesen Folien hergestellt werden, zu häufig.
Die vorliegende Erfindung geht daher von den bekannten metallisierten transparenten, d.h. vakuolenfreien, coextrudierten Folien aus, welche grundsätzlich nach Metallisierung akzeptable bis gute Barriereeigenschaften aufweisen. Verschiedene Modifikationen der coextrudierten Siegelschicht dieser bekannten Folien wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung untersucht, um die Siegeleigenschaften dieser metallisierten Folien zu verbessern. Das Problem konnte hierdurch jedoch nicht befriedigend gelöst werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Barriereeigenschaften und die Siegeleigenschaften der erfindungsgemäßen Folien verbessert sind, wenn die transparente Folie eine zusätzliche, weiche Zwischenschicht aufweißt, die mit der ersten siegelfähigen Deckschicht I verbunden ist. Durch die weiche Zwischenschicht I wird die Qualität der Siegelnaht durch Pulververunreinigungen wesentlich weniger beeinträchtigt. Die Beständigkeit der Siegelung gegenüber dem Innendruck der Verpackung ist verbessert, wodurch der Innendruck der Beutelverpackung deutlich erhöht werden kann, ohne daß es bei der Verarbeitung zum Bersten der Verpackung kommt. Trotz des stark erhöhten Innend rucks treten keine wesentlichen Druckverluste auf, d.h. der Druckverlust eines Beutels ist stark verbessert. Des weiteren sind die Barriereeigenschaften der metallisierten erfindungsgemäßen Folien durch diese Maßnahme gegenüber ähnlich aufgebauten Folien ohne eine weiche Zwischenschicht verbessert.
Die erfindungsgemäße metallisierte Folie bietet somit gegenüber bekannten transparenten metallisierten Folien verbesserte Siegeleigenschaften, insbesondere Siegelnähte mit einer besonderen mechanischen Festigkeit und eine verbesserte Barriere nach Metallisierung sowohl gegenüber Wasserdampf als auch gegenüber Sauerstoff. Diese Folie kann daher besonders vorteilhaft zur Herstellung von Beutelverpackungen für Wasserdampf- und Sauerstoff-empfindliche pulverförmige Füllgüter eingesetzt werden Die Beutelverpackung aus der erfindungsgemäßen Folie zeichnet sich weiters durch geringe Druckverluste und höhere Berstfestigkeiten aus.
Die erfindungsgemäße Folie zeichnet sich unter anderem dadurch aus, daß sie im Wesentlichen keine Vakuolen enthält. Somit sind alle Schichten der erfindungsgemäßen Folien im Wesentlichen vakuolenfrei, d.h. alle Schichten der Folie, insbesondere auch die Basisschicht, enthalten keine vakuoleninitierenden Füllstoffe. Da die Folie keine Vakuolen enthält zeigt sie keine reduzierte Dichte gegenüber den Komponenten aus denen sie aufgebaut ist. Vakuolenfrei bedeutet somit im Sinnne der vorliegenden Erfindung, daß die Dichte der Folie der Dichte der Ausgangsstoffe und ihrem jeweiligen Anteil in der Folie entspricht. Im Wesentlichen vakuolenfrei bedeutet insbesondere, daß die Dichte der Folie um maximal 5%, insbesondere um maximal 2% gegenüber der rechnerischen Dichte reduziert ist. Die rechnerische Dichte ist diejenige Dichte, die aus der Dichte der Komponenten und deren Anteil in der Folie errechnet wird. Transparente Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Folie haben somit eine Dichte von 0,86 bis 0,92g/cm3, vorzugsweise von 0,88 bis 0,92g/cm3, insbesondere von 0,90 - 0,92g/cm3, die im wesentlichen der Dichte von Polypropylen (0,90 - 0,92g/cm3) entspricht. Basisschicht
Die Basisschicht der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie enthält im wesentlichen Polyolefin, vorzugsweise Propylenpolymere, und gegebenenfalls weitere übliche Additive in jeweils wirksamen Mengen, sowie gegebenenfalls Pigmente. Im allgemeinen enthält die Basisschicht mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 99 Gew.-%, insbesondere 70 bis 98 Gew.-%, Polyolefine, jeweils bezogen auf das Gewicht der Basisschicht.
Polyolefine der Basisschicht sind im Allgemeinen nicht-weiche Polymere, wobei die Charakteristika von weichen Polymeren im Einzelnen im Zusammenhang mit der Zwischenschicht I näher erläutert werden. Als Polyolefine der Basisschicht sind Propylenpolymere bevorzugt. Diese Propylenpolymeren enthalten 90 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 95 bis 100 Gew.-%, insbesondere 98 bis 100 Gew.-%, Propyleneinheiten und besitzen einen Schmelzpunkt von 120°C oder höher, vorzugsweise 150 bis 170°C, und im allgemeinen einen Schmelzflußindex von 1 bis 10 g/10 min, vorzugsweise 2 bis 8 g/10 min, bei 230°C und einer Kraft von 21 ,6 N (DIN 53735). Isotaktisches Propylenhomopolymer mit einem ataktischen Anteil von 15 Gew.-% und weniger, Copolymere von Ethylen und Propylen mit einem Ethylengehalt von 5 Gew.-% oder weniger, Copolymere von Propylen mit C4-C8-Olefinen mit einem C4-C8-Olefingehalt von 5 Gew.-% oder weniger, Terpolymere von Propylen, Ethylen und Butylen mit einem Ethylengehalt von 10 Gew.-% oder weniger und mit einem Butylengehalt von 15 Gew.-% oder weniger stellen bevorzugte Propylenpolymere für die Basisschicht dar, wobei isotaktisches Propylenhomopolymer besonders bevorzugt ist. Die angegebenen Gewichtsprozente beziehen sich auf das jeweilige Polymere.
Des weiteren ist eine Mischung aus den genannten Propylenhomo- und/oder -copolymeren und/oder -terpolymeren und anderen Polyolefinen, insbesondere aus Monomeren mit 2 bis 6 C-Atomen, geeignet, wobei die Mischung mindestens 50 Gew.-%, insbesondere mindestens 75 Gew.-%, Propylenpolymerisat enthält. In einer weiteren Ausführungsform kann die Basisschicht zusätzlich opazifizierende, d.h. opak machende, Pigmente enthalten, wobei der Polymeranteil entsprechend reduziert wird. Diese Ausführungsformen haben ein weißes, undurchsichtiges Erscheinungsbild, d.h. sie sind opak, jedoch vakuolenfrei, da Pigmente im wesentlichen keine Vakuolen initiieren. Pigmente werden in einer Menge von maximal 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Basisschicht, zugesetzt. Es ist erfindungswesentlich, daß die Pigmente im wesentlichen keine Vakuolen initiieren, da die Folie insgesamt vakuolenfrei sein muß. "Opak" bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Lichtdurchlässigkeit der Folie von (ASTM-D 1003-77) höchstens 70 %, vorzugsweise höchstens 50 %.
Pigmente sind im Sinne der vorliegenden Erfindung unverträgliche Teilchen, die im wesentlichen nicht zur Vakuolenbildung beim Verstrecken der Folie führen. Die färbende Wirkung der Pigmente wird durch die Teilchen selbst verursacht. Damit die Pigmente keine Vakuolen erzeugen, müssen sie einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,01 bis maximal 1 μιτι aufweisen. Der Begriff "Pigmente" umfaßt sowohl sogenannte "Weißpigmente", welche die Folien weiß einfärben, gegebenfalls wären auch "Buntpigmente", welche der Folie eine bunte oder schwarze Farbe verleihen möglich. Im allgemeinen liegt der mittlere Teilchendurchmesser der Pigmente im Bereich von 0,01 bis 1 μιη, vorzugsweise 0,01 bis 0,7 μηη, insbesondere 0,01 bis 0,4 μητι.
Übliche Pigmente sind Materialien wie z.B. Aluminiumoxid, Aluminiumsulfat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Silicate wie Aluminiumsilicat (Kaolin-Ton) und Magnesiumsilicat (Talkum), Siliciumdioxid und Titandioxid, worunter Weißpigmente wie Calciumcarbonat, Siliciumdioxid, Titandioxid und Bariumsulfat bevorzugt eingesetzt werden. Titandioxid ist besonders bevorzugt. Verschiedene Modifikationen und Beschichtungen von Τ1Ό2 sind an sich im Stand der Technik bekannt. Für opake Ausführungsformen mit Pigmenten, wie Ti02, beispielsweise in der Basisschicht und/oder der ersten Zwischenschicht I, ist die Dichte der Folie durch den Zusatz von TiO2 gegenüber der Dichte von Polypropylen erhöht. Für diese Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Folie liegt die Dichte vorzusgweise in einem Bereich von 0,91 bis 0,95g/cm3, insbesondere 0,92 bis 0,94g/cm3. Auch diese Dichte der opaken Ausführungsform der Folie ist gegenüber der rechnerischen Dichte im wesentlichen nicht reduziert, d.h. die genannte Dichte liegt ebenfalls maximal 5%, vorzugsweise maximal 2% unter der rechnerischen Dichte, die sich aus der Dichte der Komponenten und deren Anteil in der Folie errechnet.
Weiche Zwischenschicht I
Die erfindungsgemäße Mehrschichtfolie umfaßt mindestens eine erste, zwischen der Basisschicht und der siegelfähigen Deckschicht I aufgebrachte, weiche Zwischenschicht I. Erfindungsgemäß ist diese weiche Zwischenschicht I aus Polyolefinen aufgebaut, welche weicher als die Polyolefine der Basisschicht sind. Es können verschiedene Kriterien für die Auswahl eines weichen Polyolefins herangezogen werden, beispielsweise der Schmelzpunkt Tm, der Erweichungspunkt, die Merkmale der 2.Aufheizkurve einer DSC-Messung und/oder die Breite des Schmelzebereichs oder die Kristallinität oder auch die Shore-Härte der Polyolefine. Die weiche Zwischenschicht I kann aus einem oder aus mehreren weichen Polymeren aufgebaut sein. Bevorzugt werden die weichen Polymeren auch mit anderen nichtweichen Polymeren gemischt, d.h mit solchen Polymeren, die die nachstehend beschriebenen Kriterien für die weichen Polymeren nicht erfüllen. Derartige Mischungen, welche mehrere weiche Polyolefine oder weiche und nicht-weiche Polyolefine enthalten, werden nachstehend zusammengefaßt als "Mischungen" bezeichnet.
Weiche Polyolefine unterscheiden sich von„nicht-weichen" Polyolefinen durch ihr Schmelzverhalten. Weiche Polyolefine beginnnen bereits bei vergleichweise niedrigeren Temperaturen zu erweichen, so daß der Schmeizvorgang ein ehr kontinuierlicher Prozesse ist, der über einen sehr breiten Temperaturbereich stattfindet. Weiche Polyolefine zeigen bei einer DSC-Messung eine 2.Aufheizkurve, die bereits ab 20 bis 70°C kontinuierlichen ansteigt (A), ein erstes lokales Maximum (Erweichungspunkt B) bei einer Temperatur von >90°C erreicht und dann in das eigentliche Maximum der Aufheizkurve (C), dem Schmelzpunkt Tm, übergeht. Wenn alle Anteile des weichen Polyolefins oder der Mischung aufgeschmolzen sind, fällt die Aufheizkurve wieder auf die Basislinie ab (D). Der Schmelzebereich des weichen Polyolefins oder der Mischung ist der Bereich zwischen dem Erweichungspunkt (B) und dem Schmelzpunkt (C) und de facto der Temperaturbereich in dem der eigentliche Schmelzevorgang stattfindet.
Demgegenüber zeigen nicht-weiche Polyolefine eine 2.Aufheizkurve, die erst bei einer Temperatur von 110 bis 140°C zu steigen beginnt (X) und dann in der Regel über einen steilen Anstieg in ein Maximum Y (Schmelzpunkt Tm) mündet. Auch hier fällt die Aufheizkurve danach auf die Basislinie ab (Z), wenn alle Anteile aufgeschmolzen sind. Ein separater Erweichungspunkt ist in der DSC-Kurve der nicht-weichen Polyolefine in der Regel nicht erkennbar oder ist vom Schmelzepeak so überlagert, daß kein separates erstes Maximum auftritt oder erkennbar ist. Somit weisen die Aufheizkurven der nicht-weichen Polyolefine de facto keinen eigenen Erweichungspunkt auf und keinen Schmelzebereich im Sinne der vorstehenden Definition.
Die Parameter "Schmelzpunkt", "Erweichungspunkt" und "Schmelzebereich" werden mittels DSC-Messung bestimmt und aus der 2. Aufheizkurve der DSC Messung des weichen Polymeren oder der Mischung bestimmt, wobei mit einer Aufheiz- und Abkühlrate von 0K/min geheizt bzw. gekühlt wird.
Figur 1 stellt schematisch die 2. Aufheizkurve eines weichen Polyolefins oder einer Mischung und die 2. Aufheizkurve eines nicht-weichen isotaktischen Propylen- homopolymeren im Vergleich dar. In diesem schematischen Beispiel beginnt der Anstieg der Aufheizkurve des weichen Polymeren bei einer Temperatur von ca. 40°C (A). Die DSC Kurve zeigt dann eine kontinuierliche Steigung, d.h. einen immer größer werdenden Abstand von der Basislinie (BL). Der Erweichungspunkt (B) zeigt sich als erstes Maximum bei ca. 105°C deutlich erkennbar vor dem zweiten Maximum bei ca. 135°C (Schmelzpunkt (C)). Die Aufheizkurve fällt dann bei ca. 161 °C auf die Basislinie ab, da das Polyolefin dann vollständig geschmolzen und der Schmelzevorgang beendet (D) ist. In diesem schematischen Beispiel beträgt demnach die Breite des Schmelzebereiches ca. 30°C.
Demgegenüber beginnt der Anstieg der Aufheizkurve bei dem nicht-weichen Polymeren bei deutlich höheren Temperaturen, hier beispielsweise bei ca. 130°C. Der Schmelzevorgang setzt dann relativ schnell ein, die DSC Kurve steigt steil an und mündet direkt in den Schmelzpunkt bei 162°C (Y). Bei 168°C (Z) ist der Schmelzvorgang beendet. Die Aufheizkurve fällt auf die Basislinie ab. Das überwiegend kristalline Propylen-Homopolymer zeigt in der DSC-Kurve keinen erkennbaren, separaten Erweichungspunkt. Ein Schmelzebereich im Sinne der vorstehenden Definition läßt sich daher aus der 2. Aufheizkurve der DSC Messung nicht ableiten. De facto findet der Schmelzevorgang in einem wesentlich engeren Temperaturbereich zwischen dem steilen Anstieg und dem steilen Abfall des Schmelzepeaks statt, hier ca. 155 - 162°C, entsprechend einem Bereich von 7°C.
Im Allgemeinen hat das weiche Polyolefin oder die Mischung der Zwischenschicht I, einen Schmelzpunkt Tm (Punkt C in Fig.1) im Bereich von höchstens 150°C, vorzugsweise 70 bis 140°C, insbesondere 80 bis 130°C.
Das weiche Polyolefin oder die Mischung der Zwischenschicht hat im Allgemeinen einen niedrigeren Schmelzpunkt Tm als das Polyolefin der Basisschicht. Die Schmelzpunkte Tm der Basis- und der Zwischenschicht I sollten sich vorteilhafter Weise um mindestens 10°C unterscheiden. Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt Tm des weichen Polyolefins oder der Mischung der Zwischenschicht I 15 bis 60°C, insbesondere 30 bis 50°C kleiner als der Schmelzpunkt Tm des Polyolefins der Basisschicht.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Erweichungspunkt herangezogen werden. Weiche Polyolefine zeigen in der DSC-Kurve einen Erweichungspunkt. Dieser Erweichungspunkt des weichen Polyolefins oder der Mischung (Punkt B in Fig.1 ) liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 80 bis 120°C, vorzugsweise 90 bis 110°C, wohingegen das Polyolefin der Basisschicht keinen separaten Erweichungspunkt in der 2. Aufheizkurve aufweist.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, daß das Polyolefin oder die Mischung der Zwischenschicht I einen breiten Schmelzbereich (B-C) aufweist. Dies bedeutet, daß in der 2. Aufheizkurve des weichen Polyolefins oder der Mischung ein separater Erweichungspunkt (B) deutlich erkennbar, d.h verschieden vom Schmelzpunkt des weichen Polymeren ist und dieser Erweichungspunkt und der Schmelzpunkt des weichen Polyolefins oder der Mischung mindestens 60K, vorzugsweise 10 bis 50 K auseinander liegen.
Weiche Polyolefine oder Mischungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind weiterhin oder alternativ dadurch gekennzeichnet, daß deren Aufheizkurve in einem Bereich von 20 bis 70°C, vorzugsweise 25 bis 60°C zu steigen beginnt, wohingegen der analoge Anstieg bei den nicht-weichen Polyolefinen erst in einem Bereich von 110 bis 140°C beginnt.
Als weiteres Auswahlkriterium für weiche Polymere kann die Schmelzeenthalpie herangezogen werden. Die Enthalpie der weichen Polymeren ist niedriger als die Enthalpie der Polymeren der Basisschicht. Die Enthalpie wird aus der Abkühlkurve der DSC-Messung als Fläche unter dem Kristallisations-Peak bestimmt. Die Enthalpie der weichen Polymeren liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 40 bis 65J/g, vorzugsweise 50 bis 60J/g. Die typische Abkühlkurve eines weichen und eines nichtweichen Polymeren ist in Figur 2 dargestellt.
Im allgemeinen enthält die erste Zwischenschicht I mindestens 40 Gew.%, vorzugsweise 60 bis 100 Gew.-%, insbesondere 75 bis 99 Gew.-% eines weichen Polyolefins, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zwischenschicht I, wobei gegebenfalls auch verschiedene weiche Polyolefine miteinander gemischt werden können. Gegebenenfalls können der Zwischenschicht I Additive in jeweils wirksamen Mengen zugesetzt werden. Des weiteren können zusätzlich Polymere enthalten sein, welche die Kriterien für ein weiches Polyolefin nicht erfüllen. Deren Anteil sollte so gewählt werden, daß die Mischung aus weichen Polymeren und nicht-weichen Polymeren den vorstehend beschriebenen Anforderungen für die weichen Polyolefine entspricht, d.h die vorstehenden beschriebenen Anforderungen bezüglich Schmelzpunkt, Erweichungspunkt, Schmelzbereiches, Merkmale der 2. Aufheizkurve und Enthalpie sollen dann von der Polymermischung erfüllt werden.
Weiche Polyolefine, die die vorstehend beschriebenen Kriterien erfüllen sind beispielsweise Polyolefine aus Olefinen mit 2 bis 10 C-Atomen geeignet, worunter die nachstehend aufgeführten Polymeren aus Ethylen-, Propylen-, und Butyleneinheiten bevorzugt sind. Weiche Polyolefine sind vorzugsweise Polyethylene, Propylenco- polymere und/oder Propylenterpolymere, sowie die Propylenhomopolymeren mit niedriger Kristallinität.
Geeignete Propyienco- oder Terpolymere sind im allgemeinen aus mindestens 50 Gew.-% Propylen und Ethylen und/oder Butyleneinheiten als Comonomer aufgebaut. Bevorzugte Mischpolymerisate sind statistische Ethylen-Propylen-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 8 Gew.-%, oder statistische Propylen-Butylen-1-Copolymere mit einem Butylengehalt von 4 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, oder statistische Ethylen-Propylen-Butylen- -Terpolymere mit einem Ethylengehalt von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%, und einem Butylen-1- Gehalt von 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Terpolymeren. Diese Co- und Terpolymeren haben im allgemeinen einen Schmelzflußindex von 3 bis 15 g/10min, vorzugsweise 3 bis 9 g/10min (230°C, 21 , 6N DIN 53735) und einen Schmelzpunkt von 70 bis 145°C, vorzugsweise 90 bis 140°C (DSC).
Geeignete weiche Propylenhomopolymere haben bevorzugt eine Isotaktizität von weniger als 95% und einen Xylol-Iöslicher Anteil von mindestens 3 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 7 Gew.-%. Propylenhomopolymeren enthalten 98 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 99 bis 100 Gew.-% Propyleneinheiten und besitzen einen Schmelzpunkt von 150 bis 162°C, vorzugsweise 155 bis 160°C, und im allgemeinen einen Schmelzflußindex von 1 bis 10 g/10 min, vorzugsweise 2 bis 8 g/10 min, bei 230°C und einer Kraft von 21 ,6 N (DIN 53735).
Geeignete Polyethylene sind beispielsweise HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE worunter HDPE und MDPE Typen besonders bevorzugt sind. Das HDPE hat im allgemeinen einen MFI (50 N/190 °C) von größer 0,1 bis 50 g/10 min, vorzugsweise 0,6 bis 20 g/10min, gemessen nach DIN 53 735 und eine Viskositätszahl, gemessen nach DIN 53 728, Teil 4, oder ISO 1191 , im Bereich von 100 bis 450 cm3/g, vorzugsweise 120 bis 280 cm3/g. Die Kristallinität beträgt 35 bis 80 %, vorzugsweise 50 bis 80 %. Die Dichte, gemessen bei 23 °C nach DIN 53 479, Verfahren A, oder ISO 1183, liegt im Bereich von >0,94 bis 0,96 g/cm3. Der Schmelzpunkt, gemessen mit DSC (Maximum der Schmelzkurve, Aufheizgeschwindigkeit 20 °C/min), liegt zwischen 120 und 140 °C. Geeignetes MDPE hat im allgemeinen einen MFI (50 N/190 °C) von größer 0,1 bis 50 g/10 min, vorzugsweise 0,6 bis 20 g/10min, gemessen nach DIN 53 735. Die Dichte, gemessen bei 23 °C nach DIN 53 479, Verfahren A, oder ISO 1183, liegt im Bereich von >0,925 bis 0,94 g/cm3. Der Schmelzpunkt, gemessen mit DSC (Maximum der Schmelzkurve, Aufheizgeschwindigkeit 20 °C/min), liegt zwischen 115 und 130 °C. In einer weiteren Ausführungsform können Polymere mit sehr niedriger Kristallinität oder überwiegend amorphen Charakter als weiche Polymere für die Zwischenschicht I eingesetzt werden, beispielsweise Elastomere oder heterophasige Mischpolymerisate. Derartige Polymere sind beispielsweise unter den Handelsnamen Adflex (Basell), Koattro (Basell) oder Vistamaxx (ExxonMobil) erhältlich.
Siegelfähige Deckschicht I
Erfindungsgemäß ist auf der vorstehend beschriebenen weichen Zwischenschicht I eine siegelfähige, erste Deckschicht I aufgebracht. Die siegelfähige Deckschicht I enthält im Allgemeinen mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis <100 Gew.% siegelfähige olefinische Polymere oder Mischungen daraus. Geeignete Polyolefine sind beispielsweise Polyethylene, Propylencopolymere und/oder Propylenterpolymere.
Propylenco- oder Terpolymere sind im allgemeinen aus mindestens 50 Gew.-% Propylen und Ethylen und/oder Butyleneinheiten als Comonomer aufgebaut. Bevorzugte Mischpolymerisate sind statistische Ethylen-Propylen-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 8 Gew.-%, oder statistische Propylen-Butylen-1-Copolymere mit einem Butylengehalt von 4 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, oder statistische Ethylen-Propylen-Butylen-1 -Terpolymere mit einem Ethylengehalt von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%, und einem Butylen-1- Gehalt von 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Terpolymeren. Diese Co- und Terpolymeren haben im allgemeinen einen Schmelzflußindex von 3 bis 15 g/10min, vorzugsweise 3 bis 9 g/10min (230°C, 21 , 6N DIN 53735) und einen Schmelzpunkt von 70 bis 145°C, vorzugsweise 90 bis 140°C (DSC).
Im Hinblick auf die Verwendung der Folie als Beutelverpackung für pulverförmige Füllgüter ist für die siegelfähige Deckschicht I eine Mischung aus den beschriebenen Propylen-Co- und/oder Propylen-Terpolymeren bevorzugt. Diese Deckschichtmischungen sind im Hinblick auf die Siegeleigenschaften der Folie besonders vorteilhaft. Überraschenderweise stören die Verunreinigungen beim Siegeln nicht oder nur noch geringfügig, wenn die Siegelschicht I aus einer Mischung der beschriebenen Propylenco- und oder Propylenterpolymeren aufgebaut ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat die Deckschicht I eine Siegelanspringtemperatur SIT von unter 110°C, vorzugsweise 75 bis 105°C, insbesondere von 80 bis 100°C. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß sich die niedrige SIT in Verbindung mit der weichen Zwischenschicht I und der vakuolenfreien Struktur der Folie positiv in der Anwendung "Beutelverpackung" auswirkt. Die Siegelung ist durch die Verunreinigungen nur unwesentlich beeinträchtigt und die Berstfestigkeit und die mechanische Belastbarkeit der Siegelnaht sind deutlich verbessert, wenn alle drei Merkmale in Kombination miteinander an einer Folie erfüllt sind. Insbesondere zeigt die erfindungsmäße Folie und die Beutelverpackung aus der erfindungsgemäßen Folie eine wesentlich bessere Festigkeit der Siegelnaht. Niedrige Siegelansprintemperaturen bei Verpackungsfolien sind normalerweise erwünscht, wenn schnelle Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Verpackungen aus der Folien realisiert werden, beispielsweise bei HFFS und VFFS Einschlags- machinen. Da die Verpackungsgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Beutelverpackungen jedoch im Allgemeinen deutlich langsamer sind als beispielsweise auf HFFS-Machinen, gab es für den Fachmann keine Veranlassung die Siegelschicht I so zu gestalten, daß die Folie eine niedrige SIT aufweist. Darüber hinaus war die Auswirkung der niedrigen Siegelanspringtemperatur in Verbindung mit der weichen Zwischenschicht I und der vakuolenfreien Struktur der Folie auf die mechanische Belastbarkeit der Siegelnaht nicht vorhersehbar. Insbesondere war nicht zu erwarten, welche positiven Auswirkungen auf die Beutelverpackung durch die Merkmalskombination erreicht werden. Propylenco- und Propylenterpolymer, welche für diese Ausführungsformen mit niedriger SIT besonders geeignet sind sind beispielsweise C3C -Copolymer mit einem Butylengehalt von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 28 Gew.-% oder C2C3C4- Terpolymer mit einem Ethylengehalt von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%, und einem Butylen-1 -Gehalt von 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Terpolymeren bzw. Mischungen daraus. Diese Polymeren sind beispielsweise den Handelsnamen Mitsui Tafmer XM 7080, Mitsui Tafmer XM 7070 , ExxonMobil Vistamaxx 3980 FL.
Die siegelfähige Deckschicht I wird bevorzugt nicht mittels Corona oder Flamme oder Plasma vorbehandelt. Es wurde gefunden, daß eine unbehandelte Oberfläche der Siegelschicht I die Eigenschaften der Beutelverpackung positiv beeinflußt, insbesondere Druckverluste der Beutelverpackung sind mit einer unbehandelten Siegelschicht I weniger, als bei einer Beutelverpackung mit einer Corona- oder anderweitig behandelten Siegelschicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Siegelschicht I zusätzlich Polyethylene enthalten, im Allgemeinen in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von 15 bis 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Siegelschicht I. Geeignete Polyethylene sind beispielsweise HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE worunter HDPE und MDPE Typen besonders bevorzugt sind. Das HDPE hat im allgemeinen einen MFI (50 N/190 °C) von größer 0,1 bis 50 g/10 min, vorzugsweise 0,6 bis 20 g/10min, gemessen nach DIN 53 735 und eine Viskositätszahl, gemessen nach DIN 53 728, Teil 4, oder ISO 1191 , im Bereich von 100 bis 450 cm3/g, vorzugsweise 120 bis 280 cm3/g. Die Kristallinität beträgt 35 bis 80 %, vorzugsweise 50 bis 80 %. Die Dichte, gemessen bei 23 °C nach DIN 53479, Verfahren A, oder ISO 1183, liegt im Bereich von >0,94 bis 0,96 g/cm3. Der Schmelzpunkt, gemessen mit DSC (Maximum der Schmelzkurve, Aufheizgeschwindigkeit 20 °C/min), liegt zwischen 120 und 140 °C. Geeignetes MDPE hat im allgemeinen einen MFI (50 N/190 °C) von größer 0,1 bis 50 g/10 min, vorzugsweise 0,6 bis 20 g/10min, gemessen nach DIN 53 735. Die Dichte, gemessen bei 23 °C nach DIN 53 479, Verfahren A, oder ISO 1183, liegt im Bereich von >0,925 bis 0,94 g/cm3. Der Schmelzpunkt, gemessen mit DSC (Maximum der Schmelzkurve, Aufheizgeschwindigkeit 10 °K/min), liegt zwischen 115 und 130 °C.
Zweite Deckschicht II / Metallisierte Deckschicht
Die Folie weißt auf der Seite, welche der weichen Zwischenschicht I / siegelfähige Deckschicht I gegenüberliegt eine weitere zweite Deckschicht II auf, welche für die Metallisierung vorgesehen ist. Diese Deckschicht II kann direkt auf der transparenten oder pigmentierten Basisschicht aufgebracht sein oder die Folie hat zwischen der zweiten Deckschicht II und der Basisschicht eine zweite Zwischenschicht II.
Die zweite Deckschicht II enthält im allgemeinen mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis <100 Gew.% olefinische Polymere oder Mischungen daraus. Geeignete Polyolefine sind beispielsweise, Propylencopolymere und/oder Propylenterpolymere, sowie die bereits im Zusammenhang mit der Basisschicht beschriebenen Propylenhomopolymeren.
Geeignete Propylenco- oder Terpolymere sind im allgemeinen aus mindestens 50 Gew.-% Propylen und Ethylen und/oder Butyleneinheiten als Comonomer aufgebaut. Bevorzugte Mischpolymerisate sind statistische Ethylen-Propylen-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 8 Gew.-%, oder statistische Propylen-Butylen-1-Copolymere mit einem Butylengehalt von 4 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymeren, oder statistische Ethylen-Propylen-Butylen-1 -Terpolymere mit einem Ethylengehalt von 1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 6 Gew.-%, und einem Butylen-1- Gehalt von 3 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Terpolymeren. Diese Co- und Terpolymeren haben im allgemeinen einen Schmelzflußindex von 3 bis 15 g/10min, vorzugsweise 3 bis 9 g/10min (230°C, 21 , 6N DIN 53735) und einen Schmelzpunkt von 70 bis 145°C, vorzugsweise 90 bis 140°C (DSC). Des weiteren können für die zweite Deckschicht II Propylenpolymere mit einem niedrigem Ethylengehalt und einem hohem Schmelzpunkt eingesetzt werden. Diese Polymere sind als Mini-Copolymere an sich bekannt. Für diese Ausführungsformen sind Propylen-Ethylen-Copolymere mit einem Ethylengehalt von 0,5 bis 3,0 Gew.-%, insbesondere 0,8 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 1 ,0 bis <2 Gew.-%, besonders bevorzugt. Deren Schmelzpunkt liegt vorzugsweise in einem Bereich von 150 bis 155°C und die Schmelzeenthalpie vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 100J/g. Der Schmelzflußindex beträgt im allgemeinen 3 bis 15g/10min, vorzugsweise 3 bis 9g/10min (230°C, 21 ,6N DIN 53 735).
Zur Verbesserung der Metallhaftung wird die Oberfläche der zweiten Deckschicht II im Allgemeinen in an sich bekannter Weise mittels Corona, Flamme oder Plasma einem Verfahren zur Erhöhung der Oberflächenspannung unterworfen. Typischerweise liegt dann die Oberflächenspannung der so behandelten noch nicht metallisierten Deckschicht II in einem Bereich von 35 bis 45 mN/m. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche der Deckschicht II unmittelbar vor der Metallisierung einer Plasmabehandlung unterworfen werden, um die Barriereeigenschaften der metallisierten Folie und die Metallhaftung weiter zu verbessern.
Neben diesem Hauptbestandteil kann die zweite Deckschicht II übliche Additive wie Antiblockmittel, Stabilisatoren und/oder Neutralisationsmittel in jeweils wirksamen Mengen enthalten. Im Hinblick auf die Metallisierung sollten Additive, die die Metallisierbarkeit beeinträchtigen, in der Deckschicht II nicht enthalten sein. Dies gilt beispielsweise für migrierende Gleitmittel oder Antistatika.
Zweite Zwischenschicht II
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weißt die Folie eine zweite Zwischenschicht II auf, die zwischen der metallisierbaren, zweiten Deckschicht II und der Basisschicht angebracht ist. Diese zweite Zwischenschicht II kann grundsätzlich aus den für die zweite Deckschicht
11 beschriebenen Polymeren aufgebaut sein, wobei hierunter die genannten Propylenhomopolymere oder die beschriebenen Mini-Copolymeren bevorzugt sind. Im allgemeinen enthält die zweite Zwischenschicht II mindesten 80 Gew.-%, vorzugsweise 95 bis 100 Gew.-%, insbesondere 98 bis <100 Gew.-% Propylenpolymere, wobei die Zusammensetzung der zweiten Deckschicht II und der zweiten Zwischenschicht II im Allgemeinen nicht identisch ist.
Die Ausführungsformen mit einer Kombination aus zweiter Zwischenschicht II und zweiter Deckschicht II sind vorteilhaft im Hinblick auf mögliche verschiedene Additivierungen der einzelnen Schichten. So ist es beispielsweise möglich Antiblockmittel nur der Deckschicht II zuzufügen und die Zwischenschicht II frei von anderweitigen Zusatzstoffen zu halten. Im allgemeinen werden jedoch beide Schichten Stabilisatoren und Neutralisationsmittel enthalten. Insbesondere sind auch in der zweiten Zwischenschichten II im wesentlichen keine vakuolenhaltigen Füllstoffe enthalten. Ti02 kann ohne wesentliche technische Nachteile zugefügt werden, wobei die Menge im Hinblick auf eine glatte, metallisierbare Oberfläche weniger als 10 Gew.- %, bezogen auf die Zwischenschicht II, betragen sollte.
Die Gesamtdicke der Folie kann innerhalb weiter Grenzen variieren, bevorzugte Ausführungsformen haben eine Gesamtdicken von 10 bis 50 μηη, vorzugsweise von
12 bis 100 μηι, insbesondere 15 bis 50 μη-ι, haben. Die Basisschicht ist im Sinne der vorliegenden Erfindung diejenige Schicht, welche mehr als 50 % der Gesamtdicke der Folie ausmacht. Ihre Dicke ergibt sich aus der Differenz von Gesamtdicke und der Dicke der aufgebrachten Deck- und Zwischenschichten.
Die erfindungsgemäße Folie ist im allgemeinen mindestens vierschichtig und umfaßt als wesentliche Schichten immer die Basisschicht (BS) und eine erste siegelfähige Deckschicht I (DSI), eine erste Zwischenschicht I (ZWSI), sowie eine zweite metallisierbare Deckschicht II (DSU), gemäß einem Aufbau DSI / ZWSI / BS / DSU. Gegebenenfalls umfaßt die Folie eine zweite Zwischenschicht II ZWSII, gemäß einem Aufbau DSI / ZWSI / BS / ZWSII / DSU. Je nach Einsatzbereich kann die Folie auch noch weitere Schichten umfassen.
Die Dicke der ersten siegelfähigen Deckschicht I beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 5pm, vorzugsweise 0,5 bis 3μηι, insbesondere 0,8 bis 2,5μιη.
Die Dicke der ersten Zwischenschicht I beträgt im Allgemeinen 1 ,0 bis 12μιη, vorzugsweise 1 ,5 bis 10pm, insbesondere 2,0 bis 7,0pm.
Die Dicke der zweiten metallisierbaren Deckschicht II beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 5μηη, vorzugsweise 0,5 bis 3pm, insbesondere 0,8 bis 2,5μιη.
Die Dicke der zweiten Zwischenschicht II beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 10μιη, vorzugsweise 0,8 bis 8μηι, insbesondere 1 ,0 bis 5,0 μιη.
Um bestimmte Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polypropylenfolie noch weiter zu verbessern, können sowohl die Basisschicht als auch die Zwischenschicht/en und /oder die Deckschicht/en Zusätze in einer jeweils wirksamen Menge enthalten, vorzugsweise Antistatika und/oder Antiblockmittel und/oder Gleitmittel und/oder Stabilisatoren und/oder Neutralisationsmittel, die mit den Polymeren der Schichten verträglich sind, mit Ausnahme der in der Regel unverträglichen Antiblockmittel. Alle Mengenangaben in der folgenden Ausführung in Gewichtsprozent (Gew.-%) beziehen sich auf die jeweilige Schicht, der das Additiv zugesetzt sein kann.
Im Allgemeinen enthalten alle Schichten der Folie vorzugsweise Neutralisationsmittel und Stabilisatoren in jeweils wirksamen Mengen. Als Stabilisatoren können die üblichen stabilisierend wirkenden Verbindungen für Ethylen-, Propylen- und andere Olefinpolymere eingesetzt werden. Deren Zusatzmenge liegt zwischen 0,05 und 2 Gew.-%. Besonders geeignet sind phenolische Stabilisatoren, Alkali-/Erdalkalistearate und/oder Alkali-/Erdalkalicarbonate. Phenolische Stabilisatoren werden in einer Menge von 0,1 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,15 bis 0,3 Gew.-%, und mit einer Molmasse von mehr als 500 g/mol bevorzugt. Pentaerythrityl-Tetrakis-3-(3,5-di-Tertiärbutyl-4-Hydroxyphenyl)-Propionat oder 1 ,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-Tertiärbutyl-4-Hydroxybenzyl)benzol sind besonders vorteilhaft.
Neutralisationsmittel sind vorzugsweise Calciumstearat und/oder Calciumcarbonat und/oder synthetisches Dihydrotalcit (SHYT) einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,7 pm, einer absoluten Teilchengröße von kleiner 10 pm und einer spezifischen Oberfläche von mindestens 40 m2/g. Im allgemeinen werden Neutralisationsmittel in einer Menge von 50 bis 1000 ppm, bezogen auf die Schicht eingesetzt.
Antiblockmittel werden der zu metallisierenden Deckschicht I und/oder der siegelfähigen Deckschicht II zugesetzt, wobei Ausführungsformen mit Antiblockmittel in beiden Deckschichten bevorzugt sind. Geeignete Antiblockmittel sind anorganische Zusatzstoffe wie Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Magnesiumsilicat, Aluminiumsilicat, Calciumphosphat und dergleichen und/oder unverträgliche organische Polymerisate wie Polyamide, Polyester, Polycarbonate und dergleichen oder vernetzte Polymere wie vernetztes Polymethylmethacrylat oder vernetzte Siliconöle. Polymethylmethacrylat, Siliciumdioxid und Calciumcarbonat sind bevorzugt. Die mittlere Teilchengröße liegt zwischen 1 und 6 pm, insbesondere 2 und 5 pm. Die wirksame Menge an Antiblockmittel liegt im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,8 bis 2 Gew.-%. Gleitmittel werden vorzugsweise der Basisschicht, der ersten Zwischenschicht I und/oder der ersten Deckschicht I zugesetzt. Gleitmittel sind höhere aliphatische Säureamide, höhere aliphatische Säureester und Metallseifen sowie Polydimethylsiloxane. Die wirksame Menge an Gleitmittel liegt im Bereich von 0,01 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 1 Gew.-% bezogen auf die jeweilige Deckschicht. Besonders geeignet ist der Zusatz von 0,01 bis 0,3 Gew.-% aliphatischer Säureamide, wie Erucasäureamid oder 0,02 bis 0,5 Gew.-% von Polydimethylsiloxanen, insbesondere Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 5 000 bis 1 000 000 mm2/s.
Antistatika werden gegebenenfalls der Basisschicht, der ersten Zwischenschicht I und/oder der ersten Deckschicht I zugesetzt. Bevorzugte Antistatika sind Glycerinmonostearate, Alkali-alkansulfonate, polyethermodifizierte, d. h. ethoxylierte und/oder propoxylierte Polydiorganosiloxane (Polydialkylsiloxane,
Polyalkylphenylsiloxane und dergleichen) und/oder die im wesentlichen geradkettigen und gesättigten aliphatischen, tertiären Amine mit einem aliphatischen Rest mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, die mit alpha-Hydroxy-(C1-C4)-alkyl-Gruppen substituiert sind, wobei N,N-bis-(2-hydroxyethyl)-alkylamine mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, im Alkylrest besonders geeignet sind. Die wirksame Menge an Antistatikum liegt im Bereich von 0,05 bis 0,5 Gew.-%.
Alle vorstehenden Angaben in Gew.-% beziehen sich auf das Gewicht der jeweiligen Schicht in der das Additiv enthalten ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrschichtfolie nach dem an sich bekannten Coextrusionsverfahren, wobei insbesondere das Stenterverfahren bevorzugt ist.
Im Rahmen dieses Verfahrens werden die den einzelnen Schichten der Folie entsprechenden Schmelzen durch eine Flachdüse coextrudiert, die so erhaltene Folie zur Verfestigung auf einer oder mehreren Walze/n abgezogen, die Folie anschließend gestreckt (orientiert), die gestreckte Folie thermofixiert und gegebenenfalls an der zur Behandlung vorgesehenen Oberflächenschicht plasma- Corona- oder flammbehandelt.
Im Einzelnen wird hierbei wie beim Extrusionsverfahren üblich das Polymere bzw. die Polymermischung der einzelnen Schichten in einem Extruder komprimiert und verflüssigt, wobei die gegebenenfalls zugesetzten Additive bereits im Polymer bzw. in der Polymermischung enthalten sein können. Alternativ können diese Zusatzstoffe auch über ein Masterbatch eingearbeitet werden.
Die Schmelzen werden dann gemeinsam und gleichzeitig durch eine Flachdüse (Breitschlitzdüse) gepreßt, und die ausgepreßte mehrschichtige Folie wird auf einer oder mehreren Abzugswalzen bei einer Temperatur von 5 bis 100 °C, vorzugsweise 10 bis 50°C, abgezogen, wobei sie abkühlt und sich verfestigt.
Die so erhaltene Folie wird dann längs und quer zur Extrusionsrichtung gestreckt, was zu einer Orientierung der Molekülketten führt. Das Längsstrecken wird man vorzugsweise bei einer Temperatur von 80 bis 150 °C zweckmäßigerweise mit Hilfe zweier entsprechend dem angestrebten Streckverhältnis verschieden schnellaufender Walzen durchführen und das Querstrecken vorzugsweise bei einer Temperatur von 120 bis 170°C mit Hilfe eines entsprechenden Kluppenrahmens. Die Längsstreckverhältnisse liegen im Bereich von 4 bis 8 vorzugsweise 4,5 bis 6. Die Querstreckverhältnisse liegen im Bereich von 5 bis 10, vorzugsweise 7 bis 9.
An die Streckung der Folie schließt sich ihre Thermofixierung (Wärmebehandlung) an, wobei die Folie etwa 0,1 bis 10 s lang bei einer Temperatur von 100 bis 160 °C gehalten wird. Anschließend wird die Folie in üblicher Weise mit einer Aufwickeleinrichtung aufgewickelt. Diese Verfahren sind an sich im Stand der Technik bekannt und vielfach in Folienpatenten beschrieben. Bevorzugt wird/werden nach der biaxialen Streckung die Oberfläche der Deckschicht II nach einer der bekannten Methoden plasma-, corona- oder flammbehandelt. Die Behandlungsintensität liegt im allgemeinen im Bereich von 35 bis 50 mN/m, vorzugsweise 37 bis 45 mN/m, insbesondere 39 bis 40mN/m.
Für die alternative Coronabehandlung wird die Folie zwischen zwei als Elektroden dienenden Leiterelementen hindurchgeführt, wobei zwischen den Elektroden eine so hohe Spannung, meist Wechselspannung (etwa 10 000 V und 10 000 Hz), angelegt ist, daß Sprüh- oder Coronaentladungen stattfinden können. Durch die Sprüh- oder Coronaentladung wird die Luft oberhalb der Folienoberfläche ionisiert und reagiert mit den Molekülen der Folienoberfläche, so daß polare Einlagerungen in der im wesentlichen unpolaren Polymermatrix entstehen. Die Behandlungsintensitäten liegen im üblichen Rahmen, wobei 37 bis 45 mN/m bevorzugt sind.
Die coextrudierte mehrschichtige Folie wird nach den an sich bekannten Verfahren auf der äußeren Oberfläche der zweiten Deckschicht II mit einer Metallschicht, vorzugsweise aus Aluminium versehen. Diese Metallisierung erfolgt in einer Vakuumkammer in der z.B. Aluminium verdampft und auf der Folienoberfläche niedergeschlagen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die zu metallisierende Oberfläche der Deckschicht II unmittelbar vor der Metallisierung einer Plasmabehandlung unterworfen. Die Dicke der Metallschicht korreliert im allgemeinen mit der optischen Dichte der metallisierten Folie, d.h. je dicker die Metallschicht ist, umso höher ist die optische Dichte der metallisierten Folie. Im allgemeinen sollte die optische Dichte der erfindungsgemäße metallisierte Folie mindestens 2, insbesondere 2,5 bis 4 betragen. Die so metallisierte Folie kann direkt zur Herstellung von Beutelverpackungen eingesetzt werden, beispielsweise für Verpackungen von Kartoffelpüreeflocken, Kaffepulver, etc..
Die erfindungsgemäße Folie zeichnet sich nach der Metallisierung durch hervorragende Barrierewerte aus. Die Wasserdampfdurchlässigkeit der erfindungsgemäßen metallisierten Folie liegt im allgemeinen < 0,5 g/m2 * Tag bei 38°C und 90% relativer Luftfeuchte, vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 bis 0,3 g/m2 * Tag. Die Sauerstoffdurchlässigkeit beträgt vorzugsweise <50 cm3/m2*Tag*bar, vorzugsweise 5 bis 30 cm3/m2*Tag*bar, insbesondere 5 bis 25 cm7m2*Tag*bar .
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße metallisierte Folie mit einer weiteren, vorzugsweise biaxial orientierten Folie laminiert, wobei die Laminierung gegen die metallisierte Seite der metallisierten erfindungsgemäßen Folie erfolgt. Die weitere Folie wird vorzugsweise bedruckt, damit die Beutelverpackung ein attraktives Erscheinungsbild aufweist. Grundsätzlich können für die weitere Folie Polyesterfolien, boPP- Folien (transparente oder auch opake boPP Folien) eingesetzt werden. Möglich ist auch die Laminierung der metallisierten Folie gegen Papier. Vorzugsweise wird die metallisierte erfindungsgemäße Folie gegen eine opake mehrschichtige boPP Folie laminiert, welche eine vakuolenhaltige Basischicht und eine bedruckbare Deckschicht aufweist. Geeignet sind beispielsweise vierschichtige Folien mit einer Deckschicht auf einer Oberfläche der Basisschicht, die für die Laminierung gegen die Metallschicht geeignet ist und einer Kombination aus Homopolymer- Zwischenschicht, die gegebenenfalls mit TiO2 modifizierte ist, und darauf aufgebrachter bedruckbarer Deckschicht auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Basisschicht. Diese Laminate zeichnen sich durch einen besonders ansprechenden Oberflächenglanz des fertigen bedruckten Laminats aus und können vorteilhaft für die Herstellung von Beutelverpackungen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Folie zeichnet sich durch außergewöhnliche Siegeleigenschaften aus, insbesondere dadurch, daß die erzielten Siegelnahtfestigkeiten ungewöhnlich hoch sind. Bei einer Siegelung der ersten Deckschicht I gegen sich selbst bei 130°C, 10N/cm2 und 0,5s beträgt die maximale Siegelnahtfestigkeit mindestens 6 N/15mm, vorzugsweise 6,5 bis 10N/15mm. Beutelverpackungen, welche die erfindungsgemäße Folie umfassen zeigen einen hervorragenden Berstdruck. Gelingt es die Beutelverpackung ohne wesentliche Kontamination der Siegelnaht herzustellen, zeigt die Beutelverpackung einen Berstdruck im Bereich von 300 bis 1000mbar, vorzugsweise 350 bis 900mbar, insbesondere 400 bis 800mbar. Wenn die Siegelnaht durch Stäube verunreinigt wird, hat die Beutelverpackung noch immer einen Berstdruck von 150 bis 400mbar, vorzugsweise 200 bis 350mbar, insbesondere von 250 bis 350mbar. Der mittlere Druckverlust der Beutelverpackung beträgt vorzugsweise weniger als 1mbar für unkontaminierte Siegelungen und 3 bis 15mbar bei Beuteln mit einer kontaminierten Siegelnaht.
Zur Charakterisierung der Rohstoffe und der Folien und der Beutel wurden die folgenden Meßmethoden benutzt:
Schmelzflußindex
Der Schmelzflußindex wurde nach DIN EN ISO 1133-1 gemessen. Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit
Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird gemäß DIN 53 122 Teil 2 bestimmt. Die Bestimmung der Sauerstoffbarrierewirkung erfolgt gemäß Entwurf DIN 53 380 Teil 3 bei einer Luftfeuchte von 50 %.
Bestimmung des Ethylengehalts
Der Ethylengehalt der Copolymeren wird mittels 13C-NMR Spektroskopie bestimmt. Die Messungen wurden mit einem Kernresonanzspektrometer der Firma Bruker Avance 360 durchgeführt. Das zu charakterisierende Copolymer wird in Tetrachlorethan gelöst, so daß eine 10% Mischung entsteht. Als Bezugsstandard wurde Octamethyl- tetrasiloxan (OTMS) zugegeben. Das Kernresonanzspekrum wurde bei 120°C gemessen. Die Auswertung der Spektren erfolgte wie in J.C. Randall Polymer Sequence Distribution (Academic Press, New York, 1977) beschrieben. Schmelzpunkt, Schmelzebereich, Schmelzenthalpie, Erweichungspunkt ISO 11357-3 Der vorstehend genannten Parameter der Polyolefine werden aus einer DSC Kurve des jeweiligen Polymeren oder der jeweiligen Polymermischung ermittelt. Bei der DSC Messung wird dem Polymeren oder der Polymermischung mit einer definierten Aufheizrate eine Wärmemenge pro Zeiteinheit zugeführt und der Wärmestrom gegen die Temperatur aufgetragen, d.h. die Änderung der Enthalpie als abweichender Verlauf des Wärmestroms von der Basislinie gemessen. Unter der Basislinie (BL) versteht man den (linearen) Teil oder Beginn der Kurve in dem keine Phasen-Umwandlungen stattfinden und damit keine Steigung verzeichnet wird. Hier gilt ein linearer Zusammenhang zwischen der zugeführten Wärmemenge und der Temperatur. In dem Bereich in dem Schmelzevorgänge stattfinden erhöht sich der Wärmestrom um die notwendige Schmelzenergie und die DSC Kurve steigt an und weicht von der Basislinie ab. In dem Bereich in dem die meisten Kristallite schmelzen durchläuft die Kurve ein Maximum und fällt, nach dem alle Kristallite aufgeschmolzen sind, wieder auf die Basislinie ab.
Der Schmelzpunkt ist im Sinne der vorliegenden Erfindung das höchste Maximum der 2. Aufheizkurve der DSC Messung (Punkt C oder Y in Figur I). Der Beginn der 2. Aufheizkurve ist im Sinne der vorliegenden Erfindung diejenige Temperatur bei der die 2.Aufheizkurve von der Basislinie abweicht und der Anstieg Kurve beginnt (Punkt A oder X in Figur 1). Entsprechend ist das Ende diejenige Temperatur bei der die Kurve wieder auf die Basislinie abgefallen ist (Punkt D oder Z in Fig 1). Der Erweichungspunkt ist der Punkt in dem die 2. Aufheizkurve ein erstes lokales Maximum (Punkt B in Figur 1) erreicht. Dieser Erweichungspunkt tritt bei den nichtweichen Propylenhomopolmyeren nicht auf. Der Schmelzebereich ist der Abstand der Punkte B und C in der 2. Aufheizkurve.
Die DSC-Messung erfolgt mit eine Probe von 2 bis 6mg in einem Differentialkalorimeter mit einer Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeit von 10K/1 min im Bereich von 20 bis 200°C. Es wird zunächst eine erste DSC-Kurve aufgenommen und danach die Probe abgekühlt. Anschließend erfolgt unter gleichen Bedingungen die Aufnahme der zweiten Aufheizkurve, welche für die Bestimmung des Schmelzebereichs, Schmelzpunkts und der Erweichungspunkt wie vorstehend beschrieben ausgewertet wird. Die Enthalpie wird aus der Abkühlkurve (Figur 2) bestimmt.
Metallhaftunq
Die oberflächen-behandelten Folien wurden 14 Tage nach ihrer Produktion (Kurzzeitbeurteilung) bzw. 6 Monate nach ihrer Produktion (Langzeitbeurteilung), metallisiert. Die Metallhaftung wurde mittels Klebebandtest beurteilt. Konnte mittels Klebeband keine Farbe bzw. kein Metall abgelöst werden, so wurde die Haftung mit sehr gut und bei deutlicher Ablösung von Farbe bzw. Metall mit schlecht beurteilt.
Bestimmung der Siegelanspringtemperatur
Mit dem Siegelgerät HSG/ET der Firma Brugger werden gesiegelte Proben (Siegelnaht 20 mm x 100 mm) hergestellt, indem die Deckschicht I der Folie bei unterschiedlichen Temperaturen mit Hilfe zweier beheizter Siegelbacken bei einem Siegeldruck von 10 N/cm2 und einer Siegeldauer von 0,5 s gegen sich selbst gesiegelt wird. Aus den gesiegelten Proben werden Prüfstreifen von 15 mm Breite geschnitten. Die T-Siegelnahtfestigkeit, d. h. die zur Trennung der Prüfstreifen erforderliche Kraft, wird mit einer Zugprüfmaschine bei 200 mm/min Abzugsgeschwindigkeit bestimmt, wobei die Siegelnahtebene einen rechten Winkel mit der Zugrichtung bildet. Die Siegelanspringtemperatur SIT ist die Temperatur, bei der eine Siegelnahtfestigkeit von mindestens 0,5 N/15 mm erreicht wird.
Maximale Siegelnahtfestigkeit
Mit dem Siegelgerät HSG/ET der Firma Brugger werden gesiegelte Proben (Siegelnaht 20 mm x 100 mm) hergestellt, indem die Deckschicht I der Folie mit Hilfe zweier beheizter Siegelbacken bei einer Temperaturen von 130°C und bei einem Siegeldruck von 10 N/cm2 und einer Siegeldauer von 0,5 s gegen sich selbst gesiegelt wird. Aus den gesiegelten Proben werden Prüfstreifen von 15 mm Breite geschnitten. Die T-Siegelnahtfestigkeit, d. h. die maximale, zur Trennung der Prüfstreifen erforderliche Kraft, wird mit einer Zugprüfmaschine bei 200 mm/min Abzugsgeschwindigkeit bestimmt, wobei die Siegelnahtebene einen rechten Winkel mit der Zugrichtung bildet. Die maxiamle Siegelnahtfestigkeit ist das Maximum der Kurve, die bei dieser Prüfung aufgenommen wird.
Lichtdurchlässigkeit
Die Lichtdurchlässigkeit wird in Anlehnung an ASTM D 1003 gemessen. Dichte
Die Dichte wird nach DIN EN ISO 1183-1 , Verfahren A, bestimmt. Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung wurde mittels Tintenmethode nach DIN ISO 8296 bestimmt.
Prüfung der Beutelverpackungen
Herstellung des Vier-Rand Beutels ohne Kontamination
Es werden zwei Folienlagen mit einer Größe von 160 x 150 mm ausgeschnitten und jeweils mit ihrer Siegelseite (Deckschicht I) aufeinandergelegt. Alle vier Ränder werden mit einem Heißsiegelgerät der Fa. Brugger mit einer Temperatur von 140°C, einem Anpreßdruck von 52 N/cm2 und einer Kontaktzeit von 2 s gesiegelt.
Herstellung des Vier-Rand Beutels mit Staub-Kontamination im Siegelbereich
Es werden zwei Folienlagen mit einer Größe von 160 x 150 mm ausgeschnitten und auf der Siegelseite (Deckschicht I) mit handelsüblichem Weizenmehl bestreut. Der Überschuß des Weizenmehls wird mittels Druckluft abgeblasen. Die derart mit Stäuben kontaminierten Siegelseiten (Deckschicht I) werden aufeinandergelegt. Alle vier Ränder werden mit einem Heißsiegelgerät der Fa. Brugger mit einer Temperatur von 140°C, einem Anpreßdruck von 52 N/cm2 und einer Kontaktzeit von 2 s gesiegelt. Berst- und Dichtigkeitsprüfungen
Die Berst- und Dichtigkeitsprüfungen der Beutel werden mittels der nachstehend beschriebenen Methoden durchgeführt. Dafür wird jeder zu prüfende Beutel mittig mit dem Prüfkopf des Skye-Testers (beispielsweise Skye 2500SL der Firma Mocon) durchstoßen. Ein Ausdehnungsbegrenzer, der auf eine Höhe von 20 mm eingestellt ist, verhindert, daß sich ein Beutel übermäßig und ballonartig aufblähen kann.
Berstprüfung
Jeder zu prüfende Beutel wird auf dem Skye-Tester mit einem Druckanstieg von 10 mbar/s bis zum Platzen aufgeblasen. Der höchste Innendruck, den ein Beutel erreicht, wird als Berstdruck (maximaler Überdruck) notiert. Diese Prüfung wird an mindestens 10 Beuteln durchgeführt.
Dichtigkeitsprüfung
Der Beutel wird auf einen Vordruck von ca. 50 - 60% des ermittelten Berstdrucks aus der vorangegangenen Berstprüfung aufgeblasen. Nach Erreichen dieses Vordrucks wird der Druckverlust über einen Zeitraum von 30 s gemessen und notiert. Auch diese Prüfung wird an mindestens 10 Beuteln durchgeführt. Bei einigen Vergleichsbeispielen kommt es vor, daß die Beutel bei dieser Dichtigkeitsprüfung versagen. Dies bedeutet, daß bereits vor Ablauf der 30s kein Überdruck mehr vorhanden ist und der Skye Tester automatisch abschaltet.
Die Erfindung wird nunmehr durch die nachfolgenden Beispiele erläutert. Beispiel 1 :
Nach dem Coextrusionsverfahren wurde aus einer Breitschlitzdüse bei einer Extrusionstemperatur von 240 bis 270°C eine fünfschichtige Vorfolie extrudiert. Diese Vorfolie wurde zunächst auf einer Kühlwalze abgezogen und abgekühlt. Anschließend wurde die Vorfolie in Längs- und Querrichtung orientiert und abschließend fixiert. Die Oberfläche der zweiten Deckschicht II wurde mittels Corona zur Erhöhung der Oberflächenspannung vorbehandelt. Die fünfschichtige Folie hatte einen Schichtaufbau: erste Deckschicht I /erste Zwischenschicht I / Basisschicht / Zweite Zwischenschicht II / zweite Deckschicht II II. Die einzelnen Schichten der Folie hatten die folgende Zusammensetzung:
Erste Deckschicht I (1 ,5 pm):
ca. 30 Gew.% Propylen-Butylen-Copolymerisat mit einem Butylen-Anteil von 25
Gew.% (bezogen auf das Copolymer) und einem Schmelzpunkt von 75 °C; und einem
Schmelzflußindex von 7,0. g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung
ca. 60 Gew.-% Ethylen-Propylen-Butylen-Terpolymer mit einem Schmelzpunkt von 135°C und einem Schmelzflußindex von 5,5 g/10 min bei 230°C und 2,16 kg
Belastung
0,13 Gew-% Polymethylmethacrylat (PMMA) Erste Zwischenschicht I (4pm):
ca. 50 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung und ca. 50 Gew.-% Ethylen-Propylen-Butylen-Terpolymer mit einem Schmelzpunkt von 135°C und einem Erweichungspunkt von 103°C und einem Schmelzflußindex von 5,5 g/10 min bei 230°C und 2,16 kg Belastung
Basisschicht:
Ca. 100 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung
Zweite Deckschicht II (1 ,0 pm):
99,7 Gew.-% Propylen-Butylen-Copolymerisat mit einem Butylen-Anteil von 5 Gew.% (bezogen auf das Copolymer) und einem Schmelzpunkt von 140. °C; und einem Schmelzflußindex von 5,5 g/10 min bei 230 °C und 2, 16 kg Belastung
0,3 Gew.-% Antiblockmittel mit einem mittleren Teilchendurchmesser ca. 4μιτι
(Sylobloc 45)
Alle Schichten der Folie enthielten zusätzlich Stabilisator und Neutralisationsmittel in üblichen Mengen.
Im einzelnen wurde die folgenden Bedingungen und Temperaturen bei der Herstellung der Folie gewählt:
Extrusion: Extrusionstemperatur ca. 250 -270°C
Abkühlwalze: Temperatur 30°C,
Längsstreckung: T = 125 °C
Längsstreckung um den Faktor 5
Querstreckung: T = 165 °C
Querstreckung um den Faktor 9
Fixierung T = 143°C
Die Folie wurde auf der Oberfläche der zweiten Deckschicht II mittels Corona oberflächenbehandelt und wies auf dieser Seite eine Oberflächenspannung von 40mN/m auf. Die Folie hatte eine Dicke von 30 [im und ein transparentes Aussehen.
Beispiel 2
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde eine zweite Zwischenschicht mit der folgenden Zusammensetzung eingefügt:
Zweite Zwischenschicht II (Ι ,δμιτι):
ca. 100 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2, 16 kg Belastung Beispiel 3
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde die Zusammensetzung der ersten Zwischenschicht I geändert. Die erste Zwischenschicht I hatte jetzt die folgende Zusammensetzung:
Erste Zwischenschicht I (4pm):
ca. 50 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung und ca 50 Gew.-% Propylen-Butylen-Copolymerisat mit einem Butylen-Anteil von 25 Gew.% (bezogen auf das Copolymer) und einem Schmelzpunkt von 75 °C; und einem Erweichungspunkt von einem Schmelzflußindex von 7,0 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung
Beispiel 4
Es wurde eine Folie nach Beispiel 2 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 2 wurden der Basisschicht Ti02 Pigmente zugefügt. Die Basisschicht hatte jetzt folgende Zusammensetzung:
ca. 97 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung 3,0 Gew.-% Ti02 über Masterbatch P87286, Lieferant Firma Schulman GmbH,
Hüttenstraße 211 , D-54578 Kerpen.
Beispiel 5
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde die Zusammensetzung der Zwischenschicht I wie folgt geändert:
ca. 70 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung (DIN 53 735) und ca. 30 Gew.-% Polyethylen (MDPE; Dichte 0,924 g/cm3) mit einem Schmelzpunkt von 125°C und einem Erweichungspunkt von 114°C und einem Schmelzflußindex von 0,15 g/10 min bei 190°C und 2,16 kg Belastung
Vergleichsbeispiel 1
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurden der Basisschicht CaC03 und ΤΊΟ2 zugefügt. Die Basisschicht hatte jetzt folgende Zusammensetzung:
ca. 93 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung
4,0 Gew.-% CaC03 des Typs ©Omyalite 90T, Lieferant für Masterbatche
Firma Multibase, Z.l. du Giers, F-38380 Saint-Laurent-du-Pont, Frankreich;
3,0 Gew.-% Ti02 über Masterbatch P87286, Lieferant Firma Schulman
GmbH, Hüttenstraße 211 , D-54578 Kerpen.
Die Folie hatte jetzt ein weiß opakes Aussehen und auf Grund von Vakuolenbildung in der Basisschicht eine reduzierte Dichte von 0,75 g/cm3.
Vergleichsbeispiel 2
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde die weiche erste Zwischenschicht I weggelassen, so daß eine nur dreischichtige Folie aus Basisschicht, erster und zweiter Deckschicht hergestellt wurde.
Vergleichsbeispiel 3
Es wurde eine Folie nach VB2 hergestellt. Im Unterschied zu VB1 wurde für die Deckschicht I folgende Mischung verwendet:
ca. 50 Gew.% Propylen-Butylen-Copolymerisat mit einem Butylen-Anteil von 25 Gew.% (bezogen auf das Copolymer) und einem Schmelzpunkt von 75 °C; und einem
Schmelzflußindex von 7,0. g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung
ca. 50 Gew.-% Ethylen-Propylen-Butylen-Terpolymer mit einem Schmelzpunkt von 135°C und einem Schmelzflußindex von 5,5 g/10 min bei 230°C und 2,16 kg
Belastung
0,13 Gew-% Polymethylmethacrylat (PMMA) Vergleichsbeispiel 4
Es wurde eine Folie nach Beispiel 1 hergestellt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurden der Zwischenschicht II CaC03 und ΤΊΟ2 zugefügt. Die Zwischenschicht hatte jetzt folgende Zusammensetzung:
ca. 93 Gew.-% Propylenhomopolymerisat (PP) mit einem n-heptanlöslichen Anteil von etwa 4 Gew.-% (bezogen auf 100 % PP) und einem Schmelzpunkt von 163 °C; und einem Schmelzflußindex von 3,3 g/10 min bei 230 °C und 2,16 kg Belastung (DIN 53 735)
4,0 Gew.-% CaC03 des Typs ©Omyalite 90T, Lieferant für Masterbatche
Firma Multibase, Z.l. du Giers, F-38380 Saint-Laurent-du-Pont, Frankreich;
3,0 Gew.-% Ti02 über Masterbatch P87286, Lieferant Firma Schulman
GmbH, Hüttenstraße 21 1 , D-54578 Kerpen.
Die Folie hatte jetzt ein weiß opakes Aussehen und auf Grund von Vakuolenbildung in der Zwischenschicht eine reduzierte Dichte von 0,90 g/cm3.
Alle Folien nach den Beispielen und den Vergleichsbeispielen wurden in einer Vakuum Metallisieranlage auf der Oberfläche der ersten Deckschicht I mit einer
Aluminiumschicht beschichtet. Zur Verbesserung der Metallhaftung wurde die
Oberfläche unmittelbar vor der Beschichtung einer Plasmabehandlung unterworfen. Aus den metallisierten Folien wurde wie in den Testmethoden "Prüfung der Beutelverpackungen" beschrieben Vier-Rand Beutelverpackungen hergestellt. Die Eigenschaften der metallisierten Folien nach den Beispielen und den
Vergleichsbeispielen und die Eigenschaften der daraus hergestellten
Beutelverpackungen sind in der Tabelle 1 zusammengestellt. Es zeigt sich, daß die erfindungsgemäßen Folien nach den Beispielen 1 , 2 und 3 hervorragende
Barrierewerte gegen Wasserdampf und Sauerstoff und gleichzeitig gute
Siegeleigenschaften trotz Kontamination bei der Verwendung als Beutelverpackungen für pulverförmige Füllgüter aufweisen. Die Beutelverpackungen zeigen eine wesentlich verbesserte Berstfähigkeit und weniger Druckverluste.
Figure imgf000041_0001
nach Metallisierung der Deckschicht II nur 1 Beutel von 10 besteht den Test
6 Beutel von 10 versagen während des Tests 4 Beutel von 10 versagen während des Tests nur 1 Beutel von 10 besteht den Test

Claims

Patentansprüche
1. Biaxial orientierte, mehrschichtige Polypropylenfolie mit mindestens drei Schichten aus einer Basisschicht und einer ersten Zwischenschicht I und einer auf dieser Zwischenschicht I aufgebrachten ersten siegelfähigen Deckschicht I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zwischenschicht I eine weiche Zwischenschicht ist und alle Schichten der Folie im wesentlichen keine Vakuolen enthalten.
2. Folie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Folie maximal 5% niedriger ist als die rechnerische Dichte der Folie.
3. Folie nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Folie transparent ist und eine Dichte im Bereich von 0,86 bis 0,92g/cm3 aufweißt.
4. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie Pigmente, vorzugsweise Ti02, enthält und die Dichte der Folie in einem Bereich von 0,91 bis 0,95g/cm3 liegt.
5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste weiche Zwischenschicht I mindestens ein weiches Polymere enthält oder aus einer Polymermischung, die weiches Polymer enthält, aufgebaut ist, wobei die 2. Aufheizkurve dieses Polymeren oder der Mischung in einer DSC-Messung in einem Temperaturbereich von 20 bis 70°C so zu steigen beginnt, daß die 2. Aufheizkurve von der Basislinie abweicht.
6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste weiche Zwischenschicht I mindestens ein weiches Polymere enthält oder aus einer Polymermischung, die weiches Polymer enthält, aufgebaut ist, wobei die 2. Aufheizkurve dieses Polymeren oder der Mischung in einer DSC-Messung einen Erweichungspunkt (B) aufweist.
7. Folie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erweichungpunkt (B) in einem Bereich von 80 bis 120°C liegt.
; 8. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste weiche Zwischenschicht I mindestens ein weiches Polymere enthält oder aus einer Polymermischung, die weiches Polymer enthält, aufgebaut ist, wobei der Schmelzpunkt (C) des weichen Polymeren oder der Polymermischung in einem Bereich von 70 bis <150°C liegt.
9. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste weiche Zwischenschicht I mindestens ein weiches Polymere enthält oder aus einer Polymermischung, die weiches Polymer enthält, aufgebaut ist, wobei Schmelzpunkt (C) des weichen Polymeren oder der Mischung in einem Bereich von 70 bis <150°C liegt und mindestens 60, vorzugsweise 10 bis 50°C höher ist als der Erweichungspunkt (B).
10. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht der Folie aus nicht weichen-Polyolefinen oder einer Mischung aufgebaut ist, wobei
(a) die 2. Aufheizkurve dieses/r nicht-weichen Polymeren oder Mischung in einer DSC- Messung in einem Temperaturbereich von 110 bis 140°C so zu steigen beginnt, daß die 2. Aufheizkurve von der Basislinie abweicht und/oder
(b) die 2. Aufheizkurve dieses/r nicht-weichen Polymeren oder Mischung in einer DSC- Messung keinen Erweichungspunkt (B) aufweist
(c) das der Schmelzpunkt (C) des weichen Polymeren oder Mischung der Zwischenschicht I 15 bis 60°C kleiner ist als der Schmelzpunkt (Y) des nicht-weichen Polyolefins oder der nicht-weichen Mischung der Basisschicht.
11. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Polymere der Zwischenschicht ein Polyethylen, ein Propylencopolymer, ein Propylenterpolymer, ein Elastomer, ein heterophasiges Mischpolymerisat und/oder ein Propylenhomopolymer mit <95% Isotaktizität ist.
12. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die siegelfähige Deckschicht I eine Siegelansprintemperatur von < 1 5°C hat
13. Folie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf der Oberfläche der ersten Deckschicht I nicht mittels Corona, Plasma, oder Flamme vorbehandelt ist.
14. Folie nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf der gegenüberliegenden Seite eine zweite Deckschicht II aufweißt und die Oberfläche der zweiten Deckschicht II metallisiert ist.
15. Folie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu metallisierende Oberfläche unmittelbar vor der Metallisierung mittels Plasma behandelt wird und die optische Dichte der Metallschicht mindestens 2,5 beträgt.
16. Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Herstellung eines Laminats mit einer weiteren biaxial orientierten Polypropylenfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die metallisierte Folie mit der metallisierten Seite gegen eine zweite boPP Folie laminiert wird.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite boPP Folie des Laminats eine vakuolenhaltige Basisschicht aufweist.
18. Verwendung einer Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung einer Beutelverpackung.
19. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllgut der Beutelverpackung pulverförmig ist.
20. Beutelverpackung, welche eine Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Beutelverpackung einen Berstdruck von mindestens 200mbar, vorzugsweise 220 bis 1000 mbar aufweist.
21. Beutelverpackung, welche eine Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Beutelverpackung einen mittleren Druckverlust von weniger als 15mbar, vorzugsweise von 1 bis 10 mbar aufweist.
22. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet daß die erste siegelfähige Deckschicht I bei einer Temperatur von 130°C mit einem Druck von 10N für 0,5s gegen sich selbst gesiegelt wird und diese Siegelnaht eine maximale Siegelnahtfestigkeit von über 6 N/15mm aufweist.
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