DE1546809C3

DE1546809C3 - Verpackungsfolie

Info

Publication number: DE1546809C3
Application number: DE1546809A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sylvan Berkeley Heights N.J. Dixler (V.St.A.)
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1962-02-15
Filing date: 1963-02-14
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE1546809B2; DE1546809A1; US3214291A; GB960206A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Verpackungsfolie, bestehend aus einer Trägerfolie aus Polyvinylalkohol, die auf wenigstens einer Seite mit einem Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Polysiloxan enthält, beschichtet ist.

Beschichtete transparente, aus mehreren Bestandteilen bestehende Verpackungsfolien sind bereits bekannt. Während einigen dieser Folien eine geringe Durchlas igkeit für Sauerstoff zugeschrieben wird, ist die Durchlässigkeit dennoch nicht gering genug, um die Lagerung leicht verderblicher Lebensmittel über längere Zeiträume zu ermöglichen. Manche Lebensmittel, wie beispielsweise Schabefleisch und Käse, ver-Heren in verhältnismäßig kurzer Zeit an Wert, wenn sie in die bisher bekannten beschichteten Plastikfolien eingewickelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Verpackungsfolie, die eine außerordentlich geringe Sauer-Stoffdurchlässigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einer Verpackungsfolie der eingangs geschilderten Gattung dadurch gelöst, daß der Gehalt des Polysiloxans 0,15 bis 0,30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Copolymeren, beträgt.

In der britischen Patentschrift 622 481 werden PoIyvinylalkohol-Folien beschrieben, die mit einer Lösung von Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymeren überzogen sind. Diesen Folie ι haftet jedoch der Nachteil an, daß das Haftvermögen des Copolymeren an der Trägerfolie sehr gering ist. Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß bei Verwendung eines Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das ein Kohlenwasserstoff-substituiertes Polysiloxan in der vorstehend spezifizierten Menge enthalt, dieses Haftvermögen wesentlich verbessert werden kann.

Die USA.-Patentschrift 2 910 385 betrifft eine feuchtigkeitsdichte und transparente Verpackungsfolie, die aus einer Polyvinylalkohol-Trägerfolie bestehen kann, welche einen Überzug aus einem Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymeren trägt.

Die USA.-Patentschrift 2 990 391 betrifft eine PoIyvinylalkohol-Verpackungsfolie, die einen Überzug aus einem Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril trägt und ebenfalls transparent und feuchtigkeitsdicht ist. Die Beschichtung kann neben anderen Zusätzen 0,5 % Polysiloxan enthalten.

Auch gegenüber diesen beiden USA.-Patentschriften basiert die vorliegende Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis, daß bei einer Zumengung des Polysiloxans in einer Menge zwischen 0,15 und 0,3% zu dem Copolymeren, dessen Haftfestigkeit auf der Trägerfolie optimal ist, wobei im Hinblick auf die USA.-Patentschrift 2 990 391 darauf hinzuweisen ist, daß dort an der Stelle, an welcher ei 1 Zusatz des Polysiloxans in einer Menge von 0,5% erwähnt wird, das eingesetzte Copolymere zur Beschichtung von Zellglas verwendet wird.

Durch die erfindungsgemäß erzielte verbesserte Haftfestigkeit zwischen Copolymerenüberzug und Trägerfolie wird auch die Gleitfähigkeit der erhaltenen Verpackungsfolie erhöht. ,

Das erfindungsgemäß zum Beschichten der PoIyvinylalkohol-Trägerfolie verwendete Vinylidenchlorid/ Acrylnitril-Copolymere enthält etwa 70 bis 95 Gewichtsprozent Vinylidenchlorid und umgekehrt 5 bis 30 Gewichtsprozent Acrylnitril. Bevorzugte Copolymere enthalten etwa 75 bis 90 Gewichtsprozent Vinylidenchlorid und 10 bis 25 Gewichtsprozent Acrylnitril. Besonders zweckmäßig ist ein Copolymeres aus etwa 80 Gewichtsprozent Vinylidenchlorid und etwa 30 Gewichtsprozent Acrylnitril.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Polysiloxan entspricht der Formel

R
— O —Si —O —

wobei R für eine Alkyl-, Alkenyl- oder Arylgruppe steht. Vorzugsweise enthalten die mit R bezeichneten Reste nicht mehr als etwa 8 Kohlenstoffatome, η bedeutet eine Zahl, die ein durchschnittliches Molekulargewicht zwischen ungefähr 500 und ungefähr 2000 wiedergibt.

Ein bevorzugtes Polysiloxan ist Polydimethylsiloxan, es können jedoch auch andere Polysiloxane verwendet werden, beispielsweise Polydivinylsiloxan und PoIydiphenylsiloxan. Das Polysiloxan verbessert darüber hinaus auch die Gleitfähigkeit der auf diese Weise beschichteten Folie.

Liegt die verwendete Polysiloxanmenge unterhalb 0,15%, so nimmt das Haftvermögen der Copolymerenschicht an der Trägerfolie ab. Bei einem Polysiloxangehalt von mehr als 0,3 % wird einerseits das Haftvermögen nicht mehr wesentlich verbessert, während andererseits die Überzugsschicht sich mit zunehmendem Polysiloxangehalt zu trüben beginnt.

Die erfindungsgemäße Verpackungsfolie kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit dem vorstehend geschilderten Copolymerenüberzug überzogen sein.

Der Überzug kann auf die Trägerfolie aus Polyvinyl llkohol in bekannter Weise aufgebracht werden. Beispielsweise können das Vinylidenchlorid/Acrylnitrii-Copolymere sowie das Polysiloxan zusammen in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methyläthylketon, Äthylacetat, Tetrahydrofuran od. dgl., aufgelöst wer-

den. Ferner können Verdünnungsmittel, wie Toluol, Äthylenchlorid oder Äthanol, zugesetzt werden. Die Lösung kann dann auf die Lösung des Polyvinylalkohol-Films in üblicher Weise aufgebracht werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

B e i s ρ i e 1 1

Eine dünne transparente Folie aus zu 99,9 % hydrolysiertem Polyvinylalkohol, die mit 4 Gewichtsteilen Glyzerin pro 100 Teile Polyvinylalkohol plastifiziert worden ist und eine Dicke von etwa 20 μ besitzt, wird während einer Zeitspanne von ungefähr 30 Minuten in einem Schnelltrockenofen mit Zwangsumwälzung bei 165°C getrocknet. Eine Lösung von 22 Gewichtsprozent eines Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymeren in Methylketon wird auf die Oberfläche der PoIyvinylalkohol-Folie durch Tiefdruck aufgebracht. Das Copolymere enthält etwa 80 Gewichtsprozent Vinylidenchlorid und 20 Gewichtsprozent Acrylnitril und besitzt eine spezifische Viskosität von 200 cP in einer 20%igen Lösung in Methy.läthylketon. Die Lösung enthält außerdem 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Copolymeren, Polydimethylsiloxan, das eine Viskosität von etwa 3000 cP besitzt. Die beschichtete Polyvinylalkohol-Folie wird dann in einem Schnelltrockenofen bei 165⁰C etwa 30 Sekunden lang getrocknet. Nach dem Trocknen besitzt die beschichtete Folie eine Dicke von etwa 23 μ. Die Polyvinylalkohol-Folie wird dann auf der anderen Seite in der gleichen Weise beschichtet und getrocknet. Die beschichtete Folie ist transparent und besitzt eine gleichmäßige Dicke von 25 μ.

Die Sauerstoffdurchlässigkeit der Folie wird durch Diffusion von Sauerstoff durch beschichtete Folien von einer im wesentlichen reinen Sauerstoffatmosphäre zu einer sauerstofffreien Atmosphäre bei 22 ⁰C und relativen Feuchtigkeiten von 50 und 90% gemessen. Der Gesamtdruck auf jeder Seite der Folie beträgt 1 Atmosphäre. Zu Vergleichszwecken werden die Sauerstoffdurchlässigkeiten einer Folie aus unbeschichtetem Polyvinylalkohol mit einer Dicke von 20 μ, die mit der Polyvinylalkohol-Trägerfolie der beschichteten Folie identisch ist, sowie einer Folie aus handelsüblichem beschichtetem Zellglas unter den gleichen Bedingungen gemessen. Die Sauerstoffdurchlässigkeiten in ml/m²/Tag sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.

Tabelle I

Relative Feuch tigkeit	Beschichteter Polyvinylalkohol	Unbe schichteter Polyvinyl alkohol	Regenerierte Zellulose
50% 90%	weniger als 0,15 weniger als 0,15	1,5 52,0	4,8 7,9

wobei keine Abschälung erfolgt. Bei einem anderen Versuch werden zwei Folienstücke durch Anwenden von Hitze und Druck miteinander versiegelt. Nach dem Abkühlen werden die beiden Stücke auseinandergerissen. Die Versiegelung wird dabei getrennt, wobei nur eine geringe Abschälung an der Siegelstelle, jedoch an keiner anderen Stelle erfolgt.

Beispiele 2 bis 9

ίο Eine transparente Folie aus zu 99,9% hydrolysiertem Polyvinylalkohol, die eine Dicke von 20 μ besitzt, wird 10 Minuten lang bei 40° C getrocknet. Eine 22%ige Lösung eines Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymeren (etwa 80 Gewichtsprozent Vinylidenchlorid und 20 Gewichtsprozent Acrylnitril; Viskosität 200 cP bei 25° C) in Methyläthylketon wird auf einer Oberfläche der Polyvinylalkohol-Folie aufgebracht. Diese Lösung enthält außerdem jeweils eine kleine Menge Polydimethylsiloxan, wobei die Mengen und Viskositäten in der Tabelle II zusammengefaßt sind. Die Lösung wird auf die gesamte Oberfläche unter Verwendung eines mit Draht umwickelten Stabes aufgebracht. Die beschichtete Folie wird in einem Ofen bei 40° C während einer Zeitspanne von 5 Minuten und dann bei einer Temperatur von 150°C während einer Zeitspanne von 30 Sekunden getrocknet. Die getrocknete beschichtete Folie wird aus dem Ofen genommen, abgekühlt und in einer bei 22°C und bei 50% relativer Feuchtigkeit gehaltenen Atmosphäre

während einer Zeitspanne von 24 Stunden konditioniert.

Die Polyvinylalkohol-Folie, die zur Durchführung eines jeden dieser Beispiele, mit Ausnahme von Beispiel 3, verwendet wird, besteht aus einem zu 99,9 %

hydrolysierten Polyvinylalkohol, der mit 4 Teilen Glyzerin pro 100 Teile Polyvinylalkohol plastifiziert worden ist. Die zur Durchführung des Beispiels 3 verwendete Polyvinylalkohol-Folie besteht aus einem zu 99,9% hydrolysierten Polyvinylalkohol, der mit

10 Teilen Glyzerin plus 5 Teilen 1,3-Butandiol pro 100 Teile Polyvinylalkohol plastifiziert worden ist.

Eine Vergleichsfolie wird in der oben beschriebenen Weise beschichtet, wobei jedoch das Polydimethylsiloxan weggelassen wird.

Es werden die Haftfestigkeiten sowie die Gleitfähigkeiten der beschichteten Folien gemessen. Die Haftfestigkeit wird wie im Beispiel 1 beschrieben durch den Klebeband- und den Heißsiegelversuch bestimmt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind zusammen mit

der Menge und der Viskosität des eingesetzten PoIydimethylsiloxans in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird durch Durchgang von Wasserdampf durch die Folie von einer Umgebung mit 100% relativer Luftfeuchtigkeit zu einer Umgebung mit 50% relativer Feuchtigkeit bei 22°C gemessen. Die Wasssrdampfdurchlässigkeit beträgt 4,6 g/m'7Tag.

Bei der Durchführung von Haftfestigkeitsversuchen wird festgestellt, daß die Überzüge fest auf der Trägerfolie haften. Bei der Durchführung einer dieser Tests wird ein Stück Klebestreifen auf die Oberfläche der Folie aufgedrückt und dann ruckartig abgerissen, Tabelle II
Polydimethylsiloxan

	Menge	Viskosi	Haft	Gleit
Beispiel	(%)	tät (cP)	festigkeit	fähigkeit
2	0,15	30 000	B	G
3	0,15	30 000	B	G
4	0,1	30 000	B	A
5	1	30 000	B	SG
6	0,5	30 000	B	SG
7	0,15	60 000	B	G
8	0,15	10 000	B	G
9	0,2	350	B	S
Vergleich	0	—	S	SS

Die Bewertungsskala in der obigen Tabelle lautet wie folgt:

SG = Sehr Gut,
G = Gut,
B = Befriedigend,
A = Ausreichend,
S = Schlecht,
SS = Sehr Schlecht.

Die Haftfestigkeit des Copolymerenüberzugs auf der Trägerfolie aus Polyvinylalkohol, die während längerer Zeitspannen der Einwirkung von flüssigem Wasser oder einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wird, kann noch weiter dadurch verbessert werden, daß eine dünne Schicht eines niederen Alkyltitanats, wie beispielsweise Isopropyltitanat, zwischen die Trägerfolie und die Beschichtung gemäß der USA.-Patentschrift 2 768 909 gebracht wird.

Die erfindungsgemäßen Verpackungsfolien können ferner gegebenenfalls durch Behandlung mit einer verdünnten Lösung eines oberflächenaktiven Mittels, wie Glyzerylmonooleat oder Sorbitanmonostearat, in Wasser oder Äthanol antistatisch gemacht werden.

Die Aufbringung einer dünnen Schicht aus einem niederen Alkyltitanat zur Verbesserung der Haftfestigkeit unter Bedingungen extremer Feuchtigkeit wird an Hand von Beispiel 10 erläutert.

Beispiel 10

Eine Beschichtung aus einer l%igen Lösung von Tetraisopropyltitanat in Methyläthylketon, die als Naßauftrag eine Schichtdicke von 25 bis 50 μ besitzt, wird auf beide Oberflächen einer Folie aus zu 99,9% hydrolysierten Polyvinylalkohol mit einer Dicke von 20 μ aufgebracht. Die Folie wird zunächst an der Luft, dann 5 Minuten lang irri Ofen bei 40⁰C getrocknet. Eine Lösung von Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymerem und Polydimethylsiloxan in Methyläthylketon, die mit der im Beispiel 1 beschriebenen Lösung identisch ist, wird auf die Oberfläche der Folien aufgebracht, und die beschichtete Folie wird wie im Beispiel 2 beschrieben im Ofen getrocknet.

Folienstreifen, die wie in diesem Beispiel beschrieben beschichtet werden, werden 48 Stunden lang in Wasser mit Zimmertemperatur eingetaucht und periodisch untersucht. Nach Ablauf dieser Zeitspanne zeigen diese Folienstreifen keinen Verlust an Haftfestigkeit. Es werden ferner Folienstreifen aus Polyvinylalkohol, der eine Beschichtung aus Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymerem enthält, dem wie in diesem Beispiel beschrieben 0,2% Polydimethylsiloxan zugesetzt sind, wobei diese Beschichtung direkt auf die Trägerfolie aus Polyvinylalkohol aufgebracht wird, bei Zimmertemperatur in Wasser eingetaucht. Die Streifen zeigen nach 24 Stunden zwar keinen Verlust an Haftfestigkeit, jedoch nach 48 Stunden Anzeichen von Abschälung. Streifen der Vergleichsfolie nach Beispiel 2 bis 9, die aus Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymerem, welches kein Polydimethylsiloxan enthält, bestehen, wobei diese Beschichtung direkt auf die Trägerfolie aus Polyvinylalkohol aufgebracht wird, sind nach 24 Stunden fast vollständig abgeschält.

Claims

Patentansprüche:

1. Verpackungsfolie, bestehend aus einer Trägerfolie aus Polyvinylalkohol, die auf wenigstens einer Seite mit einem Copolymeren aus Vinylidenchlorid und Acrylnitril, das ein Kohlenwasserstoffsubstituiertes Polysiloxan enthält, beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Polysiloxans 0,15 bis 0,3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Copolymeren, beträgt.

2. Verpackungsfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoff-substituierte Polysiloxan aus Polydimethylsiloxan besteht.

3. Verfahren zur Herstellung einer Verpackungsfolie gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung des Copolymeren, welche das Polysiloxan enthält, auf die Trägerfolie aufgebracht und anschließend die beschichtete Folie getrocknet wird.