DE19500766C2

DE19500766C2 - Verfahren zur Herstellung einer Folie mit hoher Durchstoßfestigkeit

Info

Publication number: DE19500766C2
Application number: DE19500766A
Authority: DE
Inventors: Georg Schwinn
Original assignee: M&W Verpackungen GmbH
Current assignee: Nitto Advanced Film Gronau GmbH
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: DE19500766A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen, coextrudierten Folie mit hoher Durchstoßfestig keit, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Folie eignet sich insbesondere dazu, auf eine Trägerfolie kaschiert zu werden.

Mehrlagige Folien, die aus einer Trägerfolie und darauf kaschierten coextrudierten Polyethylen-Verbundfolien bestehen, sind bekannt. Sie bestehen beispielsweise aus zwei Lagen, von denen eine aus dem Copolymeren eines Polyethylens hoher mechanischer Schockfestigkeit, d. h. großer Zähigkeit, und die andere aus einem "normalen" Polyethylen (PE-LD) besteht. Vorzugsweise wird die PE-LD-Lage mit der Träger folie kaschiert.

Diese Anordnung ist schon relativ durchstoßfest, jedoch sind noch Mängel zu beobachten. Nachteilig ist insbesondere, daß eine gestörte Planlage zu beobachten ist, wenn höhere Verar beitungstemperaturen angewandt werden. Es treten dann Störungen an den Verpackungsmaschinen auf, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Ursache hierfür sind die unter schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Lagen der Verbundfolie. Es ergibt sich ein Effekt wie bei einer Bimetall-Feder, d. h., die Folie rollt sich bei Temperatur änderungen. Ein weiterer Nachteil ist, daß die Lage aus Polyethylen hoher Schockfestigkeit eine "stumpfe" Oberfläche hat, die ebenfalls zu Verarbeitungsschwierigkeiten führen kann. Zwar kann hier die Zugabe von Gleitmitteln abhelfen; die Mittel wandern jedoch in die anderen Lagen und redu zieren die Kaschierfestigkeit.

Bekannt ist aus DE 32 16 097 C2 eine mehrlagige Folie, die aus einer ein- oder mehrlagigen Trägerfolie besteht, die durch Kaschieren mit einer geblasenen und im Schlauch ver blockten Verbundfolie verbunden ist. Die bekannte Verbund folie besteht beispielsweise auf der einen Seite aus PE-LD, auf der anderen Seite aus einem Copolymerisat mit hoher Schockfestigkeit. Damit entsteht beispielsweise ein Schichtaufbau

PE-LD
EVA-Copolymer
EVA-Copolymer
PE-LD

Das "Verblocken" ergibt eine relativ niedrige Haftung der verblockten Schichten, welche sich günstig auf die Durch stoßfestigkeit auswirkt.

Die letztgenannten mehrlagigen Folien sind wenig rollgeneigt und besitzen auch eine angemessene Durchstoßfestigkeit. Nachteilig ist, daß die Steifigkeit nicht ausreichend ist, da hochzähe High Impact Copolymere verwendet werden.

Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung preisgünstiger, kaschierfähiger Folien mit hoher Durchstoßfestigkeit und Steifigkeit anzugeben, die bei üblichen Temperaturwechseln keine Rollneigung aufweisen, so daß sie problemlos verarbeitbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst.

Die Haftkraft zweier Schichten aufeinander wird durch die erforderliche Abreißkraft eines Streifens von 15 mm Länge definiert (DIN 53357). Die verringerte Haftkraft an wenigstens einer der Schichtgrenzen der mittleren Lage C zu einer der Schichten A oder B ermöglicht ein "Schwimmen" der einen Schicht gegenüber der anderen, so daß keine Rollnei gung bei der Verarbeitung in üblichen Verpackungsmaschinen besteht und eine gute Planlage erreichbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß Reibungskoeffizienten durch Gleitmittel gut einstellbar sind, was bei sogenannten High Impact Copoly meren nicht erreichbar ist, da diese ein extremes Rückhalte vermögen gegenüber Gleitmitteln haben.

Verschiedene Variationen der vorgenannten Anordnung sind möglich. Dem Fachmann sind entsprechende Materialien und Polyolefin-Zubereitungen bekannt. Insbesondere wird vorge schlagen, die Mittelschicht aus einem PE-HD (Niederdruck- Polyethylen) herzustellen und die Schicht(en) zu der bzw. zu denen die verminderte Haftkraft besteht, aus einem Blend aus PE-LD mit Polypropylen und anderen Thermoplasten. Ein derar tiges Blend (Polymer-Mischung) kann so eingestellt werden, daß die Haftkraft gegenüber der aus PE-HD bestehenden Mittel schicht im angegebenen Maße reduziert ist.

Üblicherweise sollte die Haftkraft lediglich zwei bis 20 N pro 15 mm Streifen betragen, wobei die stärkere Haftkraft an der anderen Schichtgrenze wenigstens zehnfach höher ist als diese Haftung.

Wie eingangs erwähnt, wird die mehrlagige Folie insbesondere dazu benutzt, auf eine Trägerfolie aufkaschiert zu werden. Dieses Kaschieren erfolgt mit Hilfe eines Klebstoffes. Als Trägerfolien eignen sich insbesondere orientierte Polyester-, orientierte Polypropylen- oder orientierte Polyamidfolien. Zur Erhöhung der Zugfestigkeit von Folien wird dazu eine Verstreckung während der Fabrikation im thermoelastischen Zustand bis zur achtfachen Länge durchge führt.

Die genannte Trägerfolie kann auch mit einer Barriereschicht versehen sein, beispielsweise kann sie mit Aluminium metallisiert sein. Derartige Trägerfolien sind an sich bekannt und werden daher hier nur beispielhaft erläutert.

In der Figur ist eine Trägerfolie (T) dargestellt, die aus einem orientierten Polyethylen-Terephthalat besteht, das einen amorphen Gefügezustand hat und daher glasklar-transpa rent ist, auf die eine mehrlagige Folie aufkaschiert ist.

Über einen 2-Komponenten-Polyurethankleber, der sich in der Kleberschicht K befindet, ist die Trägerfolie T mit einer dreischichtigen, mehrlagigen Folie F verbunden. Die Folie F besteht aus drei Schichten, nämlich

Innenschicht A
Mittelschicht C
Außenschicht B.

Die Schichten A, B und C stimmen in ihrer Dicke im wesent lichen überein. Die Dicke beträgt etwa zwischen 10 und 20 µm. Durch die Coextrusion sind an den Grenzschichten G₁ zwischen der Mittelschicht C und der Innenschicht A und der Grenzschicht G₂ zwischen der Mittelschicht C und der Außen schicht B verschiedene Haftkräfte eingestellt.

Die Innenschicht A, die bei einer Verpackung dem Verpackungs gut zugewandt ist, also beispielsweise bei einer Vakuum- Kaffeepackung den Kaffeebohnen, besteht im vorliegenden Fall aus einem normalen LD-Polyolefin, das eine Kugeldruckhärte gemäß DIN 53456 von 20 ± 1 N/mm₂ hat. Die mittlere Schicht C ist schlagzäh eingestellt und wesentlich härter, wobei hier ein Polyblend aus Polyethylen mit Polypropylen und anderen Thermoplasten gewählt worden ist. Die Außenschicht B wiederum besteht aus einem Polyethylen wie die Schicht A.

Durch die Wahl der verschiedenen Polyolefin-Arten ergeben sich an den Grenzschichten G₁ und G₂ drastisch verminderte Haftkräfte, so daß ein "Schwimmen" der Mittelschicht C gegenüber den Schichten A und B zu beobachten ist. Die Haftkraft beträgt lediglich 2 bis 20 N pro 15 mm Streifen. Die gute Durchstoßfestigkeit wird nicht nur durch die Abwechslung weich/hart/weich etc. erreicht, sondern auch durch die Möglichkeit der Relativbewegungen im Bereich der Grenzschichten mit niedriger Haftung.

Durch diese Art des Aufbaues kann der Schichtenverbund der Folie F mit einer Trägerfolie zum einen gut verarbeitet werden, da ein Aufrollen nicht beobachtet wird, wenn eine übliche Verarbeitungstemperatur von 45°C eingehalten wird. Überdies können scharfe, unter Druck stehende Bereiche aus dem Inneren der Packung die Schicht C nicht zerstören, da eine Wechselwirkung zwischen den einzelnen Schichten eintritt.

Eine solche Wechselwirkung kann auch bei einer anderen Wahl der Haftungskräfte erreicht werden. Beispielsweise ist auch möglich, bei der vorgenannten Folie lediglich eine geringe Haftung zwischen den Schichten C und B an der Grenzschicht G₂ oder eine geringe Haftung zwischen den Schichten C und A an der Grenzschicht G₁ vorzusehen. An der jeweils anderen Grenzschicht kann die Haftung normal sein, d. h., eine zehnfach höhere Haftung als an der jeweils gering haftenden Grenzschicht aufweisen.

Überdies ist auch möglich, die Härte, d. h. Kugeldruckhärte oder Kerbschlagzähigkeit der jeweiligen Schichten, zu variieren, wenn lediglich der Grundsatz beachtet wird, daß die Härte der Mittelschicht sich von wenigstens einer der Schichten A und B sich wenigstens um einen Faktor 1,5 unterscheidet. So sind folgende Varianten möglich:

Die Wahl der jeweiligen Variante ist bestimmt durch das zu verpackende Gut und von dem durch das Gut ausgeübten Druck auf die Verpackung.

Als Beispiel sei folgender Aufbau genannt:

Schicht A

Abmischung PE MI 1, Dichte 0,922 (LDPE abgemischt mit 50% LLDPE MI 0,7, Dichte 0,919);

Schicht C

Polypropylen-Ethylencopolymerisat, Ethylenanteil 4-6%, abgemischt mit 15-30% eines VLDPE's, Dichte 0,910 MI 1;

Schicht B

gemäß Schicht A.

Die Sauerstoffdichtigkeit der kaschierten Folie kann außer dem auch dadurch erhöht werden, daß zwischen Kleberschicht K und Trägerfolie T letztere mit einer Barriere-Beschichtung aus aufgedampftem Aluminium versehen wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen, coextrudier ten, auf eine Trägerfolie aufkaschierbaren Folie mit ho her Durchstoßfestigkeit, deren Lagen aus Polyolefinen, Olefin-Copolymeren oder Blends mit mehr als 50 Gew.-% Po lyolefinen bestehen, von denen wenigstens zwei der Schichten eine unterschiedliche mechanische Festigkeit haben, mit folgenden drei Schichten und ihren Schicht grenzen:
die in ihrer Dicke im wesentlichen übereinstimmen, da durch gekennzeichnet, daß die Folienschichten derart aus gewählt werden, daß die Kugeldruckhärte gem. DIN 53456 der Mittelschicht (C) sich von wenigstens einer der Schichten (A) und (B) um wenigstens einen Faktor 1,5 un terscheidet, wobei folgende Varianten der "weichen" und "harten" Schichten möglich sind:
und durch entsprechende Konfektionierung der Folie und Zusammensetzung der Folienschichten die Haftkraft an we nigstens einer der Schichtgrenzen (G1, G2) der mittleren Lage (C) zu einer der Schichten (A) oder (B) auf ledig lich 2 bis 20 N pro 15 mm Streifen, gemessen nach DIN 53357, vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelschicht aus einem PE-HD und die Schicht(en), zu der bzw. zu denen die verminderte Haftkraft besteht, aus einem Blend aus PE-LD mit Polypropylen und anderen Ther moplasten besteht bzw. bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkraft zwischen Schichten (A) und Mittelschicht (C) wenigstens 10-fach höher ist als die Haftkraft zwi schen Schicht (B) und der Mittelschicht (C).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die mehrlagige Folie mit ihrer Außenschicht (B) gegen die Trägerfolie kaschiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie eine Polyester- oder Polyamidfolie ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie eine orientierte Folie ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie mit einer Barrierebeschichtung versehen ist, insbesondere metalli siert ist.